Nauwkeurig batterijcapaciteitstestercircuit - back-uptijdtester

Het nauwkeurige circuit van de batterijcapaciteitstester dat in het volgende artikel wordt uitgelegd, kan worden gebruikt om de maximale back-upcapaciteit van elke oplaadbare batterij in realtime te testen.

Door Timothy John

Basis concept

Het circuit werkt door een volledig opgeladen batterij die wordt getest door constante stroom praktisch te ontladen, totdat de spanning de diepontladingswaarde bereikt.

Op dit punt het circuit automatisch afgesneden de batterij uit de voeding, terwijl een aangesloten kwartsklok de verstreken tijd geeft waarvoor de batterij de back-up heeft geleverd. Deze verstreken tijd op de klok informeert de gebruiker over de precieze capaciteit van de batterij ten opzichte van de ingestelde ontlaadstroom.

Laten we nu de gedetailleerde werking van het voorgestelde batterijcapaciteit-etster-circuit leren met behulp van de volgende punten:

Met dank aan het ontwerp: Elektor Electronics

Hoofdstadia van het circuit

Verwijzend naar het bovenstaande schema van de batterijback-uptijdtester, kan het ontwerp worden onderverdeeld in 3 fasen:

• Constante stroomontladingstrap met behulp van IC1b
• Diepe ontlading Afgesneden fase met behulp van IC1a
• Externe 1,5 V kwartsklokvoeding uitgeschakeld

Een enkele dubbele opamp IC LM358 wordt gebruikt voor het implementeren van beide, het ontladen met constante stroom en het afgesneden proces voor diepe ontlading.

Beide opamps van het IC zijn geconfigureerd als compartaors.

De comparator op amp IC1b werkt als een nauwkeurige constante stroomontladingscontroller voor de batterij.

Hoe de constante stroomontlading van de batterij werkt

De dummy-ontladingsbelasting in de vorm van weerstanden R8 tot R17 is verbonden tussen de MOSFET-bronterminal en de aardingslijn.

Afhankelijk van de geprefereerde ontlaadstroom, wordt een gelijkwaardige spanningsval gegenereerd over deze parallelle weerstandsbank.

Deze spanningsval wordt opgemerkt en exact hetzelfde potentiaal wordt aangepast op de niet-inverterende ingang van de IC1b opamp, via de preset P1.

Zolang de spanningsval over de weerstanden onder deze ingestelde waarde blijft, blijft de opamp-uitgang hoog en blijft de MOSFET ingeschakeld, waardoor de batterij wordt ontladen met de gewenste constante stroomsterkte.

Als u echter veronderstelt dat de stroom om een ​​of andere reden de neiging heeft toe te nemen, neemt de spanningsval over de weerstandsbank ook toe, waardoor de potentiaal op de inverterende pin2 van IC1b over de niet-inverterende pin3 gaat. Hierdoor wordt de output van de opamp onmiddellijk omgedraaid naar 0V en wordt de MOSFET uitgeschakeld.

Wanneer de MOSFET is uitgeschakeld, daalt de spanning over de weerstand ook ogenblikkelijk, en de opamp schakelt de MOSFET weer in, en deze AAN / UIT-cyclus gaat met een hoog tempo door, zodat de constante stroomontlading perfect wordt gehandhaafd op het vooraf bepaalde niveau.

Hoe de constante stroomweerstanden te berekenen

De parallelle weerstandsbank die is aangesloten op de source-aansluiting van de MOSFET T1 bepaalt de constante stroomontladingsbelasting voor de batterij.

Dit imiteert de werkelijke laad- en ontlaadsnelheid waaraan de batterij kan worden blootgesteld tijdens zijn normale werking.

Als een lood zuur batterij wordt gebruikt, dan weten we dat de ideale ontladingssnelheid 10% van de Ah-waarde moet zijn. Stel dat we een batterij van 50 Ah hebben, dan zou de ontlaadsnelheid 5 ampère moeten zijn. De batterij kan ook sneller worden ontladen, maar dat kan de levensduur van de batterij ernstig negatief beïnvloeden, en daarom wordt een 5 ampère de ideale voorkeur.

Nu moeten we voor een stroom van 5 ampère de weerstandswaarde zo instellen dat deze ongeveer 0,5 V over zichzelf ontwikkelt als reactie op de stroom van 5 ampère.

