Akü Akımı Gösterge Devresi - Akımla Tetiklenen Şarj Kesildi

Bu yazıda, şarj olurken pil tarafından tüketilen akım miktarını tespit eden gösterge devreli basit bir pil akım sensörü hakkında bilgi ediniyoruz. Sunulan tasarımlarda ayrıca, pil tam şarj seviyesinde akım tüketmeyi bıraktığında otomatik olarak kesilir.

Pil Şarj Olduğunda Akım Neden Düşüyor?

Bir batarya başlangıçta şarj olurken daha yüksek miktarda akım çektiğini ve tam şarj seviyesine ulaştığında bu tüketimin neredeyse sıfıra ulaşana kadar düşmeye başladığını zaten biliyoruz.

Bunun nedeni, başlangıçta pilin boşalmış durumda olması ve voltajının kaynak voltajından düşük olmasıdır. Bu, iki kaynak arasında nispeten daha büyük bir potansiyel farkına neden olur.

Bu geniş fark nedeniyle, şarj cihazı çıkışı olan daha yüksek kaynaktan gelen potansiyel, çok daha yüksek yoğunlukta bataryaya doğru koşmaya başlar ve bataryaya daha yüksek miktarda akım girmesine neden olur.

Pil tam seviyeye şarj olurken, iki kaynak arasındaki potansiyel fark, iki kaynak aynı voltaj seviyelerine sahip olana kadar kapanmaya başlar.

Bu gerçekleştiğinde, besleme kaynağından gelen voltaj aküye daha fazla akım itemez ve bu da akım tüketiminin azalmasına neden olur.

Bu, boşalmış bir pilin neden başlangıçta daha fazla akım ve tam şarj olduğunda minimum akım çektiğini açıklar.

Genel olarak çoğu pil şarj göstergesi, şarj durumunu göstermek için pilin voltaj seviyesini kullanır, burada voltaj yerine akım (amper) büyüklüğü şarj durumunu ölçmek için kullanılır.

Akımı ölçüm parametresi olarak kullanmak, daha doğru bir ölçüm sağlar. Pil doldurma durum. Devre ayrıca, bağlı bir pilin şarj edilirken akım tüketme kabiliyetini çevirerek anlık sağlığını gösterebilir.

LM338 Basit Tasarım Kullanımı

Basit bir akım kesme akü şarj cihazı devresi, uygun şekilde değiştirilerek kurulabilir. standart LM338 regülatör devresi Aşağıda gösterildiği gibi:

Pil pozitif hattına bir diyot eklemeyi unuttum, bu nedenle lütfen aşağıdaki düzeltilmiş şemada gösterildiği gibi eklediğinizden emin olun.

Nasıl çalışır

Yukarıdaki devrenin çalışması oldukça basittir.

LM338 veya LM317 IC'nin ADJ pini toprak hattıyla kısaltıldığında, IC'nin çıkış voltajını kapattığını biliyoruz. Bu ADJ kapatma özelliğini, tespit edilen mevcut kapatmayı uygulamak için kullanıyoruz.

Giriş gücü uygulandığında, 10 uF kapasitör ilk BC547'yi devre dışı bırakır, böylece LM338 normal şekilde çalışabilir ve bağlı pil için gerekli voltajı üretebilir.

Bu, pili bağlar ve Ah değerine göre belirtilen miktarda akım çekerek şarj olmaya başlar.

Bu, aşağıdakiler arasında potansiyel bir fark yaratır: akım algılama direnci İkinci BC547 transistörünü AÇIK konuma getiren Rx.

Bu, pilin normal bir şekilde şarj olmasına izin verilirken, IC'nin ADJ pimine bağlanan ilk BC547'nin devre dışı kalmasını sağlar.

Pil şarj olurken, Rx arasındaki potansiyel fark düşmeye başlar. Nihayetinde, pil neredeyse tamamen şarj olduğunda, bu potansiyel, ikinci BC547 temel önyargı için çok düşük hale geldiği bir seviyeye düşer ve onu kapatır.

