In questo post impariamo a conoscere un semplice sensore di corrente della batteria con circuito indicatore che rileva la quantità di corrente consumata dalla batteria durante la ricarica. I modelli presentati hanno anche un arresto automatico quando la batteria smette di consumare corrente al suo livello di carica completa.

Perché la corrente diminuisce quando la batteria viene caricata

Sappiamo già che mentre una batteria si carica inizialmente, assorbe una quantità maggiore di corrente e quando raggiunge il livello di carica completa, questo consumo inizia a diminuire, fino a raggiungere quasi lo zero.

Ciò accade perché inizialmente la batteria è scarica e la sua tensione è inferiore a quella della sorgente. Ciò causa una differenza potenziale relativamente maggiore tra le due sorgenti.

A causa di questa ampia differenza, il potenziale dalla sorgente più alta che è l'uscita del caricatore, inizia a correre verso la batteria con un'intensità molto più elevata, provocando l'ingresso nella batteria di una quantità maggiore di corrente.

Quando la batteria si carica al massimo livello, la differenza di potenziale tra le due sorgenti inizia a chiudersi, finché le due sorgenti non hanno livelli di tensione identici.

Quando ciò accade, la tensione della fonte di alimentazione non è in grado di spingere ulteriore corrente verso la batteria, con conseguente riduzione del consumo di corrente.

Questo spiega perché una batteria scarica assorbe più corrente inizialmente e corrente minima quando è completamente carica.

Comunemente la maggior parte degli indicatori di carica della batteria utilizza il livello di tensione della batteria per indicare la sua condizione di carica, qui invece della tensione viene utilizzata l'ampiezza della corrente (ampere) per misurare lo stato di carica.

L'uso della corrente come parametro di misurazione consente una valutazione più accurata del batteria in carica stato. Il circuito è anche in grado di indicare la salute istantanea di una batteria collegata traducendo la sua capacità di consumo di corrente durante la carica.

Utilizzando LM338 Design semplice

Un semplice circuito caricabatteria a interruzione di corrente potrebbe essere realizzato modificando opportunamente a circuito regolatore LM338 standard come mostrato di seguito:

“domande e risposte sull'intervista elettrica ”

Circuito caricabatteria rilevato corrente LM338

Ho dimenticato di aggiungere un diodo alla linea positiva della batteria, quindi assicurati di aggiungerlo come mostrato nel seguente diagramma corretto.

Come funziona

Il funzionamento del circuito di cui sopra è piuttosto semplice.

Sappiamo che quando il pin ADJ dell'IC LM338 o LM317 viene cortocircuitato con la linea di terra, l'IC interrompe la tensione di uscita. Utilizziamo questa funzione di spegnimento ADJ per implementare lo spegnimento rilevato corrente.

Quando viene applicata l'alimentazione in ingresso, il condensatore da 10uF disabilita il primo BC547 in modo che l'LM338 possa funzionare normalmente e produrre la tensione richiesta per la batteria collegata.

Questo collega la batteria e inizia a caricarsi assorbendo la quantità di corrente specificata secondo il suo rating Ah.

Questo sviluppa una potenziale differenza tra i file resistenza di rilevamento della corrente Rx che accende il secondo transistor BC547.

Ciò garantisce che il primo BC547 collegato al pin ADJ dell'IC rimanga disabilitato mentre la batteria può caricarsi normalmente.

Quando la batteria si carica, la differenza di potenziale tra Rx inizia a diminuire. Alla fine, quando la batteria è quasi completamente carica, questo potenziale scende a un livello in cui diventa troppo basso per la seconda polarizzazione di base BC547, spegnendolo.

Quando il secondo BC547 si spegne, il primo BC547 si accende e mette a terra il pin ADJ dell'IC.

L'LM338 ora si spegne completamente scollegando la batteria dall'alimentazione di ricarica.

Rx può essere calcolato utilizzando la formula della legge di Ohm:

Rx = 0,6 / corrente di carica minima

Questo circuito LM338 supporterà una batteria fino a 50 Ah con l'IC montato su un grande dissipatore di calore. Per batterie con un rating Ah più elevato, potrebbe essere necessario aggiornare il circuito integrato con un transistor esterno come discusso in questo articolo .

Utilizzando IC LM324

Il secondo progetto è un circuito più elaborato che utilizza un file LM324 IC che fornisce un rilevamento accurato dello stato della batteria passo passo e anche lo spegnimento completo della batteria quando l'assorbimento di corrente raggiunge il valore minimo.

In che modo i LED indicano lo stato della batteria

Quando la batteria sta consumando la corrente massima, il LED ROSSO sarà acceso.

Quando la batteria viene caricata e la corrente attraverso Rx scende proporzionalmente, il LED ROSSO si spegne e il LED VERDE si accende.

Man mano che il battrey viene caricato ulteriormente, il LED verde si spegnerà e il LED giallo si accenderà.

