Circuito de testador preciso da capacidade da bateria - Testador de tempo de reserva

O circuito do testador preciso da capacidade da bateria explicado no artigo a seguir pode ser usado para testar a capacidade máxima de backup de qualquer bateria recarregável em tempo real.

Por Timothy John

Conceito básico

O circuito funciona praticamente descarregando uma bateria totalmente carregada em teste através de corrente constante, até que sua tensão atinja o valor de descarga profunda.

Neste ponto, o circuito corta automaticamente a bateria da fonte, enquanto um relógio de quartzo conectado fornece o tempo decorrido durante o qual a bateria forneceu o backup. Este tempo decorrido no relógio informa o usuário sobre a capacidade precisa da bateria em relação à corrente de descarga definida.

Agora vamos aprender o funcionamento detalhado do circuito etster de capacidade da bateria proposto com a ajuda dos seguintes pontos:

Cortesia de design: Elektor Electronics

Principais etapas do circuito

Referindo-se ao esquema acima do testador de tempo de bateria reserva, o projeto pode ser dividido em 3 estágios:

• Estágio de descarga de corrente constante usando IC1b
• Estágio de Corte de Descarga Profunda usando IC1a
• Corte de alimentação externa do relógio de quartzo de 1,5 V

Um único amplificador operacional duplo IC LM358 é usado para implementar tanto o processo de descarga de corrente constante quanto o processo de corte de descarga profunda.

Ambos os amplificadores operacionais do IC são configurados como compartaores.

O comparador op amp IC1b funciona como um controlador preciso de descarga de corrente constante para a bateria.

Como funciona a descarga de bateria de corrente constante

A carga de descarga simulada na forma de resistores R8 a R17 é conectada entre o terminal da fonte MOSFET e a linha de aterramento.

Dependendo da corrente de descarga preferida, uma queda de tensão equivalente é gerada por meio desse banco de resistores paralelo.

Esta queda de tensão é observada e o mesmo potencial exato é ajustado na entrada não inversora do amplificador operacional IC1b, através do pré-ajuste P1.

Agora, enquanto a queda de tensão nos resistores estiver abaixo desse valor definido, a saída do amplificador operacional continua alta e o MOSFET permanece ligado, descarregando a bateria na taxa de corrente constante preferida.

No entanto, se supor que a corrente tende a aumentar devido a algum motivo, a queda de tensão através do banco de resistores também aumenta, fazendo com que o potencial no pino 2 de inversão de IC1b passe para o pino 3 não inversor. Isso muda instantaneamente a saída do amplificador operacional para 0V, desligando o MOSFET.

Quando o MOSFET é DESLIGADO, a tensão através do resistor também cai instantaneamente, e o amplificador operacional LIGA o MOSFET novamente, e este ciclo LIGA / DESLIGA continua em uma taxa rápida, garantindo que a descarga de corrente constante seja perfeitamente mantida no predeterminado nível.

Como calcular os resistores de corrente constante

O banco de resistores paralelo conectado ao terminal de origem do MOSFET T1 determina a carga de descarga de corrente constante para a bateria.

Isso imita a carga real e a taxa de descarga a que a bateria pode estar sujeita durante seu funcionamento normal.

Se um bateria de chumbo ácido é usado, então sabemos que sua taxa de descarga ideal deve ser de 10% de seu valor Ah. Assumindo que temos uma bateria de 50 Ah, a taxa de descarga deve ser de 5 amperes. A bateria pode ser descarregada em taxas mais altas também, mas isso pode afetar seriamente a vida útil da bateria e, portanto, 5 A torna-se a preferência ideal.

Agora, para uma corrente de 5 amperes, devemos definir o valor do resistor de forma que ele se desenvolva em torno de 0,5 V através de si mesmo em resposta à corrente de 5 amperes.