İkinci BC547 kapatıldığında, ilk BC547 AÇIK konuma geçer ve IC'nin ADJ pinini topraklar.

LM338 artık pili şarj kaynağından tamamen ayırarak kapanır.

Rx, Ohm kanunu formülü kullanılarak hesaplanabilir:

Rx = 0.6 / Minimum Şarj Akımı

Bu LM338 devresi, büyük bir soğutucu üzerine monte edilmiş IC ile 50 Ah'ye kadar pili destekleyecektir. Daha yüksek Ah derecesine sahip piller için, IC'nin aşağıdaki gibi bir dıştan takma transistör ile yükseltilmesi gerekebilir. bu makalede tartışılan .

IC LM324'ü kullanma

İkinci tasarım, daha ayrıntılı bir devredir. LM324 IC Bu, doğru adım adım pil durumu tespiti sağlar ve ayrıca akım çekimi minimum değere ulaştığında pilin tamamen kapanmasını sağlar.

LED'ler Pil Durumunu Nasıl Gösteriyor?

Pil maksimum akımı tükettiğinde KIRMIZI LED AÇIK olacaktır.

Batarya şarj edildikçe ve Rx boyunca akım orantılı olarak düştüğünde, KIRMIZI LED KAPANACAK ve YEŞİL LED AÇIK olacaktır.

Savaş uçağı daha fazla şarj edildikçe, Yeşil LED KAPANACAK ve Sarı YANACAK.

Daha sonra, pil tam şarj düzeyine yaklaştığında, Sarı LED KAPANACAK ve beyaz yanacaktır.

Son olarak, pil tamamen şarj olduğunda, beyaz LED de KAPANACAK, bu da tüm LED'lerin KAPALI konuma geleceği anlamına gelir, bu da pilin tamamen şarj olması nedeniyle sıfır akım tüketimini gösterecektir.

Devre Çalışması

Gösterilen devreye atıfta bulunarak, her op amp'in kendi önceden ayarlanmış akım algılama girişlerine sahip olduğu karşılaştırıcılar olarak yapılandırılmış dört opamp görebiliriz.

Yüksek watt'lık bir direnç Rx, akü veya yük tarafından tüketilen akımı algılayan ve bunu karşılık gelen bir voltaj seviyesine çeviren ve bunu opamp girişlerine besleyen akım-voltaj dönüştürücü bileşenini oluşturur.

Başlangıçta pil, direnç Rx boyunca karşılık gelen en yüksek miktarda voltaj düşüşü üreten en yüksek miktarda akımı tüketir.

Ön ayarlar, pil maksimum akımı tükettiğinde (tamamen boşalmış seviye), tüm 4 op amplifikatörlerin ters çevirmeyen pimi3, pin2'nin referans değerinden daha yüksek bir potansiyele sahip olacak şekilde ayarlanır.

Bu noktada tüm op amplifikatörlerin çıkışları yüksek olduğundan, kalan LED kapalı kalırken yalnızca A4'e bağlı olan KIRMIZI LED yanar.

Şimdi, pil şarj olurken, Rx üzerindeki voltaj düşmeye başlar.

Ön ayarların ardışık ayarına göre, A4 pin3 voltajı pin2'nin biraz altına düşerek A4 çıktısının düşmesine ve KIRMIZI ledin kapanmasına neden olur.

A4 çıkışı düşükken A3 çıkış LED'i yanar.

Pil biraz daha fazla şarj olduğunda, A3 op amper pin3 potansiyeli, pin2'nin altına düşer ve A3'ün çıkışının düşmesine neden olarak YEŞİL LED'i kapatır.

A3 çıkışı düşükken A2 çıkışı LED'i yanar.

Pil biraz daha şarj edildiğinde, A3'ün pin3 potansiyeli pin2'nin altına düşer, bu da A2'nin çıkışının sıfır olmasına ve sarı LED'i kapatmasına neden olur.

A2 çıkışı düşükken beyaz LED şimdi yanar.

Son olarak, pil neredeyse tamamen şarj olduğunda, A1'in pin3'teki potansiyeli, pin2'nin altına inerek A1 çıkışının sıfır olmasına neden olur ve beyaz LED kapanır.

