Batteriladerkrets med faste motstander

Denne universelle automatiske batteriladerkretsen er ekstremt allsidig med sin funksjon og kan tilpasses for alle typer batterilading og til og med for bruk av solenergi.

Hovedfunksjoner for universell batterilader

En universell batteriladerkrets må ha følgende hovedfunksjoner:

1) Automatisk full-cut-off batteri , og automatisk lite batteri initialisering av lading, med tilsvarende advarsler om LED-indikatorer.

2) Tilpasses alle typer batterilading

3) Tilpasses til en gitt spenning og AH-klassifisert batteri.

4) Strømstyrt utgang

5) Trinnlading 3 eller 4 trinn (valgfritt)

Av de fem ovennevnte funksjonene er de tre første avgjørende og blir de obligatoriske funksjonene for enhver universell batteriladerkrets.

Imidlertid, sammen med disse funksjonene, må en automatisk batterilader også være ekstremt kompakt, billig og enkel å betjene, ellers kan designen være ganske ubrukelig for folk med mindre teknisk kunnskap, noe som gjør at den 'universelle' koden blir annullert.

Jeg har allerede diskutert mange forskjellige batteriladerkretser på dette nettstedet, som inkluderer de fleste av de fremtredende funksjonene som egentlig kan være nødvendige for å lade et batteri optimalt og trygt.

Mange av disse batteriladerkretsene brukte en enkelt opamp for enkelhets skyld, og benyttet et hysteresealternativ for å implementere en automatisk gjenopprettingsprosess med lavt batterilading.

Men med en automatisk batterilader ved bruk av hysterese i opamp, blir justering av forhåndsinnstilt tilbakemelding eller variabel motstand en viktig prosedyre og litt komplisert affære, spesielt for nykommerne ... siden det krever en ubarmhjertig prøve- og feilprosess til riktig innstilling er avsluttet.

I tillegg blir oppsett av overbelastningsavskjæringen også en kjedelig prosess for enhver nykommer som kanskje prøver å oppnå resultatene raskt med batteriladerkretsen.

Bruke faste motstander i stedet for potter eller forhåndsinnstillinger

Denne artikkelen fokuserer spesielt på ovennevnte utgave og erstatter pottene og forhåndsinnstillingene med faste motstander for å eliminere de tidkrevende justeringene og for å sikre en problemfri design for sluttbrukeren eller konstruktøren.

Jeg har allerede diskutert en tidligere artikkel som utførlig forklarte hysterese i opamps, vi skal bruke samme konsept og formler for å designe den foreslåtte universelle batteriladerkretsen som forhåpentligvis vil løse alle forvirringene knyttet til byggingen av en tilpasset batteriladerkrets for ethvert unikt batteri.

Før vi går videre med et eksempel på en kretsforklaring, ville det være viktig å forstå hvorfor hysterese er påkrevd for batteriladerkretsen vår?

Det er fordi vi er interessert i å bruke en enkelt opamp og bruke den til å oppdage både den nedre utladningsterskelen til batteriet og den øvre fulladeterskelen.

Viktigheten av å legge til en hysterese

Normalt, uten hysterese, kan en opamp ikke settes for å utløse ved to forskjellige terskler som kan være ganske brede fra hverandre, derfor bruker vi hysterese for å få muligheten til å bruke en enkelt opamp med en dobbel deteksjonsfunksjon.

Når vi kommer tilbake til vårt hovedtema angående utforming av en universell batteriladerkrets med hysterese, la oss lære hvordan vi kan beregne de faste motstandene, slik at den komplekse Hi / Lo-avskjæringsoppsettprosedyren ved hjelp av variable motstander eller forhåndsinnstillinger kan elimineres.

For å forstå de grunnleggende operasjonene til hysterese og dens relaterte formel, må vi først referere til følgende illustrasjon:

I illustrasjonene ovenfor kan vi tydelig se hvordan hysteresemotstanden Rh beregnes med hensyn til de to andre referansemotstandene Rx og Ry.

La oss nå prøve å implementere konseptet ovenfor i en faktisk batteriladerkrets og se hvordan de relevante parametrene kan beregnes for å få den endelige optimaliserte effekten. Vi tar følgende eksempel på a 6V batteriladerkrets

I dette halvledersladerdiagrammet, så snart pin nr. 2 spenning blir høyere pin nr. 3 referansespenning, blir utgangsstiftet # 6 lavt, og slår AV TIP122 og lading av batteriet. Omvendt så lenge pin nr. 2 potensial holder seg under pin nr. 3, holder utgangen på opampen TIP122 slått PÅ og batteriet fortsetter å lade.

