Circuito de proteção contra descarga excessiva de bateria baseado em Arduino

Neste post, vamos construir um circuito de proteção de descarga excessiva para bateria de 12v usando Arduino que pode proteger a bateria SLA de 12V contra descarga excessiva e também proteger a carga conectada de sobretensão no caso de bateria sobrecarregada ser conectada.

Compreendendo as taxas de carga / descarga da bateria

Todas as baterias têm declínio natural, mas a maioria delas se danifica por desconhecimento por parte dos usuários. A vida útil da bateria diminuirá se a tensão de uma bateria cair abaixo de certo grau, no caso da bateria SLA de 12V, ela não deve ficar abaixo de 11,80 V.

Este projeto poderia ser realizado com comparadores, mas aqui estamos usando microcontrolador e codificação para realizar o mesmo.

Este circuito é adequado para cargas resistivas e outras cargas que não geram ruído na alimentação durante a operação. Tente evitar cargas indutivas, como motores DC com escova.

Os microcontroladores são sensíveis ao ruído e esta configuração pode ler valores de tensão de erro nesse caso, e pode interromper a carga da bateria com a tensão errada.

Como funciona

O discutido sobre proteção contra descarga O circuito para bateria de 12v consiste em um divisor de tensão que é responsável por diminuir a tensão de entrada e reduzir para uma faixa estreita onde o Arduino pode ler a tensão.

O resistor pré-definido de 10k é usado para calibrar as leituras no Arduino. Essas leituras são usadas pelo Arduino para acionar o relé, a calibração desta configuração será discutida na parte posterior do artigo.

Um indicador LED é utilizado para indicar o status do relé. O transistor liga / desliga o relé e um diodo é conectado ao relé para interromper o pico de alta tensão gerado pelo relé, enquanto o liga / desliga.

Quando a tensão da bateria fica abaixo de 11,80 V, o relé liga e desliga a bateria da carga e o indicador LED também liga, isso acontece mesmo quando o circuito lê sobretensão da bateria, você pode definir o corte de sobretensão no programa .

Quando a bateria fica abaixo de 11,80 V, o relé desconecta a carga, o relé reconectará a carga à bateria somente depois que a tensão da bateria atingir acima da tensão nominal que está definida no programa.

A tensão nominal é a tensão normal de operação da carga. O mecanismo indicado acima é feito porque a tensão da bateria aumenta após a desconexão da carga e isso não deve acionar o relé em estado de bateria fraca.

A tensão nominal no programa é definida como 12,70 V, que é a tensão total da bateria de baterias SLA de 12 V típicas (tensão total da bateria após desconectar do carregador).

Código do programa:

//---------Program developed by R.Girish----------//
float cutoff = 11.80 //Cutoff voltage
float nominal = 12.70 //Nomial Voltage
float overvoltage = 14.00 //Overvoltage
int analogInput = 0
int out = 8
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000
float R2 = 10000
int value = 0
int off=13
void setup()
{
pinMode(analogInput,INPUT)
pinMode(out,OUTPUT)
pinMode(off,OUTPUT)
digitalWrite(off,LOW)
Serial.begin(9600)
}
void loop()
{
value = analogRead(analogInput)
vout = (value * 5.0) / 1024
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin<0.10)
{
vin=0.0
}
if(vin<=cutoff)
{
digitalWrite(out,HIGH)
}
if(vin>=nominal && vincutoff)
{
digitalWrite(out,LOW)
}
if(vin>=overvoltage)
{
digitalWrite(out,HIGH )
delay(10000)
}
Serial.println('INPUT V= ')
Serial.println(vin)
delay(1000)
}
//---------Program developed by R.Girish----------//

Observação:

float cutoff = 11,80 // Tensão de corte
float nominal = 12,70 // Tensão Nomial
flutuação sobretensão = 14,00 // Sobretensão

Você pode alterar o corte, o nominal e a sobretensão alterando os valores acima.
É recomendado não modificar esses valores, a menos que você esteja trabalhando com voltagem de bateria diferente.

Como calibrar:

A calibração para este circuito de proteção contra descarga excessiva da bateria deve ser feita com cuidado; você precisa de uma fonte de alimentação variável, um bom multímetro e uma chave de fenda para ajustar o resistor predefinido.

1) A configuração concluída está conectada a uma fonte de alimentação variável sem carga.
2) Defina os 13 volts na fonte de alimentação variável, verifique isso usando um multímetro.
3) Abra o monitor serial e gire o resistor predefinido de 10k no sentido horário ou anti-horário e traga as leituras para perto das leituras do multímetro.
4) Agora, reduza a tensão da fonte de alimentação variável para 12 V, o multímetro e o monitor serial devem ler o mesmo valor ou muito próximo.
5) Agora, reduza a tensão para 11,80 V o relé deve acionar e o LED deve acender.
6) Agora, aumente a tensão para 14,00V o relé deve acionar e o LED acender.
7) Se os conjuntos acima forem bem-sucedidos, substitua a fonte de alimentação variável por uma bateria totalmente carregada, as leituras no monitor serial e no multímetro devem ser as mesmas ou muito próximas.
8) Agora conecte a carga, as leituras em ambos devem permanecer iguais e sincronizadas.
Se as etapas acima forem bem-sucedidas, seu circuito está pronto para servir a bateria.

NOTA:

Observe este ponto durante a calibração.

Quando o relé é acionado devido ao corte de baixa tensão ou devido ao corte de sobretensão, as leituras no monitor serial não irão ler a tensão correta como no multímetro e mostram mais ou menos do que no multímetro.

Mas, quando a tensão volta à tensão normal de operação, o relé desliga e começa a mostrar a tensão correta.

A conclusão do ponto acima é que, quando o relé é acionado LIGADO, as leituras no monitor serial mostram alguma variação significativa e você não precisa calibrar novamente neste estágio.