Устройства для авто
Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда
Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда
Как правило, все аккумуляторы «боятся» глубокого разряда. Это приводит к потере аккумулятором своей емкости, сокращения срока его службы, поэтому в процессе эксплуатации аккумулятора очень желательно предусмотреть для него исключение такого режима работы.
Выполнять охранную функцию защиты аккумулятора от глубокого разряда может простое устройство, которое было описано в чешском журнале [1]. Его схема показана на рис.1. На микросхеме IC1 выполнен компаратор напряжения. Напряжение 5,6 В с параметрического стабилизатора R3, D1 подается на неинвертирующий вход (вывод 3) микросхемы операционного усилителя IC1. На инвертирующий вход (вывод 2) этого компаратора снимается часть контролируемого напряжения аккумулятора с движка подстроечного резистора Р1. При этом если напряжение аккумулятора выше минимально допустимого, то на выходе (вывод 6) компаратора IC1 присутствует нулевой потенциал и ток через обмотку R поляризованного двухобмоточного реле RE1 не протекает. Если кратковременно нажать нормально разомкнутую кнопку S1, то через обмотку S этого реле потечет ток. Реле сработает и своими контактами подключит нагрузку к аккумулятору. Это состояние реле «запомнит» и сохранит и после отпускания кнопки S1. Если напряжение аккумулятора понизится и выйдет из зоны допустимых значений, то компаратор IC1 переключится в состояние лог. «1» на его выходе 6, и через обмотку R этого реле потечет ток. Это приведет к переключению поляризованного реле и отключению нагрузки.
Как сказано в [1], в момент переключений реле потребляет ток около 45 мА. Это обусловлено сопротивлением обмоток реле RE1 (G6AK-234P-ST-US 5VDC). Точное напряжение отключения нагрузки от аккумулятора (11,5. 11,8 В) выставляется регулировкой подсроечного резистора Р1. Светодиод LD1 индицирует протекание тока через обмотку S реле RE1 при нажатии кнопки S1.
Схема предельно проста, но, вероятно, не оптимальна. Дело в том, что ток через обмотку R реле RE1 будет постоянно протекать при уменьшении напряжения аккумулятора ниже допустимого предела.
Для поляризованного реле в этом нет никакой необходимости и вполне пригоден импульсный режим управлении этим реле. Достаточно лишь включить в цепь обмотки R реле RE1 конденсатор С2 достаточно большой емкости, например, электролитический.
Учитывая то, что поляризованное реле обладает памятью, целесообразно сделать импульсным управление и обмоткой S этого реле. При этом в схему устанавливается еще один конденсатор СЗ (рис.2).
Контакты реле RE1 должны выдерживать ток нагрузки аккумулятора. Реле указанного в первоисточнике типа крайне дефицитно. Из отечественных поляризованных реле может быть использовано, например, реле типа РПС20. Его еще называют «путевой выключатель». Из паспортных данных этих реле, которые можно найти в Интернет, следует, что сопротивление его обмоток относительно невелико. Это делает практически невозможным непосредственное подключение обмотки реле к выходу микросхемы IC1, т.е. при использовании в ней реле типа РПС20, схема рис.2 носит, скорее, теоретический иллюстративный характер.
Практический интерес на этой схеме представляет узел индикации режимов работы схемы. Он выполнен на светодиодной матрице LD1.
При подключении к контактам разъема К1 аккумулятора через балластный резистор R6 получает питание кристалл R светодиода LD1. Красное свечение LD индицирует этот режим работы. Кнопка S1 нормально разомкнута, и кристалл G не излучает света. Реле RE1 обесточено, и питание на нагрузку схемы не подается.Диод D4 препятствует подаче напряжения на обмотку S реле RE1.
Если нажать кнопку S1, то через резисторы R4, R5 и диод D4 ток станет протекать через кристалл G двух цветного светодиода LD1. В первый момент свечение зеленого светодиода матрицы будет с небольшой яркостью. После срабатывания реле RE1 контакты реле переключатся. Напряжение аккумулятора начнет подаваться на выход устройства OUT(разъем К2) и одновременно через D3, R5 на зеленый светодиод матрицы. Его яркость свечения значительно возрастет.
В схеме рис.З удалось отказаться от применения дефицитного поляризованного реле. Одновременно выход слаботочной микросхемы IC1 разгружен за счет использования согласующего транзистора VT1.
При подключении схемы к аккумулятору (разъем К1) разряженный конденсатор С2 обеспечивает задержку включения транзистора VT1 и, соответственно, реле RE1. Диод D3 оказывается запертым обратным смещением. Если аккумулятор заряжен до своего номинального напряжения, то напряжение на инвертирующем входе компаратора IC1 будет больше, чем напряжение на его неинвертирующем входе. На выходе компаратора потенциал будет близок к нулю.
