Limitator de descărcare a bateriei. Unitate de protecție a bateriei de descărcare. Caracteristici de instalare și programare a dispozitivelor de protecție a bateriei de la descărcarea profundă BatteryProtect

Circuit de protecție la descărcarea bateriei cu plumb

Sarcina este aceasta: există panouri solare care încarcă bateria și există o sarcină care aspiră această baterie. Este concepută în așa fel încât bateria să funcționeze în modul tampon și să fie constant descărcată și reîncărcată. Dar, în realitate, modul se dovedește a fi oarecum diferit și este posibilă o situație în care sarcina poate descărca excesiv bateria. Se știe că descărcarea bateriilor plumb-acid sub 11 volți este fatală pentru aceștia: are loc sulfatarea ireversibilă a plăcilor, în urma căreia capacitatea bateriei se pierde semnificativ. Pentru a preveni acest lucru, trebuie să opriți sarcina dacă bateria este descărcată la 11 volți, în mod ideal, cu o marjă mică, de exemplu. nu până la 11, ci, să zicem, până la 11,5 volți.

O căutare a schemelor pe Internet a dus la rezultatul așteptat: cel mai necesar și dispozitive utile fie nu, fie câteva, iar acestea sunt departe de a fi ideale. Am reușit să găsesc o schemă pe o pisică radio, care, în principiu, îndeplinește sarcina, dar nu a fost gândită. În special, dacă sarcina a descărcat bateria, dispozitivul a oprit-o la 11 volți, ce se va întâmpla în continuare? Tensiunea bateriei va crește ușor, chiar și fără reîncărcare, iar sarcina se va reconecta până când tensiunea scade din nou și așa mai departe - ciclic, din când în când, în modul, s-ar putea spune, de generare.

Pentru a preveni acest lucru, este nevoie de histerezis. Răspândește pragurile dispozitivului, prevenind apariția unor astfel de moduri de generare a operațiunilor ciclice. Comparatorii pentru acest caz au opțiune grozavă includere, care constă în adăugarea unui singur rezistor de la ieșire la intrare. În acest fel am finalizat circuitul de la pisica radio, simulând-o în proteus.

Schema dispozitivului este foarte simplă. Pe stabilizatorul integrat 7805, este asamblată o sursă de tensiune de referință (exemplu). Tensiunea de la baterie, venită prin divizorul de pe potențiometru, este comparată cu aceasta, ceea ce duce la funcționarea sau nu a comparatorului. Potențiometrul reglează tensiunea de răspuns, iar rezistorul stabilește histerezisul de la ieșire la intrare. Cu valorile indicate în diagramă, sarcina este oprită la o tensiune de 11,5 volți și conectată (pe măsură ce bateria se încarcă) - la 12,5 volți. Prin recalcularea rezistenței acestor rezistențe, aceste valori ale tensiunii pot fi modificate.

Placa de circuit imprimat este desenată pentru componentele existente, motiv pentru care alegerea unor piese atât de mari. LED-ul este conceput pentru a indica modul curent de funcționare al dispozitivului: se aprinde când sarcina este conectată. Dioda protejează împotriva supratensiunilor EMF ale autoinducției înfășurării releului, care ar trebui să controleze sarcina.

Placă de circuit imprimat.

Nerespectarea regulilor de funcționare a bateriilor (bateriilor) (supraîncărcare, descărcare profundă) scurtează durata de viață și degradează performanța acestor produse. În literatura de radio amatori, sunt descrise destul de multe dispozitive pentru monitorizarea tensiunii bateriei. Pentru bateriile de capacitate redusă, principala cerință este consumul scăzut de curent.

