배터리 전류 표시기 회로 – 전류 트리거 충전 차단

이 게시물에서는 충전하는 동안 배터리가 소비하는 전류의 양을 감지하는 표시 회로가있는 간단한 배터리 전류 센서에 대해 알아 봅니다. 제시된 디자인은 또한 배터리가 완전 충전 수준에서 전류 소모를 멈출 때 자동 차단 기능이 있습니다.

배터리가 충전되면서 전류가 떨어지는 이유

우리는 이미 배터리가 처음에 충전되는 동안 더 많은 양의 전류를 소비하고, 완전 충전 수준에 도달하면이 소비가 거의 0에 도달 할 때까지 떨어지기 시작한다는 것을 이미 알고 있습니다.

이것은 처음에 배터리가 방전 된 상태이고 전압이 소스 전압보다 낮기 때문에 발생합니다. 이로 인해 두 소스에서 상대적으로 더 큰 전위차가 발생합니다.

이 큰 차이로 인해 충전기 출력 인 더 높은 소스의 전위가 훨씬 더 높은 강도로 배터리쪽으로 돌진하기 시작하여 더 많은 양의 전류가 배터리로 들어가게됩니다.

배터리가 최대 레벨까지 충전되면 두 소스의 전위차가 두 소스가 동일한 전압 레벨을 가질 때까지 닫히기 시작합니다.

이 경우 공급 소스의 전압이 배터리로 더 많은 전류를 공급할 수 없으므로 전류 소비가 감소합니다.

이것은 방전 된 배터리가 처음에 더 많은 전류를 소비하고 완전히 충전되었을 때 최소 전류를 소비하는 이유를 설명합니다.

일반적으로 대부분의 배터리 충전 표시기는 배터리의 전압 수준을 사용하여 충전 상태를 나타내며, 여기서는 전압 대신 전류 (암페어) 크기가 충전 상태를 측정하는 데 사용됩니다.

전류를 측정 매개 변수로 사용하면 배터리 충전 상태. 이 회로는 또한 충전되는 동안 전류 소모량을 변환하여 연결된 배터리의 즉각적인 상태를 표시 할 수 있습니다.

LM338 심플 디자인 사용

간단한 전류 차단 배터리 충전기 회로는 적절하게 수정하여 구축 할 수 있습니다. 표준 LM338 레귤레이터 회로 아래 그림과 같이:

배터리 양극 라인에 다이오드를 추가하는 것을 잊었으므로 다음 수정 된 다이어그램과 같이 추가하십시오.

작동 원리

위의 회로의 작동은 다소 간단합니다.

LM338 또는 LM317 IC의 ADJ 핀이 접지선과 단락되면 IC가 출력 전압을 차단한다는 것을 알고 있습니다. 이 ADJ 종료 기능을 사용하여 현재 감지 된 차단을 구현합니다.

입력 전원이 공급되면 10uF 커패시터는 첫 번째 BC547을 비활성화하여 LM338이 정상적으로 작동하고 연결된 배터리에 필요한 전압을 생성 할 수 있도록합니다.

이것은 배터리를 연결하고 Ah 등급에 따라 지정된 전류량을 끌어와 충전을 시작합니다.

이것은 전체에 걸쳐 잠재적 인 차이를 개발합니다 전류 감지 저항 두 번째 BC547 트랜지스터를 켜는 Rx.

이렇게하면 IC의 ADJ 핀에 연결된 첫 번째 BC547이 비활성화 된 상태로 유지되고 배터리가 정상적으로 충전됩니다.

배터리가 충전되면 Rx의 전위차가 떨어지기 시작합니다. 궁극적으로 배터리가 거의 완전히 충전되면이 전위는 두 번째 BC547 기본 바이어스에 비해 너무 낮아져 종료됩니다.

두 번째 BC547이 종료되면 첫 번째 BC547이 켜지고 IC의 ADJ 핀이 접지됩니다.

이제 LM338이 종료되어 충전 공급 장치에서 배터리를 완전히 분리합니다.

Rx는 옴의 법칙 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

Rx = 0.6 / 최소 충전 전류

이 LM338 회로는 큰 히트 싱크에 IC가 장착 된 상태에서 최대 50Ah 배터리를 지원합니다. Ah 정격이 더 높은 배터리의 경우 IC를 외부 트랜지스터로 업그레이드해야 할 수 있습니다. 이 기사에서 논의 .

IC LM324 사용

두 번째 디자인은 LM324 IC 이는 정확한 단계적 배터리 상태 감지를 제공하고 전류 소모량이 최소값에 도달하면 배터리를 완전히 끕니다.

LED가 배터리 상태를 나타내는 방법

배터리가 최대 전류를 소모하면 빨간색 LED가 켜집니다.

배터리가 충전되고 Rx의 전류가 비례 적으로 떨어지면 빨간색 LED가 꺼지고 녹색 LED가 켜집니다.

배터리가 더 충전되면 녹색 LED가 꺼지고 노란색이 켜집니다.

다음으로 배터리가 거의 완전히 충전되면 노란색 LED가 꺼지고 흰색이 켜집니다.

