Obvod indikátoru poruchy nabíjení baterie

Článek vysvětluje obvod indikátoru stavu baterie, který lze také použít jako obvod indikátoru poruchy nabíjení baterie. Nápad požadoval pan Faizan.

Design

Myšlenka zde uvedená se postará o všechny parametry potřebné pro nabíjení baterie ideálně a bezpečně.

S odkazem na zobrazený obvod indikátoru poruchy nabíjení baterie lze konstrukci pochopit pomocí následujících bodů:

IC LM3915, což je bodový / barový LED ovladač displeje, tvoří hlavní modul indikátoru nabíjení obvodu. Pin5 je snímací vstup, rostoucí napětí baterie je snímáno na tomto pinu a IC na něj reaguje vytvořením proporcionálního řazení Osvětlení LED na 10 výstupech, jak je znázorněno na 10 připojených LED.

IC LM317 lze také vidět připojený na vstupu obvodu, je zapojen jako generátor konstantního proudu, takže obvod je schopen produkovat bezchybné indikace a operace bez ohledu na úroveň vstupního proudu. Rx je vybrán vhodně, aby to bylo možné správně.

Kruhový diagram

Když je napájení zapnuto, kondenzátor 100uF / 25V přes pin5 přednastavený IC dočasně uzemní pin5, takže všechny výstupy IC začnou zůstat vypnuté.

To je důležité, abyste se ujistili, že TIP122 je schopen zahájit proces nabíjení a BC557 je blokován z náhodného zapnutí v důsledku počátečních rázových přechodů.

Jakmile se 100uF nabije, může pin5 snímat skutečné napětí, které bylo během nabíjení baterie použito, což by mělo být normálně kdekoli kolem 3 až 3,3V pro plně vybitou 3,7V Li-ion baterii.

Zde může být každá LED nastavena tak, aby indikovala přírůstek 0,42 V, což znamená, že osvětlení 10. LED indikuje 4,2 V, což lze považovat za indikaci plného nabití baterie.

To také znamená, že během ZAPNUTÍ musí být rozsvíceno 7 LED, které indikují správnou úroveň vybití baterie a proces nabíjení.

Méně než 7 rozsvícených LED diod by znamenalo špatně vybitou baterii nebo poškozenou baterii, která spotřebovává přebytečný proud, než je specifikovaný rozsah.

Pokud se všechny LED diody rozsvítí během zapnutí napájení, znamenalo by to, že je baterie plně nabitá nebo baterie nepřijímá nabíjení a je vadná.

Za normálních podmínek by mělo být při zapnutí napájení rozsvíceno přibližně 7/8 LED diod a jak se zvyšuje napětí baterie v důsledku nabíjení, LED diody by měly také sekvenčně svítit 8., 9. a 10. LED postupně.

Jakmile se 10. LED dioda rozsvítí, odešle se do základny TIP122 nízká logika, která je nyní blokována základním předpětím a nabíjecí napětí do baterie se tak přeruší a nabíjecí napětí do baterie se vypne.

Nízká logika z 10. kolíku je také odeslána na základnu zobrazeného BC557, která vede a spojuje kolík 5 IC přímo s napájením 5 V, přičemž se ujistěte, že 10. LED dioda zapadne a situace je uzamčena, dokud se napájení nevypne a nezapne pro další akce.

Jak nastavit obvod

Je to nejjednodušší součást designu.

Zpočátku nepřipojujte žádnou baterii přes zobrazené body.

Na vstup použijte přesné 4,2 V.

Nyní začněte upravovat předvolbu pin5 tak, aby se LED postupně rozsvítily a 10. LED se jasně rozsvítila.

Jakmile to potvrdíte, uzavřete peset.

Váš obvod indikátoru poruchy nabíjení baterie je nyní nastaven pro navrhované indikace poruchy baterie a také indikace úrovně nabití.

Indikátor poruchy baterie Obvod pomocí blikající LED.

Následující aktualizace ukazuje jednodušší design, který lze použít k indikaci poruchy nabíjení baterie pomocí blikající LED

Zpočátku lze předpokládat, že oba výstupy operační zesilovače jsou nízké, pokud je baterie vybitá pod 11 V, bude to indikováno rychlým blikáním LED. K dosažení tohoto rychlého blikání musí být nastavena C1.

Spodní zesilovače jsou nastaveny pomocí přednastavení pin5 tak, že když připojená 12V baterie dosáhne kolem 12,5V, její výstupní pin se zvýší, jakmile k tomu dojde, BC547 se spustí a přidá kondenzátor vysoké hodnoty C2 paralelně s C1, což významně zpomalí rychlost blikání a což znamená, že baterie vstoupila do další horní fáze nabíjení, a také, že je baterie v pořádku a dobře přijímá nabíjení.

Jak se baterie stále nabíjí a získává úroveň napětí kolem 14V, horní operační zesilovač, který je nastaven pomocí předvolby pin3 na spuštění v tomto bodě, se aktivuje a způsobí, že vysoko přes připojenou LED přestane blikat a svítí trvale.

Jakmile k tomu dojde, uživatel může předpokládat, že baterie dosáhla optimální úrovně nabíjení, a může ji z nabíječky vyjmout.

Jak je indikována porucha baterie

1) Pokud dioda LED rychle bliká, zpočátku by to znamenalo, že je připojená baterie příliš vybitá, měl by se však tento stav zlepšit a LED by měla přejít do pomalého blikání přibližně po hodině, v závislosti na stavu baterie. Pokud se tak nestane, lze předpokládat, že baterie nepřijímá nabíjení z důvodu vnitřního poškození nebo zkratu.

2) Pokud LED dioda trvale svítí, když je zapnuto napájení, jasně by to indikovalo vadnou baterii, která může být interně zcela neaktivní a nemůže přijmout žádný proud.

Výše vysvětlený obvod indikátoru poruchy nabíjení baterie lze upgradovat pro automatické přerušení nabíjení pomocí některé modifikace, jak je znázorněno v následujícím diagramu:

Při nastavování těchto dvou předvoleb se ujistěte, že 100K spojení zůstává odpojeno v horním operačním zesilovači.

Po nastavení prahových hodnot lze 100k spojení znovu připojit do polohy.

Obvod se nespustí, dokud není připojena baterie, proto se ujistěte, že je nejprve připojena nabitá baterie a poté je zapnuto napájení.

U baterie 3,7 V musí být zener 4,7 V nahrazen dvěma

Trochu hloubkové vyšetřování ukazuje, že ve výše uvedeném obvodu C2 nebude mít výbojovou cestu přes připojený BC547, a proto nepomůže zpomalit oscilace, když je spodní operační zesilovač v aktivovaném stavu.

Správnou implementaci výše uvedeného konceptu lze pravděpodobně provést pomocí optočlenu, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Zde namísto zaměření na kondenzátor C2 určující frekvenci je vybrán protějšek rezistoru pro zamýšlenou kontrolu frekvence a rychlosti blikání LED:

Schéma blikajícího LED indikátoru poruchy

Nyní to vypadá mnohem lépe.