Tüm LED'ler kapalıyken, pilin tamamen şarj olduğunu ve Rx boyunca akımın sıfıra ulaştığını gösterir.

Devre şeması

Önerilen akü akımı gösterge devresi için Parça Listesi

• R1 --- R5 = 1k
• P1 ----- P4 = 1k ön ayar
• A1 ----- A4 = LM324 IC
• Diyot = 1N4007 veya 1N4148
• Rx = Aşağıda açıklandığı gibi

Akım Algılama Aralığını Ayarlama

İlk olarak, pil tarafından tüketilen akım aralığına yanıt olarak Rx genelinde geliştirilen maksimum ve minimum voltaj aralığını hesaplamalıyız.

Diyelim ki şarj edilecek pil bir 12 V 100 Ah akü ve bunun için amaçlanan maksimum akım aralığı 10 amperdir. Ve bu akımın Rx boyunca 3 V civarında gelişmesini istiyoruz.

Ohm yasasını kullanarak Rx değerini aşağıdaki şekilde hesaplayabiliriz:

Rx = 3/10 = 0,3 Ohm

Güç = 3 x 10 = 30 watt.

Şimdi, 3 V eldeki maksimum aralıktır. Şimdi, op amp'in pin2'sindeki referans değeri 1N4148 diyot kullanılarak ayarlandığından, pin2'deki potansiyel 0,6 V civarında olacaktır.

Dolayısıyla minimum aralık 0,6 V olabilir. Bu nedenle bu bize 0,6 V ile 3 V arasındaki minimum ve maksimum aralığı verir.

Ön ayarları, 3 V'ta A1'den A4'e tüm pin3 voltajları pin 2'den daha yüksek olacak şekilde ayarlamalıyız.

Ardından, op amperlerin aşağıdaki sırayla kapanacağını varsayabiliriz:

Rx genelinde 2,5 V'de A4 çıkışı düşük olur, 2 V'ta A3 çıkışı düşer, 1,5 V'ta A2 çıkışı düşer, 0,5 V'de A1 çıkışı düşer

Unutmayın, Rx genelinde 0,5 V'de tüm LED'ler kapanır, ancak yine de 0,5 V pil tarafından çekilen 1 amp akıma karşılık gelebilir. Bunu tampon şarj seviyesi olarak düşünebilir ve nihayet kaldırana kadar akünün bir süre bağlı kalmasına izin verebiliriz.

Son LED'in (beyaz) Rx boyunca neredeyse sıfır volta ulaşılıncaya kadar yanık kalmasını istiyorsanız, bu durumda referans diyotu op amperlerin piminden 2 çıkarabilir ve bu direnç ile birlikte R5, pin2'de yaklaşık 0,2 V'luk bir voltaj düşüşü yaratır.

Bu, A1'deki beyaz LED'in yalnızca Rx genelinde potansiyel 0,2 V'nin altına düştüğünde kapanmasını sağlar ve bu da neredeyse tamamen dolu ve çıkarılabilir bir pil anlamına gelir.

Ön ayarlar nasıl ayarlanır.

Bunun için, aşağıda gösterildiği gibi besleme terminallerine bağlanan 1K pot kullanılarak yapılmış bir yapay potansiyel bölücüye ihtiyacınız olacaktır.

Başlangıçta, P1 --- P4 ön ayar bağlantısını Rx'ten ayırın ve yukarıda belirtildiği gibi 1 K potun merkez pini ile bağlayın.

Tüm op amfi ön ayarlarının merkez kolunu 1K pota doğru kaydırın.

Şimdi, 1K potu, orta kolu ve zemin kolu boyunca 2.5V geliştirilecek şekilde ayarlayın. Bu noktada sadece KIRMIZI LED'in AÇIK olduğunu göreceksiniz. Ardından, A4 ön ayarlı P4'ü KIRMIZI LED'in kapanması için ayarlayın. Bu anında A3 Yeşil LED'i AÇACAKTIR.

