Obvod přesného testeru kapacity baterie - záložní tester času

Přesný obvod testeru kapacity baterie vysvětlený v následujícím článku lze použít k testování maximální záložní kapacity jakékoli dobíjecí baterie v reálném čase.

Timothy John

Základní koncept

Obvod pracuje tak, že prakticky vybitý plně nabitý testovaný akumulátor vybije konstantním proudem, dokud jeho napětí nedosáhne hodnoty hlubokého vybití.

V tomto bodě obvod automaticky odřízne baterie ze zdroje, zatímco připojené křemenné hodiny poskytují uplynulý čas, po který baterie poskytovala zálohu. Tento uplynulý čas na hodinách informuje uživatele o přesné kapacitě baterie s ohledem na nastavený vybíjecí proud.

Nyní se naučíme podrobné fungování navrhovaného obvodu baterie etster s pomocí následujících bodů:

Design s laskavým svolením: Elektor Electronics

Hlavní fáze okruhu

S odkazem na výše uvedené schéma testeru doby zálohování baterie lze design rozdělit do 3 fází:

• Stupeň výboje s konstantním proudem pomocí IC1b
• Deep Discharge Cut off Stage pomocí IC1a
• Odpojení externího napájení 1,5 V křemene

Jediný duální operační zesilovač IC LM358 se používá k implementaci jak procesu vybíjení konstantním proudem, tak i procesu hlubokého vybíjení.

Oba operační zesilovače z IC jsou konfigurovány jako kompartéry.

Srovnávací operační zesilovač IC1b funguje jako přesný regulátor vybití konstantního proudu pro baterii.

Jak funguje vybíjení baterie s konstantním proudem

Fiktivní výbojová zátěž ve formě rezistorů R8 až R17 je připojena mezi svorku zdroje MOSFET a zemnicí linku.

V závislosti na preferovaném vybíjecím proudu je generován ekvivalentní pokles napětí napříč těmito paralelními rezistorovými bankami.

Tento pokles napětí je zaznamenán a přesně stejný potenciál je upraven na neinvertujícím vstupu operačního zesilovače IC1b přes přednastavený P1.

Nyní, pokud pokles napětí na rezistorech je pod touto nastavenou hodnotou, výstup operačního zesilovače zůstává vysoký a MOSFET zůstává zapnutý a vybíjí baterii preferovanou rychlostí konstantního proudu.

Pokud však předpokládáme, že proud má tendenci se z nějakého důvodu zvyšovat, pokles napětí také přes banku rezistorů se také zvyšuje, což způsobí, že potenciál na invertujícím kolíku 2 IC1b přejde přes neinvertující kolík 3. Tím se okamžitě převrátí výstup operačního zesilovače na 0 V a MOSFET se vypne.

Když je MOSFET VYPNUTÝ, napětí na rezistoru také okamžitě poklesne a operační zesilovač znovu zapne MOSFET a tento cyklus ZAPNUTÍ / VYPNUTÍ pokračuje rychlou rychlostí, což zajišťuje, že výboj konstantního proudu bude dokonale udržován na předem stanoveném úroveň.

Jak vypočítat rezistory s konstantním proudem

Paralelní odporová banka připojená ke zdrojové svorce MOSFET T1 určuje konstantní proudovou zátěž pro baterii.

To napodobuje skutečné zatížení a rychlost vybíjení, které může být baterie vystavena během své pravidelné práce.

Pokud olověný akumulátor Pokud je použito, pak víme, že jeho ideální rychlost vybíjení by měla být 10% jeho hodnoty Ah. Za předpokladu, že máme 50 Ah baterii, měla by být rychlost vybíjení 5 ampérů. Baterie by mohla být vybíjena i vyšší rychlostí, ale to by mohlo vážně negativně ovlivnit životnost baterie, a proto se ideální preferencí stává 5 ampér.

Nyní pro proud 5 ampérů musíme nastavit hodnotu rezistoru tak, aby vyvíjel kolem sebe asi 0,5 V v reakci na proud 5 ampérů.