Când contactele releului K1, care conectează bateria în absența unei tensiuni de rețea de 220 V, sunt închise, tensiunea este furnizată circuitului de la bateria GB1, dar deoarece cheia tranzistorului nu se poate deschide singură, componentele pasive sunt utilizate pentru a porni. it - C1 și R2. Când apare tensiunea la intrare, începe să încarce capacitatea C1. În momentul inițial al încărcării, poarta tranzistorului cu efect de câmp este derivată de o capacitate la un fir comun. Tranzistorul se deschide, iar dacă tensiunea bateriei este peste nivelul setat pe comparator, rămâne deschis, dacă tensiunea este sub prag, atunci tranzistorul cu efect de câmp se închide. Nivelul de deconectare a bateriei de la sarcină este stabilit de rezistența R3. Pe măsură ce bateria se descarcă, tensiunea de la prima ieșire a DA1 KR142EN19 va scădea și, de îndată ce se apropie de tensiunea de referință a microcircuitului, undeva în jurul valorii de 2,5 V, tensiunea de la a treia ieșire va începe să crească, ceea ce corespunde cu o scădere a nivelului de tensiune la poarta sursă VT1. Tranzistorul se închide, ceea ce va duce la o scădere bruscă a tensiunii la prima ieșire a lui DA1. Există un proces asemănător unei avalanșe de blocare a VT1. Ca rezultat, sarcina va fi deconectată de la baterie. Curentul de sarcină comutat de acest dispozitiv de câmp poate fi crescut de mai multe ori atunci când tranzistorul este instalat pe un radiator.

Rezistența R1 este necesară pentru a crea curentul necesar prin microansamblu, care trebuie să fie de cel puțin un miliamp. Blocarea capacităților C1 și C3. Rezistența la sarcină R4. Pentru a economisi energia bateriei, este mai bine să utilizați un LED super-luminos ca indicator și să selectați valoarea rezistorului R la luminozitatea dorită.

Indicatorul bateriei scăzute este conceput pentru a vă oferi un avertisment rapid când bateria este descărcată, ceea ce vă poate ajuta să vă protejați de multe probleme. Schema propusă este destul de simplă, iar întreaga reglare constă în setarea pragului de răspuns cu un rezistor variabil pentru a porni indicația LED.

Figura de mai jos arată schema circuitului indicator pentru controlul tensiunii în 7-9 V a unei baterii de tip 7D-0.115, care sunt adesea folosite în echipamente portabile. Circuitul publicat în este luat ca bază, unde sursa de tensiune de referință și dispozitivul de prag sunt realizate pe cipul logic universal K176LP1, iar dezavantajul remarcat de autorii acestei publicații este o dependență notabilă a pragului de temperatura ambiantă ( scade cu 0,25 V cu o creștere a temperaturii cu 10 ° C) poate fi considerat un preț destul de acceptabil pentru un consum redus de energie. Acest senzor, pe lângă modificarea parametrilor mai multor rezistențe, este completat de un generator de impulsuri bazat pe invertoarele CMOS K176LA7.

Tensiunea bateriei controlate de la divizor pe rezistențele R1-R3 este alimentată la intrarea comparatorului (pin 3 DD1). Dacă tensiunea de pe acesta este mai mare decât pragul stabilit de rezistența R2, ieșirea sa (pin 12) este log.„0”, ceea ce menține generatorul de impulsuri în starea inhibată. În același timp, la pinul 3 DD1 - log.„1”, iar invertorul DD2.3 stinge LED-ul. În această stare, consumul de energie nu depășește câțiva microamperi, ceea ce vă permite să conectați indicatorul la baterie (baterie), ocolind comutatorul de alimentare și să monitorizați constant starea acestuia. Dacă tensiunea este sub prag, atunci la ieșirea comparatorului apare log.1, care pornește generatorul pe elementele DD2.1-DD2.2.LED-ul VD1, care este sarcina invertorului DD2.3, începe să clipească la o frecvență de aproximativ 1 Hz, iar dispozitivul consumă cel puțin și mai puțin decât în ​​prototip, dar totuși un curent semnificativ (unități de miliamperi). Este posibilă conectarea LED-ului VD1 direct la ieșirea invertorului fără un rezistor de balast, deoarece elementul logic acționează ca o sursă de curent - curentul de ieșire este limitat de valorile curenților inițiali ai structurilor CMOS și este în concordanță cu gama de curenți de funcționare a majorității LED-urilor.