Bundan sonra, merkez pin voltajını 2V'ye düşürmek için 1K potu ayarlayın. Yukarıda olduğu gibi, A3 ön ayarı P3'ü, Yeşil sadece KAPALI olacak şekilde ayarlayın. Bu sarı LED'i açacaktır.

Ardından, 1K potu merkez piminde 1.5V üretecek şekilde ayarlayın ve A2 ön ayarlı P2'yi sarı LED'in sadece kapanması için ayarlayın. Bu beyaz LED'i AÇACAKTIR.

Son olarak, merkez pim potansiyelini 0.5V'a düşürmek için 1K potu ayarlayın. A1 ön ayarlı P1'i, beyaz LED sadece kapanacak şekilde ayarlayın.

Önceden ayarlanmış ayarlamalar artık bitti ve bitti!

1K potu çıkarın ve ön ayarlı çıkış bağlantısını ilk diyagramda gösterildiği gibi tekrar Rx'e bağlayın.

Önerilen pili şarj etmeye başlayabilir ve LED'lerin buna göre yanıt vermesini izleyebilirsiniz.

Otomatik Kesme KAPALI Ekleme

Akım neredeyse sıfıra düştüğünde, akım algılanan akü devresinin otomatik olarak kesilmesini sağlamak için aşağıda gösterildiği gibi bir röle kapatılabilir:

Nasıl çalışır

Güç AÇIK konuma getirildiğinde, 10uF kapasitör op amperlerin pin2 potansiyelinin anlık olarak topraklanmasına neden olur ve bu da tüm op amperlerin çıkışının yüksek olmasına izin verir.

A1 çıkışına bağlanan röle sürücü transistörü, N / O kontakları üzerinden pili şarj beslemesine bağlayan röleyi açar.

Pil şimdi, ilgili ön ayarlar, P1 --- P4 aracılığıyla op amperlerin pin3'ü tarafından algılanan Rx boyunca gerekli potansiyelin gelişmesine neden olan öngörülen akım miktarını çekmeye başlar.

Bu arada, 10uF, op amp'lerin pin2'sindeki referans değerini tekrar 0.6V'a (diyot düşmesi) geri yükleyen R5 üzerinden şarj edilir.

Pil şarj olurken, op amp çıkışları, pil tamamen şarj olana kadar daha önce açıklandığı gibi yanıt verir ve A1 çıkışının düşmesine neden olur.

A1 çıkışı düşük olduğunda, transistör röleyi KAPALI konuma getirir ve akünün besleme ile bağlantısı kesilir.

Başka Bir Faydalı Akım Algılamalı Pil Kesme Tasarımı

Bu tasarımın çalışması aslında basit. Ters çevirme girişindeki voltaj, pilin önerilen şarj akımına karşılık gelen, direnç bankası R3 --- R13 boyunca voltaj düşüşünden biraz daha düşük bir seviyede P1 ön ayarı tarafından sabitlenir.

Güç AÇIK konuma getirildiğinde, C2, op amp çıkışının yüksek çıkmasına ve MOSFET'i AÇIK konuma getirmesine neden olan op amplifikatörün tersine çevrilmemesinde yüksek görünmesine neden olur.

MOSFET, pilin şarj kaynağına bağlanmasına izin verir ve böylece şarj akımının direnç bankasından geçmesini sağlar.

Bu, IC'nin ters çevirmeyen girişinde, op amplifikatörün çıkışını kalıcı bir yüksekliğe kilitleyen ters çevirme piminden daha yüksek bir voltajın gelişmesine izin verir.

MOSFET şimdi çalışmaya devam eder ve pilin mevcut alımı, pilin tam şarj düzeyinde önemli ölçüde azalıncaya kadar pil şarj edilir. Direnç bankasındaki voltaj şimdi düşüyor, böylece op amp'in ters çevirici pimi artık op amp'in ters çevirmeyen piminden daha yükseğe çıkıyor.

Bu nedenle, op amp çıkışı azalır, MOSFET KAPATILIR ve pil şarjı nihayet durdurulur.