Ebben a bejegyzésben megismerhetünk egy egyszerű akkumulátor áramérzékelőt indikátor áramkörrel, amely érzékeli az akkumulátor által fogyasztott áram mennyiségét töltés közben. A bemutatott tervek automatikusan kikapcsolnak, amikor az akkumulátor a teljes töltöttségi szintjén leállítja az áramfogyasztást.
Miért csökken a jelenlegi csepp, amikor az akkumulátor töltődik?
Azt már tudjuk, hogy míg az akkumulátor kezdetben nagyobb mennyiségű áramot vesz fel, és amikor a teljes töltöttségi szint felé ér, ez a fogyasztás csökkenni kezd, amíg eléri a majdnem nullát.
Ez azért történik, mert az akkumulátor kezdetben lemerült állapotban van, és feszültsége alacsonyabb, mint a forrás feszültsége. Ez viszonylag nagyobb potenciálkülönbséget okoz a két forrás között.
Ennek a nagy különbségnek köszönhetően a magasabb forrásból származó potenciál, amely a töltő kimenete, sokkal nagyobb intenzitással kezd rohanni az akkumulátor felé, ami nagyobb árammennyiséget vezet be az akkumulátorba.
Amint az akkumulátor teljes szintre töltődik, a két forrás közötti potenciálkülönbség megszűnik, amíg a két forrás azonos feszültségszinttel nem rendelkezik.
Amikor ez megtörténik, a tápforrás feszültsége nem képes további áramot az akkumulátor felé tolni, ami csökkentett áramfogyasztást eredményez.
Ez megmagyarázza, hogy egy lemerült akkumulátor miért kezdetben több áramot vesz fel, és a legkisebb áramot, amikor teljesen fel van töltve.
Általában a legtöbb akkumulátor töltésjelző az akkumulátor feszültségszintjét használja a töltési állapot jelzésére, itt a feszültség helyett az áram (amper) nagyságát használják a töltési állapot mérésére.
Az áramerősség mérési paraméterként történő felhasználása lehetővé teszi az érték pontosabb értékelését akkumulátor töltés állapot. Az áramkör arra is képes, hogy jelezze a csatlakoztatott akkumulátor pillanatnyi állapotát azáltal, hogy lefordítja annak áramfogyasztási képességét, miközben töltődik.
Az LM338 Simple Design használatával
Egy egyszerű áramkimaradású akkumulátortöltő áramkört ki lehet építeni a szabványos LM338 szabályozó áramkör az alábbiak szerint:
Elfelejtettem diódát adni az akkumulátor pozitív vezetékéhez, ezért kérjük, győződjön meg arról, hogy a következő javított ábra szerint adja hozzá.
Hogyan működik
A fenti áramkör működése meglehetősen egyszerű.
Tudjuk, hogy amikor az LM338 vagy LM317 IC ADJ csapja rövidzárlatos a földvezetékkel, az IC kikapcsolja a kimeneti feszültséget. Ezt az ADJ kikapcsolási funkciót használjuk a jelenlegi észlelt kikapcsolás megvalósításához.
Bemeneti teljesítmény bekapcsolásakor a 10uF kondenzátor letiltja az első BC547-et, így az LM338 normálisan működhet és előállíthatja a szükséges feszültséget a csatlakoztatott akkumulátor számára.
Ez összeköti az akkumulátort, és megkezdi a töltést azáltal, hogy felveszi a megadott árammennyiséget annak Ah besorolása szerint.
Ez potenciális különbséget alakít ki a áramérzékelő ellenállás Rx, amely bekapcsolja a második BC547 tranzisztort.
Ez biztosítja, hogy az IC ADJ-tűjéhez csatlakoztatott első BC547 kikapcsolva maradjon, miközben az akkumulátort hagyják normálisan tölteni.
Amint az akkumulátor töltődik, az Rx potenciálkülönbsége csökkenni kezd. Végül, amikor az akkumulátor majdnem teljesen fel van töltve, ez a potenciál olyan szintre csökken, hogy túl alacsony lesz a második BC547 alapfogáshoz, ezzel leállítva.