Dit kan snel worden geëvalueerd via de wet van Ohms:

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

Omdat er 10 parallel geschakelde weerstanden zijn, wordt de waarde voor elke weerstand 0,1 x 10 = 1 Ohm.

Wattage kan worden berekend als 0,5 x 5 = 2,5 watt

Aangezien 10 weerstanden parallel staan, kan het wattage van elke weerstand = 2,5 / 10 = 0,25 watt of gewoon 1/4 watt zijn. Om een ​​nauwkeurige werking te garanderen, kan het wattage echter worden verhoogd tot 1/2 watt voor elke weerstand.

Instellen van de diepontladingsgrens

De diepe ontlading die de laagste spanningsdrempel bepaalt voor de batterijback-up, wordt afgehandeld door de opamp IC1a.

Het kan op de volgende manier worden ingesteld:

Laten we aannemen dat het laagste ontladingsniveau voor een 12 V-loodzuuraccu 10 V is. De preset P2 is zo ingesteld dat de spanning over de K1-connector een precieze 10 V produceert.

Dit betekent dat het omkeren van pin2 van de opamp nu op een precieze 10 V-referentie is ingesteld.

Nu, in het begin, zal de batterijspanning boven dit niveau van 10 V zijn, waardoor de niet-inverterende ingangspen van pin3 hoger is dan de pin2. Hierdoor zal de output van de IC1a hoog zijn, waardoor het relais kan worden ingeschakeld.

Dit zou op zijn beurt het mogelijk maken dat de batterijvlucht de MOSFET bereikt voor het ontlaadproces.

Ten slotte, wanneer de batterij wordt ontladen onder de 10 V-markering, wordt pin3-potentiaal van IC1a hoger dan pin2, waardoor de output nul wordt en het relais wordt uitgeschakeld. De batterij wordt afgesneden en kan niet verder worden ontladen.

Hoe u de verstreken back-uptijd kunt meten

Om een ​​visuele meting te krijgen van de batterijcapaciteit in termen van de tijd die de batterij nodig heeft om het volledige ontladingsniveau te bereiken, is het essentieel om een ​​tijdindicator te hebben die de verstreken tijd vanaf het begin weergeeft, totdat de batterij de diepe ontlading heeft bereikt. niveau.

Dit kan eenvoudig worden gerealiseerd door een gewone quartz-wandklok met zijn 1.5V batterij verwijderd.

Eerst wordt de 1,5 V-batterij uit de klok verwijderd en vervolgens worden de batterijpolen met de juiste polariteit op de K4-connectorpunten aangesloten.

Vervolgens wordt de klok aangepast aan 12 0 klok.

Nu, wanneer het circuit wordt gestart, verbindt het tweede paar relaiscontacten de 1,5 V DC van de kruising van R7 / D2 met de klok.

Dit voedt de kwartsklok zodat deze de verstreken tijd van het ontladen van de batterij kan weergeven.

Ten slotte, wanneer de batterij diep ontladen is, schakelt het relais om en schakelt het de stroom naar de klok uit. De tijd op de klok bevriest en registreert de precieze batterijcapaciteit, of de werkelijke back-up tijd van de batterij.

Test procedure

Zodra de montage van de accucapaciteitstester is voltooid, moet u de volgende accessoires aansluiten op de verschillende connectoren van K1 tot K4.

K1 moet worden aangesloten met een voltmeter voor het instellen van het niveau van de diepe ontlading via P2.

K2 kan worden aangesloten met een ampèremeter om de constante ontlading van de batterij te controleren, hoewel dit optioneel is. Als er geen ampèremeter wordt gebruikt bij K2, zorg er dan voor dat u een draadverbinding over de K2-punten toevoegt.

De te testen batterij moet met de juiste polariteit over K3 worden aangesloten.

Ten slotte moeten de batterijpolen van een kwartsklok over K4 worden aangesloten, zoals uitgelegd in het vorige gedeelte.

Zodra de bovenstaande items op de juiste manier zijn geïntegreerd en de instellingen van P1 / P2 zijn ingesteld zoals in de vorige uitleg, kan de schakelaar S1 worden ingedrukt om het testproces van de batterijcapaciteit te initialiseren.

Als er een ampèremeter is aangesloten, zal deze onmiddellijk beginnen met het tonen van de exacte constante stroomontlading zoals ingesteld door de MOSFET-bronweerstanden, en de kwartsklok zal beginnen met het registreren van de verstreken tijd van de batterij.