Транзистор VT1 сохраняет свое запертое состояние, а стандартное электромагнитное реле RE1 будет обесточено. Нормально замкнутыми (НЗ) контактами RE1-A и RE1-B выход устройства OUT (разъем К2) подключен к аккумулятору (разъем К1). Зеленый светодиод матрицы
LD1 индицирует этот режим работы.
Как только напряжение аккумулятора понизится до минимально допустимого значения, компаратор IC1 переключится. При этом на его выходе (вывод 6) появится лог. «1». Через резисторы R4, R5 откроется транзистор VT1, сработает реле RE1 и отключит питание нагрузки устройства от аккумулятора. Конденсатор С2 обеспечивает защиту схемы питания реле RE1 от кратковременных скачков напряжения аккумулятора, например, из-за помех.
После включения и перехода в режим насыщения транзистора VT1 резко уменьшится потенциал не инвертирующего входа компаратора из-за подключения диода D3 параллельно диоду D2. Это способствует тому, что в схему вводится «память». Известно, что напряжение недостаточно мощных аккумуляторов и батарей возрастает при отключении от них нагрузки. Теперь увеличение напряжения аккумулятора не приведет к подключению к нему нагрузки.
Кнопка SB1 позволяет производить контроль целесообразности отключения нагрузки устройства от аккумулятора и проверять достоверность снижения напряжения аккумулятора ниже минимально допустимой границы. При нажатии этой кнопки транзистор VT1 запирается, реле RE1 обесточено, а нагрузка устройства (выход OUT) подключена. Если аккумулятор действительно разряжен, то через доли секунды после отпускания кнопки SB1 реле RE1 сработает и отключит нагрузку от аккумулятора. Схема запомнит это состояние.
Целесообразность подключение устройства защиты к аккумулятору через полупроводниковый диод (D2[1]) не нашла своего подтверждения при экспериментах со схемами рис. 1 и рис.2, поэтому на схеме рис.З такой диод отсутствует.
Конструкция и детали
Работа схем проверялась не только с рекомендованной [1] микросхемой СА3140, но и более распространенными на практике отечественными микросхемами КР140УД708. Существенных отличий не выявлено. Можно предположить, что за рубежом САЗ 140 распрастранена так же, как у нас, распространена КР140УД708. Их цоколевки совпадают.
Номинал балластного сопротивления R3 стабилитрона D1 в схеме рис.З уменьшен с 10 кОм до 1 кОм. Это вызвано тем, что большинство типов стабилитронов, в частности распространенный КС 156, имеют минимальный ток стабилизации 3 мА. Целесообразно было увеличить номинал подстроечного сопротивления Р1 до 10 кОм по сравнению с 2,5 кОм в схеме прототипа, а номинал ограничительного резистора R2, соответственно, уменьшить со 100 кОм до 82 кОм. Это облегчило процесс настройки схемы.
Транзистор VT1 использован типа КТЗ102Б при работе в схеме реле NT78CS0.6. Но, естественно, применение этого типа реле обусловлено лишь его малогабаритностью, большим допустимым током контактов (15А) и наличием его на рынке.
На рис.4 показан рисунок печатной платы схемы рис.З, а на рис.5 – расположение радиокомпонентов на плате.
Транзисторная схема защиты аккумуляторов от глубокого разряда
Глубокого разряда не любят аккумуляторы любого типа. Поэтому, будь то Li-ion аккумуляторы, никель-кадмиевые или автомобильные свинцово-кислотные АКБ, важным аспектом эксплуатации является недопущение их глубокого разряда посредством специальных устройств защиты от переразряда. При отсутствии такой защиты аккумулятор будет довольно быстро чахнуть, увеличивать своё внутреннее сопротивление и терять ёмкость.
Представленное на Рис.1 электронное устройство автоматически отключает нагрузку от аккумулятора в тот момент, когда аккумулятор разряжается до определённого заданного значения напряжения.
В отличие от многих аналогов, выполненных на регулируемом стабилизаторе напряжения TL431 с собственным минимальным током потребления ~ 1мА, здесь в качестве порогового элемента выступает полевой транзистор, который в статическом режиме не потребляет вообще ничего. Поэтому весь собственный ток потребления устройства в проводящем состоянии определяется исключительно номиналами R1 и R2 (100. 150 микроампер), а при разрядке и отключении аккумулятора от нагрузки – практически равен нулю.
Рис.1 Две схемы защиты аккумуляторов от глубокого разряда и КЗ в нагрузке: слева
на P-канальном ключе, справа на N-канальном ключе
Обе схемы идентичны и по сути представляют собой “перевёрнутые” копии друг друга. Они довольно универсальны и (при соответствующем выборе мощности и напряжения отсечки транзистора Т1) могут служить для защиты практически любых типов аккумуляторов, независимо от их напряжения и тока нагрузки.
Рассмотрим принцип работы левой схемы, выполненной на P-канальном силовом транзисторе (Т1).
