Κύκλωμα προστασίας υπερφόρτισης μπαταρίας με βάση το Arduino

Σε αυτήν την ανάρτηση, πρόκειται να κατασκευάσουμε ένα κύκλωμα προστασίας από υπερφόρτιση για μπαταρία 12v χρησιμοποιώντας το Arduino το οποίο μπορεί να προστατεύσει την μπαταρία 12V SLA από υπερβολική εκφόρτιση και επίσης να προστατεύει το συνδεδεμένο φορτίο από υπερβολική τάση σε περίπτωση σύνδεσης υπερφορτισμένης μπαταρίας.

Κατανόηση των τιμών φόρτισης / αποφόρτισης της μπαταρίας

Όλες οι μπαταρίες έχουν φυσική πτώση, αλλά οι περισσότερες από αυτές καταστρέφονται λόγω άγνοιας από τους χρήστες. Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας θα μειωθεί εάν η τάση μιας μπαταρίας πέσει κάτω από έναν ορισμένο βαθμό, στην περίπτωση της μπαταρίας 12V SLA, δεν πρέπει να είναι κάτω από 11,80 V.

Αυτό το έργο θα μπορούσε να ολοκληρωθεί με συγκριτές, αλλά εδώ χρησιμοποιούμε μικροελεγκτή και κωδικοποίηση για να επιτύχουμε το ίδιο.

Αυτό το κύκλωμα είναι κατάλληλο για φορτία αντίστασης και άλλα φορτία που δεν προκαλούν θόρυβο στην τροφοδοσία κατά τη λειτουργία. Προσπαθήστε να αποφύγετε επαγωγικά φορτία, όπως βουρτσισμένους κινητήρες DC.

Οι μικροελεγκτές είναι ευαίσθητοι στο θόρυβο και αυτή η ρύθμιση ενδέχεται να διαβάσει τιμές τάσης σφάλματος σε αυτήν την περίπτωση και μπορεί να διακόψει την μπαταρία από φορτίο σε λάθος τάση.

Πως δουλεύει

Η συζήτηση προστασία από την απόρριψη Το κύκλωμα για μπαταρία 12v αποτελείται από ένα διαχωριστικό τάσης που είναι υπεύθυνο για τη μείωση της τάσης εισόδου και τη μείωση σε στενό εύρος όπου το arduino μπορεί να διαβάσει την τάση.

Η αντίσταση 10k προκαθορισμένη χρησιμοποιείται για τη βαθμονόμηση των μετρήσεων στο arduino. Αυτές οι μετρήσεις χρησιμοποιούνται από το arduino για την ενεργοποίηση του ρελέ, η βαθμονόμηση αυτής της ρύθμισης θα συζητηθεί αργότερα μέρος του άρθρου.

Χρησιμοποιείται ένδειξη LED για την ένδειξη της κατάστασης του ρελέ. Το τρανζίστορ ενεργοποιεί / απενεργοποιεί το ρελέ και μια δίοδος συνδέεται κατά μήκος του ρελέ για τη διακοπή της ακίδας υψηλής τάσης που δημιουργείται από το ρελέ, ενώ το ενεργοποιεί / απενεργοποιεί.

Όταν η τάση της μπαταρίας πέσει κάτω από τα 11,80V, το ρελέ ενεργοποιείται και αποσυνδέεται η μπαταρία από το φορτίο και η ένδειξη LED ανάβει επίσης, αυτό συμβαίνει το ίδιο όταν το κύκλωμα διαβάζει υπερβολική τάση από την μπαταρία, μπορείτε να ρυθμίσετε το όριο υπέρτασης στο πρόγραμμα .

Όταν η μπαταρία πέσει κάτω από τα 11,80V, το ρελέ αποσυνδέει το φορτίο, το ρελέ θα επανασυνδέσει το φορτίο με την μπαταρία μόνο όταν η τάση της μπαταρίας φτάσει πάνω από την ονομαστική τάση που έχει ρυθμιστεί στο πρόγραμμα.

Η ονομαστική τάση είναι κανονική τάση λειτουργίας του φορτίου. Ο παραπάνω αναφερόμενος μηχανισμός γίνεται επειδή η τάση της μπαταρίας αυξάνεται μετά την αποσύνδεση από το φορτίο και αυτό δεν πρέπει να ενεργοποιεί το ρελέ ON σε κατάσταση χαμηλής μπαταρίας.

Η ονομαστική τάση στο πρόγραμμα ορίζεται ως 12,70 V, η οποία είναι πλήρης τάση μπαταρίας τυπικών μπαταριών 12V SLA (Πλήρης τάση μπαταρίας μετά την αποσύνδεση από το φορτιστή).