Placa de circuite a dispozitivului(vedere din lateralul conductorilor). Este posibil să se compună rezistențele R1 și R4 din mai multe rezistențe inferioare conectate în serie. Intrările neutilizate ale elementului suplimentar 2I-NOT al cipului DD2 sunt împământate.

Acest design este proiectat să funcționeze ca parte a unei surse de alimentare de urgență cu o baterie staționară FIAMM-GS 12 V cu o capacitate de 7,2 Ah.

Spre deosebire de bateriile auto, în această sursă de alimentare, bateria este reîncărcată de la rețea. încărcătorîn mod constant, prin limitatorul de curent și tensiune. Cu un design adecvat, supraîncărcarea este practic exclusă și este în mod clar inutil să indicați o tensiune crescută. Dar este extrem de necesar să se controleze gradul de descărcare a bateriei după ce tensiunea de la rețea se defectează și consumatorii trec la o sursă de rezervă pentru a preveni descărcarea profundă și a opri această sarcină la timp. De asemenea, este de dorit ca indicatorul de descărcare să arate mai multe niveluri - o încărcare apropiată de încărcarea nominală (la reîncărcarea bateriei de la rețea), precum și o descărcare, de exemplu, la niveluri de 50 și 75%. Circuitul are deja un comparator cu două praguri (circuitul pentru pornirea a două amplificatoare de operare), care, în combinație cu un generator de impulsuri și doi indicatori LED, este capabil să arate 3 grade de descărcare a bateriei, dintre care două, pentru o vizibilitate mai bună, clipesc când sunt descărcate. la jumătate din capacitate. Pragurile pentru funcționarea comparatoarelor sunt stabilite de rezistențele divizorului de tensiune R1 (tuning), R2-R4. Puterile indicate in circuit corespund a doua praguri: U1=12,1 V (DA1.1) si U2=12,8 V (DA1.2) cu o tensiune de referinta Uop = 3,3 V, obtinuta dintr-o dioda zener a incarcatorului de tip KC133A.

Pentru alte aplicații, trebuie asigurat spațiu pe placa de circuit imprimat împreună cu o rezistență de 1-1,2 kΩ. Unul dintre comparatori (amplificatorul operațional DA1.2) controlează generatorul de impulsuri, iar cel de-al doilea (amplificatorul operațional DA1.1) controlează culoarea LED-ului pornit. Tabelul va ajuta la ilustrarea logicii indicatorului. Dacă tensiunea bateriei depășește U2, ieșirea comparatorului DA1.2 (punctul de testare D) va fi log „0”, care deține generatorul de impulsuri asamblat pe elementele DD1.2, DD1.3, R5, C2, similar cu circuitul anterior, în modul standby . La punctul de control G, unde sunt conectați catozii ambelor LED-uri, există un jurnal „0”. Culoarea inclusă în acest moment timpul LED-ului este determinat de tensiunea la ieșirea comparatorului DA1.1 (punctul de verificare C) - cu un log. "0" VD4 verde se va stinge, dar invertorul DD1.1 (punctul de verificare E) va aprinde VD3 roșu. Când Ucc este sub pragul U1, la ieșirea DA1.2 apare un log „1” în punctul D, care pornește generatorul de impulsuri, iar în punctul G apare un meandre: la „0” LED-urile sunt aprinse, iar la „ 1" sunt oprite.

