Ακριβές κύκλωμα δοκιμής χωρητικότητας μπαταρίας - Εφεδρικός ελεγκτής χρόνου

Το ακριβές κύκλωμα δοκιμής χωρητικότητας μπαταρίας που εξηγείται στο ακόλουθο άρθρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της μέγιστης χωρητικότητας εφεδρικής μπαταρίας οποιασδήποτε επαναφορτιζόμενης μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο.

Από τον Timothy John

Βασική ιδέα

Το κύκλωμα λειτουργεί πρακτικά με την αποφόρτιση μιας πλήρως φορτισμένης μπαταρίας υπό δοκιμή μέσω σταθερού ρεύματος, έως ότου η τάση του φτάσει στη βαθιά τιμή εκφόρτισης.

Σε αυτό το σημείο το κύκλωμα διακόπτει αυτόματα η μπαταρία από την παροχή, ενώ ένα συνδεδεμένο ρολόι χαλαζία παρέχει το χρόνο που έχει παρέλθει για τον οποίο η μπαταρία παρείχε το αντίγραφο ασφαλείας. Αυτός ο χρόνος που πέρασε ενημερώνει το χρήστη σχετικά με την ακριβή χωρητικότητα της μπαταρίας σε σχέση με το ρυθμισμένο ρεύμα εκφόρτισης.

Τώρα ας μάθουμε τη λεπτομερή λειτουργία του προτεινόμενου κυκλώματος etster χωρητικότητας μπαταρίας με τη βοήθεια των ακόλουθων σημείων:

Ευγενική παραχώρηση σχεδιασμού: Elektor Electronics

Κύρια στάδια του κυκλώματος

Αναφερόμενος στο παραπάνω σχήμα του ελεγκτή χρόνου δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας μπαταρίας, ο σχεδιασμός μπορεί να χωριστεί σε 3 στάδια:

• Στάδιο συνεχούς εκφόρτισης με χρήση IC1b
• Βαθιά αποκοπή στάδιο με χρήση IC1a
• Εξωτερικό 1,5 V Quartz Clock Supply Cut-OFF

Ένα ενιαίο διπλό ενισχυτή IC LM358 χρησιμοποιείται για την εφαρμογή τόσο της διαδικασίας αποφόρτισης συνεχούς ρεύματος όσο και της διαδικασίας αποκοπής βαθιάς εκφόρτισης.

Και οι δύο ενισχυτές από το IC έχουν διαμορφωθεί ως συγκριτές.

Το συγκριτικό op amp IC1b λειτουργεί σαν ακριβής ελεγκτής συνεχούς αποφόρτισης ρεύματος για την μπαταρία.

Πώς λειτουργεί η σταθερή τρέχουσα αποφόρτιση μπαταρίας

Το πλαστό φορτίο εκφόρτισης με τη μορφή αντιστάσεων R8 έως R17 συνδέεται μεταξύ του ακροδέκτη πηγής MOSFET και της γραμμής γείωσης.

Ανάλογα με το προτιμώμενο ρεύμα εκφόρτισης, παράγεται μια ισοδύναμη πτώση τάσης σε αυτήν την παράλληλη τράπεζα αντίστασης.

Αυτή η πτώση τάσης σημειώνεται και το ίδιο ακριβώς δυναμικό ρυθμίζεται στην μη αναστρέψιμη είσοδο του IC1b op amp, μέσω της προκαθορισμένης P1.

Τώρα όσο η πτώση τάσης μεταξύ των αντιστάσεων είναι κάτω από αυτήν την καθορισμένη τιμή, η έξοδος ενισχυτή συνεχίζει να παραμένει υψηλή και το MOSFET παραμένει ενεργοποιημένο, αποφορτίζοντας την μπαταρία με τον προτιμώμενο σταθερό ρυθμό ρεύματος.

Ωστόσο, εάν υποθέσουμε ότι το ρεύμα τείνει να αυξάνεται για κάποιο λόγο, η πτώση τάσης στην τράπεζα αντίστασης αυξάνεται επίσης προκαλώντας τη δυνατότητα του ακροδέκτη 2 του IC1b να περάσει πάνω από τον μη αναστρέψιμο πείρο3. Αυτό αναστρέφει αμέσως την έξοδο του op amp σε 0V απενεργοποιώντας το MOSFET.