Конденсатор С1 предназначен для первоначального запуска схемы. При подключении аккумулятора либо замыкании выключателя S1 он кратковременно подтягивает затвор Т1 к минусу, транзистор отпирается и остаётся в таком состоянии до тех пор, пока напряжение на клеммах АКБ находится выше определённого значения, т. е. до тех пор, пока аккумулятор заряжен.
За напряжением на аккумуляторе (в данном случае на нагрузке) следит N-канальный транзистор Т2, имеющий порог открытия близкий к напряжению отсечки (Uотс), которое для транзистора 2N7000 составляет величину ~ 2.5 В. При заряженном аккумуляторе напряжение Uзи транзистора превышает напряжение отсечки и транзистор остаётся отрытым, притягивая затвор Т1 к минусу и поддерживая его в открытом состоянии.
По мере разрядки аккумуляторной батареи, напряжение Uзи Т2 снижается и когда оно приблизится к 2.5 В, то транзистор начнёт закрываться. Это приведёт к росту напряжения на затворе Т1, что, так или иначе, также приводит к его закрыванию и отключению АКБ от нагрузки.
Поскольку вся эта цепочка охвачена положительной обратной связью, то отключение нагрузки от аккумулятора происходит резко и с предсказуемым порогом, близким к напряжению отсечки Т2.
Для выхода из режима блокировки, нужно зарядить аккумулятор выше порога срабатывания защиты, после чего поставить его на штатное место либо замкнуть выключатель S1.
Напряжение отключения устанавливается подстроечным резистором R2.
Падение напряжения на электронном ключе (транзисторе T1) определяется сопротивлением канала выбранного типа прибора. К примеру, для приведённого транзистора IRLTS2242, сопротивление открытого канала (при токе 6,9 А и Uзи = 4,5 В) составляет 0,032 Ом, что обеспечивает падение напряжения на нём ~ 220 мВ. Такое падение напряжения будет иметь место лишь при максимальном токе нагрузки (6,9 А), при более же низких токах это значение будет кратно уменьшаться, т. е. при 690 мА составит всего лишь 22 мВ.
В случае КЗ или чрезмерно высокого тока в нагрузке, напряжение, выдаваемое аккумулятором, неминуемо снизится, что также приведёт к срабатыванию схемы защиты. Время срабатывания при КЗ – около 50 мсек.
Ток потребления устройства с заряженным аккумулятором составляет I(ма) = Uакк(В)/67(кОм) .
При срабатывании защиты потребляемый ток практически равен нулю.
Внимание.
1. Допустимые напряжения сток-исток и затвор-исток применяемых MOSFET транзисторов должны превышать максимальное напряжение аккумуляторов.
И если с этим требованием, как правило, проблем не возникает, то к следующему пункту следует отнестись серьёзно.
2. Значение напряжения отсечки транзистора Т1 должно быть как минимум в 2,5 раза меньшим, чем напряжение разряженного аккумулятора, при котором происходит срабатывание защиты.
А поскольку транзисторов с низкими напряжениями отсечки не так уж и много, то мы поднатужились и выложили-таки список с такими полевиками на отдельной странице – MOSFET транзисторы с низкими напряжениями отсечки.
Тема: Простая защита аккумулятора от глубокого переразряда
Работать будет, но транзистор при отключении нагрузки будет закрываться постепенно. На транзисторе некоторое время будет выделятся мощность (Ватт 2-5 в Вашем случае), может потребоваться радиатор.
- Поделиться этим сообщением через
- Поделиться этим сообщением через
- Поделиться этим сообщением через
- Поделиться этим сообщением через
- Поделиться этим сообщением через
- Поделиться этим сообщением через
- Поделиться этим сообщением через
- Поделиться этим сообщением через
- Wan-Derer Автор записи 29.11.2018 в 09:10
- Wan-Derer Автор записи 13.10.2019 в 17:45
Very High Power Регистрация 23.05.2005 Адрес Красноярск, Россия Возраст 45 Сообщений 1,054 Поблагодарили 122 Поблагодарил 32
Standart Power Регистрация 26.03.2004 Адрес Владикавказ Возраст 50 Сообщений 188 Поблагодарили 5 Поблагодарил 2
Сообщение от RU0AU
Не будет она работать нормально. Падать на транзисторе будет много. Греться он будет не только при отключении но и при включении. При напряжении близком к напряжению стабилитрона +0,6 Вольт- схема будет вести себя черезвычайно прикольно! А вот нагрузке эти “приколы” могут не очень понравится
Собери – увидишь! собирать то там минуты на две с перекуром, только в качестве нагрузки используй что нибудь не капризное к питанию.. например резистор, лампочка не подходит, уж очень нелинейная нагрузка
Да, и снова отключаем “минус”
Сообщение от RU0AU
Добрый день! Вроде простой вопрос, но поиском ничего ценного не нашлось.
Задача – есть свинцовый акк-р 12В 7А/ч, и еще 6В 12А/ч, питают в постоянном режиме “железяку”, заряжать вовремя получается не всегда.
