Ochranný obvod proti vybití baterie založený na Arduinu

V tomto příspěvku budeme konstruovat ochranný obvod proti vybití pro 12v baterii pomocí Arduino, který může chránit 12V SLA baterii proti nadměrnému vybití a také chránit připojenou zátěž před přepětím v případě, že je připojena přebitá baterie.

Vysvětlení rychlostí nabití / vybití baterie

Všechny baterie mají přirozený pokles, ale většina z nich se poškodí v důsledku neznalosti uživatelské části. Životnost baterie se zkrátí, pokud napětí baterie klesne pod určitý stupeň, v případě 12V baterie SLA nesmí klesnout pod 11,80 V.

Tento projekt by mohl být proveden pomocí komparátorů, ale zde používáme mikrokontrolér a kódování, abychom toho dosáhli.

Tento obvod je vhodný pro odporové zátěže a další zátěže, které během provozu nevytvářejí hluk v napájení. Snažte se vyhnout indukčním zátěžím, jako jsou kartáčované stejnosměrné motory.

Mikrokontroléry jsou citlivé na hluk a toto nastavení může v takovém případě číst hodnoty chybného napětí a může odpojit baterii od zátěže při nesprávném napětí.

Jak to funguje

Diskutováno nad ochranou výboje obvod pro 12v baterii se skládá z děliče napětí, který je zodpovědný za snížení vstupního napětí a snížení na úzký rozsah, kde arduino může číst napětí.

10k přednastavený rezistor se používá ke kalibraci naměřených hodnot na arduinu, tato naměřená data jsou používána arduinem ke spouštění relé, o kalibraci tohoto nastavení pojednáme v další části článku.

Pro indikaci stavu relé se používá LED indikátor. Tranzistor pohání relé zapnuto / vypnuto a přes relé je připojena dioda pro zastavení vysokonapěťového hrotu generovaného z relé při jeho zapnutí / vypnutí.

Když napětí baterie klesne pod 11,80 V, relé se zapne a odpojí baterii od zátěže a rozsvítí se také LED indikátor, to se stane stejně, když obvod čte přepětí z baterie, můžete v programu nastavit mez přepětí .

Když baterie klesne pod 11,80 V, relé odpojí zátěž, relé znovu připojí zátěž k baterii až poté, co napětí baterie dosáhne nad nominální napětí, které je nastaveno v programu.

Jmenovité napětí je normální provozní napětí zátěže. Výše uvedený mechanismus je proveden, protože napětí baterie stoupá po odpojení od zátěže a to nesmí aktivovat relé ON při nízkém stavu baterie.

Jmenovité napětí v programu je nastaveno na 12,70 V, což je plné napětí baterie typických baterií 12V SLA (plné napětí baterie po odpojení od nabíječky).

Programový kód:

//---------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----------//

Poznámka:

float cutoff = 11,80 // Mezní napětí
float nominální = 12,70 // Jmenovité napětí
plovoucí přepětí = 14,00 // Přepětí

Mezní, jmenovité a přepětí můžete změnit změnou výše uvedených hodnot.
Doporučujeme tyto hodnoty neměnit, pokud nepracujete s jiným napětím baterie.

Jak kalibrovat:

Kalibraci tohoto obvodu ochrany proti vybití baterie musíte provést opatrně, potřebujete proměnlivý zdroj napájení, dobrý multimetr a šroubovák pro nastavení přednastaveného odporu.

1) Dokončené nastavení je připojeno k proměnnému napájecímu zdroji bez zátěže.
2) Nastavte 13 voltů na variabilní napájecí zdroj, ověřte to pomocí multimetru.
3) Otevřete sériový monitor a otočte 10k přednastaveným odporem hodin nebo proti směru hodinových ručiček a změřte hodnoty blízko hodnot multimetru.
4) Nyní snižte napětí variabilního napájecího zdroje na 12V, multimetr a sériový monitor musí číst stejnou nebo velmi blízkou hodnotu.
5) Nyní snižte napětí na 11,80 V, se kterým musí sepnout relé a musí se rozsvítit LED.
6) Nyní zvyšte napětí na 14,00 V, které musí relé sepnout a rozsvítí se LED.
7) Pokud jsou výše uvedené sady úspěšné, vyměňte variabilní napájecí zdroj za plně nabitou baterii, hodnoty na sériovém monitoru a multimetru musí být stejné nebo velmi podobné.
8) Nyní připojte zátěž, hodnoty na obou musí zůstat stejné a synchronizované.
Pokud jsou výše uvedené kroky úspěšné, je váš obvod připraven sloužit baterii.

POZNÁMKA:

Vezměte prosím na vědomí tento bod při kalibraci.

Když se relé sepne kvůli přerušení nízkého napětí nebo přerušení přepětí, hodnoty na sériovém monitoru nebudou číst správné napětí jako na multimetru a budou vyšší nebo nižší než na multimetru.

Když však napětí poklesne zpět na normální provozní napětí, relé se vypne a začne zobrazovat správné napětí.

Závěr výše uvedeného bodu je takový, že když je relé sepnuto, hodnoty na sériovém monitoru vykazují některé významné odchylky a v této fázi není nutné znovu kalibrovat.