Κύκλωμα ένδειξης βλαβών φόρτισης μπαταρίας

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Το άρθρο εξηγεί ένα κύκλωμα ένδειξης κατάστασης μπαταρίας το οποίο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως κύκλωμα ένδειξης σφάλματος φόρτισης μπαταρίας. Η ιδέα ζητήθηκε από τον κ. Faizan.

Ο σχεδιασμός

Η ιδέα που παρουσιάζεται εδώ φροντίζει για όλες τις παραμέτρους που απαιτούνται για τη φόρτιση μιας μπαταρίας ιδανικά και με ασφάλεια.



Αναφερόμενοι στο κύκλωμα ένδειξης σφάλματος φόρτισης μπαταρίας που εμφανίζεται, ο σχεδιασμός μπορεί να γίνει κατανοητός με τη βοήθεια των ακόλουθων σημείων:

Το IC LM3915, το οποίο είναι ένα πρόγραμμα οδήγησης οθόνης LED κουκκίδων / γραμμής, σχηματίζει την κύρια μονάδα ένδειξης φόρτισης του κυκλώματος. Το pin5 είναι η είσοδος ανίχνευσης, η αυξανόμενη τάση της μπαταρίας ανιχνεύεται σε αυτόν τον ακροδέκτη και το IC ανταποκρίνεται σε αυτό παράγοντας μια αναλογική αλληλουχία Φωτισμός LED στις 10 εξόδους του, όπως φαίνεται με τα 10 συνδεδεμένα LED.



Ένα LM317 IC μπορεί επίσης να φανεί συνδεδεμένο στην είσοδο του κυκλώματος, είναι ενσύρματο ως γεννήτρια σταθερού ρεύματος έτσι ώστε το κύκλωμα να μπορεί να παράγει ενδείξεις και λειτουργίες χωρίς σφάλματα ανεξάρτητα από το επίπεδο ρεύματος εισόδου. Το Rx επιλέγεται κατάλληλα για να το ενεργοποιήσετε σωστά.

Διάγραμμα κυκλώματος

Όταν η τροφοδοσία είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΗ, ο πυκνωτής 100uF / 25V κατά μήκος της προεπιλογής pin5 του IC γειώνει στιγμιαία το pin5 έτσι ώστε όλες οι έξοδοι του IC να ξεκινούν παραμένοντας κλειστές.

Αυτό είναι σημαντικό για να βεβαιωθείτε ότι το TIP122 είναι σε θέση να ξεκινήσει τη διαδικασία φόρτισης και το BC557 αναστέλλεται από ένα τυχαίο διακόπτη ON λόγω των αρχικών μεταβατικών παροχών.

Μόλις φορτιστεί το 100uF, επιτρέπεται στο pin5 να ανιχνεύει την πραγματική τάση που έχει χρησιμοποιηθεί από την μπαταρία ενώ είναι φορτισμένη, η οποία θα πρέπει κανονικά να είναι οπουδήποτε περίπου 3 έως 3,3V για μια πλήρως αποφορτισμένη μπαταρία ιόντων λιθίου 3,7V.

Εδώ κάθε LED μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να υποδεικνύει αύξηση 0,42V, πράγμα που σημαίνει ότι ο φωτισμός του 10ου LED υποδεικνύει 4.2V που μπορεί να θεωρηθεί ως ένδειξη πλήρους φόρτισης μπαταρίας.

Αυτό συνεπάγεται επίσης ότι κατά τη διάρκεια της λειτουργίας ON, 7 LED πρέπει να ανάβουν για να υποδείξουν το σωστό επίπεδο αποφόρτισης της μπαταρίας και τη διαδικασία φόρτισης.

Λιγότερο από τα 7 LED που ανάβουν θα υποδηλώνουν μια άσχημη αποφορτισμένη μπαταρία ή μια χαλασμένη μπαταρία που καταναλώνει υπερβολικό ρεύμα από την καθορισμένη περιοχή.