Όταν το MOSFET είναι απενεργοποιημένο, η τάση στην αντίσταση μειώνεται επίσης στιγμιαία και ο ενισχυτής ανάβει ξανά το MOSFET και αυτός ο κύκλος ON / OFF συνεχίζεται με γρήγορο ρυθμό, διασφαλίζοντας ότι η σταθερή εκφόρτιση ρεύματος διατηρείται τέλεια στον προκαθορισμένο επίπεδο.

Τρόπος υπολογισμού των αντιστάσεων σταθερού ρεύματος

Η παράλληλη τράπεζα αντίστασης που είναι συνδεδεμένη στον ακροδέκτη πηγής του MOSFET T1 καθορίζει το σταθερό φορτίο εκφόρτισης ρεύματος για την μπαταρία.

Αυτό μιμείται τον πραγματικό ρυθμό φόρτωσης και εκφόρτισης στην οποία μπορεί να υποβληθεί η μπαταρία κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας της.

Αν ένα μπαταρία μολύβδου οξέος χρησιμοποιείται, τότε γνωρίζουμε ότι το ιδανικό ποσοστό εκφόρτισης πρέπει να είναι 10% της αξίας του Ah. Υποθέτοντας ότι έχουμε μπαταρία 50 Ah, τότε ο ρυθμός εκφόρτισης θα πρέπει να είναι 5 amp. Η μπαταρία θα μπορούσε να αποφορτιστεί και σε υψηλότερες τιμές, αλλά αυτό μπορεί να επηρεάσει σοβαρά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας αρνητικά, και ως εκ τούτου ένα 5 amp γίνεται η ιδανική προτίμηση.

Τώρα, για ρεύμα 5 amp, πρέπει να ορίσουμε την τιμή της αντίστασης έτσι ώστε να αναπτυχθεί να είναι περίπου 0,5 V απέναντι απόκριση στο ρεύμα 5 amp.

Αυτό μπορεί να αξιολογηθεί γρήγορα μέσω του νόμου Ohms:

R = V / I = 0,5 / 5 = 0,1 Ohms

Δεδομένου ότι υπάρχουν 10 αντιστάσεις παράλληλα, η τιμή για κάθε αντίσταση γίνεται 0,1 x 10 = 1 Ohm.

Η ισχύς μπορεί να υπολογιστεί ως 0,5 x 5 = 2 5 watt

Δεδομένου ότι 10 αντιστάσεις είναι παράλληλα, η ισχύς κάθε αντίστασης μπορεί να είναι = 2,5 / 10 = 0,25 watts ή απλά 1/4 watt. Ωστόσο, για να διασφαλιστεί η ακριβής λειτουργία, η ισχύς μπορεί να αυξηθεί σε 1/2 watt για κάθε αντίσταση.

Τρόπος ρύθμισης της αποκοπής βαθιάς εκφόρτισης

Η αποκοπή βαθιάς εκφόρτισης που αποφασίζει το κατώτατο όριο τάσης για την εφεδρική μπαταρία αντιμετωπίζεται από το op amp IC1a.

Μπορεί να ρυθμιστεί με τον ακόλουθο τρόπο:

Ας υποθέσουμε ότι το χαμηλότερο επίπεδο εκφόρτισης για μια μπαταρία μολύβδου οξέος 12 V είναι 10 V. Η προκαθορισμένη P2 ρυθμίζεται έτσι ώστε η τάση κατά μήκος του συνδετήρα K1 να παράγει ακριβή 10 V.

Αυτό σημαίνει ότι η αντιστροφή του pin2 του op amp έχει τώρα ρυθμιστεί σε ακριβή αναφορά 10 V.

Τώρα, στην αρχή, η τάση της μπαταρίας θα είναι πάνω από αυτό το επίπεδο των 10 V, προκαλώντας τον ακροδέκτη εισόδου pin3 να είναι υψηλότερος από τον ακροδέκτη2. Λόγω αυτού, η έξοδος του IC1a θα είναι υψηλή, επιτρέποντας την ενεργοποίηση του ρελέ.

Αυτό με τη σειρά του θα επιτρέψει στην τάση της μπαταρίας να φτάσει στο MOSFET για τη διαδικασία εκφόρτισης.

