Obvod nabíječky baterií op amp s automatickým odpojením

Příspěvek pojednává o dvou automatických obvodech nabíječky baterií založených na IC 741 a LM358, které jsou nejen přesné s jeho funkcemi, ale také umožňují bezproblémové a rychlé nastavení mezních hodnot vysoké / nízké mezní hodnoty.

Tuto myšlenku požadoval pan Mamdouh.

Cíle a požadavky obvodu

1. Jakmile automaticky připojím externí napájení, odpojí baterii a napájí systém a mezitím nabije baterii.
2. Ochrana proti přebití (která je součástí výše uvedeného designu).
3. Indikace vybití baterie a úplného nabití (které jsou součástí výše uvedeného designu).
4. Také nevím, jaký je vzorec, který pomůže, jak určit napětí požadované na mé baterii, aby se nabila (baterie bude extrahována ze starých notebooků. Celkem bude 22 V se 6 apms bez zatížení)
5. Kromě toho nevím vzorec, který by určoval, jak dlouho vydrží moje baterie, a jak vypočítat čas, pokud chci, aby mi baterie vydržela dvě hodiny.
6. Systém také dodá ventilátor procesoru. Bylo by také skvělé přidat možnost stmívače, můj původní plán byl, že se bude pohybovat mezi 26-30 v a nebude potřeba mnohem víc.

Kruhový diagram

Poznámka: Nahraďte prosím 10K v sérii za 1N4148, za 1K

Design

Ve všech svých předchozích obvodech řadiče nabíječky baterií jsem použil jediný operační zesilovač pro provedení automatického vypnutí plného nabití a použil hysterezní odpor pro povolení zapnutí nízkoúrovňového nabíjení pro připojenou baterii.

nicméně výpočet tohoto hysterezního odporu správné dosažení přesné obnovy na nízké úrovni se stává mírně obtížným a vyžaduje určité úsilí při pokusech a omylech, které může být časově náročné.

Ve výše navrhovaném obvodu řídicí jednotky nabíječky s nízkou a vysokou baterií pro operační zesilovač jsou zabudovány dva operační zesilovače namísto jednoho, což zjednodušuje postupy nastavení a zbavuje uživatele dlouhých postupů.

S odkazem na obrázek vidíme dva operační zesilovače konfigurované jako komparátory pro snímání napětí baterie a pro požadované cut-off operace.

Za předpokladu, že baterie je s 12V baterií, je předvolba 10K zesilovače zesilovače A2 nastavena tak, že jeho výstupní pin # 7 se stane vysokou logikou, když napětí baterie právě překročí značku 11V (spodní prahová hodnota vybití), zatímco předvolba zesilovače zesilovače A1 je upravena tak, že jeho výstup jde vysoko, když se napětí baterie dotkne vyšší mezní hodnoty, řekněme při 14,3V.

Proto při 11 V bude výstup A1 kladný, ale díky přítomnosti diody 1N4148 zůstává toto kladné neúčinné a blokováno v dalším pohybu k základně tranzistoru.

Baterie se nadále nabíjí, dokud nedosáhne 14,3 V, když horní operační zesilovač aktivuje relé a zastaví nabíjení baterie.

Situace se okamžitě zablokuje díky začlenění zpětnovazebních rezistorů přes pin # 1 a pin # 3 na A1. Relé se zablokuje v této poloze s úplným odpojením napájení baterie.

Baterie se nyní začíná pomalu vybíjet připojenou zátěží, dokud nedosáhne spodní prahové úrovně vybití při 11 V, když je výstup A2 nucen záporný nebo nulový. Nyní se dioda na svém výstupu stane předpjatým a rychle rozbije západku uzemněním signálu zpětné vazby mezi indikovanými kolíky A1.

Touto akcí je relé okamžitě deaktivováno a obnoveno do své původní polohy N / C a nabíjecí proud opět začne proudit směrem k baterii.

Tento obvod nabíječky s nízkou a vysokou baterií operační zesilovače lze použít jako obvod stejnosměrného napájecího zdroje také pro zajištění nepřetržitého napájení zátěže bez ohledu na přítomnost nebo nepřítomnost v síti a pro získání nepřerušeného napájení prostřednictvím jejího použití.

Vstupní nabíjecí zdroj lze získat z regulovaného napájecího zdroje, jako je obvod s proměnným konstantním napětím LM338 externě.

Jak nastavit předvolby

• Zpočátku nechte zpětnou vazbu 1k / 1N4148 odpojenou od operačního zesilovače A1.
• Přesuňte jezdec předvoleb A1 na úroveň země a posuňte jezdec předvoleb A2 na kladnou úroveň.
• Prostřednictvím variabilního napájecího zdroje použijte 14,2 V, což je úroveň úplného nabití 12 V baterie napříč body „Baterie“.
• Najdete aktivaci relé.
• Nyní pomalu přesuňte předvolbu A1 směrem ke kladné straně, dokud se relé deaktivuje.
• Tím se nastaví úplné odpojení nabíjení.
• Nyní připojte 1k / 1N4148 zpět tak, aby A1 zajistilo relé v této poloze.
• Nyní pomalu nastavujte proměnné napájení směrem ke spodní hranici vybití baterie, zjistíte, že relé nadále zůstává vypnuté kvůli výše uvedené odezvě zpětné vazby.
• Upravte napájení dolů na spodní prahovou úroveň vybití baterie.
• Poté začněte pohybovat předvolbou A2 směrem k zemi, dokud se výstup A2 nezruší, což přeruší západku A1, a přepne relé zpět do režimu nabíjení.
• To je vše, obvod je nyní plně nastaven, utěsněte předvolby v této poloze.