Как их защитить от переразряда? Т.е. насколько я понимаю необходимо отключение акк-ра от нагрузки при достижении порядка 10,5В на 12-и Вольтовом акк-ре и около 5В на 6-и Вольтовом акк-ре.
Подкиньте простенькую схемку pse.
Добрый день!
Есть простое решение этой проблемы.
Подключаете GSM – дозвонщик ОКO-U.
При пропадании или появлении сетевого напряжения он анализирует падение/повышение напряжения на клеммах аккумулятора.
И присылает Вам SMS-сообщение.
На борту имеется релейный выход.
С помощью Вашего мобильника вы дистанционно управляете его работой.
Программируется легко.
Удачи .
Big Gun Регистрация 25.01.2006 Адрес Петрозаводск Возраст 75 Сообщений 5,835 Поблагодарили 2479 Поблагодарил 1446
Сообщение от RU0AU
Вообще то полностью заряженный свинцовый аккумулятор это 14,4 В.
Если вы в буфере будете заряжать до 13,8 он быстро засульфатируется.
Значит автоматику надо на 14,4 делать.
.
У меня в деревне с весны по осень стоит в буфере 60 А/ч Бошевский необслуживаемый.
С БП я ему даю 14,5 В когда он полностью зарядится и без нагрузки.
Лет 7 тому такой же аккумулятор угробил за пару лет – держал напругу 13,8 В.
Вот схема абсолютно рабочая изначально была на 12 вольт, переделана под 48 станционное питание.
В принципе можно поискать оригинал и найти номиналы под 12в питание.
Защита станционных АКБ
При пропадании сетевого электропитания АТС, питание осуществляется от АКБ, которые могут поддерживать ее работоспособность сравнительно небольшое время – всего несколько часов, после чего они уходят в глубокий разряд. Такой разряд кислотно-свинцовых АКБ для них губителен, а цена на них – немаленькая. Их необходимо защитить от такого режима. Для этого нами применяется довольно простое устройство защитного отключения.
Работа устройства в режиме “сеть” – АТС и УЗО питаются от станционного БП напряжением 48 вольт. Стабилитроны VD2-5 в сумме имеют напряжение около 41 вольт (набор ид Д814 с разными буквами до суммы), которые пробиваются этим напряжением и протекающий через них ток, отпирает транзистор VT1.
Транзистор открыт и по цепи коллектора, через обмотку реле и балластный резистор течет ток, удерживающий реле во включенном состоянии. Через контакты реле идет медленный подзаряд АКБ.
При пропадании сети, питание АТС и УЗО продолжается от АКБ. УЗО остается во включенном режиме.
По мере разряда АКБ, падает напряжение на её клеммах и когда напряжение уменьшится до критического уровня (примерно 41. 42 Вольт – следует подобрать стабилитроны), ток базы транзистора уменьшается, транзистор запирается и соответственно отпускает реле.
АКБ отключается от нагрузки, не уходя в режим чрезмерно глубокого разряда, не просто вредного, а губительного для нее.
При запирании транзистора, возможно появление импульса ЭДС самоиндукции катушки реле, для защиты транзистора от пробоя установлен диод VD1.
При восстановлении сетевого питания, напряжение питания поступает на цепочку стабилитронов, пробивает их и транзистор снова открывается, подавая питание на обмотку реле. Реле восстанавливает подключение АКБ к станционной шине питания, АКБ начинает заряжаться.
Устройство полностью автономно и будучи однажды настроено, более не требует какого-либо обслуживания.
Конструкция и компоненты:
Вся конструкция собирается на плате из стеклотекстолита, размерами 4х8 см.
Реле – применено реле от КаМАЗа c обмоткой на 24 Вольт и коммутируемым током до 20 ампер, возможно применение другого аналогичного.
R1 – Для “КаМАЗовского” реле 400 Ом/6 Ватт (составной из резисторов МЛТ-2)
R2 – 22 КОм МЛТ-0.5
R3 – 1.5 КОм МЛТ-0.5
VD1 – Д226
VD2-5 – Д814с буквами В,Г,Д – подобрать до суммарного напряжения 41 Вольт.
VT1 – КТ940 с небольшим теплоотводом. Достаточно медной пластинки 2х6 см.
В процессе работы транзисторы были заменены на какие-то импортные.
После этого необходимость в теплоотводе отпала. Транзистор холодный.
для 12в.
R2 – 2K
R3 – 200
если реле 12в, то R1 выкинуть.
стабилитрон поставить по желаемому напряжению отключения аккумулятора.
Без позывного Регистрация 15.05.2010 Адрес Калининградская обл. Возраст 68 Сообщений 330 Поблагодарили 39 Поблагодарил 27
Главное своевременно , вопрос из прошлого – 2009г, наверное уже решился. Хотя к Вашей схеме будет небольшое дополнение, вдруг кому пригодится: всё будет хорошо, но только если мощность выпрямителя с хорошим запасом, т.к. при подключении разряженной батареи выходное напряжение БП может понизиться настолько, что транзистор не откроется. Подобное явлением легко устранить если добавить реле для контроля напряжения сети и его контакты на замыкание включить параллельно коммутирующим постоянный ток.
ЗАЩИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
В этой статье пойдет речь об устройстве защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда. Из названия конструкции понятно, что устройство защиты аккумуляторной батареи предназначено для предотвращения глубокого разряда аккумуляторных батарей. Суть схемы в автоматическом отключении нагрузки при уменьшении напряжения батареи до минимально допустимого значения. Данный девайс можно использовать везде, где используются кислотные или щелочные батареи и где отсутствует постоянный контроль за состоянием аккумуляторов, то есть там, где важно обеспечить предотвращение необратимых процессов, связанных с глубоким разрядом.
Идея создания этого устройства возникла давно. Первый, кто заговорил об этом, был i8086. Он собрал преобразователь для длительного автономного питания своего ноутбука от автомобильного аккумулятора. Но преобразователь не отключался при снижении напряжения ниже 10 В, а продолжал работать и разряжать аккумулятор.
Понятно, что для аккумулятора очень нежелателен разряд ниже порогового для него напряжения в 10 В. Часто приходилось периодически контролировать напряжение на клеммах аккумулятора с помощью цифрового мультиметра, что очень неудобно, и если недосмотреть, то и аккумулятор придется скоро поменять из-за глубокой разрядки.
В связи с этим, товарищ Кулибин и уважаемый i8086 начали поиски подходящего устройства защиты аккумуляторной батареи для этой цели. Просмотрев немало информации в Интернете и не найдя ничего подходящего я поделился данной проблемой с уважаемой Анастасией! Она предложила оригинальное включение операционного усилителя OP 07 как компаратора совместно со стабилизатором 78 L 05.
Схема из первоисточника
Обсудив данную схему с коллегами, мы решили ее немного доработать, внеся некоторые сервисные функции управления и индикации. Результатом наших творческих экспериментов явилась эта схема УЗАБ:
Схема прошла тестовые испытания с очень великолепным результатом. Рассмотрим сервисные функции схемы:
– Индикация пониженного напряжения питания. При снижении напряжения до 10,5 В загорается светодиод.
– После аварийного отключения повторное включение возможно при напряжении выше 11,0 В, нажатием на кнопку «ON».
– Если есть необходимость отключить нагрузку вручную, достаточно нажать кнопку «OFF».
– При снижении напряжения до 10,0 В происходит полное отключение нагрузки и схемы контроля от аккумулятора.
– Благодаря подстроечным резисторам, напряжения срабатывания компараторов можно регулировать для конкретных типов аккумуляторов.
– Полезное преимущество – защита от переполюсовки (не соблюдения полярности) при подключении к аккумулятору. В этом случае устройства защиты аккумуляторной батареи и подключенное устройство просто не включатся.
Преимущество предложенного решения с использованием реле трудно сравнить с простейшей защитой – включением в обратной полярности мощного диода, когда в случае неправильной полярности сгорит предохранитель. В данном случае ничего сгореть не может, так как просто не включится.
В схеме применены следующие детали:
Можно использовать подстроечные резисторы любого номинала от 10 до 100 кОм. Стабилизатор напряжения 78 L 05 на напряжение можно заменить на любой другой аналогичный, например, КР142ЕН5А. Транзистор КТ815 можно заменить на КТ817 или другой соответствующей проводимости. Реле на ток 10 А и напряжение срабатывания 12 В, можно применить и другие аналогичные.
Диод используем любой маломощный, способный выдержать ток обмотки реле. Светодиод желательно красного цвета свечения. Можно использовать мигающий светодиод со встроенным генератором для лучшей визуализации. Измерения показали, что нет необходимости установки токоограничивающего резистора, т.к. напряжение на нем равно 2В, а ток ограничивается самим ОУ LM358N.
Кнопки применены разных цветов, зеленая на включение, красная – на отключение.
Печатную плату в формате layout качаем здесь
Вид со стороны пайки:
Собранное без ошибок устройство начинает работать сразу, наладка заключается в установке нужных порогов напряжения зажигания светодиода и отключения реле. На данный момент это устройство используется совместно с преобразователем для ноутбука, которые смонтированы в единый корпус.
Представляется интересным предложение Анастасии в использовании данного схемного решения в автоматических зарядных устройствах, которые будут отключать цепь зарядки аккумулятора при достижении порогового уровня напряжения. На наш взгляд, нам есть над чем поработать!
