Dans cet article, nous découvrons un simple capteur de courant de batterie avec circuit indicateur qui détecte la quantité de courant consommée par la batterie pendant la charge. Les conceptions présentées ont également une coupure automatique lorsque la batterie cesse de consommer du courant à son niveau de charge complète.

Pourquoi le courant baisse à mesure que la batterie se recharge

Nous savons déjà que si une batterie se charge initialement, elle consomme une plus grande quantité de courant, et lorsqu'elle atteint le niveau de charge maximale, cette consommation commence à chuter, jusqu'à atteindre presque zéro.

Cela se produit car initialement la batterie est à l'état déchargé et sa tension est inférieure à la tension source. Cela entraîne une différence de potentiel relativement plus importante entre les deux sources.

En raison de cette grande différence, le potentiel de la source la plus élevée qui est la sortie du chargeur, commence à se précipiter vers la batterie avec une intensité beaucoup plus élevée, entraînant une plus grande quantité de courant entrant dans la batterie.

Au fur et à mesure que la batterie se charge au maximum, la différence de potentiel entre les deux sources commence à se fermer, jusqu'à ce que les deux sources aient des niveaux de tension identiques.

Lorsque cela se produit, la tension de la source d'alimentation est incapable de pousser plus de courant vers la batterie, ce qui entraîne une consommation de courant réduite.

Cela explique pourquoi une batterie déchargée consomme plus de courant au départ et un courant minimum lorsqu'elle est complètement chargée.

Généralement, la plupart des indicateurs de charge de batterie utilisent le niveau de tension de la batterie pour indiquer son état de charge, ici au lieu de la tension, l'amplitude du courant (ampères) est utilisée pour mesurer l'état de charge.

L'utilisation du courant comme paramètre de mesure permet une évaluation plus précise du Batterie en charge statut. Le circuit est également capable d'indiquer l'état de santé instantané d'une batterie connectée en traduisant sa capacité de consommation de courant pendant sa charge.

Utilisation de LM338 Simple Design

Un simple circuit de chargeur de batterie à coupure de courant pourrait être construit en modifiant convenablement un circuit régulateur LM338 standard comme indiqué ci-dessous:

Circuit de chargeur de batterie détecté en cours LM338

J'ai oublié d'ajouter une diode sur la ligne positive de la batterie, alors assurez-vous de l'ajouter comme indiqué dans le schéma corrigé suivant.

Comment ça fonctionne

Le fonctionnement du circuit ci-dessus est assez simple.

Nous savons que lorsque la broche ADJ du CI LM338 ou LM317 est court-circuitée avec la ligne de masse, le CI coupe la tension de sortie. Nous utilisons cette fonction d'arrêt ADJ pour implémenter l'arrêt détecté actuel.

Lorsque la puissance d'entrée est appliquée, le condensateur de 10 uF désactive le premier BC547 de sorte que le LM338 puisse fonctionner normalement et produire la tension requise pour la batterie connectée.

Cela connecte la batterie et commence à se charger en tirant la quantité de courant spécifiée selon sa cote Ah.

Cela développe une différence de potentiel entre les résistance de détection de courant Rx qui active le deuxième transistor BC547.

Cela garantit que le premier BC547 connecté à la broche ADJ du CI reste désactivé tant que la batterie est autorisée à se charger normalement.

À mesure que la batterie se charge, la différence de potentiel entre Rx commence à diminuer. En fin de compte, lorsque la batterie est presque complètement chargée, ce potentiel chute à un niveau où il devient trop bas pour la seconde polarisation de base BC547, ce qui l'arrête.

Lorsque le deuxième BC547 s'arrête, le premier BC547 se met en marche et met à la terre la broche ADJ du CI.

Le LM338 s'arrête maintenant en déconnectant complètement la batterie de l'alimentation de charge.

Rx peut être calculé en utilisant la formule de la loi d'Ohm:

Rx = 0,6 / Courant de charge minimum

Ce circuit LM338 prendra en charge jusqu'à 50 Ah de batterie avec le circuit intégré monté sur un gros dissipateur thermique. Pour les batteries avec une cote Ah plus élevée, le CI peut avoir besoin d'être mis à niveau avec un transistor extérieur comme discuté dans cet article .

Utilisation de l'IC LM324

La deuxième conception est un circuit plus élaboré utilisant un LM324 IC qui fournit une détection précise de l'état de la batterie par étapes et également un arrêt complet de la batterie lorsque la consommation de courant atteint la valeur minimale.

Comment les LED indiquent l'état de la batterie

Lorsque la batterie consomme le courant maximum, la LED ROUGE sera allumée.

Au fur et à mesure que la batterie se charge et que le courant à travers Rx diminue proportionnellement, la LED ROUGE s'éteint et la LED VERTE s'allume.

Au fur et à mesure que le batteur se recharge, la LED verte s'éteint et le jaune s'allume.

