Sirkuit Indikator Arus Baterai - Pengisian yang Dipicu Saat Ini terputus

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Dalam posting ini kita belajar tentang sensor arus baterai sederhana dengan rangkaian indikator yang mendeteksi jumlah arus yang dikonsumsi oleh baterai saat pengisian. Desain yang disajikan juga memiliki pemotongan otomatis ketika baterai berhenti mengonsumsi arus pada level pengisian penuhnya.

Mengapa Arus Turun saat Baterai Terisi

Kita sudah tahu bahwa sementara baterai mengisi daya pada awalnya, ia menarik jumlah arus yang lebih tinggi, dan saat mencapai tingkat pengisian penuh, konsumsi ini mulai turun, hingga mencapai hampir nol.



Hal ini terjadi karena pada awalnya baterai dalam keadaan kosong dan tegangannya lebih rendah dari tegangan sumbernya. Hal ini menyebabkan perbedaan potensial yang relatif lebih besar pada kedua sumber tersebut.

Karena perbedaan yang lebar ini, potensi dari sumber yang lebih tinggi yaitu keluaran pengisi daya, mulai mengalir ke baterai dengan intensitas yang jauh lebih tinggi sehingga menyebabkan jumlah arus yang masuk ke baterai lebih tinggi.



Saat baterai mengisi ke level penuh, perbedaan potensial di kedua sumber mulai tertutup, hingga kedua sumber memiliki level voltase yang identik.

Ketika ini terjadi, tegangan dari sumber suplai tidak dapat mendorong arus lebih lanjut ke baterai, mengakibatkan konsumsi arus berkurang.

Ini menjelaskan mengapa baterai yang sudah kosong menarik lebih banyak arus pada awalnya dan arus minimum ketika terisi penuh.

Umumnya sebagian besar indikator pengisian baterai menggunakan level tegangan baterai untuk menunjukkan kondisi pengisiannya, di sini digunakan besaran arus (amp) untuk mengukur status pengisian daya.

Menggunakan arus sebagai parameter pengukuran memungkinkan penilaian yang lebih akurat dari pengisian baterai status. Sirkuit ini juga mampu menunjukkan kesehatan sesaat dari baterai yang terhubung dengan menerjemahkan kemampuan konsumsi saat ini saat sedang diisi.

Menggunakan Simple Design LM338

Sirkuit pengisi daya baterai terputus arus sederhana dapat dibangun dengan memodifikasi a rangkaian regulator standar LM338 seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

LM338 saat ini mendeteksi rangkaian pengisi daya baterai

Saya lupa menambahkan dioda pada garis positif baterai, jadi pastikan untuk menambahkannya seperti yang ditunjukkan pada diagram yang diperbaiki berikut.

Bagaimana itu bekerja

Cara kerja rangkaian di atas agak sederhana.

Kita tahu bahwa ketika pin ADJ dari IC LM338 atau LM317 disingkat dengan saluran arde, IC tersebut mematikan tegangan keluaran. Kami menggunakan fitur matikan ADJ ini untuk mengimplementasikan pematian yang terdeteksi saat ini.

Ketika daya input diterapkan, kapasitor 10uF menonaktifkan BC547 pertama sehingga LM338 dapat berfungsi secara normal dan menghasilkan tegangan yang diperlukan untuk baterai yang terhubung.

Ini menghubungkan baterai dan mulai mengisi daya dengan menarik jumlah arus yang ditentukan sesuai peringkat Ah-nya.

Ini mengembangkan perbedaan potensial di seluruh resistor penginderaan arus Rx yang mengaktifkan transistor BC547 kedua.

Ini memastikan bahwa BC547 pertama yang terhubung dengan pin ADJ pada IC tetap tidak aktif selama baterai diizinkan untuk diisi secara normal.

Saat baterai diisi, perbedaan potensial di Rx mulai menurun. Pada akhirnya, ketika baterai hampir terisi penuh, potensi ini turun ke level di mana ia menjadi terlalu rendah untuk bias dasar BC547 kedua, mematikannya.

Ketika BC547 kedua dimatikan, BC547 pertama akan AKTIF, dan memasang pin ADJ pada IC.

LM338 sekarang mati sepenuhnya melepaskan baterai dari suplai pengisian.

Rx dapat dihitung menggunakan rumus hukum Ohm:

Rx = 0.6 / Arus Pengisian Minimum

Rangkaian LM338 ini akan mendukung baterai hingga 50 Ah dengan IC yang dipasang pada heatsink besar. Untuk baterai dengan peringkat Ah lebih tinggi, IC mungkin perlu ditingkatkan dengan transistor tempel sebagai dibahas dalam artikel ini .

Menggunakan IC LM324

Desain kedua adalah sirkuit yang lebih rumit menggunakan IC LM324 yang menyediakan deteksi status baterai bijaksana langkah yang akurat dan juga mematikan baterai sepenuhnya ketika penarikan saat ini mencapai nilai minimum.

Bagaimana LED Menunjukkan Status Baterai

Saat baterai mengkonsumsi arus maksimum, LED MERAH akan ON.

