Circuit de testeur de capacité de batterie précis - Testeur de temps de secours

Le circuit de testeur de capacité de batterie précis expliqué dans l'article suivant peut être utilisé pour tester la capacité de sauvegarde maximale de toute batterie rechargeable en temps réel.

Par Timothy John

Concept de base

Le circuit fonctionne en déchargeant pratiquement une batterie complètement chargée sous test à travers un courant constant, jusqu'à ce que sa tension atteigne la valeur de décharge profonde.

À ce stade, le circuit coupe automatiquement la batterie de l'alimentation, tandis qu'une horloge à quartz connectée fournit le temps écoulé pour lequel la batterie avait fourni la sauvegarde. Ce temps écoulé sur l'horloge informe l'utilisateur de la capacité précise de la batterie par rapport au courant de décharge réglé.

Apprenons maintenant le fonctionnement détaillé du circuit etster de capacité de batterie proposé à l'aide des points suivants:

Conception avec l'aimable autorisation: Elektor Electronics

Principales étapes du circuit

En se référant au schéma ci-dessus du testeur de temps de sauvegarde de la batterie, la conception peut être divisée en 3 étapes:

• Étape de décharge à courant constant utilisant IC1b
• Étape de coupure de décharge profonde utilisant IC1a
• Coupure de l'alimentation de l'horloge à quartz externe 1,5 V

Un seul double amplificateur opérationnel IC LM358 est utilisé pour mettre en œuvre à la fois le processus de décharge à courant constant et le processus de coupure de décharge profonde.

Les deux amplis op de l'IC sont configurés comme des compartiments.

L'ampli op comparateur IC1b fonctionne comme un contrôleur de décharge à courant constant précis pour la batterie.

Comment fonctionne la décharge de batterie à courant constant

La charge de décharge fictive sous la forme de résistances R8 à R17 est connectée entre la borne de source MOSFET et la ligne de masse.

En fonction du courant de décharge préféré, une chute de tension équivalente est générée à travers ces bancs de résistances parallèles.

Cette chute de tension est notée et le même potentiel exact est ajusté sur l'entrée non inverseuse de l'ampli opérationnel IC1b, via le préréglage P1.

Tant que la chute de tension aux bornes des résistances est inférieure à cette valeur définie, la sortie de l'ampli opérationnel continue à rester élevée et le MOSFET reste allumé, déchargeant la batterie au taux de courant constant préféré.

Cependant, si l'on suppose que le courant a tendance à augmenter pour une raison quelconque, la chute de tension à travers la batterie de résistances augmente également, provoquant le passage du potentiel au niveau de la broche inverseuse2 de IC1b sur la broche non inverseuse3. Cela bascule instantanément la sortie de l'ampli opérationnel à 0V en désactivant le MOSFET.

Lorsque le MOSFET est désactivé, la tension aux bornes de la résistance chute également instantanément, et l'ampli opérationnel allume à nouveau le MOSFET, et ce cycle ON / OFF se poursuit à une vitesse rapide, garantissant que la décharge de courant constant est parfaitement maintenue à la valeur prédéterminée. niveau.

Comment calculer les résistances à courant constant

Le banc de résistances en parallèle connecté à la borne source du MOSFET T1 détermine la charge de décharge de courant constant pour la batterie.

Cela imite la charge et le taux de décharge réels auxquels la batterie peut être soumise pendant son fonctionnement normal.

Si un batterie au plomb est utilisé, alors nous savons que son taux de décharge idéal doit être de 10% de sa valeur Ah. En supposant que nous ayons une batterie de 50 Ah, le taux de décharge devrait être de 5 ampères. La batterie pourrait également être déchargée à des taux plus élevés, mais cela pourrait sérieusement affecter négativement la durée de vie de la batterie, et donc un 5 ampères devient la préférence idéale.

Maintenant, pour un courant de 5 ampères, nous devons régler la valeur de la résistance de telle sorte qu'elle se développe peut être d'environ 0,5 V sur elle-même en réponse au courant de 5 ampères.

Cela peut être rapidement évalué grâce à la loi d'Ohm:

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

Puisqu'il y a 10 résistances en parallèle, la valeur de chaque résistance devient 0,1 x 10 = 1 Ohm.