Isso pode ser avaliado rapidamente através da lei de Ohms:

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

Como existem 10 resistores em paralelo, o valor de cada resistor torna-se 0,1 x 10 = 1 Ohm.

A potência pode ser calculada como 0,5 x 5 = 2,5 watts

Como 10 resistores estão em paralelo, a potência de cada resistor pode ser = 2,5 / 10 = 0,25 watts ou simplesmente 1/4 watt. No entanto, para garantir um funcionamento preciso, a potência pode ser aumentada para 1/2 watt para cada resistor.

Como configurar o corte de descarga profunda

O corte de descarga profunda que decide o limite de tensão mais baixo para o backup da bateria é tratado pelo amplificador operacional IC1a.

Ele pode ser definido da seguinte maneira:

Vamos supor que o nível de descarga mais baixo para uma bateria de chumbo-ácido de 12 V seja de 10 V. O pré-ajuste P2 é definido de forma que a tensão no conector K1 produza 10 V. precisos

Isso significa que a inversão do pino 2 do amplificador operacional agora está definida para uma referência precisa de 10 V.

Agora, no início, a tensão da bateria estará acima deste nível de 10 V, fazendo com que o pino de entrada não inversora do pino 3 seja maior do que o pino 2. Devido a isso a saída do IC1a será alta, permitindo que o relé seja LIGADO.

Isso, por sua vez, permitiria que a volatilidade da bateria chegasse ao MOSFET para o processo de descarga.

Finalmente, quando a bateria é descarregada abaixo da marca de 10 V, o potencial do pino 3 de IC1a torna-se maior do que o pino 2, fazendo com que sua saída se torne zero e o relé seja desligado. A bateria é desligada e sem mais descarga.

Como medir o tempo de backup decorrido

Para obter uma medição visual da capacidade da bateria em termos de tempo necessário para que a bateria atinja o nível de descarga total, é essencial ter um indicador de tempo que mostre o tempo decorrido desde o início, até que a bateria tenha atingido a descarga profunda nível.

Isso pode ser implementado simplesmente conectando qualquer relógio de parede de quartzo comum com seu Bateria de 1,5 V removido.

Primeiro, a bateria de 1,5 V do relógio é removida, depois os terminais da bateria são conectados aos pontos do conector K4, com a polaridade correta.

Em seguida, o relógio é ajustado para 12 horas.

Agora, quando o circuito é iniciado, o segundo par de contatos do relé conecta o 1,5 V CC da junção de R7 / D2 ao relógio.

Isso alimenta o relógio de quartzo para que ele possa mostrar o tempo decorrido do processo de descarga da bateria.

Finalmente, quando a bateria está totalmente descarregada, o relé alterna e desconecta a energia do relógio. A hora do relógio congela e registra a capacidade precisa da bateria ou o tempo real de backup da bateria.

Procedimento de teste

Uma vez concluída a montagem do testador de capacidade da bateria, você precisará conectar os seguintes acessórios aos vários conectores de K1 a K4.

K1 deve ser conectado a um voltímetro para definir o nível de tensão de descarga profunda por meio do ajuste de P2.

O K2 pode ser conectado a um amperímetro para verificar a descarga de corrente constante da bateria, embora seja opcional. Se um amperímetro não for usado em K2, certifique-se de adicionar um link de fio entre os pontos K2.

A bateria em teste deve ser conectada ao K3 com a polaridade correta.

Por último, os terminais da bateria de um relógio de quartzo devem ser conectados ao K4 conforme explicado na seção anterior.

Uma vez que os itens acima estão devidamente integrados e os pré-ajustes P1 / P2 configurados de acordo com a explicação anterior, o interruptor S1 pode ser pressionado para inicializar o processo de teste de capacidade da bateria.

Se um amperímetro estiver conectado, ele começará imediatamente a mostrar a descarga de corrente constante precisa, conforme definido pelos resistores de fonte MOSFET, e o relógio de quartzo começará a registrar o tempo decorrido da bateria.