Amikor a második BC547 kikapcsol, az első BC547 bekapcsol, és földeli az IC ADJ-tűjét.
Az LM338 most leállítja az akkumulátor teljes kihúzását a töltőből.
Az Rx kiszámítható Ohm törvény képletével:
Rx = 0,6 / Minimális töltőáram
Ez az LM338 áramkör akár 50 Ah akkumulátort is képes támogatni, ha az IC egy nagy hűtőbordára van szerelve. Magasabb Ah besorolású akkumulátorok esetén előfordulhat, hogy az IC-t egy külső tranzisztorral kell frissíteni ebben a cikkben tárgyaltuk .
IC LM324 segítségével
A második kialakítás egy bonyolultabb áramkör, amely egy LM324 IC amely pontos lépésekkel biztosítja az akkumulátor állapotának detektálását, és az akkumulátor teljes kikapcsolását is biztosítja, amikor az áramfelvétel eléri a minimális értéket.
Hogyan jelzik a LED-ek az akkumulátor állapotát
Amikor az akkumulátor a legnagyobb áramot fogyasztja, a RED LED világítani kezd.
Amint az akkumulátor feltöltődik, és az Rx árama arányosan csökken, a RED LED kialszik, és a ZÖLD LED bekapcsol.
Amint a battrey tovább töltődik, a zöld LED kialszik, a sárga pedig kigyullad.
Ezután, amikor az akkumulátor a teljesen feltöltött szint közelében van, a sárga LED kialszik, a fehér pedig BE.
Végül, amikor az akkumulátor teljesen fel van töltve, a fehér LED is kialszik, ami azt jelenti, hogy az összes LED kikapcsol, ami azt jelzi, hogy az akkumulátor nulla áramfogyasztást eredményez a teljesen feltöltött állapot miatt.
Áramkör működtetése
A bemutatott áramkörre hivatkozva négy opampot láthatunk, amelyek komparátorokként vannak konfigurálva, ahol mindegyik op erősítőnek vannak előre beállított áramérzékelő bemenetei.
Egy nagy teljesítményű Rx ellenállás képezi az áram-feszültség átalakító alkatrészt, amely érzékeli az akkumulátor vagy a terhelés által felhasznált áramot, és átalakítja azt megfelelő feszültségszintre, és betáplálja az opamp bemenetekre.
A kezdetektől az akkumulátor a legnagyobb árammennyiséget fogyasztja, amely megfelelő legnagyobb feszültségesést eredményez az Rx ellenálláson.
Az előre beállított értékek úgy vannak beállítva, hogy amikor az akkumulátor a maximális áramot fogyasztja (teljesen lemerült állapotban van), akkor a mind a 4 op erősítő nem inverz csapjának 3 nagyobb potenciálja van, mint a pin2 referenciaértékénél.
Mivel ezen a ponton az összes op erősítő kimenete magas, csak az A4-hez csatlakoztatott RED LED világít, míg a fennmaradó LED kikapcsol.
Amint az akkumulátor feltöltődik, az Rx feszültsége csökken.
Az előre beállított értékek szekvenciális beállításának megfelelően az A4-es pin3 feszültség kissé a pin2 alá csökken, emiatt az A4-es kimenet alacsonyra süllyed, a RED pedig kikapcsol.
Alacsony A4-es kimenet mellett világít az A3-as kimeneti LED.
Amikor az ütőáram egy kicsit többet tölt be, az A3 op amps pin3 potenciálja a pin2 alá csökken, aminek következtében az A3 kimenete alacsonyra csökken, ami kikapcsolja a ZÖLD LED-et.
Ha az A3 kimenet alacsony, A2 kimenet LED világít.
Amikor az akkumulátor még kissé feltöltődik, az A3 pin3 potenciálja a pin2 alá csökken, emiatt az A2 kimenete nulla lesz, kikapcsolva a sárga LED-et.
Alacsony A2 kimenettel a fehér LED világítani kezd.
Végül, amikor az akkumulátor majdnem teljesen fel van töltve, az A1 3. érintkezőjénél lévő potenciál a pin2 alatt van, így az A1 kimenet nulla lesz, és a fehér LED kialszik.
