Optički krug punjača za baterije s automatskim isključivanjem

U članku se govori o dva opamatska kruga punjača za bateriju na bazi IC 741 i LM358, koji nisu samo precizni sa svojim značajkama, već omogućuju i brzo i jednostavno postavljanje njegovih visokih / niskih graničnih vrijednosti praga.

Ideju je zatražio gospodin Mamdouh.

Ciljevi i zahtjevi sklopa

1. Čim automatski povežem vanjsko napajanje, odspojit će bateriju i opskrbiti sustav, a za to vrijeme napuniti bateriju.
2. Zaštita od prekomjernog punjenja (koja je uključena u gornji dizajn).
3. Oznake prazne i pune baterije (koje su uključene u gornji dizajn).
4. Također ne znam koja je formula za pomoć u određivanju napona potrebnog na mojoj bateriji za punjenje (baterija će se izvaditi iz starih prijenosnih računala. Ukupno će biti 22 V sa 6 apms bez opterećenja)
5. Nadalje, ne znam formulu koja bi naznačila koliko će mi trajati baterija i kako izračunati vrijeme ako želim da mi baterija traje dva sata.
6. Također, i cpu ventilator isporučuje sustav. Bilo bi sjajno i dodati mogućnost prigušivača, moj prvotni plan bio je varirati između 26-30 v, ne treba puno više od toga.

Kružni dijagram

Napomena: Zamijenite 10K u seriji s 1N4148, s 1K

Dizajn

U svim mojim prethodnim krugovima kontrolera punjača za baterije koristio sam jedan opamp za izvršavanje automatskog isključivanja s punim napunjenjem i upotrijebio sam otpornik za histerezu koji omogućuje uključivanje prekidača niske razine punjenja za povezanu bateriju.

Međutim izračunavanje ovog otpora za histerezu ispravno postizanje precizne obnove na niskoj razini postaje malo teško i zahtijeva određeni napor pokušaja i pogrešaka koji može potrajati.

U gore predloženom opamatskom krugu punjača opampa s niskom baterijom ugrađena su dva komparatora opampa umjesto jednog koji pojednostavljuje postupak postavljanja i oslobađa korisnika dugih postupaka.

Pozivajući se na sliku, možemo vidjeti dva opampa konfigurirana kao komparatori za otkrivanje napona akumulatora i za potrebne operacije prekida.

Pod pretpostavkom da je baterija 12V baterija, 10K unaprijed postavljena postavka donjeg A2 opampa postavljena je tako da njegov izlazni pin # 7 postaje visoka logika kada napon baterije samo pređe oznaku 11V (donji prag pražnjenja), dok je gornja postavka opampera A1 podešena tako da njegov izlaz ide visoko kad napon akumulatora dotakne viši prag odsijecanja, recimo na 14,3V.

Stoga na 11V izlaz A1 postaje pozitivan, ali zbog prisutnosti diode 1N4148 taj pozitiv ostaje neučinkovit i blokiran da se dalje kreće prema bazi tranzistora.

Baterija se nastavlja puniti sve dok ne dosegne 14,3 V kada gornji opamp aktivira relej i zaustavi punjenje baterije.

Situacija se trenutno zaustavlja zbog uključivanja povratnih otpornika na pin # 1 i pin # 3 od A1. Relej se zaključa u ovom položaju s potpuno odsječenim napajanjem baterije.

Baterija se sada počinje polako prazniti putem priključenog opterećenja sve dok ne dosegne najnižu razinu praga pražnjenja na 11 V kada je izlaz A2 prisiljen postati negativan ili nula. Sada dioda na svom izlazu postaje pristrana prema naprijed i brzo prekida zasun uzemljenjem signala povratne sprege između naznačenih pinova A1.

Ovom radnjom relej se momentalno deaktivira i vraća u početni N / C položaj, a struja punjenja opet počinje teći prema bateriji.

Ovaj krug punjača s niskim nivoom napajanja opampa može se koristiti kao DC UPS krug također za osiguravanje neprekidnog napajanja tereta bez obzira na prisutnost ili odsutnost mreže i za dobivanje nesmetanog napajanja tijekom njegove upotrebe.

Ulazno napajanje može se dobiti iz reguliranog napajanja, poput vanjskog kruga konstantnog napona LM338 s konstantnom strujom.

Kako postaviti unaprijed zadane postavke

• U početku neka povratne informacije 1k / 1N4148 budu odvojene od opcijskog pojačala A1.
• Pomaknite unaprijed postavljeni klizač A1 na razinu tla i pomaknite klizač unaprijed postavljenih A2 na pozitivnu razinu.
• Kroz varijabilno napajanje, primijenite 14,2 V, što je puna razina napunjenosti baterije od 12 V preko točaka 'Baterija'.
• Relej će se aktivirati.
• Sada polako pomaknite unaprijed postavljenu A1 prema pozitivnoj strani dok se relej samo ne deaktivira.
• Ovo postavlja potpuno odsječeno punjenje.
• Sada spojite 1k / 1N4148 natrag tako da A1 zakači relej u tom položaju.
• Sada polako prilagodite varijabilni dovod prema donjoj granici pražnjenja baterije, vidjet ćete da relej i dalje ostaje ISKLJUČEN zbog gore spomenutog odgovora na povratne informacije.
• Podesite napajanje na donju razinu praga pražnjenja baterije.
• Nakon toga započnite pomicanje unaprijed postavljenog A2 prema uzemljenju, sve dok to ne okrene izlaz A2 na nulu što prekida zasun A1 i uključuje relej natrag u način punjenja.
• To je sve, krug je sada potpuno postavljen, zabrtvite unaprijed postavljene postavke u ovom položaju.