La puissance peut être calculée comme suit: 0,5 x 5 = 2,5 watts

Puisque 10 résistances sont en parallèle, la puissance de chaque résistance peut être = 2,5 / 10 = 0,25 watts ou simplement 1/4 watt. Cependant, pour assurer un fonctionnement précis, la puissance peut être augmentée à 1/2 watt pour chaque résistance.

Comment configurer la coupure de décharge profonde

La coupure de décharge profonde qui décide du seuil de tension le plus bas pour la batterie de secours est gérée par l'ampli opérationnel IC1a.

Il peut être défini de la manière suivante:

Supposons que le niveau de décharge le plus bas pour une batterie au plomb de 12 V soit de 10 V. Le préréglage P2 est réglé de telle sorte que la tension aux bornes du connecteur K1 produise un 10 V. précis.

Cela signifie que l'inversion de la broche2 de l'ampli opérationnel est maintenant réglée sur une référence précise de 10 V.

Maintenant, au début, la tension de la batterie sera supérieure à ce niveau de 10 V, ce qui entraînera une broche d'entrée non inverseuse pin3 plus élevée que la broche2. Pour cette raison, la sortie de l'IC1a sera élevée, ce qui permettra au relais d'être activé.

Cela permettrait à son tour à la batterie volatge d'atteindre le MOSFET pour le processus de décharge.

Enfin, lorsque la batterie est déchargée en dessous de la marque 10 V, le potentiel de la broche3 de IC1a devient supérieur à la broche2, provoquant la mise à zéro de sa sortie et le relais est désactivé. La batterie est coupée et ne peut plus se décharger.

Comment mesurer le temps de sauvegarde écoulé

Pour obtenir une mesure visuelle de la capacité de la batterie en termes de temps nécessaire à la batterie pour atteindre le niveau de décharge complète, il est essentiel d'avoir un indicateur de temps qui montrerait le temps écoulé depuis le début, jusqu'à ce que la batterie ait atteint la décharge profonde. niveau.

Cela peut être simplement mis en œuvre en connectant n'importe quelle horloge murale à quartz ordinaire avec son Batterie 1.5V supprimé.

Tout d'abord, la batterie 1,5 V de l'horloge est retirée, puis les bornes de la batterie sont connectées aux points de connecteur K4, avec la polarité correcte.

Ensuite, l'horloge est réglée sur 12 0 horloge.

Maintenant, lorsque le circuit est initié, la deuxième paire de contacts de relais connecte le 1,5 V CC de la jonction R7 / D2 à l'horloge.

Cela alimente l'horloge à quartz afin qu'elle puisse afficher le temps écoulé du processus de décharge de la batterie.

Enfin, lorsque la batterie est complètement déchargée, le relais bascule et déconnecte l'alimentation de l'horloge. L'heure de l'horloge se fige et enregistre la capacité précise de la batterie ou le temps réel de sauvegarde de la batterie.

Procédure de test

Une fois le montage du testeur de capacité de batterie terminé, vous devrez connecter les accessoires suivants aux différents connecteurs de K1 à K4.

K1 doit être connecté à un voltmètre pour régler le niveau de tension de décharge profonde via le réglage P2.

K2 peut être connecté à un ampèremètre pour vérifier le courant constant de décharge de la batterie, bien que cela soit facultatif. Si un ampèremètre n'est pas utilisé à K2, assurez-vous d'ajouter une liaison filaire entre les points K2.

La batterie testée doit être connectée sur K3 avec une polarité correcte.

Enfin, les bornes de batterie d'une horloge à quartz doivent être connectées sur K4 comme expliqué dans la section précédente.

Une fois que les éléments ci-dessus sont intégrés de manière appropriée et que les préréglages P1 / P2 sont configurés selon l'explication précédente, le commutateur SI peut être enfoncé pour initialiser le processus de test de capacité de batterie.

Si un ampèremètre est connecté, il commencera immédiatement à afficher le courant constant de décharge précis tel que défini par les résistances de source MOSFET, et l'horloge à quartz commencera à enregistrer le temps écoulé de la batterie.