Saat batery terisi, dan arus yang melintasi Rx turun secara proporsional, LED MERAH akan MATI, dan LED HIJAU menyala.

Saat baterai semakin terisi, LED Hijau akan mati, dan Kuning akan menyala.

Selanjutnya, ketika baterai hampir terisi penuh, LED kuning akan mati, dan putih akan menyala.

Akhirnya ketika baterai terisi penuh, LED putih juga akan mati, yang berarti semua LED akan dimatikan, menunjukkan konsumsi arus nol oleh baterai karena status terisi penuh.

Operasi Sirkuit

Mengacu pada rangkaian yang ditunjukkan, kita dapat melihat empat opamp dikonfigurasi sebagai pembanding di mana setiap op amp memiliki input penginderaan arus presetable sendiri.

Resistor watt tinggi Rx membentuk komponen konverter arus ke tegangan yang merasakan arus yang dikonsumsi oleh baterai atau beban dan menerjemahkannya menjadi level tegangan yang sesuai dan memasukkannya ke input opamp.

Pada awalnya, baterai mengkonsumsi jumlah arus tertinggi yang menghasilkan jumlah penurunan tegangan tertinggi yang sesuai pada resistor Rx.

Preset diatur sedemikian rupa sehingga ketika baterai mengkonsumsi arus maksimum (level yang terisi penuh), pin3 non-pembalik dari semua 4 op amp memiliki potensi yang lebih tinggi daripada nilai referensi pin2.

Karena output dari semua op amp tinggi pada titik ini, hanya LED MERAH yang terhubung dengan A4 yang menyala sementara LED yang tersisa tetap mati.

Sekarang, saat baterai terisi, tegangan di Rx mulai turun.

Sesuai dengan penyesuaian sekuensial dari preset, tegangan pin3 A4 turun sedikit di bawah pin2, menyebabkan output A4 menjadi rendah dan menyebabkan RED mati.

Dengan keluaran A4 rendah, LED keluaran A3 menyala.

Ketika baterai mengisi daya sedikit lebih banyak, potensi pin3 op amp A3 turun di bawah pin2, menyebabkan output A3 menjadi rendah, yang mematikan LED HIJAU.

Dengan output A3 rendah, LED output A2 menyala.

Saat baterai terisi lebih sedikit, potensi pin3 A3 turun di bawah pin2, yang menyebabkan output A2 menjadi nol, mematikan LED kuning.

Dengan output A2 rendah, LED putih sekarang menyala.

Akhirnya ketika baterai hampir terisi penuh, potensi di pin3 A1 turun di bawah pin2, menyebabkan keluaran A1 menjadi nol, dan LED putih mati.

Dengan semua LED mati, menunjukkan baterai terisi penuh, dan arus yang melintasi Rx telah mencapai nol.

Diagram Sirkuit

Daftar Bagian untuk rangkaian indikator arus baterai yang diusulkan

  • R1 ---- R5 = 1k
  • P1 ----- P4 = 1k preset
  • A1 ----- A4 = IC LM324
  • Diode = 1N4007 atau 1N4148
  • Rx = Seperti yang dijelaskan di bawah ini

Mengatur Rentang Penginderaan Saat Ini

Pertama, kita harus menghitung kisaran tegangan maksimum dan minimum yang dikembangkan di Rx sebagai respons terhadap kisaran arus yang dikonsumsi oleh baterai.

Anggaplah baterai yang akan diisi adalah a Baterai 12 V 100 Ah , dan kisaran arus maksimum yang dimaksudkan untuk ini adalah 10 amp. Dan kami ingin arus ini berkembang sekitar 3 V melintasi Rx.

Menggunakan hukum Ohm kita dapat menghitung nilai Rx dengan cara berikut:

Rx = 3/10 = 0,3 Ohm

Watt = 3 x 10 = 30 watt.

Sekarang, 3 V adalah jangkauan maksimum yang ada. Sekarang, karena nilai refernce pada pin2 op amp diatur menggunakan dioda 1N4148, potensi pada pin2 akan menjadi sekitar 0,6 V.

Jadi kisaran minimumnya bisa 0,6 V. Oleh karena itu, ini memberi kita kisaran minimum dan maksimum antara 0,6 V dan 3 V.

Kita harus mengatur preset sedemikian rupa sehingga pada 3 V, semua tegangan pin3 dari A1 hingga A4 lebih tinggi dari pin 2.

Selanjutnya, kita dapat mengasumsikan op amp dimatikan dalam urutan berikut:

Pada 2,5 V pada keluaran Rx A4 menjadi rendah, pada keluaran A3 2 V menjadi rendah, pada keluaran 1,5 V A2 menjadi rendah, pada keluaran 0,5 V A1 menjadi rendah

Ingat, meskipun pada 0,5 V di Rx semua LED mati, tetapi 0,5 V mungkin masih sesuai dengan arus 1 amp yang ditarik oleh baterai. Kami dapat menganggap ini sebagai level pengisian float, dan membiarkan baterai tetap terhubung untuk beberapa waktu, sampai kami akhirnya melepasnya.