Diodele VD1 și VD2 blochează apariția tensiunii de polaritate inversă pe LED-uri. În ciuda faptului că LED-urile ar putea fi conectate direct la ieșirile elementelor logice DD1, ca și în designul anterior, un rezistor de balast R6 este încă instalat în acest dispozitiv. Acest lucru se face deoarece tensiunea de alimentare a indicatorului este mai mare aici, iar LED-ul verde în modul de așteptare este aprins constant. Pentru a nu supraîncălzi carcasa și pentru a nu depăși limita de putere recomandată pentru microcircuitul DD1, curentul este limitat la 10 mA - luminozitatea LED-ului bicolor importat este destul de suficientă pentru a-l face vizibil chiar și în lumina zilei. Astfel, un indicator verde aprins permanent indică starea normală și încărcarea suficientă a bateriei; verde intermitent indică faptul că capacitatea este pe cale să se epuizeze; roșu intermitent - la nevoie prin un timp scurt dezactivați dispozitivele redundante. Curentul consumat al indicatorului este de aproximativ 25-30 mA, ceea ce este destul de acceptabil pentru o baterie staționară de această capacitate.

Placa de circuit imprimat din partea conductorilor. În ambele dispozitive pot fi utilizate următoarele piese: rezistențe - orice dimensiune adecvată; condensatoare: C1 electrolitice de dimensiuni mici pentru o tensiune de minim 16 V (capacitatea lor nu este critică), C2 - ceramice de dimensiuni mici importate; LED-uri de tip AL307 sau orice alta pe care repetorul designului le considera potrivite ca culoare si dimensiune. În primul indicator, cipul DD2 poate fi înlocuit cu K561LA7, dar DD1 nu are analogi în alte serii. În al doilea indicator, DA1 poate fi înlocuit (cu corecție PCB) cu orice pereche de amplificatoare operaționale simple sau duble cu o tensiune de alimentare de 15 V, iar diodele VD1, VD2 pot fi înlocuite cu KD521, KD522 cu orice index sau analog importat 1N4148 . Reglarea ambelor dispozitive se reduce la selectarea rezistențelor din divizoare și la clarificarea pragurilor cu rezistențe de tăiere. Modelele descrise sunt operate fără observații mai mult de 2 ani.

Toată lumea știe că descărcarea profundă a bateriilor reduce dramatic durata de viață a acestora din urmă. Pentru a exclude acest mod de funcționare a bateriilor, se folosesc diverse scheme - limitatoare de descărcare. Odată cu apariția microcircuitelor și a tranzistoarelor puternice de comutare de câmp, astfel de circuite au început să aibă dimensiuni mici și au devenit mai economice.

Circuitul limitator, care a devenit deja un clasic, este prezentat în Figura 1, poate fi găsit în multe circuite radioamatorice. Dispozitivul este proiectat să funcționeze ca parte a unei surse de alimentare neîntreruptibile pentru un incubator de acasă. Tranzistorul cu efect de câmp VT1 - IRF4905 din acest circuit îndeplinește funcția de cheie, iar microcircuitul KR142EN19 este un comparator de tensiune.

Când contactele K1 sunt închise, acestea sunt contactele releului care conectează bateria în absența unei tensiuni de rețea de 220V, tensiunea este furnizată circuitului de la bateria GB1, dar deoarece cheia tranzistorului în sine nu se poate deschide, două elemente suplimentare sunt introdus pentru a-l porni - C1 și R2. Și astfel, când apare tensiunea la intrare, condensatorul C1 începe să se încarce. În primul moment al începerii încărcării sale, poarta tranzistorului este derivată de acest condensator la firul comun al circuitului. Tranzistorul se deschide și dacă tensiunea bateriei este peste pragul stabilit pe comparator, rămâne deschis și mai departe, dacă tensiunea este mai mică..., atunci tranzistorul se închide imediat. Pragul de deconectare a bateriei de la sarcină este stabilit de rezistența R3. Comparatorul funcționează după cum urmează. Pe măsură ce bateria se descarcă, tensiunea la pinul 1 al cipului DA1 KR142EN19 va scădea, iar de îndată ce se apropie de tensiunea de referință a acestui cip -2,5V, tensiunea la pinul 3 al acestuia va începe să crească, ceea ce corespunde unei scăderi. în tensiune în secțiunea sursă-poartă a tranzistorului VT1. Tranzistorul va începe să se închidă, ceea ce va duce la o scădere și mai mare a tensiunii la pinul 1 al DA1. Are loc un proces asemănător unei avalanșe de închidere a VT1. Aceasta va deconecta sarcina de la baterie. Curentul de sarcină comutat de acest tranzistor poate fi mărit de multe ori, cu condiția respectării regimului termic al tranzistorului. Adică montarea pe un radiator, dar nu uitați că la 100°C curentul maxim de scurgere se reduce la 52A. Puterea de scurgere a tranzistorului de 200W este dată în manual pentru o temperatură de 25°C.