Защита Акб от глубокого разряда
Устройство для защиты 12v аккумуляторов от глубокого разряда и короткого замыкания с автоматическим отключением его выхода от нагрузки.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Напряжение на аккумуляторе, при котором происходит отключение — 10± 0.5V. (У меня вышло ровно 10,5 В) Ток, потребляемый устройством от аккумулятора во включенном состоянии, не более — 1 мА. Ток, потребляемый устройством от аккумулятора в выключенном состоянии, не более — 10 мкА. Максимально допустимый постоянный ток через устройство — 5А.(30 Ватт лампочка 2,45 А — Мосфит без радиатора +50 градусов(комнатная +24))
Максимально допустимый кратковременный (5 сек) ток через устройство — 10А. Время выключения при коротком замыкании на выходе устройства, не более — 100 мкс
ПОРЯДОК РАБОТЫ УСТРОЙСТВА
Подключите устройство между аккумулятором и нагрузкой в следующей последовательности:
— подключите клеммы на проводах, соблюдая полярность (оранж. провод +(красный), к аккумулятору,
— подключите к устройству, соблюдая полярность (плюсовая клемма помечена значком +), клеммы нагрузки.
Для того чтобы на выходе устройства появилось напряжение нужно кратковременно замкнуть минусовой выход на минусовой вход. Если нагрузку кроме аккумулятора питает другой источник, то этого делать не надо.
УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ;
При переходе на питание от аккумулятора, нагрузка разряжает его до напряжения срабатывания устройства защиты (10± 0.5V). При достижении этой величины, устройство отключает аккумулятор от нагрузки, предотвращая дальнейший его разряд. Включение устройства произойдет автоматически при подаче со стороны нагрузки напряжения для заряда аккумулятора.
При коротком замыкании в нагрузке устройство также отключает аккумулятор от нагрузки, Включение его произойдет автоматически, если со стороны нагрузки подать напряжение больше 9,5V. Если такого напряжения нет, то надо кратковременно перемкнуть выходную минусовую клемму устройства и минус аккумулятора. Резисторами R3 и R4 устанавливается порог срабатывания.
Запчасти
1. Монтажная плата(не обязательно, можно навесу)
2. Полевой транзистор любой, подбирайте по А и В. Я взял RFP50N06 N-канал 60В 50А 170 град [TO-220AB]
3. Резисторы 3 на 10 ком, и 1 на 100 ком
4. Биполярный транзистор КТ361Г
5. Стабилитрон 9.1 В
Доп. Можно клеммы + Микрик для запуска.(Я себе не делал т.к. у меня это будет часть другого устройства)
6. Можно по светодиоду на вход и выход для наглядности(Подбирайте резистор, паяйте в параллельно)
Паяльник+олово+спиртоканифоль+кусачки+проводки+мультиметр+нагрузка и т.д. и т.п. Паял Оловянно-сопельным путём. Травить на плате мне не охота . Лейаута нет. Нагрузка 30 Ватт, Ток 2,45 А полевик греется на +50 град(комнатная +24). Охлаждение не нужно.
Пробывал нагрузку 80 Ватт … ВАХ-ВАХ. Температура за 120 град. Дорожки начали краснеть… Ну сами знаете нужно радиатор, Хорошо пропаянные дорожки.
Защита аккумулятора от разряда (BMS)
Предыстория такова. Собираю квадрокоптер Нужны хорошие аккумуляторы: большой ёмкости, с хорошей токоотдачей, лёгкие. Т.е. литий-ионные. Была закуплена пара аккумуляторов и было решено их протестировать. Я в последнее время проверяю всё что покупаю в Китае. Гораздо лучше собирать устройство из заведомо исправных деталей: во-первых, есть время перезаказать детальку если пришла дохлая, во-вторых, на столе элемент проверить проще чем в устройстве и не придётся выдирать его из недр в случае чего. Входной контроль — это правильно!
Итак, проверяю мои батарейки и обнаруживаю что они показывают ёмкость заметно меньше заявленной. Ну, бывает, полежали на складе и всё такое (хотя напряжение было в норме и это должно было насторожить). Помню что аккумуляторы можно «потренировать», т.е. провести несколько циклов разряд-заряд и тогда ёмкость может восстановиться.
Ставлю одну батарею на зарядник iMax B6, который умеет автоматически управлять процессами разряда и заряда. Процесс долгий… что делать со второй? Ага, мысль! Давай-ка я её по-старинке, лампочкой разряжу! Да, я знаю что литий-ионные аккумуляторы нельзя разряжать ниже примерно 3 Вольт на элемент («банку»), но у меня же есть тестер, я буду контролировать напряжение прям на балансировочном разъёме… В общем, плохая идея. Я, конечно закрутился и угандошил батарейку в ноль 🙁
Я думал — ничего страшного. Прошлый опыт с никель-кадмием говорит что полный разряд это плохо, но не смертельно. Ан нет! Моему аккумулятору хватило одного раза чтобы один элемент из трёх вздулся и сдох (пришлось его ампутировать и теперь у меня есть 2S аккумулятор). Т.е. литий-ионный аккумулятор разряжать ниже 3В на элемент не просто нельзя, а совсем, вообще нельзя!
