Akun virran osoitinpiiri - virran liipaisu lataus katkennut

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Tässä viestissä opit yksinkertaisesta akkuvirta-anturista, jossa on ilmaisinpiiri, joka havaitsee akun kuluttaman virran määrän latauksen aikana. Esitetyissä malleissa on myös automaattinen katkaisu, kun akku lakkaa kuluttamasta virtaa täydellä lataustasollaan.

Miksi nykyiset pudotukset, kun akkua ladataan?

Tiedämme jo, että vaikka akku latautuu alun perin, se kuluttaa enemmän virtaa ja kun se saavuttaa täyden lataustason, kulutus alkaa pudota, kunnes se saavuttaa melkein nollan.



Tämä johtuu siitä, että akku on alun perin tyhjentynyt ja sen jännite on pienempi kuin lähdejännite. Tämä aiheuttaa suhteellisen suuremman potentiaalieron näiden kahden lähteen välillä.

Tästä suuresta erosta johtuen laturin ulostulosta peräisin oleva korkeamman lähteen potentiaali alkaa kiirehtiä kohti akkua paljon korkeammalla voimakkuudella, mikä aiheuttaa suuremman virran määrän tulemisen akkuun.



Kun akku latautuu täydelle tasolle, potentiaaliero kahden lähteen välillä alkaa sulkeutua, kunnes molemmilla lähteillä on identtiset jännitetasot.

Kun näin tapahtuu, virtalähteen jännite ei pysty työntämään lisävirtaa kohti akkua, mikä vähentää virrankulutusta.

Tämä selittää, miksi tyhjentynyt akku kuluttaa enemmän virtaa alun perin ja pienimmän virran, kun se on täyteen ladattu.

Yleensä useimmat akun latausindikaattorit käyttävät akun jännitetasoa osoittamaan sen lataustilaa, tässä jännitteen sijasta virran (ampeerin) suuruutta käytetään lataustilan mittaamiseen.

Virran käyttäminen mittausparametrina mahdollistaa mittauksen tarkemman arvioinnin akun lataus Tila. Piiri pystyy myös osoittamaan liitetyn akun hetkellisen terveyden kääntämällä sen virrankulutuskyvyn latauksen aikana.

LM338 Simple Design -sovelluksen käyttö

Yksinkertainen virtakatkaisu akkulaturi voidaan rakentaa muuttamalla a normaali LM338-säätimen piiri kuten alla:

LM338-virtatunnistettu akkulaturi

Unohdin lisätä diodin akun positiiviseen johtoon, joten muista lisätä se seuraavan korjattavan kaavion mukaisesti.

Kuinka se toimii

Yllä olevan piirin toiminta on melko yksinkertaista.

Tiedämme, että kun LM338- tai LM317-IC: n ADJ-nasta on oikosulussa maajohdon kanssa, IC sammuttaa lähtöjännitteen. Käytämme tätä ADJ-sammutustoimintoa nykyisen havaitun sammutuksen toteuttamiseen.

Kun syöttötehoa käytetään, 10uF-kondensaattori poistaa ensimmäisen BC547: n käytöstä, jotta LM338 voi toimia normaalisti ja tuottaa tarvittavan jännitteen liitetylle akulle.

Tämä yhdistää akun ja alkaa latautua vetämällä määritetyn määrän virtaa sen Ah-luokituksen mukaan.

Tämä kehittää potentiaalisen eron virtaa tunnistava vastus Rx, joka kytkee päälle toisen BC547-transistorin.

Tämä varmistaa, että ensimmäinen BC547, joka on kytketty mikropiirin ADJ-nastaan, pysyy poissa käytöstä, kun akun annetaan latautua normaalisti.

Kun akku latautuu, potentiaalinen ero Rx: ssä alkaa pudota. Viime kädessä, kun akku on melkein täysin ladattu, tämä potentiaali laskee tasolle, jossa se laskee liian matalaksi toisen BC547-alustan esijännityksen vuoksi, sammuttaen sen.