Ensuite, lorsque la batterie est presque complètement chargée, le voyant jaune s'éteint et le blanc s'allume.

Enfin, lorsque la batterie est complètement chargée, la LED blanche s'éteindra également, ce qui signifie que toutes les LED seront éteintes, indiquant une consommation de courant nulle par la batterie en raison d'un état complètement chargé.

Fonctionnement du circuit

En se référant au circuit illustré, nous pouvons voir quatre amplificateurs opérationnels configurés en tant que comparateurs où chaque amplificateur opérationnel a ses propres entrées de détection de courant préréglables.

Une résistance de puissance élevée Rx forme le composant convertisseur courant-tension qui détecte le courant consommé par la batterie ou la charge et le traduit en un niveau de tension correspondant et le transmet aux entrées de l'amplificateur opérationnel.

Au début, la batterie consomme la plus grande quantité de courant qui produit une quantité correspondante de chute de tension la plus élevée à travers la résistance Rx.

Les préréglages sont définis de telle manière que lorsque la batterie consomme le courant maximum (niveau complètement déchargé), la broche 3 non inverseuse de tous les 4 amplis opérationnels a un potentiel plus élevé que la valeur de référence de la broche2.

Étant donné que les sorties de tous les amplis opérationnels sont élevées à ce stade, seule la LED ROUGE connectée à l'A4 s'allume tandis que la LED restante reste éteinte.

Maintenant, au fur et à mesure que la batterie se charge, la tension aux bornes de Rx commence à chuter.

“liste des formes d'énergie renouvelable ”

Selon le réglage séquentiel des préréglages, la tension de la broche A4 A4 chute légèrement en dessous de la broche2, ce qui fait que la sortie A4 devient faible et que le voyant ROUGE s'éteint.

Avec une sortie A4 faible, la LED de sortie A3 s'allume.

Lorsque la batterie se charge un peu plus, le potentiel de la broche3 des amplis op A3 tombe en dessous de sa broche2, provoquant une baisse de la sortie de A3, ce qui éteint la LED VERTE.

Avec une sortie A3 basse, la LED de sortie A2 s'allume.

Lorsque la batterie se recharge un peu plus, le potentiel pin3 de A3 tombe en dessous de sa pin2, ce qui fait que la sortie de A2 devient nulle, éteignant la LED jaune.

Avec une sortie A2 faible, la LED blanche s'allume maintenant.

Enfin, lorsque la batterie est presque complètement chargée, le potentiel de la broche3 de A1 passe en dessous de sa broche2, provoquant la mise à zéro de la sortie A1 et la LED blanche s'éteint.

Avec toutes les LED éteintes, indique que la batterie est complètement chargée et que le courant à travers le Rx a atteint zéro.

Schéma

Liste des pièces pour le circuit indicateur de courant de batterie proposé

R1 ---- R5 = 1k
P1 ----- P4 = 1k préréglages
A1 ----- A4 = LM324 IC
Diode = 1N4007 ou 1N4148
Rx = comme expliqué ci-dessous

Réglage de la plage de détection de courant

Tout d'abord, nous devons calculer la plage de tension maximale et minimale développée à travers Rx en réponse à la plage de courant consommé par la batterie.

Supposons que la batterie à charger est un Batterie 12 V 100 Ah , et la plage de courant maximale prévue pour cela est de 10 ampères. Et nous voulons que ce courant se développe autour de 3 V à travers Rx.

En utilisant la loi d'Ohm, nous pouvons calculer la valeur Rx de la manière suivante:

Rx = 3/10 = 0,3 Ohms

Puissance = 3 x 10 = 30 watts.

Maintenant, 3 V est la portée maximale en main. Maintenant, comme la valeur de référence à la broche2 de l'ampli opérationnel est définie à l'aide d'une diode 1N4148, le potentiel à la broche2 sera d'environ 0,6 V.

Ainsi, la plage minimale peut être de 0,6 V. Par conséquent, cela nous donne la plage minimale et maximale entre 0,6 V et 3 V.

Nous devons régler les préréglages de telle sorte qu'à 3 V, toutes les tensions pin3 de A1 à A4 soient supérieures à la broche 2.

Ensuite, nous pouvons supposer que les amplis op s'éteignent dans l'ordre suivant:

À 2,5 V sur la sortie Rx A4, la sortie devient basse, à 2 V la sortie A3 devient basse, à 1,5 V la sortie A2 devient basse, à 0,5 V la sortie A1 devient basse

Rappelez-vous, bien qu'à 0,5 V sur Rx, toutes les LED s'éteignent, mais 0,5 V peut toujours correspondre à un courant de 1 ampère tiré par la batterie. Nous pouvons considérer cela comme le niveau de charge flottante et permettre à la batterie de rester connectée pendant un certain temps, jusqu'à ce que nous la retirions enfin.