Так, думаем дальше. Далеко не во всех приборах, особенно самодельных есть контроллер, который не даст разрядить батарею до опасного уровня. Значит нужно некое устройство, которое будет следить за напряжением и предупредит в случае чего. Моделисты всего мира в голос ржут надо мной за такую свежую идею 😀
Как это сделать? Мысль потекла в какие-то влажные дали, в сторону схемы на микроконтроллере с поэлементным контролем батареи… И тут на глаза попалось видео, в котором была предложена очень простая аналоговая схемка, которая отключает питание при снижении напряжения ниже заданного порога. Правда, она следит только за общим напряжением на батарее и не контролирует отдельные «банки»…. но мы же заряжаем наш аккумулятор по-честному, на балансирующем заряднике, поэтому при работе достаточно знать общее напряжение.
Пока я размышляю, китайцы действуют! И вот один из них накосячил вместо заказанных «кренок» (L7805) прислал мощные МОП-транзисторы (они же MOSFET). Нууууу… раз столько всего сошлось — пора браться за паяльник 🙂
Так, схема годная. Но есть нюанс (c). В ней есть кнопка запуска. Т.е. чтобы включить нагрузку, надо подать напряжение и кратковременно нажать кнопку. Неудобно: два действия вместо одного. Хочу без кнопки!
Смотрим исходную схему. Если напряжение АКБ выше порога срабатывания стабилитрона, он открыт. Через базу транзистора VT1 течёт ток и он тоже открыт. На затвор VT2 попадает напряжение и он тоже открыт. На нагрузку идёт питание. Если напряжение на АКБ падает ниже порога, стабилитрон закрывается, VT1 и VT2 — тоже. Но в изначальном состоянии если схема обесточена, VT2 закрыт, цепь разорвана и ток через стабилитрон возникнуть не может. Для решения этой проблемы автор применил хак в виде кнопки, которая «обходит» VT2 и запускает схему.
Что нам нужно чтобы избавиться от кнопки. Надо чтобы при подаче напряжения через базу потёк ток, хотя бы кратковременно. Дальше схема запустится и будет работать как задумано. Нужна как бы перемычка между базой VT1 и минусом АКБ, которая возникнет в момент включения питания и исчезнет через некоторое время. На эту роль хорошо подходит… конденсатор. Известно что при подаче напряжения на разряженный конденсатор через него течёт ток… М… Как ток может течь через конденсатор если это по сути разрыв? Парадокс, но может. Сейчас запутаю ещё больше. На самом деле ток через конденсатор не течёт, но он течёт через цепь конденсатора. За подробностями — в любую книжку по аналоговой схемотехнике или сюда.
Теперь смотрим мою схему в заголовке статьи. Рядом со стабилитроном конденсатор. Это и есть наша умная перемычка-времянка для старта схемы. Мне под руку попался конденсатор на 20 мкФ, но думаю можно и поменьше.
Ещё одно усовершенствование, которое я сделал — добавил индикацию срабатывания защиты. Т.е. напряжение на АКБ просело, схема отключила нагрузку и зажёгся светодиод. Теперь пользователь точно знает почему упал его вертолёт что это сработала защита, а отвалилось что-то плохо припаянное. На моей схеме это цепь VT1-R1-HL1 (да, надо было сохранить нумерацию оригинала… но переделывать уже лень). Если индикация не требуется, эти элементы можно исключить.
И ещё маленький нюанс. На исходной схеме в цепи стабилитрона стоят резисторы R3-R4 по 10 кОм. Это много. Предположим, напряжение отсечки 9В. При этом напряжении через стабилитрон течёт ток 9 В / 20 кОм = 0.45 мА. Этого мало. Стабилитрону для нормальной работы требуется чтобы ток через него был не ниже определённого значения. Я сходу не нашёл какой минимальный ток допустим для 1N4739A, но уменьшил сопротивления резисторов так чтобы ток был чуть больше 1 мА.
Я спаял эту схему на макетке, всё работает как и задумано.
Защита аккумулятора от разряда (BMS) : 4 комментария
Схема собрал и она сразу заработала. Транзисторы поставил 3906 и irfz44. Подключил к аккумулятору, через 5 часов, засветился светодиод. Проверил, аккумулятор сел как надо. Большое спасибо. Теперь соберу на smd компонентах, что бы в зарядное поместилось. До этого собирал разные — на компораторе, lm431 и другие, так не работала. А теперь счастлив. Шуруповёрты работают как надо.
Рад что помогло 🙂
К недостаткам этой схемы надо отнести то что какое-никакое электричество она жрёт. Так что аккум с шурика при простое надо снимать чтобы не было «саморазряда».
А как у вас заработает повторно схема при разрядки аккумулятора. Какой толк будет если подключите зарядник. У вас схема снова не активируется, до тех пор пока схему опять не переподключите непосредственно к самому аккумулятору
Если подключить зарядник, напряжение на входе схемы скачком возрастёт. Просто не с 0, скажем, до 12В, а, например, с 9 до 12.
Дальше всё как описано в статье. Эффект, конечно, будет меньше, но, возможно, этого хватит чтобы открыть транзисторы. Надо тестировать.
Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда
Как часто мы забываем выключить нагрузку от аккумулятора… Вы никогда не задумывались над этим вопросом… А ведь часто так бывает вроде работает-работает АКБ, а тут что то высох… Меряем на нем напряжение, а там 9-8В, а то и меньше. Торба, востановить аккумуляторную батарею можно попробовать, но не всегда выходит.
По этому поводу было придумано устройство, которое при разрядке аккумулятора будет отключать от него нагрузку и предотвратит глубокую разрядку АКБ, ведь не секрет, что АКБ боятся глубокого разряда.
Если честно, я думал много раз об устройстве защиты аккумулятора от глубокого разряда, но никак не судьба было все попробовать. И вот на выходных поставил цель сделать небольшую схему защиты
Схема защиты аккумулятора от полного разряда
Кнопки Start и Stop любые без фиксации
Рассмотрим схему. Как видите все построено на двух ОУ включенных в режиме компаратора. Для эксперимента была взята LM358. И так поехали…
Опорное напряжение формируется цепочкой R1-VD1. R1 балластный резистор, VD1 – простейший стабилитрон 5В, можно и на большее-меньшее напряжение. Но не больше и не равное напряжению разряженного АКБ, которое равно кстати 11В.
На первом ОУ был собран компаратор, сравнивающий опорное напряжение с напряжением аккумулятора. Напряжение на 3 ногу подается от АКБ через резисторный делитель, который и создает сравниваемое напряжение. Если на делителе напряжение приравнивается к опорному, на первой ножке появляется положительное напряжение, которое открывает транзисторы, которые поставлены как усилительный каскад, что бы не нагружать выход ОУ.
Настраивается все просто. Подаем на клемму Out — 11В. Именно на эту ногу, потому что на диоде идет падение на 0,6В и потом придется перестраивать схему. Диод нужен, что бы при нажатии на кнопку старт, ток не уходил в нагрузку, а подавал напряжение на саму схему. Подбором резисторов R2R6 ловим момент, когда реле будет отключаться, на 7 ноге пропадет напряжение, а на 5 ноге напряжение должно быть чуть меньше опорного
Когда отстроили первый компаратор, подаем напряжение 12В, как и положено, на клемму Vcc и жмем Start. Схема должна включится и работать без проблем, пока напряжение не упадет до 10,8В, схема должна отключить реле нагрузки.
Нажимаем Стоп, на 5 ноге пропадет напряжение и схема отключится. Кстати C1 лучше не ставить большего наминала, поскольку он будет долго разряжаться и придется держать кнопку STOP дольше. Кстати пока не придумал как заставить схему сразу отключаться, если на самой нагрузке стоит хорошая емкость, которая будет дольше разряжаться, хотя можно и на сам кондер балластный резистор кинуть
На втором Оу было решено собрать индикатор указывающий когда АКБ почти разряжен и схема должна отключиться. Настраивается так же… Подаем на Out – 11,2В и подбором R8R9 добиваемся, что бы загорался красный светодиод
На этом настройка заканчивается и схема полностью работоспособна…
Скачать печатную плату
Пароль от архива jhg561bvlkm556
Удачи всем с повторением…
Для безопасной, качественной и надежной зарядки любых типов аккумуляторов, рекомендую универсальное зарядное устройство
Что бы не пропустить последние обновления в мастерской, подписывайтесь на обновления в Вконтакте или Одноклассниках, так же можно подписаться на обновления по электронной почте в колонке справа
Не хочется вникать в рутины радиоэлектроники? Рекомендую обратить внимание на предложения наших китайских друзей. За вполне приемлемую цену можно приобрести довольно таки качественные зарядные устройства
Зарядное устройство 12В 1.3А
Простенькое зарядное устройство с светодиодным индикатором зарядки, зеленый батарея заряжается, красный батарея заряжена.
Есть защита от короткого замыкания, есть защита от переполюсовки. Отлично подойдет для зарядки Мото АКБ емкостью до 20Ач, АКБ 9Ач зарядит за 7 часов, 20Ач — за 16 часов. Цена на это зарядное всего 403 рубля,доставка бесплатна
Зарядное устройство для самых разнообразных типов аккумуляторов 12-24В с током до 10А и пиковым током 12А. Умеет заряжать Гелиевые АКБ и САСА. Технология зарядки как и у предыдущего в три этапа. Зарядное устройство способно заряжать как в автоматическом режиме, так и в ручном. На панеле есть ЖК индикатор указывающий напряжение, ток заряда и процент зарядки.
Хороший прибор если вам надо заряжать все возможные типы АКБ любых емкостей, аж до 150Ач
Цена на это чудо 1 625 рублей, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 23, оценка 4,7 из 5. При заказе не забудьте указать Евровилку
Если какой то товар стал недоступен, пожалуйста напишите в комментарий внизу страницы.
Автор Статьи: Admin-чек