Odpovědi na další doplňující otázky v žádosti jsou uvedeny pod:

Vzorec pro výpočet mezního limitu úplného nabití je:

Jmenovité napětí baterie + 20%, například 20% z 12V je 2,4, takže 12 + 2,4 = 14,4 V je úplné odpojovací napětí pro 12V baterii

Chcete-li zjistit dobu zálohování baterie, můžete použít následující vzorec, který vám poskytne přibližnou dobu zálohování baterie.

Záloha = 0,7 (Ah / proud zátěže)

Další alternativní design pro vytvoření automatického obvodu pro nabíjení / odpojení baterie pomocí dvou operačních zesilovačů je uveden níže:

Jak to funguje

Za předpokladu, že není připojena žádná baterie, je kontakt relé v poloze N / C. Když je tedy napájení zapnuto, obvod operačního zesilovače se nedokáže napájet a zůstává neaktivní.

Nyní předpokládejme, že je vybitá baterie připojena přes uvedený bod, obvod operačního zesilovače bude napájen z baterie. Vzhledem k tomu, že baterie je vybitá, vytváří na vstupu (-) horního operačního zesilovače nízký potenciál, který může být menší než (+) kolík.

Z tohoto důvodu je výstup horního operačního zesilovače vysoký. Tranzistor a relé se aktivují a kontakty relé se přesouvají z polohy N / C do polohy N / O. Tím se nyní připojí baterie k napájecímu zdroji a začne se nabíjet.

Jakmile je baterie plně nabitá, potenciál na (-) kolíku horního operačního zesilovače se zvýší než jeho (+) vstup, což způsobí pokles výstupního kolíku horního operačního zesilovače. Tím se okamžitě vypne tranzistor a relé.

Baterie je nyní odpojena od nabíjecího zdroje.

Dioda 1N4148 přes (+) a výstup horního operačního zesilovače zapadne, takže i když začne baterie klesat, nemá to žádný vliv na stav relé.

Předpokládejme však, že baterie není vyjmuta ze svorek nabíječky a že je k ní připojena zátěž, aby se začala vybíjet.

Když se baterie vybije pod požadovanou nižší úroveň, potenciál na kolíku (-) dolního operačního zesilovače je nižší než jeho (+) vstupní kolík. To okamžitě způsobí, že výstup dolního operačního zesilovače jde vysoko, což zasáhne pin3 horního operačního zesilovače. Okamžitě rozbije západku a sepne tranzistor a relé, aby znovu zahájil proces nabíjení.

Design PCB

Přidání aktuální fáze kontroly

Výše uvedené dva návrhy lze upgradovat pomocí současného řízení přidáním modulu řízení proudu založeného na MOSFET, jak je znázorněno níže:

R2 = 0,6 / nabíjecí proud

Přidání ochrany proti přepólování

Ochrana proti přepólování může být zahrnuta do výše uvedených návrhů přidáním diody do série s kladným pólem baterie. Katoda přejde na kladný pól baterie a anoda na kladnou linku operačního zesilovače.

Přes tuto diodu připojte 100 ohmový rezistor, jinak obvod nespustí proces nabíjení.

Demontáž relé

V první konstrukci nabíječky baterií založené na operačním zesilovači je možné eliminovat relé a provozovat proces nabíjení prostřednictvím polovodičových tranzistorů, jak je znázorněno v následujícím diagramu:

Jak obvod funguje

• Předpokládejme, že předvolba A2 je upravena na prahovou hodnotu 10 V a předvolba A1 je upravena na prahovou hodnotu 14 V.
• Předpokládejme, že připojíme baterii, která je vybitá v mezistupni 11 V.
• Při tomto napětí bude pin2 z A1 pod jeho referenčním potenciálem pin3, podle nastavení předvolby pin5.
• To způsobí, že výstupní pin1 A1 bude vysoký, zapne tranzistor BC547 a TIP32.
• Baterie se nyní začne nabíjet pomocí TIP32, dokud napětí na svorce nedosáhne 14 V.
• Při 14 V, podle nastavení horní předvolby, pin2 z A1 půjde výše než jeho pin3, což způsobí, že výstup bude nízký.
• To okamžitě vypne tranzistory a zastaví proces nabíjení.
• Výše uvedená akce také zablokuje operační zesilovač A1 přes 1k / 1N4148, takže i když napětí baterie poklesne na úroveň SoC 13 V, bude A1 nadále udržovat nízký výstup pin1.
• Poté, co se baterie začne vybíjet výstupním zatížením, její koncové napětí začne klesat, dokud neklesne na 9,9 V.
• Na této úrovni podle nastavení nižší předvolby poklesne pin5 z A2 pod jeho pin6, což způsobí, že jeho výstupní pin7 poklesne.
• Tato nízká na pin7 A2 vytáhne pin2 A1 na téměř 0 V, takže nyní pin3 A1 bude vyšší než jeho pin2.
• To okamžitě přeruší západku A1 a výstup A1 se opět zvýší, což umožní zapnutí tranzistoru a zahájení procesu nabíjení.
• Když baterie dosáhne 14 V, proces znovu zopakuje cyklus