Цепь точного тестера емкости аккумулятора - тестер времени автономной работы

Схема тестера точной емкости аккумулятора, описанная в следующей статье, может использоваться для проверки максимальной резервной емкости любой аккумуляторной батареи в режиме реального времени.

Тимоти Джон

Основная концепция

Схема работает, практически разряжая полностью заряженную батарею при испытании постоянным током, пока ее напряжение не достигнет значения глубокого разряда.

На этом этапе схема автоматически отключает аккумулятор от источника питания, в то время как подключенные кварцевые часы показывают истекшее время, в течение которого аккумулятор был резервным. Это прошедшее время на часах информирует пользователя о точной емкости батареи с учетом установленного тока разряда.

Теперь давайте изучим детальную работу предлагаемой схемы etster ёмкости аккумулятора с помощью следующих пунктов:

Предоставлено дизайном: Elektor Electronics

Основные этапы схемы

Ссылаясь на приведенную выше схему тестера времени автономной работы, проектирование можно разделить на 3 этапа:

• Стадия разряда постоянного тока с использованием IC1b
• Ступень отсечки глубокого разряда с использованием IC1a
• Отключение питания внешних кварцевых часов 1,5 В

Один двойной операционный усилитель IC LM358 используется для реализации как разрядки постоянным током, так и процесса отсечки глубокого разряда.

Оба операционных усилителя от IC сконфигурированы как отсеки.

Операционный усилитель компаратора IC1b работает как точный контроллер разряда постоянного тока для аккумулятора.

Как работает постоянный разряд батареи

Эквивалентная разрядная нагрузка в виде резисторов R8 - R17 подключается между выводом истока полевого МОП-транзистора и линией заземления.

В зависимости от предпочтительного тока разряда на этих параллельных блоках резисторов создается эквивалентное падение напряжения.

Это падение напряжения отмечается, и точно такой же потенциал регулируется на неинвертирующем входе операционного усилителя IC1b через предустановку P1.

Теперь, пока падение напряжения на резисторах ниже этого установленного значения, выход операционного усилителя продолжает оставаться высоким, а полевой МОП-транзистор остается включенным, разряжая батарею с предпочтительной постоянной скоростью тока.

Однако, если предположить, что ток имеет тенденцию к увеличению по какой-либо причине, падение напряжения на блоке резисторов также увеличивается, в результате чего потенциал на инвертирующем выводе 2 IC1b проходит через неинвертирующий вывод 3. Это мгновенно переключает выход операционного усилителя на 0 В, отключая MOSFET.

Когда полевой МОП-транзистор выключен, напряжение на резисторе также мгновенно падает, и операционный усилитель снова включает полевой МОП-транзистор, и этот цикл ВКЛ / ВЫКЛ продолжается с высокой скоростью, гарантируя, что разряд постоянного тока идеально поддерживается на заданном уровне. уровень.

Как рассчитать резисторы постоянного тока

Группа параллельных резисторов, подключенных к выводу истока полевого МОП-транзистора T1, определяет разрядную нагрузку постоянного тока для батареи.

Это имитирует фактическую нагрузку и скорость разряда, которым аккумулятор может подвергаться во время своей нормальной работы.

Если свинцово-кислотная батарея то мы знаем, что его идеальная скорость разряда должна составлять 10% от его значения в ампер-часах. Предполагая, что у нас есть батарея на 50 Ач, тогда скорость разряда должна быть 5 ампер. Батарея также может разряжаться с большей скоростью, но это может серьезно повлиять на срок службы батареи, и поэтому 5 ампер становится идеальным вариантом.

Теперь, для тока в 5 ампер, мы должны установить сопротивление резистора таким образом, чтобы оно могло составлять около 0,5 В в ответ на ток 5 ампер.

Это можно быстро оценить с помощью закона Ома:

R = V / I = 0,5 / 5 = 0,1 Ом

Поскольку параллельно подключено 10 резисторов, значение каждого резистора становится 0,1 x 10 = 1 Ом.

Мощность может быть рассчитана как 0,5 x 5 = 2,5 Вт.

Поскольку 10 резисторов включены параллельно, мощность каждого резистора может составлять 2,5 / 10 = 0,25 Вт или просто 1/4 Вт. Однако для обеспечения точной работы мощность каждого резистора может быть увеличена до 1/2 Вт.

Как настроить отсечку при глубокой разрядке

Отключение при глубокой разрядке, определяющее самый низкий порог напряжения для резервного питания от батареи, осуществляется операционным усилителем IC1a.

Его можно настроить следующим образом:

Предположим, что самый низкий уровень разряда для свинцово-кислотной батареи 12 В составляет 10 В. Предварительная установка P2 установлена ​​так, что напряжение на разъеме K1 дает точное значение 10 В.

Это означает, что инвертирования PIN2 ОУ теперь установлен в точном 10 V. Другой крупный

Теперь, вначале, напряжение батареи будет выше этого уровня 10 В, в результате чего неинвертирующий входной вывод pin3 будет выше, чем pin2. Из-за этого на выходе IC1a будет высокий уровень, позволяющий включить реле.

Это, в свою очередь, позволило бы напряжению батареи достигать полевого МОП-транзистора для процесса разрядки.

Наконец, когда батарея разряжается ниже отметки 10 В, потенциал контакта 3 микросхемы IC1a становится выше, чем контакт 2, в результате чего его выход становится нулевым, и реле выключается. Аккумулятор отрубается и перестает разряжаться.

Как измерить прошедшее время резервного копирования

Чтобы получить визуальное измерение емкости аккумулятора с точки зрения времени, необходимого для достижения аккумулятором уровня полной разрядки, важно иметь индикатор времени, который бы показывал время, прошедшее с момента запуска, до тех пор, пока аккумулятор не достиг полной разрядки. уровень.

Это можно просто реализовать, подключив к нему обычные кварцевые настенные часы. 1.5 V battery удаленный.

Сначала снимается аккумулятор 1,5 В с часов, затем клеммы аккумулятора подключаются к точкам разъема K4, соблюдая полярность.

Затем часы настраиваются на 12 0 часов.

Теперь, когда цепь инициирована, вторая пара контактов реле подключает 1,5 В постоянного тока от соединения R7 / D2 к часам.

Это приводит в действие кварцевые часы, так что они могут показывать время, прошедшее с момента разрядки батареи.

Наконец, когда батарея глубоко разряжена, реле переключает и отключает питание часов. Время на часах останавливается и записывает точную емкость батареи или реальное время резервного питания от батареи.

Процедура тестирования

После завершения сборки тестера емкости аккумулятора вам нужно будет подключить следующие аксессуары к различным разъемам от K1 до K4.

K1 должен быть подключен к вольтметру для установки уровня напряжения глубокого разряда через настройку P2.

К2 можно подключить с амперметром для проверки разряда батареи постоянным током, хотя это необязательно. Если амперметр не используется на K2, обязательно добавьте перемычку через точки K2.

Проверяемую батарею следует подключать к клемме K3 с соблюдением полярности.

Наконец, клеммы батареи кварцевых часов должны быть подключены к клемме K4, как описано в предыдущем разделе.

После того, как вышеуказанные элементы должным образом интегрированы и предварительные настройки P1 / P2 установлены согласно предыдущему объяснению, переключатель S1 может быть нажат для инициализации процесса тестирования емкости батареи.

Если подключен амперметр, он немедленно начнет показывать точный постоянный ток разряда, установленный резисторами источника MOSFET, а кварцевые часы начнут записывать истекшее время разряда батареи.