Omezovač vybití baterie. Jednotka ochrany baterie před vybitím. Vlastnosti instalace a programování zařízení na ochranu baterie před hlubokým vybitím BatteryProtect

domov a rodinu

Ochranný obvod vybití olověného akumulátoru

Úkol je tento: existují solární panely, které nabíjejí baterii, a existuje zátěž, která tuto baterii vysává. Je koncipován tak, že baterie pracuje ve vyrovnávací paměti a neustále se vybíjí a dobíjí. Ve skutečnosti se však režim ukazuje být poněkud odlišný a je možná situace, kdy zátěž může nadměrně vybít baterii. Je známo, že vybíjení olověných baterií pod 11 voltů je pro ně fatální: dochází k nevratné sulfataci desek, v důsledku čehož se kapacita baterie výrazně ztrácí. Aby k tomu nedocházelo, je potřeba vypnout zátěž, pokud je baterie vybitá na 11 voltů, ideálně s malou rezervou, tzn. ne do 11, ale řekněme do 11,5 voltu.

Hledání schémat na internetu vedlo k očekávanému výsledku: nejnutnější a užitečná zařízení buď ne, nebo jen pár, a to zdaleka není ideální. Podařilo se mi najít schéma na rádiové kočce, která v zásadě plní úkol, ale nebylo to promyšlené. Konkrétně, pokud zátěž vybila baterii, zařízení ji vypnulo při 11 voltech, co se stane dál? Napětí na baterii mírně stoupne i bez dobíjení a zátěž se znovu připojí, dokud napětí opět neklesne a tak dále - cyklicky, čas od času, v režimu, dalo by se říci, generačním.

Aby se tomu zabránilo, je zapotřebí hystereze. Rozšiřuje prahové hodnoty zařízení a zabraňuje výskytu takových režimů generování cyklických operací. Srovnávače pro tento případ mají skvělá možnost inkluze, která spočívá v přidání právě jednoho odporu z výstupu na vstup. Tímto způsobem jsme dokončili obvod z rádiové kočky a simulovali ji v proteu.

Schéma zařízení je velmi jednoduché. Na integrovaném stabilizátoru 7805 je namontován referenční (příkladový) zdroj napětí. Napětí z baterie, přicházející přes dělič na potenciometru, je s ním porovnáváno, což vede k činnosti komparátoru či nikoliv. Potenciometr reguluje odezvové napětí a rezistor nastavuje hysterezi z výstupu na vstup. Se jmenovitými hodnotami uvedenými v diagramu je zátěž vypnuta při napětí 11,5 V a připojena (jak se baterie nabíjí) - při 12,5 V. Přepočtem odporu těchto rezistorů lze tyto hodnoty napětí změnit.

Plošný spoj je nakreslen pro stávající součástky, což je důvodem pro volbu tak velkých dílů. LED dioda je navržena tak, aby indikovala aktuální provozní režim zařízení: svítí, když je připojena zátěž. Dioda chrání před EMF rázy samoindukce vinutí relé, které má řídit zátěž.

Tištěný spoj.

Nedodržování pravidel pro provoz baterií (baterií) (přebíjení, hluboké vybíjení) zkracuje životnost a zhoršuje výkon těchto výrobků. V radioamatérské literatuře je popsáno poměrně dost zařízení pro sledování napětí baterie. U nízkokapacitních baterií je hlavním požadavkem malý odběr proudu.

Když jsou kontakty relé K1, které připojují baterii při absenci síťového napětí 220V, sepnuty, je do obvodu přiváděno napětí z baterie GB1, ale protože tranzistorový klíč se nemůže sám otevřít, jsou ke spuštění použity pasivní součástky. to - C1 a R2. Když se na vstupu objeví napětí, začne nabíjet kapacitu C1. V počátečním okamžiku nabití je hradlo tranzistoru s efektem pole posunuto kapacitou na společný vodič. Tranzistor se otevře, a pokud je napětí na baterii nad nastavenou úrovní na komparátoru, zůstane otevřený, pokud je napětí pod prahem, pak se tranzistor s efektem pole sepne. Úroveň odpojení baterie od zátěže se nastavuje rezistorem R3. Jak se baterie vybíjí, napětí na prvním výstupu DA1 KR142EN19 se sníží, a jakmile se přiblíží referenčnímu napětí mikroobvodu, někde kolem 2,5 V, začne napětí na jeho třetím výstupu stoupat, což odpovídá pokles napěťové úrovně na zdrojové bráně VT1. Tranzistor se uzavře, což povede k prudkému poklesu napětí na prvním výstupu DA1. Existuje lavinový proces uzamčení VT1. V důsledku toho bude zátěž odpojena od baterie. Zatěžovací proud spínaný tímto polním zařízením může být několikrát zvýšen, když je tranzistor instalován na radiátoru.