Az összes LED kikapcsolásával azt jelzi, hogy az akkumulátor teljesen fel van töltve, és az Rx-en keresztüli áram nullát ért.
Kördiagramm
Alkatrészlista a javasolt akkumulátor áramjelző áramkörhöz
- R1 ---- R5 = 1k
- P1 ----- P4 = 1k előre beállított értékek
- A1 ----- A4 = LM324 IC
- Dióda = 1N4007 vagy 1N4148
- Rx = Az alábbiakban leírtak szerint
Az aktuális érzékelési tartomány beállítása
Először ki kell számolnunk az Rx-en keresztül kialakított maximális és minimális feszültség tartományát az akkumulátor által fogyasztott áramtartományra válaszul.
Tegyük fel, hogy a töltendő akkumulátor a 12 V 100 Ah akkumulátor , és ennek maximális tervezett áramtartománya 10 amper. És azt akarjuk, hogy ez az áram 3 V körül alakuljon Rx-en keresztül.
Ohm törvénye alapján kiszámíthatjuk az Rx értéket a következő módon:
Rx = 3/10 = 0,3 Ohm
Teljesítmény = 3 x 10 = 30 watt.
Most 3 V a maximális tartomány a kezében. Mivel az op erősítő 2-es érintkezőjének referenciaértékét 1N4148 diódával állítják be, a pin2 potenciálja 0,6 V körül lesz.
Tehát a minimális tartomány 0,6 V. lehet. Ezért ez adja meg a minimális és a maximális tartományt 0,6 V és 3 V között.
Az előbeállításokat úgy kell beállítanunk, hogy 3 V feszültség mellett az A1 és A4 összes pin3 feszültsége magasabb legyen, mint a 2. tű.
Ezután feltételezhetjük, hogy az op erősítők a következő sorrendben kapcsolnak ki:
2,5 V Rx esetén az A4 kimenet alacsony, 2 V A3 esetén alacsony, 1,5 V A2 kimenet alacsony, 0,5 V A1 kimenet alacsony
Ne feledje, hogy bár az Rx-nél 0,5 V feszültség mellett az összes LED kikapcsol, de 0,5 V még mindig megfelel az akkumulátor által felvett 1 amperes áramnak. Ezt úgy tekinthetjük, mint egy úszó töltöttségi szintet, és hagyhatjuk, hogy az akkumulátor egy ideig csatlakoztatva maradjon, amíg végül eltávolítjuk.
Ha azt akarja, hogy az utolsó LED (fehér) addig világítson, amíg az Rx-n majdnem nulla feszültséget el nem ér, ebben az esetben eltávolíthatja a referencia diódát az op erősítők pin2-jéről, és kicserélheti azt egy olyan ellenállásra, hogy ez az ellenállás R5 0,2 V körüli feszültségesést okoz a pin2-nél.
Ez biztosítja, hogy az A1-es fehér LED csak akkor kapcsol le, amikor az Rx-n lévő potenciál 0,2 V alá csökken, ami viszont majdnem teljesen feltöltött és kivehető akkumulátornak felel meg.
A Presets beállítása.
Ehhez szüksége lesz egy dummy potenciálosztóra, amelyet az 1K pot segítségével építettek be a tápterminálokra, az alábbiak szerint.
Kezdetben válassza le a P1 --- P4 előre beállított linket az Rx-ről, és csatlakoztassa az 1 K-os edény középső csapjához, a fentiek szerint.
Csúsztassa az összes op amp beállítás középső karját az 1K pot felé.
Most állítsa be az 1K edényt úgy, hogy a középső karján és a földkaron 2,5 V legyen. Ekkor csak a RED LED világít. Ezután állítsa be az A4 előre beállított P4-et úgy, hogy a RED LED csak kialudjon. Ezzel azonnal bekapcsol az A3 zöld LED.
Ezt követően állítsa be az 1K potot, hogy a középső csapfeszültsége 2V-ra csökkenjen. A fentiekhez hasonlóan állítsa be az A3 előre beállított P3-at úgy, hogy a zöld csak kikapcsoljon. Ez bekapcsolja a sárga LED-et.