Implementering av formlene i et praktisk eksempel

Fra formlene uttrykt i forrige avsnitt kan vi se et par viktige parametere som må vurderes når vi implementerer det i en praktisk krets, som gitt nedenfor:

1) Referansespenningen påført Rx og opampforsyningsspenningen Vcc må være lik og konstant.

2) Den valgte øvre batteriets fullstendige utkoblingsgrense og den nedre batteriets utladningsbryter PÅ terskelspenningene må være lavere enn Vcc og referansespenningene.

Dette ser litt vanskelig ut fordi forsyningsspenningen Vcc generelt er koblet til batteriet og derfor ikke kan være konstant, og den kan heller ikke være lavere enn referansen.

Uansett, for å takle problemet, sørger vi for at Vcc er festet med referansenivået, og at batterispenningen som må følges, faller til en 50% lavere verdi ved hjelp av et potensielt delernettverk slik at det blir mindre enn Vcc, som vist i diagrammet ovenfor.

Motstanden Ra og Rb slipper batterispenningen til en proporsjonal 50% lavere verdi, mens 4.7V-zeneren setter den faste referansespenningen for Rx / Ry og Vcc-pin nr. 4 på opampen. Nå ser ting klare for beregningene.

Så la oss bruke hysteresen formler til denne 6V laderen og se hvordan det fungerer for dette eksempelkretsen:

I den refererte 6V-kretsen ovenfor har vi følgende data i hånden:

Batteriet som skal lades er 6V

Øvre avskjæringspunkt er 7V

Nedre restaureringspunkt er 5,5V.

Vcc, og referansespenningen er satt til 4.7V (ved bruk av 4.7V zener)

Vi velger Ra, Rb som 100k motstand for å redusere 6V batteripotensialet til 50% mindre verdi, derfor blir det øvre skjæringspunktet 7V nå 3,5V (VH), og det nedre 5,5V blir 2,75V (VL)

Nå må vi finne ut verdiene til hysteresemotstanden Rh med respekt for Rx og Ry .

I henhold til formelen:

Rh / Rx = VL / VH - VL = 2,75 / 3,5 - 2,75 = 3,66 --------- 1)

∴ Rh / Rx = 3,66

Ry / Rx = VL / Vcc - VH = 2,75 / 4,7 - 3,5 = 2,29 ---------- 2)

∴ Ry / Rx = 2.29

Fra 1) har vi Rh / Rx = 3,66

Rh = 3,66Rx

La oss ta Rx = 100K ,

Andre verdier som 10K, 4k7 eller noe som helst kan gjøre, men 100K som en standardverdi og høy nok til å holde forbruket redusert blir mer passende.

∴ Rh = 3,66 x 100 = 366K

Ved å erstatte denne verdien av Rx i 2), får vi

Ry / Rx = 2,29

Ry = 2.29Rx = 2.29 x 100 = 229K

∴ Ry = 229K

Resultatene ovenfor kan også oppnås ved hjelp av en hysteresekalkulatorprogramvare, bare ved å klikke på noen få knapper

Det er det, med beregningene ovenfor har vi med suksess bestemt de nøyaktige faste verdiene til de forskjellige motstandene, som vil sørge for at det tilkoblede 6V batteriet automatisk kobles fra ved 7V, og starter på nytt når det blir spenning under 5,5V.

For høyspenningsbatterier

For høyere spenninger som for å oppnå 12V, 24V, 48V universell batterikrets, kan den ovennevnte diskuterte utformingen ganske enkelt modifiseres som gitt nedenfor, ved å eliminere LM317-trinnet.

Beregningsprosedyrene vil være nøyaktig de samme som uttrykt i forrige avsnitt.

For høy strøm batterilading, kan det hende at TIP122 og dioden 1N5408 må oppgraderes med proporsjonalt høyere strøm enheter, og endre 4.7V zener til en verdi som kan være høyere enn 50% av batterispenningen.

Den grønne LED-indikatoren indikerer batteriets ladestatus mens den røde LED-en gjør det mulig for oss å vite når batteriet er fulladet.

Dette avslutter artikkelen, som tydelig forklarer hvordan du lager en enkel, men allikevel anvendelig batteriladerkrets med faste motstander for å sikre ekstrem nøyaktighet og idiotsikker avskjæring over de angitte terskelpunktene, noe som igjen sørger for perfekt og sikker lading for det tilkoblede batteriet.