Odpor R1 je potřebný k vytvoření požadovaného proudu mikrosestavou, který musí být alespoň jeden miliampér. Blokování kapacit C1 a C3. Odolnost zátěže R4. Pro úsporu energie baterie je lepší použít jako indikátor supersvítivou LED a zvolit hodnotu odporu R na požadovaný jas.

Indikátor slabé baterie je navržen tak, aby vás rychle varoval, když je baterie téměř vybitá, což vás může chránit před mnoha problémy. Navržené schéma je celkem jednoduché a celá úprava spočívá v nastavení prahu odezvy pomocí proměnného odporu pro zapnutí indikace LED.

Níže uvedený obrázek ukazuje Kruhový diagram indikátor pro řízení napětí v rozmezí 7-9 V baterie typu 7D-0,115, které se často používají v přenosných zařízeních. Za základ je brán obvod publikovaný v, kde zdroj referenčního napětí a prahové zařízení jsou vyrobeny na univerzálním logickém čipu K176LP1 a nevýhodou, na kterou autoři této publikace upozornili, je znatelná závislost prahu na okolní teplotě ( klesá o 0,25 V při zvýšení teploty o 10 °C) lze považovat za vcelku přijatelnou cenu za nízkou spotřebu. Tento snímač je kromě změny parametrů několika rezistorů doplněn pulzním generátorem na bázi CMOS invertorů K176LA7.

Na vstup komparátoru (pin 3 DD1) je přivedeno napětí řízené baterie z děliče na rezistorech R1-R3. Pokud je na něm napětí vyšší než práh nastavený rezistorem R2, jeho výstup (pin 12) je log. "0", což udržuje generátor pulsů v zablokovaném stavu. Současně na pinu 3 DD1 - log. "1" a měnič DD2.3 zhasne LED. V tomto stavu spotřeba nepřesahuje několik mikroampérů, což umožňuje připojit indikátor k baterii (baterii), obejít vypínač a neustále sledovat jeho stav. Pokud je napětí pod prahovou hodnotou, objeví se na výstupu komparátoru log.1, který spustí generátor na prvcích DD2.1-DD2.2 LED VD1, která je zátěží měniče DD2.3, začne blikat frekvencí asi 1 Hz a zařízení spotřebovává nejméně a méně než u prototypu, ale stále významný proud (miliampérové jednotky). Připojení LED VD1 přímo na výstup měniče bez předřadného odporu je možné, protože logický prvek funguje jako zdroj proudu - výstupní proud je omezen hodnotami počátečních proudů struktur CMOS a je v souladu s rozsahem provozních proudů většiny LED.

Obvodová deska zařízení(pohled ze strany vodičů). Rezistory R1 a R4 je možné sestavit z několika sériově zapojených nižších odporů. Nepoužité vstupy přídavného prvku 2I-NOT čipu DD2 jsou uzemněny.

Toto provedení je navrženo tak, aby fungovalo jako součást nouzového zdroje energie se stacionární uzavřenou baterií FIAMM-GS 12 V s kapacitou 7,2 Ah.

Na rozdíl od autobaterií se u tohoto zdroje energie baterie dobíjí ze sítě. nabíječka neustále, prostřednictvím omezovače proudu a napětí. Při správné konstrukci je přebíjení prakticky vyloučeno a je zjevně zbytečné indikovat zvýšené napětí. Je však nesmírně nutné kontrolovat stupeň vybití baterie po výpadku síťového napětí a přepnutí spotřebičů na záložní zdroj, aby se zabránilo hlubokému vybití a včasné vypnutí této zátěže. Je také žádoucí, aby indikátor vybití ukazoval několik úrovní - nabití blízké jmenovitému nabití (při dobíjení baterie ze sítě), stejně jako vybití např. na úrovních 50 a 75 %.Obvod již má dvouprahový komparátor (obvod pro zapnutí dvou operačních zesilovačů), který je v kombinaci s generátorem pulsů a dvěma LED indikátory schopen ukazovat 3 stupně vybití baterie, z nichž dva pro lepší viditelnost při vybití blikají na poloviční kapacitu. Prahové hodnoty pro činnost komparátorů jsou nastaveny odpory děliče napětí R1 (ladění), R2-R4. Jmenovité hodnoty uvedené v obvodu odpovídají dvěma prahovým hodnotám: U1=12,1 V (DA1.1) a U2=12,8 V (DA1.2) s referenčním napětím Uop = 3,3 V, získaným ze zenerovy diody nabíječky typu KC133A.