Ezután állítsa be az 1K potot úgy, hogy a középső tüskén 1,5 V legyen, és állítsa be az A2 előre beállított P2-t úgy, hogy a sárga LED csak kikapcsoljon. Ez bekapcsolja a fehér LED-et.
Végül állítsa be az 1K potot, hogy a középső tű potenciálját 0,5 V-ra csökkentse. Állítsa be az A1 előre beállított P1-et úgy, hogy a fehér LED csak kikapcsoljon.
Az előre beállított beállítások befejeződtek és elkészültek!
Távolítsa el az 1K edényt, és csatlakoztassa újra az előre beállított kimeneti linket az Rx-hez, ahogy az az első ábrán látható.
Elkezdheti az ajánlott akkumulátor töltését és figyelheti, hogy a LED-ek ennek megfelelően reagálnak.
Auto Cut OFF hozzáadása
Amikor az áram majdnem nullára csökken, egy relét ki lehet kapcsolni annak érdekében, hogy az áram érzékelt akkumulátor áramkörének automatikus levágása biztosított legyen, az alábbiak szerint:
Hogyan működik
Az áramellátás bekapcsolásakor a 10uF kondenzátor az op erősítők pin2 potenciáljának pillanatnyi földelését eredményezi, amely lehetővé teszi, hogy az összes op erősítő kimenete magasra emelkedjen.
Az A1 kimenetre csatlakoztatott relé-meghajtó tranzisztor bekapcsolja a relét, amely az akkumulátort az N / O érintkezőkön keresztül összeköti a töltőellátással.
Az akkumulátor most megkezdi az előírt árammennyiséget, ami a szükséges potenciál kialakulását eredményezi az Rx-en, amelyet az op erősítők pin3-ja érzékel a megfelelő preseteken, P1 --- P4.
Időközben a 10uF-ot R5-en keresztül töltik, amely visszaállítja a referenciaértéket az op erősítők 2-es érintkezőjénél 0,6 V-ra (diódaesés).
Amint az akkumulátor töltődik, az op amp kimenetei az előzőekben leírtaknak megfelelően reagálnak, amíg az akkumulátor teljesen fel nem töltődik, aminek következtében az A1 kimenet lemerül.
Alacsony A1 kimenet esetén a tranzisztor kikapcsolja a relét, és az akkumulátor lekapcsolódik a tápfeszültségről.
Egy másik hasznos áramérzékelésű akkumulátor-levágás
Ennek a kialakításnak a működése valóban egyszerű. Az invertáló bemenet feszültségét a P1 előre beállított szintje rögzíti olyan szinten, amely éppen alacsonyabb, mint az R3 --- R13 ellenállási bank feszültségesése, amely megfelel az akkumulátor ajánlott töltőáramának.
Ha az áramellátás be van kapcsolva, a C2 egy magas jelet eredményez az op erősítő nem invertálásakor, ami viszont az op erősítő kimenetét magasra kapcsolja és bekapcsolja a MOSFET-et.
A MOSFET vezeti és lehetővé teszi az akkumulátor csatlakoztatását a töltőegységen keresztül, lehetővé téve a töltőáram átjutását az ellenállási bankon.
Ez lehetővé teszi, hogy az IC nem invertáló bemenetén feszültség alakuljon ki, amely magasabb, mint annak invertáló csapja, amely állandóan magasra reteszeli az op erősítő kimenetét.
A MOSFET tovább folytatja a vezetést és az akkumulátort töltik, amíg az akkumulátor áramfelvétele az akkumulátor teljes töltöttségi szintjén jelentősen csökken. Az ellenállási bank feszültsége most csökken, így az op erősítő invertáló csapja most magasabbra megy, mint az op amp nem invertáló csapja.
Emiatt az op erősítő kimenete lemerül, a MOSFET kikapcsol, és az akkumulátor töltése végül leáll.
Korábbi: MPPT vs Solar Tracker - A feltárt különbségek Következő: Hogyan használjuk az ellenállásokat LED-del, Zenerrel és tranzisztorral