Τέλος, όταν η μπαταρία αποφορτιστεί κάτω από το σημάδι 10 V, το δυναμικό pin3 του IC1a γίνεται υψηλότερο από το pin2, προκαλώντας την έξοδο της να μηδενιστεί και το ρελέ απενεργοποιείται. Η μπαταρία διακόπτεται και σταματά να αποφορτίζεται περαιτέρω.

Τρόπος μέτρησης του παρελθόντος χρόνου δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας

Για να έχετε μια οπτική μέτρηση της χωρητικότητας της μπαταρίας σε σχέση με το χρόνο που απαιτείται για να φτάσει η μπαταρία στο επίπεδο πλήρους εκφόρτισης, είναι απαραίτητο να υπάρχει ένας δείκτης χρόνου που θα δείχνει τον χρόνο που έχει παρέλθει από την αρχή, έως ότου η μπαταρία φτάσει στη βαθιά εκφόρτιση επίπεδο.

Αυτό μπορεί απλά να εφαρμοστεί συνδέοντας οποιοδήποτε συνηθισμένο ρολόι τοίχου χαλαζία με το Μπαταρία 1.5V αφαιρέθηκε.

Αρχικά, αφαιρείται η μπαταρία 1,5 V από το ρολόι και, στη συνέχεια, οι ακροδέκτες της μπαταρίας συνδέονται στα σημεία σύνδεσης K4, με σωστή πολικότητα.

Στη συνέχεια, το ρολόι προσαρμόζεται σε 12 0 ρολόι.

Τώρα, όταν ξεκινά το κύκλωμα, το δεύτερο ζεύγος των επαφών ρελέ συνδέει το 1,5 V DC από τη διασταύρωση του R7 / D2 με το ρολόι.

Αυτό ενεργοποιεί το ρολόι χαλαζία έτσι ώστε να μπορεί να δείξει τον χρόνο που έχει παρέλθει από τη διαδικασία αποφόρτισης της μπαταρίας.

Τέλος, όταν η μπαταρία έχει αποφορτιστεί βαθιά, το ρελέ εναλλάσσεται και αποσυνδέει την τροφοδοσία με το ρολόι. Ο χρόνος στο ρολόι παγώνει και καταγράφει την ακριβή χωρητικότητα της μπαταρίας ή τον πραγματικό χρόνο δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας της μπαταρίας.

Διαδικασία δοκιμής

Μόλις ολοκληρωθεί η συναρμολόγηση του ελεγκτή χωρητικότητας μπαταρίας, θα χρειαστεί να συνδέσετε τα ακόλουθα αξεσουάρ στους διάφορους συνδετήρες από K1 έως K4.

Το K1 πρέπει να συνδεθεί με ένα βολτόμετρο για τον καθορισμό της στάθμης της βαθιάς εκφόρτισης μέσω της ρύθμισης P2.

Το K2 μπορεί να συνδεθεί με ένα αμπερόμετρο για τον έλεγχο της συνεχούς αποφόρτισης της μπαταρίας, αν και αυτό είναι προαιρετικό. Εάν δεν χρησιμοποιείται αμπερόμετρο στο K2, βεβαιωθείτε ότι έχετε προσθέσει ένα καλώδιο σύνδεσης στα σημεία K2.

Η υπό δοκιμή μπαταρία πρέπει να συνδεθεί σε ολόκληρο το K3 με σωστή πολικότητα.

Τέλος, οι ακροδέκτες μπαταρίας ενός ρολογιού χαλαζία πρέπει να συνδέονται σε ολόκληρο το K4, όπως εξηγείται στην προηγούμενη ενότητα.

Μόλις τα παραπάνω στοιχεία ενσωματωθούν κατάλληλα, και οι προκαθορισμένες ρυθμίσεις P1 / P2 σύμφωνα με την προηγούμενη εξήγηση, ο διακόπτης S1 μπορεί να πατηθεί για την έναρξη της διαδικασίας δοκιμής χωρητικότητας μπαταρίας.

Εάν ένα αμπερόμετρο είναι συνδεδεμένο, θα αρχίσει αμέσως να δείχνει την ακριβή αποφόρτιση συνεχούς ρεύματος, όπως ορίζεται από τις αντιστάσεις πηγής MOSFET και το ρολόι χαλαζία θα αρχίσει να καταγράφει τον παρελθόντα χρόνο της μπαταρίας.