Pro ostatní aplikace je třeba pro něj zajistit místo na desce plošných spojů spolu s rezistorem 1-1,2 kΩ. Jeden z komparátorů (op amp DA1.2) ovládá pulzní generátor a druhý (op amp DA1.1) ovládá barvu svítící LED. Tabulka pomůže ilustrovat logiku indikátoru. Pokud napětí baterie překročí U2, výstup komparátoru DA1.2 (testovací bod D) bude log "0", který drží generátor pulsů sestavený na prvcích DD1.2, DD1.3, R5, C2, podobně jako např. předchozí okruh, v pohotovostním režimu . V kontrolním bodě G, kde jsou připojeny katody obou LED, je log.„0“. Barva součástí tento momentčas LED je určen napětím na výstupu komparátoru DA1.1 (kontrolní bod C) - s log. "0" zelená VD4 zhasne, ale měnič DD1.1 (kontrolní bod E) se rozsvítí červená VD3. Když je Ucc pod prahovou hodnotou U1, objeví se na výstupu DA1.2 v bodě D log „1“, který spustí generátor pulsů, a v bodě G se objeví meandr: v „0“ svítí LED a v „ 1" jsou vypnuté.

Diody VD1 a VD2 blokují výskyt napětí s obrácenou polaritou na LED. Navzdory skutečnosti, že LED mohly být připojeny přímo na výstupy logických prvků DD1, stejně jako v předchozím provedení, je v tomto zařízení stále instalován předřadný rezistor R6. Je to způsobeno tím, že napájecí napětí indikátoru je zde vyšší a zelená LED v pohotovostním režimu neustále svítí. Aby nedošlo k přehřátí skříně a nepřekročení doporučeného limitu výkonu pro mikroobvod DD1, je proud omezen na 10 mA - jas importované dvoubarevné LED je zcela dostatečný, aby byla viditelná i za denního světla. Trvale svítící zelený indikátor tedy indikuje normální stav a dostatečné nabití baterie; blikající zelená znamená, že kapacita je téměř vyčerpána; bliká červeně - v případě potřeby skrz krátký čas deaktivovat redundantní zařízení. Spotřebovaný proud indikátoru je asi 25-30 mA, což je pro stacionární baterii této kapacity docela přijatelné.

Deska plošných spojů ze strany vodičů. V obou zařízeních lze použít následující části: rezistory - jakákoli vhodná velikost; kondenzátory: C1 malé elektrolytické pro napětí alespoň 16 V (jejich kapacita není kritická), C2 - keramické malé dovážené; LED typu AL307 nebo jakékoli jiné, které opakovač konstrukce považuje za vhodné v barvě a velikosti. V prvním indikátoru lze čip DD2 nahradit K561LA7, ale DD1 nemá v jiných řadách obdoby. Ve druhém indikátoru lze DA1 nahradit (s korekcí PCB) libovolným párem jednoduchých nebo duálních operačních zesilovačů s napájecím napětím 15 V a diody VD1, VD2 lze nahradit KD521, KD522 s libovolným indexem nebo importovaným analogem 1N4148 . Úprava obou zařízení se redukuje na výběr rezistorů v děličích a zpřesnění prahů trimovacími odpory. Popsaná provedení jsou provozována bez připomínek déle než 2 roky.

Každý ví, že hluboké vybití baterií dramaticky snižuje životnost baterií. Aby se vyloučil tento režim provozu baterií, používají se různá schémata - omezovače vybíjení. S příchodem mikroobvodů a výkonných tranzistorů s přepínáním pole začaly mít takové obvody malé rozměry a staly se ekonomičtějšími.