Με όλες τις λυχνίες LED να ανάβουν κατά τη διάρκεια του διακόπτη τροφοδοσίας, το ON σημαίνει ότι είτε η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη είτε η μπαταρία δεν δέχεται φόρτιση και είναι ελαττωματική.

Υπό κανονικές συνθήκες, περίπου 7/8 LED πρέπει να ανάβουν στον διακόπτη λειτουργίας ON και καθώς η τάση της μπαταρίας αυξάνεται λόγω φόρτισης, τα LED πρέπει επίσης να ακολουθούν φωτίζοντας το 8ο, 9ο και 10ο LED διαδοχικά.

Μόλις ανάψει το 10ο LED, αποστέλλεται μια χαμηλή λογική στη βάση του TIP122 η οποία τώρα αναστέλλεται από μια μεροληψία βάσης και έτσι η τάση φόρτισης στην μπαταρία διακόπτεται, απενεργοποιώντας την τάση φόρτισης στην μπαταρία.

Η χαμηλή λογική από τον 10ο ακροδέκτη αποστέλλεται επίσης στη βάση του απεικονιζόμενου BC557 που διεξάγει και συνδέει τον ακροδέκτη 5 του IC απευθείας στην τροφοδοσία 5V διασφαλίζοντας ότι η 10η λυχνία LED είναι κλειδωμένη και η κατάσταση είναι κλειδωμένη έως ότου απενεργοποιηθεί και ενεργοποιηθεί η τροφοδοσία για περαιτέρω ενέργειες.

Πώς να ρυθμίσετε το κύκλωμα

Είναι το απλούστερο κομμάτι στο σχεδιασμό.

Αρχικά μην συνδέετε καμία μπαταρία στα σημεία που εμφανίζονται.

Εφαρμόστε ένα ακριβές 4.2V στην είσοδο.

Τώρα αρχίστε να προσαρμόζετε την προεπιλογή pin5 έτσι ώστε οι λυχνίες LED να ανάβουν διαδοχικά και η 10η λυχνία να ανάβει φωτεινά.

Σφραγίστε το πεσέτα μόλις επιβεβαιωθεί.

Το κύκλωμα ένδειξης σφάλματος φόρτισης μπαταρίας είναι έτοιμο τώρα για τις προτεινόμενες ενδείξεις σφάλματος μπαταρίας και επίσης ενδείξεις στάθμης φόρτισης.

Κύκλωμα ένδειξης σφάλματος μπαταρίας με LED που αναβοσβήνει.

Η ακόλουθη ενημέρωση δείχνει μια απλούστερη σχεδίαση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ένδειξη δυσλειτουργίας φόρτισης μπαταρίας μέσω LED που αναβοσβήνει

Αρχικά και οι δύο έξοδοι opamp μπορεί να θεωρηθούν χαμηλές, εάν η μπαταρία αποφορτιστεί κάτω από 11V, αυτό θα υποδεικνύεται με γρήγορη αναλαμπή των LED. Το C1 πρέπει να ρυθμιστεί για να επιτευχθεί αυτό το γρήγορο αναβοσβήνει.

Τα χαμηλότερα opamps ρυθμίζονται χρησιμοποιώντας την προεπιλογή pin5 έτσι ώστε όταν η συνδεδεμένη μπαταρία 12V φτάσει περίπου τα 12,5V, ο πείρος εξόδου του πηγαίνει υψηλός, όταν συμβεί αυτό, ο BC547 ενεργοποιεί και προσθέτει έναν πυκνωτή C2 υψηλής αξίας παράλληλα με το C1 που επιβραδύνει σημαντικά το ρυθμό αναβοσβήσεως και υποδεικνύοντας ότι η μπαταρία έχει εισέλθει στην επόμενη ανώτερη φάση φόρτισης και επίσης ότι η μπαταρία είναι καλή και αποδέχεται καλά τη φόρτιση.