Successivamente, quando la batteria è quasi completamente carica, il LED giallo si spegne e il bianco si accende.

Infine, quando la batteria è completamente carica, anche il LED bianco si spegnerà, il che significa che tutti i LED saranno spenti, indicando un consumo di corrente pari a zero da parte della batteria a causa di uno stato di carica completa.

Funzionamento del circuito

Facendo riferimento al circuito mostrato, possiamo vedere quattro amplificatori operazionali configurati come comparatori in cui ogni amplificatore operazionale ha i propri ingressi di rilevamento della corrente preimpostati.

Un resistore ad alto watt Rx forma il componente del convertitore da corrente a tensione che rileva la corrente consumata dalla batteria o dal carico e la traduce in un livello di tensione corrispondente e la alimenta agli ingressi opamp.

All'inizio, la batteria consuma la più alta quantità di corrente che produce una corrispondente quantità massima di caduta di tensione attraverso il resistore Rx.

I preset sono impostati in modo tale che quando la batteria sta consumando la massima corrente (livello completamente scarico), il pin3 non invertente di tutti i 4 amplificatori operazionali ha un potenziale maggiore del valore di riferimento del pin2.

Poiché le uscite di tutti gli amplificatori operazionali a questo punto sono alte, solo il LED ROSSO collegato con A4 si accende mentre il LED rimanente rimane spento.

Ora, quando la batteria viene caricata, la tensione su Rx inizia a diminuire.

Come per la regolazione sequenziale dei preset, la tensione del pin3 A4 scende leggermente al di sotto del pin2, causando un abbassamento dell'output A4 e lo spegnimento del led ROSSO.

Con uscita A4 bassa, il LED uscita A3 si accende.

Quando la batteria si carica un po 'di più, il potenziale pin3 dell'amplificatore operazionale A3 scende al di sotto del pin2, provocando un abbassamento dell'uscita di A3, che spegne il LED VERDE.

Con l'uscita A3 bassa, il LED dell'uscita A2 si accende.

Quando la batteria viene caricata un po 'di più, il potenziale pin3 di A3 scende al di sotto del suo pin2, il che fa sì che l'uscita di A2 diventi zero, spegnendo il LED giallo.

Con l'uscita A2 bassa, il LED bianco ora si accende.

Infine, quando la batteria è quasi completamente carica, il potenziale sul pin3 di A1 scende al di sotto del pin2, facendo sì che l'uscita A1 diventi zero e il LED bianco si spenga.

Con tutti i LED spenti, indica che la batteria è completamente carica e la corrente attraverso l'Rx ha raggiunto lo zero.

Schema elettrico

Elenco delle parti per il circuito dell'indicatore di corrente della batteria proposto

R1 ---- R5 = 1k
P1 ----- P4 = 1k preset
A1 ----- A4 = LM324 IC
Diodo = 1N4007 o 1N4148
Rx = Come spiegato di seguito

Impostazione dell'intervallo di rilevamento della corrente

Innanzitutto, dobbiamo calcolare l'intervallo della tensione massima e minima sviluppata su Rx in risposta alla gamma di corrente consumata dalla batteria.

Supponiamo che la batteria da caricare sia una Batteria 12 V 100 Ah e la gamma di corrente massima prevista per questo è 10 amp. E vogliamo che questa corrente si sviluppi intorno a 3 V attraverso Rx.

Usando la legge di Ohm possiamo calcolare il valore Rx nel modo seguente:

Rx = 3/10 = 0,3 Ohm

Potenza = 3 x 10 = 30 watt.

Ora, 3 V è la portata massima disponibile. Ora, poiché il valore di riferimento sul pin2 dell'amplificatore operazionale è impostato utilizzando un diodo 1N4148, il potenziale sul pin2 sarà di circa 0,6 V.

Quindi l'intervallo minimo può essere di 0,6 V. Quindi questo ci dà l'intervallo minimo e massimo tra 0,6 V e 3 V.

Dobbiamo impostare i preset in modo tale che a 3 V, tutte le tensioni pin3 da A1 ad A4 siano superiori al pin 2.

Successivamente, possiamo supporre che gli amplificatori operazionali si spengano nella seguente sequenza:

A 2,5 V attraverso Rx l'uscita A4 si abbassa, a 2 V l'uscita A3 si abbassa, a 1,5 V l'uscita A2 si abbassa, a 0,5 V l'uscita A1 si abbassa

Ricordare, sebbene a 0,5 V attraverso Rx tutti i LED si spengano, ma 0,5 V può ancora corrispondere a 1 amp di corrente assorbita dalla batteria. Possiamo considerarlo come il livello di carica fluttuante e consentire alla batteria di rimanere collegata per un po 'di tempo, fino a quando non la rimuoviamo definitivamente.