Jika Anda ingin LED terakhir (putih) tetap menyala sampai hampir nol volt tercapai di Rx, dalam hal ini Anda dapat melepas dioda referensi dari pin2 op amp, dan menggantinya dengan resistor sehingga resistor ini bersama dengan R5 menciptakan penurunan tegangan sekitar 0,2 V pada pin2.

Ini akan memastikan bahwa LED putih di A1 mati hanya ketika potensi di Rx turun di bawah 0,2 V, yang pada gilirannya akan sesuai dengan baterai yang hampir terisi penuh dan dapat dilepas.

Cara mengatur Preset.

Untuk ini, Anda memerlukan pembagi potensial tiruan yang dibangun menggunakan pot 1K yang terhubung melintasi terminal suplai seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Pertama-tama, putuskan sambungan pratata P1 --- P4 dari Rx dan sambungkan dengan pin tengah pot 1 K, seperti yang ditunjukkan di atas.

Geser lengan tengah dari semua preset op amp ke arah pot 1K.

Sekarang, sesuaikan pot 1K sehingga 2.5V dikembangkan di lengan tengah dan lengan arde. Anda hanya akan menemukan LED MERAH ON pada saat ini. Selanjutnya, sesuaikan preset A4 P4 sehingga LED MERAH mati begitu saja. Ini akan langsung MENGAKTIFKAN LED A3 Hijau.

Setelah ini sesuaikan pot 1K untuk mengurangi tegangan pin tengahnya menjadi 2V. Seperti di atas, sesuaikan preset A3 P3 sehingga Hijau mati begitu saja. Ini akan MENGAKTIFKAN LED kuning.

Selanjutnya, sesuaikan pot 1K untuk menghasilkan 1,5V pada pin tengahnya, dan sesuaikan A2 preset P2 sehingga LED Kuning mati begitu saja. Ini akan menyalakan LED putih.

Terakhir, sesuaikan pot 1K untuk mengurangi potensi pin tengahnya menjadi 0,5V. Sesuaikan A1 preset P1 sehingga LED putih mati begitu saja.

Penyesuaian preset sekarang selesai dan selesai!

Hapus pot 1K dan sambungkan kembali link output preset kembali ke Rx seperti yang ditunjukkan pada diagram pertama.

Anda dapat mulai mengisi daya baterai yang disarankan dan melihat LED merespons sesuai.

Menambahkan Auto Cut OFF

Ketika arus berkurang menjadi hampir nol, relai dapat dimatikan untuk memastikan pemutusan otomatis ke sirkuit rangkaian baterai yang merasakan arus, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Bagaimana itu bekerja

Ketika daya DIAKTIFKAN, kapasitor 10uF menyebabkan pembumian sesaat dari potensi pin2 dari op amp, yang memungkinkan keluaran dari semua op amp menjadi tinggi.

Transistor driver relai yang terhubung pada output A1 mengaktifkan relai, yang menghubungkan baterai dengan suplai pengisian melalui kontak N / O.

Baterai sekarang mulai menarik jumlah arus yang ditentukan menyebabkan potensi yang diperlukan untuk berkembang di Rx, yang dirasakan oleh pin3 dari op amp melalui preset masing-masing, P1 --- P4.

Sementara itu, 10uF diisi melalui R5 yang mengembalikan nilai referensi pada pin2 op amp kembali ke 0.6V (penurunan dioda).

Saat baterai mengisi daya, output op amp merespons sesuai seperti yang dijelaskan sebelumnya, hingga baterai terisi penuh, menyebabkan output A1 menjadi rendah.

Dengan output A1 rendah, transistor mematikan relai dan baterai terputus dari suplai.

Desain Cut-off Baterai Berguna Saat Ini Lainnya

Cara kerja desain ini sebenarnya sederhana. Tegangan pada input pembalik ditetapkan oleh preset P1 pada tingkat yang hanya lebih rendah dari penurunan tegangan pada bank resistor R3 --- R13, sesuai dengan arus pengisian baterai yang direkomendasikan.

Ketika power DIHIDUPKAN, C2 menyebabkan tinggi muncul di non-inverting dari op amp yang pada gilirannya menyebabkan output op amp menjadi tinggi dan ON MOSFET.

MOSFET bekerja dan memungkinkan baterai untuk dihubungkan ke catu daya pengisian, memungkinkan arus pengisian melewati bank resistor.

Hal ini memungkinkan tegangan untuk berkembang pada input non-pembalik IC, lebih tinggi dari pin pembalik, yang mengunci keluaran op amp ke tinggi permanen.

MOSFET sekarang terus berjalan dan baterai terisi, sampai asupan baterai saat ini berkurang secara signifikan pada tingkat pengisian penuh baterai. Tegangan yang melintasi bank resistor sekarang turun, sehingga pin pembalik op amp sekarang lebih tinggi dari pin non-pembalik dari op amp.

Karena itu, output op amp menjadi rendah, MOSFET dimatikan, dan pengisian baterai akhirnya dihentikan.




Sebelumnya: MPPT vs Solar Tracker - Perbedaan Dijelajahi Berikutnya: Cara Menggunakan Resistor dengan LED, Zener dan Transistor