Καθώς η μπαταρία συνεχίζει να φορτίζεται και αποκτά επίπεδο τάσης περίπου 14V, το άνω opamp που ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας την προεπιλογή pin3 για ενεργοποίηση σε αυτό το σημείο ενεργοποιείται και καθιστά ένα υψηλό στο συνδεδεμένο LED που σταματά να αναβοσβήνει και να το φωτίζει σε στερεό.

Μόλις συμβεί αυτό, ο χρήστης μπορεί να υποθέσει ότι η μπαταρία έχει φτάσει στο βέλτιστο επίπεδο φόρτισης και μπορεί να την αφαιρέσει από το φορτιστή.

Πώς υποδεικνύεται το σφάλμα της μπαταρίας

1) Εάν το LED αναβοσβήνει γρήγορα αρχικά υποδεικνύει ότι η συνδεδεμένη μπαταρία έχει υπερφορτιστεί, ωστόσο αυτή η κατάσταση θα βελτιωθεί και το LED θα πρέπει να μετακινηθεί σε αργή αναλαμπή μετά από περίπου μία ώρα, ανάλογα με το μέγεθος της μπαταρίας. Εάν αυτό δεν συμβεί, μπορεί να θεωρηθεί ότι η μπαταρία δεν αποδέχεται τη φόρτιση λόγω εσωτερικής βλάβης ή βραχυκυκλώματος.

2) Εάν η λυχνία LED ανάβει σταθερά όταν η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη θα υποδηλώνει σαφώς μια ελαττωματική μπαταρία που μπορεί να είναι εντελώς ανενεργή εσωτερικά και δεν μπορεί να δεχτεί ρεύμα.

Το παραπάνω εξηγημένο κύκλωμα ένδειξης σφάλματος φόρτισης μπαταρίας μπορεί να αναβαθμιστεί για διακοπή αυτόματης υπερφόρτισης μέσω κάποιας τροποποίησης όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα:

Κατά τη ρύθμιση των δύο προεπιλογών, βεβαιωθείτε ότι ο σύνδεσμος 100K παραμένει αποσυνδεδεμένος στο πάνω opamp.

Μετά τη ρύθμιση των ορίων, ο σύνδεσμος 100k μπορεί να επανασυνδεθεί στη θέση του.

Το κύκλωμα δεν θα ξεκινήσει έως ότου συνδεθεί μια μπαταρία, οπότε βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία που θα φορτιστεί είναι πρώτα συνδεδεμένη και στη συνέχεια η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη.

Για μια μπαταρία 3.7V, το 4.7V zener πρέπει να αντικατασταθεί με δύο

Μια μικρή σε βάθος έρευνα δείχνει ότι στο παραπάνω κύκλωμα το C2 δεν θα έχει διαδρομή εκφόρτισης μέσω του συνδεδεμένου BC547 και ως εκ τούτου δεν θα βοηθήσει στην επιβράδυνση των ταλαντώσεων ενώ το κάτω opamp βρίσκεται στην ενεργοποιημένη κατάσταση.

Η σωστή εφαρμογή της παραπάνω ιδέας θα μπορούσε πιθανώς να γίνει με τη χρήση ενός οπτοζεύκτη όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Εδώ, αντί να στοχεύει τον πυκνωτή προσδιορισμού συχνότητας C2, ο αντιστάτης αντίστασης επιλέγεται για τον επιδιωκόμενο έλεγχο της συχνότητας και του ρυθμού αναλαμπής LED:

Σχηματική ένδειξη σφάλματος LED που αναβοσβήνει

Τώρα φαίνεται πολύ καλύτερο.




Προηγούμενο: Δημιουργία ισχυρού κυκλώματος εκκένωσης RF Επόμενο: Κύκλωμα κλειδώματος πόρτας υπερύθρων με τηλεχειριστήριο