Rezistorul R1 este necesar pentru a crea curentul necesar prin microcircuit, care trebuie să fie de cel puțin un miliamperi. Blocarea condensatoarelor C1 si C3. R4 este rezistența la sarcină. Dacă porniți o diodă în serie cu sarcina, de preferință cu o barieră Schottky, atunci puteți introduce în acest circuit un indicator al trecerii muncii la baterie - LED-ul HL1. Pentru a economisi energia bateriei, este mai bine să luați un LED super-luminos ca indicator și să selectați valoarea rezistorului R pentru luminozitatea dorită.

Un dispozitiv pentru protejarea bateriilor de 12 V de descărcare profundă și scurtcircuit cu deconectarea automată a ieșirii sale de la sarcină.

CARACTERISTICI

Tensiunea bateriei la care are loc oprirea este de 10 ± 0,5V. (Am luat exact 10,5 V) Curentul consumat de aparat din baterie atunci cand este pornit nu este mai mare de 1 mA. Curentul consumat de dispozitiv de la baterie în starea oprită, nu mai mult de - 10 μA. Curentul continuu maxim admis prin dispozitiv este de 5 A. (bec 30 Watt 2,45 A - Mosfit fără calorifer +50 grade (camera +24))

Curentul maxim admisibil pe termen scurt (5 secunde) prin dispozitiv este de 10A. Timp de oprire în cazul unui scurtcircuit la ieșirea dispozitivului, nu mai mult de - 100 µs

CUM A FUNCȚIONAT DISPOZITIVUL

Conectați dispozitivul între baterie și sarcină în următoarea secvență:
- conectați bornele de pe fire, respectând polaritatea (fir portocaliu + (roșu), la baterie,
- conectați la aparat, respectând polaritatea (borna pozitivă este marcată cu semnul +), bornele de sarcină.

Pentru ca o tensiune să apară la ieșirea dispozitivului, este necesar să închideți scurt ieșirea negativă la intrarea negativă. Dacă sarcina este alimentată de o altă sursă, alta decât baterie, atunci acest lucru nu este necesar.

DISPOZITIVUL FUNCȚIONEAZĂ AȘA URMĂTOR;

La trecerea la alimentarea bateriei, sarcina o descarcă la tensiunea de declanșare a dispozitivului de protecție (10± 0,5V). Când se atinge această valoare, dispozitivul deconectează bateria de la sarcină, prevenind descărcarea ulterioară a acesteia. Dispozitivul se va porni automat când este furnizată tensiune din partea de sarcină pentru a încărca bateria.

În cazul unui scurtcircuit în sarcină, dispozitivul deconectează și bateria de la sarcină.Se va porni automat dacă se aplică o tensiune mai mare de 9,5V din partea de sarcină. Dacă nu există o astfel de tensiune, atunci este necesar să faceți o punte scurtă între borna negativă de ieșire a dispozitivului și minusul bateriei. Rezistoarele R3 și R4 stabilesc pragul.