To lze rychle vyhodnotit pomocí Ohmova zákona:

R = V / I = 0,5 / 5 = 0,1 Ohmů

Protože paralelně existuje 10 rezistorů, hodnota pro každý rezistor se stává 0,1 x 10 = 1 Ohm.

Příkon lze vypočítat jako 0,5 x 5 = 2,5 wattu

Vzhledem k tomu, že 10 rezistorů je paralelních, může být příkon každého odporu = 2,5 / 10 = 0,25 wattu nebo jednoduše 1/4 wattu. Aby se však zajistila přesná práce, může být příkon zvýšen na 1/2 watt pro každý odpor.

Jak nastavit vypnutí při hlubokém vybití

Hloubkový výboj, který určuje nejnižší prahovou hodnotu napětí pro zálohování baterie, je zpracován operačním zesilovačem IC1a.

Lze jej nastavit následujícím způsobem:

Předpokládejme, že nejnižší úroveň vybití 12 V olověné baterie je 10 V. Přednastavená hodnota P2 je nastavena tak, aby napětí na konektoru K1 produkovalo přesných 10 V.

To znamená, že invertující pin2 operačního zesilovače je nyní nastaven na přesnou 10 V refernce.

Nyní bude na začátku napětí baterie nad touto úrovní 10 V, což způsobí, že neinvertující vstupní pin pin3 bude vyšší než pin2. Z tohoto důvodu bude výstup IC1a vysoký, což umožní zapnutí relé.

To by zase umožnilo, aby se vybití baterie dostalo na MOSFET pro proces vybíjení.

Nakonec, když je baterie vybitá pod značkou 10 V, potenciál pin3 IC1a se zvýší než pin2, což způsobí, že jeho výstup bude nulový a relé se vypne. Baterie je odpojena a zastavena před dalším vybíjením.

Jak měřit uplynulý čas zálohování

Chcete-li získat vizuální měření kapacity baterie, pokud jde o čas potřebný k tomu, aby baterie dosáhla úrovně úplného vybití, je nezbytné mít indikátor času, který by ukazoval uplynulý čas od začátku, dokud baterie nedosáhne hlubokého vybití úroveň.

To lze jednoduše provést připojením jakýchkoli běžných křemenných nástěnných hodin k nim 1,5V baterie odstraněn.

Nejprve se vyjme 1,5 V baterie z hodin, poté se svorky baterie připojí ke konektorům K4 se správnou polaritou.

Dále jsou hodiny nastaveny na 12 0 hodin.

Nyní, když je obvod spuštěn, druhá dvojice kontaktů relé spojuje 1,5 V DC ze spojení R7 / D2 s hodinami.

Tím se napájí křemenné hodiny, aby bylo možné zobrazit uplynulý čas procesu vybíjení baterie.

Nakonec, když je baterie hluboce vybitá, relé přepíná a odpojuje napájení hodin. Čas na hodinách zamrzne a zaznamená přesnou kapacitu baterie nebo skutečný čas zálohy baterie.

Postup zkoušení

Po dokončení testu kapacity baterie budete muset připojit následující příslušenství k různým konektorům od K1 do K4.

K1 by měl být spojen s voltmetrem pro nastavení úrovně napětí hlubokého výboje pomocí nastavení P2.

K2 lze připojit pomocí ampérmetru ke kontrole vybíjení baterie konstantním proudem, i když je to volitelné. Pokud na K2 není použit ampérmetr, nezapomeňte přidat drátové spojení přes body K2.

Testovaná baterie by měla být připojena přes K3 se správnou polaritou.

A konečně, svorky baterie křemenných hodin by měly být připojeny přes K4, jak je vysvětleno v předchozí části.

Jakmile jsou výše uvedené položky vhodně integrovány a předvolby P1 / P2 jsou nastaveny podle předchozího vysvětlení, může být stisknut spínač S1 pro inicializaci procesu testování kapacity baterie.

Pokud je připojen ampérmetr, okamžitě začne zobrazovat přesné vybíjení konstantního proudu, jak je nastaveno rezistory zdroje MOSFET, a křemenné hodiny začnou zaznamenávat uplynulý čas baterie.