Obwód precyzyjnego testera pojemności akumulatora - tester czasu podtrzymania

Obwód precyzyjnego testera pojemności akumulatora, wyjaśniony w poniższym artykule, może służyć do testowania maksymalnej pojemności zapasowej dowolnego akumulatora w czasie rzeczywistym.

Timothy John

Podstawowy pomysł

Obwód działa praktycznie rozładowując testowany w pełni naładowany akumulator prądem stałym, aż jego napięcie osiągnie wartość głębokiego rozładowania.

W tym momencie obwód automatycznie się odcina bateria z zasilacza, podczas gdy podłączony zegar kwarcowy podaje upływający czas, przez który bateria zapewniała podtrzymanie. Ten upływający czas na zegarze informuje użytkownika o dokładnej pojemności akumulatora w odniesieniu do ustawionego prądu rozładowania.

Teraz zapoznajmy się ze szczegółowym działaniem proponowanego obwodu etsteru pojemności akumulatora, korzystając z następujących punktów:

Projekt dzięki uprzejmości: Elektor Electronics

Główne etapy obwodu

Nawiązując do powyższego schematu testera czasu podtrzymania bateryjnego, projekt można podzielić na 3 etapy:

• Stopień rozładowania prądu stałego wykorzystujący IC1b
• Stopień odcięcia głębokiego rozładowania przy użyciu IC1a
• Odcięcie zasilania zewnętrznego zegara kwarcowego 1,5 V.

Pojedynczy układ scalony LM358 z podwójnym wzmacniaczem operacyjnym jest używany do realizacji zarówno stałego rozładowania prądu, jak i procesu głębokiego odcięcia.

Oba wzmacniacze operacyjne z układu scalonego są skonfigurowane jako komparatory.

Wzmacniacz operacyjny komparatora IC1b działa jak precyzyjny regulator rozładowania prądu stałego dla akumulatora.

Jak działa rozładowywanie akumulatora prądem stałym

Fikcyjne obciążenie wyładowcze w postaci rezystorów R8 do R17 jest podłączane między zaciskiem źródła MOSFET a linią masową.

W zależności od preferowanego prądu rozładowania, równoważny spadek napięcia jest generowany na tych równoległych zestawach rezystorów.

Ten spadek napięcia jest odnotowywany i dokładnie ten sam potencjał jest regulowany na nieodwracającym wejściu wzmacniacza operacyjnego IC1b, poprzez ustawienie wstępne P1.

Dopóki spadek napięcia na rezystorach jest poniżej tej ustawionej wartości, moc wyjściowa wzmacniacza operacyjnego pozostaje wysoka, a tranzystor MOSFET pozostaje włączony, rozładowując akumulator przy preferowanej stałej szybkości prądu.

Jednakże, jeśli przypuśćmy, że prąd ma tendencję do wzrostu z jakiegoś powodu, spadek napięcia na zespole rezystorów również wzrasta, powodując, że potencjał na styku odwracającym 2 układu IC1b przechodzi przez styk nieodwracający 3. Powoduje to natychmiastowe przełączenie wyjścia wzmacniacza operacyjnego na 0 V, wyłączając tranzystor MOSFET.

Gdy tranzystor MOSFET jest wyłączony, napięcie na rezystorze również natychmiast spada, a wzmacniacz operacyjny ponownie włącza tranzystor MOSFET, a ten cykl włączania / wyłączania jest kontynuowany w szybkim tempie, zapewniając, że stały prąd rozładowania jest doskonale utrzymywany na z góry określonym poziomie poziom.

Jak obliczyć rezystory prądu stałego

Równoległy zespół rezystorów podłączony do zacisku źródłowego tranzystora MOSFET T1 określa stałe obciążenie rozładowania prądem dla akumulatora.

Imituje to rzeczywiste obciążenie i szybkość rozładowania, na jakie może być narażony akumulator podczas jego normalnej pracy.

Jeśli akumulator kwasowo-ołowiowy jest używany, wtedy wiemy, że jego idealna szybkość rozładowania powinna wynosić 10% jego wartości Ah. Zakładając, że mamy akumulator 50 Ah, to szybkość rozładowania powinna wynosić 5 amperów. Akumulator może być również rozładowywany z wyższą szybkością, ale może to poważnie wpłynąć na żywotność akumulatora, a zatem 5 amperów staje się idealnym wyborem.

Teraz, dla prądu 5 A, musimy ustawić wartość rezystora tak, aby rozwijał się on na poziomie około 0,5 V w odpowiedzi na prąd 5 A.