Κωδικός προγράμματος:

//---------Program developed by R.Girish----------//
float cutoff = 11.80 //Cutoff voltage
float nominal = 12.70 //Nomial Voltage
float overvoltage = 14.00 //Overvoltage
int analogInput = 0
int out = 8
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000
float R2 = 10000
int value = 0
int off=13
void setup()
{
pinMode(analogInput,INPUT)
pinMode(out,OUTPUT)
pinMode(off,OUTPUT)
digitalWrite(off,LOW)
Serial.begin(9600)
}
void loop()
{
value = analogRead(analogInput)
vout = (value * 5.0) / 1024
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin<0.10)
{
vin=0.0
}
if(vin<=cutoff)
{
digitalWrite(out,HIGH)
}
if(vin>=nominal && vincutoff)
{
digitalWrite(out,LOW)
}
if(vin>=overvoltage)
{
digitalWrite(out,HIGH )
delay(10000)
}
Serial.println('INPUT V= ')
Serial.println(vin)
delay(1000)
}
//---------Program developed by R.Girish----------//

Σημείωση:

float cutoff = 11,80 // Τάση διακοπής
float nominal = 12.70 // Ονομαστική τάση
υπέρταση υπέρτασης = 14.00 // Υπερβολική τάση

Μπορείτε να αλλάξετε τη διακοπή, την ονομαστική και την υπέρταση αλλάζοντας τις παραπάνω τιμές.
Συνιστάται να μην τροποποιήσετε αυτές τις τιμές, εκτός εάν εργάζεστε με διαφορετική τάση μπαταρίας.

Πώς να βαθμονομήσετε:

Η βαθμονόμηση για αυτό το κύκλωμα προστασίας κατά της εκφόρτισης της μπαταρίας πρέπει να γίνει προσεκτικά. Χρειάζεστε μια μεταβλητή παροχή ρεύματος, ένα καλό πολύμετρο και ένα κατσαβίδι για τη ρύθμιση της προκαθορισμένης αντίστασης.

1) Η ολοκληρωμένη εγκατάσταση συνδέεται με μεταβλητή τροφοδοσία χωρίς φορτίο.
2) Ρυθμίστε τα 13 volt στη μεταβλητή τροφοδοσία, επαληθεύστε το χρησιμοποιώντας πολύμετρο.
3) Ανοίξτε τη σειριακή οθόνη και περιστρέψτε το 10k προκαθορισμένο ρολόι αντίστασης ή αντίστροφο ρολόι και φέρτε τις αναγνώσεις κοντά στις μετρήσεις του πολύμετρου.
4) Τώρα, μειώστε την τάση της μεταβλητής τροφοδοσίας στα 12V, το πολύμετρο και η σειριακή οθόνη πρέπει να έχουν ίδια ή πολύ στενή τιμή.
5) Τώρα, μειώστε την τάση στα 11,80 V που πρέπει να ενεργοποιηθεί το ρελέ και το LED πρέπει να ανάψει.
6) Τώρα, αυξήστε την τάση στα 14,00V το ρελέ πρέπει να ενεργοποιηθεί και να ανάψει η λυχνία LED.
7) Εάν τα παραπάνω σετ επιτύχουν αντικαταστήστε τη μεταβλητή τροφοδοσία ρεύματος με μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία, οι μετρήσεις στη σειριακή οθόνη και το πολύμετρο πρέπει να είναι ίδιες ή πολύ κοντά στο ίδιο.
8) Τώρα συνδέστε το φορτίο, οι αναγνώσεις και στις δύο πρέπει να παραμείνουν ίδιες και συγχρονισμένες.
Εάν τα παραπάνω βήματα είναι επιτυχημένα, το κύκλωμα σας είναι έτοιμο να εξυπηρετήσει την μπαταρία.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ:

Σημειώστε αυτό το σημείο κατά τη βαθμονόμηση.

Όταν το ρελέ ενεργοποιείται λόγω διακοπής χαμηλής τάσης ή λόγω διακοπής υπερβολικής τάσης, οι μετρήσεις στη σειριακή οθόνη δεν θα διαβάζουν τη σωστή τάση όπως στο πολύμετρο και δείχνει υψηλότερη ή χαμηλότερη από ό, τι στο πολύμετρο.

Όμως, όταν η τάση πέσει πίσω στην κανονική τάση λειτουργίας, το ρελέ θα σβήσει και θα αρχίσει να δείχνει τη σωστή τάση.

Το συμπέρασμα του παραπάνω σημείου είναι ότι, όταν το ρελέ ενεργοποιείται ON, οι μετρήσεις στη σειριακή οθόνη δείχνουν κάποια σημαντική παραλλαγή και δεν χρειάζεται να βαθμονομήσετε ξανά σε αυτό το στάδιο.