Circuit de comprovador de capacitat de bateria precís: comprovador de temps de còpia de seguretat

El circuit precís del provador de capacitat de la bateria que s’explica a l’article següent es pot utilitzar per provar la capacitat màxima de seguretat de qualsevol bateria recarregable en temps real.

Per Timothy John

Concepte bàsic

El circuit funciona descarregant pràcticament una bateria completament carregada en prova mitjançant corrent constant, fins que la seva tensió assoleix el valor de descàrrega profunda.

En aquest punt el circuit es talla automàticament la bateria del subministrament, mentre que un rellotge de quars connectat proporciona el temps transcorregut durant el qual la bateria ha estat proporcionant la còpia de seguretat. Aquest temps transcorregut al rellotge informa l’usuari sobre la capacitat precisa de la bateria respecte al corrent de descàrrega establert.

Ara coneixem el funcionament detallat del circuit etster de capacitat de la bateria proposat amb l'ajut dels punts següents:

Cortesia del disseny: Elektor Electronics

Etapes principals del circuit

En referència a l'esquema anterior del comprovador de temps de còpia de seguretat de la bateria, el disseny es pot dividir en 3 etapes:

• Etapa de descàrrega de corrent constant mitjançant IC1b
• Descàrrega profunda Tallada de l'etapa mitjançant IC1a
• Tall extern de subministrament de rellotge de quars de 1,5 V

S’utilitza un únic amplificador de doble opció IC LM358 per implementar tots dos, la descàrrega de corrent constant i el procés de tall de descàrrega profunda.

Tots dos amplificadors operatius de l'IC es configuren com a compartidors.

El comparador d’amplificadors IC1b funciona com un controlador precís de descàrrega de corrent constant per a la bateria.

Com funciona la descàrrega de la bateria de corrent constant

La càrrega de descàrrega fictícia en forma de resistències R8 a R17 està connectada entre el terminal font MOSFET i la línia de terra.

Depenent del corrent de descàrrega preferit, es genera una caiguda de voltatge equivalent a través d’aquest banc de resistències paral·leles.

Es nota aquesta caiguda de voltatge i s’ajusta exactament el mateix potencial a l’entrada no inversora de l’ampli operatiu IC1b, a través del P1 predefinit.

Ara, mentre la caiguda de tensió de les resistències sigui inferior a aquest valor establert, la sortida d’amplificador operacional continua sent elevada i el MOSFET es manté activat, descarregant la bateria a la velocitat de corrent constant preferida.

Tanmateix, si suposem que el corrent tendeix a augmentar per algun motiu, la caiguda de tensió a través del banc de resistències també augmenta provocant que el potencial del pin2 d'inversió de l'IC1b superi el pin3 no inversor. Això capgira instantàniament la sortida de l'amplificador operatiu a 0V apagant el MOSFET.

Quan el MOSFET està apagat, la tensió a través de la resistència també cau instantàniament i l’amplificador operatiu torna a engegar el MOSFET i aquest cicle ON / OFF continua a una velocitat ràpida, assegurant que la descàrrega de corrent constant es mantingui perfectament a la temperatura predeterminada. nivell.

Com es calculen les resistències de corrent constant

El banc de resistències paral·leles connectat al terminal font del MOSFET T1 determina la càrrega de descàrrega de corrent constant de la bateria.

Això imita la velocitat de càrrega i descàrrega real a la qual pot estar sotmesa la bateria durant el seu treball habitual.

Si a bateria de plom àcid s’utilitza, llavors sabem que la seva taxa de descàrrega ideal hauria de ser del 10% del seu valor Ah. Suposant que tenim una bateria de 50 Ah, la velocitat de descàrrega hauria de ser de 5 amperes. La bateria també es podria descarregar a velocitats més altes, però això pot afectar greument la vida de la bateria i, per tant, un 5 amperes es converteix en la preferència ideal.

Ara, per a un corrent de 5 amperes, hem d’establir el valor de la resistència de manera que es desenvolupi al voltant de 0,5 V en resposta al corrent de 5 amperes.