Si vous voulez que la dernière LED (blanche) reste allumée jusqu'à ce que presque zéro volt soit atteint à travers Rx, dans ce cas, vous pouvez retirer la diode de référence de la broche2 des amplis op et la remplacer par une résistance telle que cette résistance avec R5 crée une chute de tension d'environ 0,2 V à la broche 2.

Cela garantira que la LED blanche de A1 ne s'éteint que lorsque le potentiel à travers Rx tombe en dessous de 0,2 V, ce qui correspondra à une batterie presque entièrement chargée et amovible.

Comment définir les préréglages.

Pour cela, vous aurez besoin d'un diviseur de potentiel factice construit à l'aide d'un pot 1K connecté aux bornes d'alimentation comme indiqué ci-dessous.

Au départ, déconnectez la liaison préréglée P1 --- P4 du Rx et connectez-la à la broche centrale du potentiomètre 1 K, comme indiqué ci-dessus.

Faites glisser le bras central de tous les préréglages d'ampli op vers le potentiomètre 1K.

Maintenant, ajustez le potentiomètre 1K de sorte que 2,5 V se développent entre son bras central et le bras au sol. Vous trouverez que seule la LED ROUGE est allumée à ce stade. Ensuite, ajustez le préréglage A4 P4 de sorte que la LED ROUGE s'éteigne simplement. Cela allumera instantanément la LED verte A3.

Après cela, ajustez le potentiomètre 1K pour réduire la tension de sa broche centrale à 2V. Comme ci-dessus, ajustez le préréglage A3 P3 de sorte que le vert s'éteigne simplement. Cela allumera la LED jaune.

Ensuite, ajustez le potentiomètre 1K pour produire 1,5 V à sa broche centrale et ajustez le préréglage A2 P2 de sorte que la LED jaune s'éteigne. Cela allumera la LED blanche.

Enfin, ajustez le potentiomètre 1K pour réduire son potentiel de broche centrale à 0,5V. Ajustez le préréglage A1 P1 de sorte que la LED blanche s'éteigne juste.

Les ajustements préréglés sont maintenant terminés!

Retirez le potentiomètre 1K et reconnectez la liaison de sortie préréglée à Rx comme indiqué dans le premier diagramme.

Vous pouvez commencer à charger la batterie recommandée et regarder les LED réagir en conséquence.

Ajout d'une coupure automatique

Lorsque le courant diminue presque à zéro, un relais peut être désactivé pour assurer une coupure automatique du circuit du circuit de batterie détecté par le courant, comme indiqué ci-dessous:

Comment ça fonctionne

Lorsque l'alimentation est allumée, le condensateur 10uF provoque une mise à la terre momentanée du potentiel pin2 des amplis op, ce qui permet à la sortie de tous les amplis op de monter haut.

Le transistor de commande de relais connecté à la sortie A1 active le relais, qui relie la batterie à l'alimentation de charge via les contacts N / O.

La batterie commence maintenant à tirer la quantité de courant stipulée, provoquant le développement du potentiel requis sur Rx, qui est détecté par la broche3 des amplis opérationnels via les préréglages respectifs, P1 --- P4.

Pendant ce temps, le 10uF est chargé via R5 qui rétablit la valeur de référence sur la broche 2 des amplis opérationnels à 0,6 V (chute de diode).

Au fur et à mesure que la batterie se charge, les sorties de l'amplificateur opérationnel répondent en conséquence, comme expliqué précédemment, jusqu'à ce que la batterie soit complètement chargée, provoquant une baisse de la sortie A1.

Avec une sortie A1 basse, le transistor coupe le relais et la batterie est déconnectée de l'alimentation.

Une autre conception utile de coupure de batterie détectée par le courant

Le fonctionnement de cette conception est en fait simple. La tension à l'entrée inverseuse est fixée par le préréglage P1 à un niveau qui est juste inférieur à la chute de tension à travers la batterie de résistances R3 --- R13, correspondant au courant de charge recommandé de la batterie.

Lorsque l'alimentation est allumée, C2 provoque l'apparition d'un niveau élevé au niveau de la non-inversion de l'ampli opérationnel, ce qui à son tour fait monter la sortie de l'ampli opérationnel et allume le MOSFET.

Le MOSFET conduit et permet à la batterie d'être connectée à travers l'alimentation de charge, permettant au courant de charge de passer à travers la batterie de résistances.

Cela permet à une tension de se développer à l'entrée non inverseuse du circuit intégré, plus élevée que sa broche inverseuse, qui verrouille la sortie de l'ampli opérationnel à un niveau haut permanent.

Le MOSFET continue maintenant à conduire et la batterie est chargée, jusqu'à ce que la consommation de courant de la batterie diminue considérablement au niveau de charge complète de la batterie. La tension aux bornes de la banque de résistances chute maintenant, de sorte que la broche inverseuse de l'ampli opérationnel passe maintenant plus haut que la broche non inverseuse de l'ampli opérationnel.

Pour cette raison, la sortie de l'ampli opérationnel devient faible, le MOSFET est éteint et la charge de la batterie est finalement arrêtée.