Kun toinen BC547 sammuu, ensimmäinen BC547 kytkeytyy PÄÄLLE ja maadoittaa IC: n ADJ-nastan.

LM338 sammuu nyt irrottamalla akun kokonaan latauslaitteesta.

Rx voidaan laskea käyttämällä Ohmin lakikaavaa:

Rx = 0,6 / pienin latausvirta

Tämä LM338-piiri tukee jopa 50 Ah: n akkua, kun IC on asennettu isoon jäähdytyselementtiin. Akkuille, joilla on korkeampi Ah-luokitus, IC voidaan joutua päivittämään perämoottoritransistorilla kuten käsitelty tässä artikkelissa .

IC LM324: n käyttö

Toinen malli on monimutkaisempi piiri, jossa käytetään LM324 IC joka tarjoaa tarkan vaiheittaisen akun tilan havaitsemisen ja myös akun täydellisen virrankatkaisun, kun virranotto saavuttaa minimiarvon.

Kuinka LEDit osoittavat akun tilan

Kun akku kuluttaa suurinta virtaa, PUNAINEN LED palaa.

Kun akku latautuu ja Rx: n virta laskee suhteessa, PUNAINEN LED sammuu ja VIHREÄ LED palaa.

Kun battrey latautuu edelleen, vihreä LED sammuu ja keltainen syttyy.

Seuraavaksi, kun akun varaus on lähes täysin ladattu, keltainen merkkivalo sammuu ja valkoinen syttyy.

Lopuksi, kun akku on ladattu täyteen, myös valkoinen LED sammuu, mikä tarkoittaa, että kaikki LEDit sammuvat, mikä osoittaa akun nolla virrankulutuksen täysin ladatun tilan vuoksi.

Piirin käyttö

Viitaten esitettyyn piiriin voimme nähdä neljä vertailijaksi konfiguroitua opampia, joissa kullakin op-vahvistimella on omat ennalta asetettavat virrantunnistustulot.

Korkean watin vastus Rx muodostaa virran jännitemuuntajakomponentiksi, joka tunnistaa akun tai kuorman kuluttaman virran ja muuntaa sen vastaavaksi jännitetasoksi ja syöttää sen opamp-tuloihin.

Alussa akku kuluttaa suurimman määrän virtaa, joka tuottaa vastaavan suurimman määrän jännitehäviötä vastuksen Rx yli.

Esiasetukset on asetettu siten, että kun akku kuluttaa enimmäisvirtaa (täysin tyhjentynyt taso), kaikkien 4 op-vahvistimen ei-invertoivalla tapilla 3 on suurempi potentiaali kuin tapin 2 referenssiarvolla.

Koska kaikkien op-vahvistimien lähdöt ovat tässä vaiheessa korkeat, vain A4-malliin kytketty PUNAINEN LED-valo syttyy, kun loput LED-valot pysyvät sammuksissa.

Nyt kun akku latautuu, Rx: n jännite alkaa pudota.

Esiasetusten peräkkäisen säädön mukaisesti A4-nastan 3 jännite laskee hieman nastan 2 alle, mikä aiheuttaa A4-ulostulon heikkenemisen ja PUNAINEN johti sammumiseen.

Kun A4-tulostus on vähäinen, A3-ulostulon LED syttyy.

Kun batttery latautuu hieman enemmän, A3 op-vahvistimen pin3-potentiaali putoaa pin2-arvonsa alle, jolloin A3: n ulostulo laskee, mikä sammuttaa VIHREÄ-LEDin.

Kun A3-lähtö on matala, A2-ulostulon LED syttyy.

Kun akku latautuu hieman enemmän, A3: n pin3-potentiaali putoaa pin2: nsa alle, mikä aiheuttaa A2: n lähdön nollan ja sammuttaa keltaisen LEDin.

Kun A2-lähtö on matala, valkoinen LED syttyy.

Lopuksi kun akku on melkein ladattu, A1: n nastan 3 potentiaali menee nastan 2 alle, aiheuttaen A1: n lähdön nollaksi ja valkoinen LED sammuu.