Można to szybko ocenić za pomocą prawa Ohma:

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

Ponieważ równolegle istnieje 10 rezystorów, wartość dla każdego rezystora wynosi 0,1 x 10 = 1 Ohm.

Moc można obliczyć jako 0,5 x 5 = 2,5 wata

Ponieważ 10 rezystorów jest równoległych, moc każdego rezystora może wynosić = 2,5 / 10 = 0,25 wata lub po prostu 1/4 wata. Jednak aby zapewnić precyzyjną pracę, moc można zwiększyć do 1/2 wata na każdy rezystor.

Jak skonfigurować odcięcie głębokiego rozładowania

Odcięcie głębokiego rozładowania, które decyduje o najniższym progu napięcia dla podtrzymania bateryjnego, jest obsługiwane przez wzmacniacz operacyjny IC1a.

Można to ustawić w następujący sposób:

Załóżmy, że najniższy poziom rozładowania dla akumulatora kwasowo-ołowiowego 12 V wynosi 10 V.Program P2 jest ustawiony tak, że napięcie na złączu K1 wytwarza dokładnie 10 V.

Oznacza to, że odwracający pin2 wzmacniacza operacyjnego jest teraz ustawiony na dokładną wartość odniesienia 10 V.

Teraz na początku napięcie akumulatora będzie powyżej tego poziomu 10 V, co spowoduje, że nieodwracający pin wejściowy pin3 będzie wyższy niż pin2. Z tego powodu na wyjściu IC1a będzie stan wysoki, co pozwoli na załączenie przekaźnika.

To z kolei pozwoliłoby, aby napięcie akumulatora dotarło do tranzystora MOSFET w celu rozładowania.

Wreszcie, gdy bateria jest rozładowana poniżej znaku 10 V, potencjał styku 3 układu IC1a staje się wyższy niż styku 2, powodując zerowanie jego wyjścia i wyłączenie przekaźnika. Akumulator zostaje odcięty i zatrzymany przed dalszym rozładowywaniem.

Jak mierzyć upływający czas podtrzymania

Aby uzyskać wizualny pomiar pojemności akumulatora pod względem czasu potrzebnego do osiągnięcia przez akumulator pełnego poziomu rozładowania, konieczne jest posiadanie wskaźnika czasu, który wskazywałby czas, jaki upłynął od uruchomienia, do całkowitego rozładowania akumulatora. poziom.

Można to łatwo zrealizować, łącząc z nim zwykły kwarcowy zegar ścienny Bateria 1,5 V. oddalony.

Najpierw wyjmuje się baterię 1,5 V z zegara, następnie zaciski baterii podłącza się do punktów złącza K4 z zachowaniem właściwej polaryzacji.

Następnie zegar jest dostrajany do zegara 12 0.

Teraz, gdy obwód jest zainicjowany, druga para styków przekaźnika łączy 1,5 V DC ze złącza R7 / D2 do zegara.

Zasila zegar kwarcowy, dzięki czemu może pokazywać upływający czas rozładowywania baterii.

Wreszcie, gdy bateria jest głęboko rozładowana, przekaźnik przełącza się i odłącza zasilanie od zegara. Czas na zegarze zatrzymuje się i rejestruje dokładną pojemność baterii lub rzeczywisty czas podtrzymania baterii.

Procedura testowa

Po zakończeniu montażu testera pojemności akumulatora konieczne będzie podłączenie następujących akcesoriów do różnych złączy od K1 do K4.

K1 należy połączyć z woltomierzem w celu ustawienia poziomu napięcia głębokiego rozładowania poprzez regulację P2.

K2 można podłączyć za pomocą amperomierza, aby sprawdzić stały prąd rozładowania akumulatora, chociaż jest to opcjonalne. Jeśli amperomierz nie jest używany w K2, upewnij się, że dodano połączenie przewodowe w punktach K2.

Testowany akumulator należy podłączyć do K3 z zachowaniem właściwej polaryzacji.

Na koniec, zaciski baterii zegara kwarcowego należy podłączyć do K4, jak wyjaśniono w poprzedniej sekcji.

Po odpowiednim zintegrowaniu powyższych elementów i ustawieniach wstępnych P1 / P2 zgodnie z poprzednim wyjaśnieniem, można nacisnąć przełącznik S1 w celu zainicjowania procesu testowania pojemności baterii.

Jeśli podłączony jest amperomierz, natychmiast zacznie pokazywać precyzyjne rozładowywanie prądu stałego, ustawione przez rezystory źródła MOSFET, a zegar kwarcowy zacznie rejestrować upływający czas baterii.