Això es pot avaluar ràpidament mitjançant la llei d'Ohms:

R = V / I = 0,5 / 5 = 0,1 ohms

Com que hi ha 10 resistències en paral·lel, el valor de cada resistència es converteix en 0,1 x 10 = 1 Ohm.

La potència es pot calcular com a 0,5 x 5 = 2, 5 watts

Com que 10 resistències estan en paral·lel, la potència de cada resistència pot ser = 2,5 / 10 = 0,25 watts o simplement 1/4 watt. No obstant això, per garantir un funcionament precís, la potència es pot augmentar a 1/2 watt per a cada resistència.

Com es configura el tall de descàrrega profunda

La talla de descàrrega profunda que decideix el llindar de voltatge més baix per a la còpia de seguretat de la bateria és gestionada per l’ampli operatiu IC1a.

Es pot configurar de la manera següent:

Suposem que el nivell de descàrrega més baix per a una bateria de plom àcid de 12 V és de 10 V. El P2 predefinit està configurat de manera que la tensió a través del connector K1 produeix una precisió de 10 V.

Això significa que la inversió del pin2 de l'amplificador operatiu ara està configurada en una referència precisa de 10 V.

Ara, al principi, la tensió de la bateria serà superior a aquest nivell de 10 V, cosa que farà que el pin d’entrada que no inverti el pin3 sigui superior al pin2. A causa d'això, la sortida de l'IC1a serà elevada, cosa que permetrà activar el relé.

Al seu torn, això permetria que el volatge de la bateria arribés al MOSFET per al procés de descàrrega.

Finalment, quan la bateria es descarrega per sota de la marca de 10 V, el potencial pin3 de l’IC1a passa a ser superior al pin2, cosa que fa que la seva sortida es converteixi en zero i el relé estigui apagat. La bateria està tallada i es deixa de descarregar.

Com es mesura el temps de còpia de seguretat transcorregut

Per obtenir una mesura visual de la capacitat de la bateria en termes de temps que ha trigat la bateria a assolir el nivell de descàrrega total, és essencial disposar d’un indicador de temps que mostri el temps transcorregut des de l’inici, fins que la bateria hagi assolit la descàrrega profunda. nivell.

Això es pot implementar simplement connectant qualsevol rellotge de paret de quars normal amb el seu Bateria d'1,5 V eliminat.

En primer lloc, s’elimina la bateria d’1,5 V del rellotge i després es connecten els terminals de la bateria als punts del connector K4, amb la polaritat correcta.

A continuació, el rellotge s’ajusta a 12 0.

Ara, quan s’inicia el circuit, el segon parell de contactes de relé connecta l’1,5 V CC des de la unió de R7 / D2 amb el rellotge.

Això fa funcionar el rellotge de quars perquè pugui mostrar el temps transcorregut del procés de descàrrega de la bateria.

Finalment, quan la bateria està descarregada profundament, el relé commuta i desconnecta l’alimentació del rellotge. L’hora del rellotge es congela i registra la capacitat precisa de la bateria o el temps real de còpia de seguretat de la bateria.

Procediment de prova

Un cop acabat el muntatge del provador de capacitat de la bateria, haureu de connectar els accessoris següents als diversos connectors de K1 a K4.

K1 s'hauria de connectar amb un voltímetre per configurar el nivell de tensió de descàrrega profunda mitjançant l'ajust de P2.

El K2 es pot connectar amb un amperímetre per comprovar la descàrrega constant de corrent de la bateria, tot i que això és opcional. Si no es fa servir un amperímetre a K2, assegureu-vos d'afegir un enllaç per cable als punts K2.

La bateria que es prova s’ha de connectar a K3 amb la polaritat correcta.

Finalment, els terminals de bateria d’un rellotge de quars s’han de connectar a K4 tal com s’explica a la secció anterior.

Una vegada que els elements anteriors s’integren adequadament i els paràmetres P1 / P2 configurats segons l’explicació anterior, es pot prémer el commutador S1 per inicialitzar el procés de prova de capacitat de la bateria.

Si es connecta un amperímetre, immediatament començarà a mostrar la precisió de descàrrega de corrent constant establerta per les resistències de la font MOSFET i el rellotge de quars començarà a registrar el temps transcorregut de la bateria.