Kun kaikki ledit ovat sammuneet, akku on ladattu täyteen ja virta Rx: n yli on saavuttanut nollan.

Piirikaavio

Ehdotetun akkuvirran osoituspiirin osaluettelo

  • R1 ---- R5 = 1k
  • P1 ----- P4 = 1k esiasetusta
  • A1 ----- A4 = LM324 IC
  • Diodi = 1N4007 tai 1N4148
  • Rx = Kuten alla selitetään

Nykyisen tunnistusalueen asettaminen

Ensinnäkin meidän on laskettava Rx: n yli kehitetyn maksimi- ja minimijännitteen alue vasteena akun kuluttaman virran alueelle.

Oletetaan, että ladattava akku on a 12 V 100 Ah akku , ja suurin suunniteltu virtaväli tälle on 10 ampeeria. Ja haluamme tämän virran kehittyvän noin 3 V: n yli Rx: n.

Ohmin lakia käyttämällä voimme laskea Rx-arvon seuraavalla tavalla:

Rx = 3/10 = 0,3 ohmia

Teho = 3 x 10 = 30 wattia.

Nyt 3 V on käden suurin alue. Koska op-vahvistimen nastalla 2 oleva referenssiarvo asetetaan 1N4148-diodilla, potentiaali nastalla 2 on noin 0,6 V.

Joten minimialue voi olla 0,6 V. Siksi tämä antaa meille pienimmän ja suurimman alueen välillä 0,6 V - 3 V.

Meidän on asetettava esiasetukset siten, että 3 V: n jännitteellä A1 - A4 kaikki pin3-jännitteet ovat korkeammat kuin nasta 2.

Seuraavaksi voidaan olettaa, että op-vahvistimet sammuvat seuraavassa järjestyksessä:

2,5 V: n Rx-koko A4-ulostulo laskee matalaksi, 2 V A3-ulostulo laskee matalaksi, 1,5 V A2-ulostulo laskee matalaksi, 0,5 V A1-ulostulo laskee matalaksi

Muista, että vaikka 0,5 V: n Rx: n kohdalla kaikki LEDit sammuvat, mutta 0,5 V saattaa silti vastata 1 ampeerin virtaa, jonka akku vetää. Voimme pitää tätä kelluvana lataustasona ja antaa akun olla kytkettynä jonkin aikaa, kunnes lopulta poistamme sen.

Jos haluat, että viimeinen LED (valkoinen) pysyy valaistuna, kunnes Rx: n yli on saavutettu melkein nolla jännitettä, voit tällöin poistaa vertailudiodin op-vahvistinten nastasta 2 ja korvata sen vastuksella, jotta tämä R5 aiheuttaa noin 0,2 V: n jännitehäviön nastalle 2.

Tämä varmistaa, että A1: n valkoinen LED sammuu vasta, kun potentiaali Rx: n yli laskee alle 0,2 V: n, mikä puolestaan ​​vastaa lähes täysin ladattua ja irrotettavaa akkua.

Esiasetusten määrittäminen.

Tätä varten tarvitset nuken potentiaalijakajan, joka on rakennettu käyttämällä 1K-pottia, joka on kytketty syöttöliittimien yli alla olevan kuvan mukaisesti.

Irrota ensin P1 --- P4-esiasetettu linkki Rx: stä ja liitä se 1 K -astian keskimmäiseen tapiin, kuten yllä on esitetty.

Liu'uta kaikkien op amp-esiasetusten keskivarsi kohti 1K-pottia.

Säädä nyt 1K-potti siten, että 2,5 V kehittyy keskivarren ja maavarren poikki. Vain PUNAINEN LED palaa tässä vaiheessa. Säädä seuraavaksi A4-esiasetettu P4 niin, että PUNAINEN LED sammuu. Tämä kytkee heti päälle A3 vihreän LEDin.