Se si desidera che l'ultimo LED (bianco) rimanga illuminato fino a quando non viene raggiunto quasi zero volt su Rx, in tal caso è possibile rimuovere il diodo di riferimento dal pin2 degli amplificatori operazionali e sostituirlo con un resistore tale che questo resistore insieme a R5 crea una caduta di tensione di circa 0,2 V sul pin2.

Ciò garantirà che il LED bianco su A1 si spenga solo quando il potenziale attraverso Rx scende al di sotto di 0,2 V, che a sua volta corrisponderà a una batteria quasi completamente carica e rimovibile.

Come impostare i preset.

Per questo avrai bisogno di un divisore di potenziale fittizio costruito utilizzando un vaso da 1K collegato attraverso i terminali di alimentazione come mostrato di seguito.

Inizialmente, scollegare il collegamento preset P1 --- P4 dall'Rx e collegarlo al pin centrale del potenziometro 1 K, come indicato sopra.

Fai scorrere il braccio centrale di tutti i preset dell'amplificatore operazionale verso il potenziometro da 1K.

Ora, regola il potenziometro da 1K in modo che 2,5V sia sviluppato attraverso il suo braccio centrale e il braccio di terra. A questo punto troverai solo il LED ROSSO acceso. Quindi, regola il preset A4 P4 in modo che il LED ROSSO si spenga. Questo accenderà immediatamente il LED verde A3.

Dopo questo, regolare il potenziometro da 1K per ridurre la tensione del pin centrale a 2V. Come sopra, regola il preset A3 P3 in modo che il Green si spenga. Questo accenderà il LED giallo.

Quindi, regola il potenziometro da 1K per produrre 1,5 V al suo pin centrale e regola il preset A2 P2 in modo che il LED giallo si spenga. Questo accenderà il LED bianco.

Infine, regola il potenziometro da 1K per ridurre il potenziale del pin centrale a 0,5 V. Regolare il preset A1 P1 in modo che il LED bianco si spenga.

Le regolazioni preimpostate sono ora terminate e fatte!

Rimuovere il potenziometro da 1K e ricollegare il collegamento di uscita preimpostato a Rx come mostrato nel primo diagramma.

Puoi iniziare a caricare la batteria consigliata e guardare i LED rispondere di conseguenza.

Aggiunta di un taglio automatico OFF

Quando la corrente si riduce quasi a zero, è possibile disattivare un relè per garantire un taglio automatico al circuito del circuito della batteria rilevato dalla corrente, come mostrato di seguito:

Come funziona

Quando l'alimentazione è attivata, il condensatore da 10uF provoca una messa a terra momentanea del potenziale pin2 degli amplificatori operazionali, che consente all'uscita di tutti gli amplificatori operazionali di aumentare.

Il transistor del driver del relè collegato all'uscita A1 accende il relè, che collega la batteria con l'alimentazione di carica tramite i contatti N / O.

La batteria ora inizia ad assorbire la quantità di corrente stabilita provocando lo sviluppo del potenziale richiesto attraverso Rx, che viene rilevato dal pin3 degli amplificatori operazionali tramite i rispettivi preset, P1 --- P4.

Nel frattempo, il 10uF viene caricato tramite R5 che ripristina il valore di riferimento sul pin2 degli amplificatori operazionali a 0,6 V (caduta del diodo).

Quando la batteria si carica, le uscite dell'amplificatore operazionale rispondono in modo corrispondente come spiegato in precedenza, fino a quando la batteria non si carica completamente, provocando un abbassamento dell'uscita A1.

Con l'uscita A1 bassa, il transistor spegne il relè e la batteria viene scollegata dall'alimentazione.

Un altro design utile per l'interruzione della batteria rilevata dalla corrente

Il funzionamento di questo design è in realtà semplice. La tensione all'ingresso invertente è fissata dal P1 preimpostato ad un livello che è appena inferiore alla caduta di tensione sul banco di resistenze R3 --- R13, corrispondente alla corrente di carica consigliata della batteria.

Quando l'alimentazione è accesa, C2 fa apparire un alto alla non inversione dell'amplificatore operazionale che a sua volta fa aumentare l'uscita dell'amplificatore operazionale e accendere il MOSFET.

Il MOSFET conduce e consente alla batteria di essere collegata attraverso l'alimentazione di carica, consentendo alla corrente di carica di passare attraverso il banco di resistori.

Ciò consente lo sviluppo di una tensione sull'ingresso non invertente dell'IC, superiore al suo pin invertente, che blocca l'uscita dell'amplificatore operazionale su un alto permanente.

Il MOSFET ora continua a condurre e la batteria viene caricata, fino a quando l'assorbimento di corrente della batteria diminuisce in modo significativo al livello di carica completa della batteria. La tensione attraverso il banco di resistenze ora diminuisce, in modo che il pin invertente dell'amplificatore operazionale ora vada più in alto del pin non invertente dell'amplificatore operazionale.

A causa di ciò, l'uscita dell'amplificatore operazionale diventa bassa, il MOSFET viene spento e la carica della batteria viene infine interrotta.