Obvod omezovače, který se již stal klasickým, je znázorněn na obrázku 1, lze jej nalézt v mnoha obvodech radioamatérů. Zařízení je navrženo tak, aby fungovalo jako součást nepřerušitelného napájení pro domácí inkubátor. Tranzistor s efektem pole VT1 - IRF4905 v tomto obvodu plní funkci klíče a mikroobvod KR142EN19 je komparátor napětí.

Když jsou kontakty K1 sepnuté, jedná se o kontakty relé, které připojují baterii při nepřítomnosti síťového napětí 220 V, napětí je přiváděno do obvodu z baterie GB1, ale protože samotný tranzistorový klíč se nemůže otevřít, jsou dva další prvky zavedeno pro jeho spuštění - C1 a R2. A tak, když se na vstupu objeví napětí, kondenzátor C1 se začne nabíjet. V prvním okamžiku začátku jeho nabíjení je tímto kondenzátorem posunuto hradlo tranzistoru na společný vodič obvodu. Tranzistor se otevře a pokud je napětí na baterii nad prahovou hodnotou nastavenou na komparátoru, zůstane otevřený a dále, pokud je napětí nižší ..., tranzistor okamžitě sepne. Práh pro odpojení baterie od zátěže je nastaven odporem R3. Komparátor funguje následovně. S vybíjením baterie se napětí na pinu 1 čipu DA1 KR142EN19 sníží a jakmile se přiblíží referenčnímu napětí tohoto čipu -2,5V, napětí na jeho pinu 3 začne narůstat, což odpovídá poklesu v napětí v sekci source-gate tranzistoru VT1. Tranzistor se začne zavírat, což povede k ještě většímu poklesu napětí na pinu 1 DA1. Nastává lavinový proces uzavírání VT1. Tím se zátěž odpojí od baterie. Zatěžovací proud spínaný tímto tranzistorem lze mnohonásobně zvýšit za předpokladu dodržení tepelného režimu tranzistoru. Myslím montáž na chladič, ale nezapomínejte, že při 100°C je maximální vypouštěcí proud snížen na 52A. Odběrový výkon tranzistoru 200W je uveden v návodu pro teplotu 25°C.

Rezistor R1 je potřebný k vytvoření potřebného proudu přes mikroobvod, který musí být alespoň jeden miliampér. Blokování kondenzátorů C1 a C3. R4 je zátěžový odpor. Pokud zapnete diodu v sérii se zátěží, nejlépe se Schottkyho bariérou, můžete do tohoto obvodu zadat indikátor přechodu práce na baterii - LED HL1. Pro úsporu energie baterie je lepší vzít jako indikátor supersvítivou LED a zvolit hodnotu rezistoru R pro požadovaný jas.

Zařízení pro ochranu 12v baterií před hlubokým vybitím a zkratem s automatickým odpojením jejich výstupu od zátěže.

CHARAKTERISTIKA

Napětí na baterii, při kterém dojde k vypnutí, je 10 ± 0,5V. (dostal jsem přesně 10,5 V) Proud odebíraný zařízením z baterie, když je zapnutý, není větší než 1 mA. Proud spotřebovaný zařízením z baterie ve vypnutém stavu, ne více než -10 μA. Maximální povolený stejnosměrný proud skrz zařízení je 5A. (30W žárovka 2,45A - Mosfit bez radiátoru +50 stupňů (místnost +24))

Maximální přípustný krátkodobý (5 sekund) proud skrz zařízení je 10A. Doba vypnutí v případě zkratu na výstupu zařízení, ne více než -100 µs

JAK ZAŘÍZENÍ FUNGOVALO

Připojte zařízení mezi baterii a zátěž v následujícím pořadí:
- připojte svorky na vodičích, dodržujte polaritu (oranžový vodič + (červený), k baterii,
- připojte k zařízení, dodržujte polaritu (kladná svorka je označena znaménkem +), zátěžové svorky.

Aby se na výstupu zařízení objevilo napětí, je nutné krátce sepnout záporný výstup na záporný vstup. Pokud je zátěž napájena z jiného zdroje než z baterie, není to nutné.

ZAŘÍZENÍ FUNGUJE TAKTO;

Při přepnutí na bateriové napájení jej zátěž vybije na vypínací napětí ochranného zařízení (10±0,5V). Po dosažení této hodnoty zařízení odpojí baterii od zátěže a zabrání jejímu dalšímu vybíjení. Zařízení se automaticky zapne, když je ze strany zátěže přivedeno napětí pro nabití baterie.