Tämän jälkeen säädä 1K-potti pienentäen sen keskitappijännite 2 V: ksi. Kuten edellä, säädä A3-esiasetettua P3: ta niin, että vihreä sammuu. Tämä kytkee keltaisen LEDin päälle.

Seuraavaksi säädä 1K-potti tuottamaan 1,5 V keskitappiinsa ja säädä A2-esiasetettu P2 siten, että keltainen LED sammuu. Tämä kytkee valkoisen LEDin päälle.

Säädä lopuksi 1K-potti pienentämään sen keskinastapotentiaali 0,5 V: iin. Säädä esiasetettu A1 P1 siten, että valkoinen LED sammuu.

Esiasetetut säädöt on nyt ohi ja tehty!

Irrota 1K-potti ja yhdistä ennalta asetettu lähtölinkki takaisin Rx: ään ensimmäisen kaavion mukaisesti.

Voit aloittaa suositellun akun lataamisen ja katsella LEDien vastaavan vastaavasti.

Automaattisen katkaisun lisääminen

Kun virta laskee melkein nollaan, rele voidaan kytkeä pois päältä, jotta varmistetaan automaattinen katkaisu nykyiselle tunnistetulle akkupiiripiirille, kuten alla on esitetty:

Kuinka se toimii

Kun virta kytketään päälle, 10uF-kondensaattori aiheuttaa op-vahvistimien pin2-potentiaalin hetkellisen maadoituksen, mikä sallii kaikkien op-vahvistimien ulostulon suuren nousun.

A1-lähtöön kytketty releohjaintransistori kytkee PÄÄLLE releen, joka yhdistää akun lataussyöttöön N / O-koskettimien kautta.

Akku alkaa nyt vetää määrätyn määrän virtaa, mikä saa aikaan tarvittavan potentiaalin kehittyä Rx: n yli, jonka op-vahvistimien pin3 havaitsee vastaavien esiasetusten P1 --- P4 kautta.

Sillä välin 10uF ladataan R5: n kautta, joka palauttaa vertailuarvon op-vahvistimen nastalla 2 takaisin 0,6 V: iin (diodipisara).

Kun akku latautuu, op-vahvistimen lähdöt vastaavat vastaavasti kuten aiemmin on selitetty, kunnes akku latautuu täyteen, mikä aiheuttaa A1-lähdön heikkenemisen.

Kun A1-lähtö on vähissä, transistori kytkee releen pois päältä ja akku irrotetaan virtalähteestä.

Toinen hyödyllinen nykyinen tunnistettu akun katkaisu

Tämän mallin työskentely on todella yksinkertaista. P1-esiasetettu kiinteä jännite invertoivassa tulossa tasolle, joka on vain pienempi kuin vastuspankin R3 --- R13 jännitehäviö, joka vastaa akun suositeltua latausvirtaa.

Kun virta kytketään päälle, C2 aiheuttaa korkean ilmestymisen op-vahvistimen kääntymättömyydelle, mikä puolestaan ​​saa op-vahvistimen lähdön nousemaan korkeaksi ja kytkemään MOSFET-virran päälle.

MOSFET johtaa ja sallii akun liittämisen lataussyötön yli, jolloin latausvirta kulkee vastuspankin läpi.

Tämä sallii jännitteen kehittymisen mikropiirin ei-käänteisessä tulossa, korkeammalle kuin sen käänteinen tappi, joka lukitsee op-vahvistimen lähdön pysyvästi korkealle.

MOSFET toimii nyt ja akkua ladataan, kunnes akun nykyinen saanti vähenee merkittävästi akun täydellä lataustasolla. Jännite vastuspankin yli laskee nyt, joten op-vahvistimen käänteinen tappi menee nyt korkeammaksi kuin op-vahvistimen ei-invertoiva tappi.

Tämän vuoksi op-vahvistimen lähtö vähenee, MOSFET kytketään pois päältä ja akun lataaminen lopetetaan lopulta.




Edellinen: MPPT vs Solar Tracker - tutkittuja eroja Seuraava: Kuinka käyttää vastuksia LEDillä, Zenerillä ja transistorilla