Odgovori na druga dodatna pitanja u zahtjevu dati su pod:

Formula za izračunavanje granične vrijednosti punog punjenja je:

Napon akumulatora + 20%, na primjer 20% od 12V je 2,4, dakle 12 + 2,4 = 14,4V je napon prekida punog napunjenja za bateriju od 12V

Da biste znali vrijeme izrade sigurnosne kopije baterije, može se koristiti sljedeća formula koja vam daje približno vrijeme izrade sigurnosne kopije baterije.

Sigurnosna kopija = 0,7 (Ah / struja opterećenja)

Još jedan alternativni dizajn za izradu automatskog kruga punjača za prekidanje / premalo punjenja pomoću dva opcijska pojačala možete vidjeti u nastavku:

Kako radi

Pod pretpostavkom da nije povezana baterija, kontakt releja je u N / C položaju. Stoga kada je napajanje UKLJUČENO, krug opcijskog pojačala ne može se napajati i ostaje neaktivan.

Pretpostavimo sada da je ispražnjena baterija spojena preko naznačene točke, da se krug op amp-a napaja preko baterije. Budući da je baterija prazna, stvara se mali potencijal na (-) ulazu gornjeg opcijskog pojačala, koji može biti manji od (+) pina.

Zbog toga gornji izlaz opcijskog pojačala ide visoko. Tranzistor i relej se aktiviraju, a kontakti releja pomiču se iz N / C u N / O. Ovo sada povezuje bateriju s ulaznim napajanjem i počinje se puniti.

Nakon što se baterija potpuno napuni, potencijal na (-) pinu gornjeg opcijskog pojačala postaje veći od njegovog (+) ulaza, zbog čega će izlazni pin gornjeg opcijskog pojačala pasti nizak. Ovo trenutno isključuje tranzistor i relej.

Baterija je sada odspojena od napajanja.

Dioda 1N4148 preko (+) i izlaza gornjeg opcijskog pojačala zaskoči, tako da čak i ako baterija počne padati nema utjecaja na stanje releja.

Međutim, pretpostavimo da baterija nije uklonjena s terminala punjača i da je na nju priključen teret tako da se počinje isprazniti.

Kad se baterija isprazni ispod željene donje razine, potencijal na pin-u (-) donjeg opcijskog pojačala pada niži od njegovog (+) ulaznog pin-a. To trenutno dovodi do izlaska donjeg opcijskog pojačala, što pogađa pin3 gornjeg opcijskog pojačala. Trenutno prekida zasun i uključuje tranzistor i relej kako bi ponovno pokrenuo postupak punjenja.

Dizajn PCB-a

Dodavanje trenutne kontrolne faze

Gore navedena dva dizajna mogu se nadograditi trenutnom kontrolom dodavanjem MOSFET modula za upravljanje strujom, kao što je prikazano dolje:

R2 = 0,6 / struja punjenja

Dodavanje zaštitnika obrnutog polariteta

Zaštita od obrnutog polariteta može se uključiti u gornje dizajne dodavanjem diode u seriji s pozitivnim priključkom baterije. Katoda će ići na pozitivni terminal baterije, a anoda na pozitivni vod optičkog pojačala.

Svakako povežite otpor od 100 Ohma preko ove diode, inače krug neće pokrenuti postupak punjenja.

Uklanjanje releja

U prvom dizajnu punjača baterija temeljenom na opampu, možda će biti moguće eliminirati relej i upravljati postupkom punjenja putem poluprovodničkih tranzistora, kao što je prikazano na sljedećem dijagramu:

Kako krug radi

• Pretpostavimo da je postavka A2 podešena na prag od 10 V, a postavka A1 na prag od 14 V.
• Pretpostavimo da spojimo bateriju koja se prazni u međufazi od 11 V.
• Na ovom naponu pin2 od A1 bit će ispod referentnog potencijala pin3, prema postavci unaprijed postavljene pin5.
• To će dovesti do visokog izlaza 1 na A1, UKLJUČIVANJE tranzistora BC547 i TIP32.
• Baterija će se sada početi puniti putem TIP32, sve dok napon na priključku ne dosegne 14 V.
• Na 14 V, prema podešavanju gornje postavke, pin2 A1 povisit će se od pin3, zbog čega će izlaz biti nizak.
• To će trenutno isključiti tranzistore i zaustaviti postupak punjenja.
• Gornja radnja također će zakvačiti opcijsko pojačalo A1 kroz 1k / 1N4148, tako da čak i ako napon baterije padne na razinu SoC od 13 V, A1 će i dalje držati izlaz pin1 nizak.
• Dalje, kad se baterija počinje isprazniti izlaznim opterećenjem, njezin napon na priključku počinje padati, sve dok nije pao na 9,9 V.
• Na ovoj će se razini, prema postavci donje postavke, pin5 A2 spustiti ispod svog pin6, zbog čega će se njegov izlazni pin7 smanjiti.
• Ova najniža vrijednost na pin7 od A2 povući će pin2 od A1 na gotovo 0 V, tako da sada pin3 od A1 postaje viši od svog pin2.
• To će odmah prekinuti zasun A1, a izlaz A1 ponovno će se okrenuti visoko, omogućujući tranzistoru da se uključi i pokrene postupak punjenja.
• Kad baterija dosegne 14 V, postupak će opet ponoviti ciklus