Piese de schimb

1. Placă de montare (opțional, poate fi montată)
2. Orice tranzistor cu efect de câmp, alege conform A și B. Am luat RFP50N06 N-canal 60V 50A 170 grade
3. Rezistoare de la 3 la 10 kΩ și de la 1 la 100 kΩ
4. Tranzistor bipolar KT361G
5. Dioda Zener 9,1 V
Adăuga. Puteți folosi terminale + Mikrik pentru a începe. (Nu am făcut-o singur pentru că îl voi avea ca parte a altui dispozitiv)
6. Puteți utiliza LED-ul de pe intrare și de ieșire pentru claritate (Selectați un rezistor, lipiți în paralel)

Fier de lipit + cositor + colofoniu alcoolic + tăietori de sârmă + fire + multimetru + sarcină etc. etc. Lipit în modul Tin-snot. Nu vreau să otrăvesc pe tablă. Nu există nici un aspect. Încărcare 30 wați, curent 2,45 A, lucrătorul de câmp este încălzit cu +50 de grade (camera +24). Răcirea nu este necesară.

Sarcina probyval de 80 wați... WAH-WAH. Temperatura peste 120 de grade. Șenile au început să devină roșii... Ei bine, știi că ai nevoie de un radiator, Șenile bine lidate.

Un dispozitiv simplu, format din doar doi tranzistori, va ajuta fiecare proprietar de mașină să protejeze bateria mașinii sale de o descărcare completă. Acest lucru este valabil mai ales pentru cei ale căror vehicule nu sunt echipate cu o lampă de avertizare pentru faruri.

Caracteristicile dispozitivului.

• Tensiune de întrerupere - 10±0,5V.
• Curentul maxim al dispozitivului de operare este de 1 mA.
• Curentul maxim al unui dispozitiv dezactivat este de 10 µA.
• Curentul maxim admisibil care trece prin dispozitiv este de 5A.
• Curent de scurtă durată - 10 A (nu mai mult de 5 secunde).
• Timpul de răspuns în cazul unui scurtcircuit în sarcină nu este mai mare de - 100 μs.

Circuit electric.

Operația se bazează pe un tranzistor cu efect de câmp cu canal N, de exemplu, RFP50N06, care acționează ca o „cheie”. Când tensiunea de alimentare scade la 10,5 V., protecția este activată și bateria este deconectată de la sarcină. Când se aplică tensiune pentru încărcare, dispozitivul pornește automat.

O altă funcție pe care o îndeplinește circuitul este protecția la scurtcircuit.

Circuitul este foarte simplu și conține un număr minim de elemente radio, astfel încât repetarea lui nu necesită fabricarea obligatorie a unei plăci de circuit imprimat. În prezența tuturor pieselor necesare, în mai puțin de jumătate de oră, asamblarea poate fi efectuată pe o placă de circuit specială sau folosind montarea la suprafață.

Având în vedere curenții mari care trec prin dispozitiv, lipirea trebuie făcută cu atenție. Este de dorit să fixați tranzistorul MOSFET pe un radiator pentru a preveni supraîncălzirea și defecțiunea acestuia.

Ajustarea se reduce la selectarea rezistenței R3 și R4, care sunt responsabile pentru pragul de răspuns (cu cât valoarea lor este mai mare, cu atât circuitul este mai sensibil).

SW - micro intrerupator fara fixare, dimensiuni mici, pentru pornirea protectiei. Dacă doriți, nu îl puteți utiliza activând dispozitivul prin închiderea pe termen scurt a terminalului (-) al bateriei cu ieșirea „minus”.

Lista pieselor de schimb necesare și costul estimativ al acestora:

1. Tranzistor cu efect de câmp - 1 buc (60 ruble) - RFP50N06 N-canal 60V 50A 170 grade
2. Tranzistor KT 361 - 1 buc (5 ruble).
3. Rezistoare de putere redusă - 4 buc (1 frecare fiecare) - 3 pentru 10 kOhm și 1 pentru 100 kOhm
4. Dioda Zener - 1 buc - 6 ruble

Astfel, dacă nu țineți cont de prețul consumabilelor (lipire, electricitate pentru un fier de lipit), costul unui astfel de dispozitiv electronic de protecție este mai mic de 75 de ruble.

Un simplu amplificator monobloc pentru mașină pe TDA1560Q Alimentator auto fără sufocare pe IRS2153 pentru laptopuri și telefoane mobile Priză USB externă în radioul auto