V případě zkratu v zátěži zařízení také odpojí baterii od zátěže a automaticky se zapne, pokud je ze strany zátěže přivedeno napětí větší než 9,5V. Pokud takové napětí není, je nutné krátce přemostit výstupní zápornou svorku zařízení a mínus baterie. Rezistory R3 a R4 nastavují práh.

Náhradní díly

1. Montážní deska (volitelná, lze namontovat)
2. Jakýkoli tranzistor s efektem pole, vyberte podle A a B. Vzal jsem RFP50N06 N-channel 60V 50A 170 st.
3. Rezistory 3 až 10 kΩ a 1 až 100 kΩ
4. Bipolární tranzistor KT361G
5. Zenerova dioda 9,1V
Přidat. Ke spuštění můžete použít terminály + Mikrik. (Neudělal jsem to sám, protože to budu mít jako součást jiného zařízení)
6. Pro přehlednost můžete použít LED na vstupu a výstupu (Vyberte rezistor, pájejte paralelně)

Páječka + cín + lihová kalafuna + řezačky drátu + dráty + multimetr + zátěž atd. atd. Pájeno způsobem cín-snot. Nechci otrávit na desce. Neexistuje žádné rozložení. Zátěž 30 wattů, proud 2,45 A, terénní pracovník je vytápěn na +50 stupňů (místnost +24). Chlazení není potřeba.

Probyval zatížení 80 wattů ... WAH-WAH. Teplota přes 120 stupňů. Koleje začaly červenat... No, víš, že potřebuješ chladič, dobře zapájené stopy.

Jednoduché zařízení, skládající se pouze ze dvou tranzistorů, pomůže každému majiteli vozu ochránit baterii svého vozu před úplným vybitím. To platí zejména pro ty, jejichž vozidla nejsou vybavena výstražným světlem.

Vlastnosti zařízení.

Vypínací napětí - 10±0,5V.
Maximální proud provozního zařízení je 1 mA.
Maximální proud deaktivovaného zařízení je 10 µA.
Maximální povolený proud procházející zařízením je 5A.
Krátkodobý proud - 10 A (ne déle než 5 sekund).
Doba odezvy v případě zkratu v zátěži není delší než -100 μs.

Elektrický obvod.

Operace je založena na N-kanálovém tranzistoru s efektem pole, například RFP50N06, který funguje jako "klíč". Při poklesu napájecího napětí na 10,5 V. dojde k aktivaci ochrany a odpojení baterie od zátěže. Po připojení napětí k nabíjení se zařízení automaticky zapne.

Další funkcí, kterou obvod plní, je ochrana proti zkratu.

Obvod je velmi jednoduchý a obsahuje minimální počet radiových prvků, takže jeho opakování nevyžaduje povinnou výrobu plošného spoje. Za přítomnosti všech potřebných dílů, za méně než půl hodiny, lze montáž provést na speciální desce plošných spojů nebo pomocí povrchové montáže.

Vzhledem k vysokým proudům procházejícím zařízením je třeba pájení provádět opatrně. Je žádoucí upevnit tranzistor MOSFET na radiátor, aby se zabránilo jeho přehřátí a selhání.

Úprava spočívá ve výběru odporu R3 a R4, které jsou zodpovědné za práh odezvy (čím vyšší je jejich hodnota, tím je obvod citlivější).

SW - mikrospínač bez fixace, malé rozměry, pro zapnutí ochrany. V případě potřeby jej nelze použít aktivací zařízení krátkodobým sepnutím svorky (-) baterie s výstupem „mínus“.

Seznam požadovaných náhradních dílů a jejich odhadovaná cena:

Tranzistor s efektem pole - 1 ks (60 rublů) - RFP50N06 N-kanál 60V 50A 170 stupňů
Tranzistor KT 361 - 1 ks (5 rublů).
Nízkoenergetické odpory - 4 ks (každý 1 rub) - 3 pro 10 kOhm a 1 pro 100 kOhm
Zenerova dioda - 1 ks - 6 rublů

Pokud tedy nezohledníte cenu spotřebního materiálu (pájka, elektřina pro páječku), náklady na takové elektronické ochranné zařízení jsou nižší než 75 rublů.

Jednoduchý monoblokový zesilovač do auta na TDA1560Q Automobilový bezsytičový napájecí zdroj na IRS2153 pro notebooky a mobilní telefony Externí USB zásuvka v autorádiu