마지막으로 배터리가 완전히 충전되면 흰색 LED도 꺼집니다. 즉, 모든 LED가 꺼져 완전히 충전 된 상태로 인해 배터리의 전류 소비가 0임을 나타냅니다.

회로 작동

표시된 회로를 참조하면 각 연산 증폭기에 사전 설정 가능한 전류 감지 입력이있는 비교기로 구성된 4 개의 연산 증폭기를 볼 수 있습니다.

고 와트 저항 Rx는 배터리 또는 부하에 의해 소비 된 전류를 감지하고이를 해당 전압 레벨로 변환하여 opamp 입력에 공급하는 전류-전압 변환기 구성 요소를 형성합니다.

처음에 배터리는 저항 Rx에 해당하는 가장 높은 전압 강하를 생성하는 가장 많은 양의 전류를 소비합니다.

사전 설정은 배터리가 최대 전류 (완전 방전 레벨)를 소비 할 때 4 개의 연산 증폭기 모두의 비 반전 핀 3이 핀 2의 참조 값보다 높은 전위를 갖도록 설정됩니다.

이 시점에서 모든 연산 증폭기의 출력이 높기 때문에 A4에 연결된 RED LED 만 켜지고 나머지 LED는 꺼진 상태로 유지됩니다.

이제 배터리가 충전되면 Rx의 전압이 떨어지기 시작합니다.

사전 설정의 순차적 조정에 따라 A4 pin3 전압이 pin2보다 약간 낮아져 A4 출력이 낮아지고 RED가 차단됩니다.

A4 출력이 낮 으면 A3 출력 LED가 켜집니다.

배터리가 조금 더 충전되면 A3 연산 증폭기의 핀 3 전위가 핀 2 아래로 떨어지고 A3의 출력이 낮아져 녹색 LED가 꺼집니다.

A3 출력이 낮 으면 A2 출력 LED가 켜집니다.

배터리가 조금 더 충전되면 A3의 pin3 전위가 pin2 아래로 떨어지고 A2의 출력이 0이되어 노란색 LED가 꺼집니다.

A2 출력이 낮 으면 흰색 LED가 켜집니다.

마지막으로 배터리가 거의 완전히 충전되면 A1의 핀 3에서 전위가 핀 2보다 낮아져 A1 출력이 0이되고 흰색 LED가 닫힙니다.

모든 LED가 꺼지면 배터리가 완전히 충전되었으며 Rx의 전류가 0에 도달했음을 나타냅니다.

회로도

제안 된 배터리 전류 표시 회로의 부품 목록

• R1 ---- R5 = 1k
• P1 ----- P4 = 1k 사전 설정
• A1 ----- A4 = LM324 IC
• 다이오드 = 1N4007 또는 1N4148
• Rx = 아래 설명과 같이

전류 감지 범위 설정

먼저 배터리가 소비하는 전류 범위에 따라 Rx에서 발생하는 최대 및 최소 전압 범위를 계산해야합니다.

충전 할 배터리가 12V 100Ah 배터리 , 최대 의도 된 전류 범위는 10A입니다. 그리고 우리는이 전류가 Rx에서 약 3V로 발전하기를 원합니다.

옴의 법칙을 사용하여 다음과 같은 방식으로 Rx 값을 계산할 수 있습니다.

Rx = 3/10 = 0.3 옴

와트 = 3 x 10 = 30 와트.

이제 3V가 최대 범위입니다. 이제 연산 증폭기의 pin2에서 참조 값이 1N4148 다이오드를 사용하여 설정되므로 pin2의 전위는 약 0.6V가됩니다.

따라서 최소 범위는 0.6V가 될 수 있습니다. 따라서 이것은 0.6V와 3V 사이의 최소 및 최대 범위를 제공합니다.

3V에서 A1 ~ A4의 모든 pin3 전압이 핀 2보다 높도록 사전 설정을 설정해야합니다.

다음으로 연산 증폭기가 다음 순서로 꺼진다고 가정 할 수 있습니다.

2.5V에서 Rx A4 출력이 낮아지고, 2V에서 A3 출력이 낮아지고, 1.5V에서 A2 출력이 낮아지고, 0.5V에서 A1 출력이 낮아집니다.

Rx에 걸쳐 0.5V에서 모든 LED가 꺼지더라도 0.5V는 여전히 배터리에서 끌어온 1A 전류에 해당 할 수 있습니다. 이를 플로트 충전 수준으로 간주하고 배터리를 최종적으로 제거 할 때까지 잠시 동안 연결 상태를 유지할 수 있습니다.

Rx에서 거의 0V에 도달 할 때까지 마지막 LED (흰색)가 계속 켜져 있도록하려면이 경우 연산 증폭기의 핀 2에서 기준 다이오드를 제거하고이 저항과 함께 저항으로 교체 할 수 있습니다. R5는 pin2에서 약 0.2V의 전압 강하를 생성합니다.

이렇게하면 Rx의 전위가 0.2V 아래로 떨어질 때만 A1의 흰색 LED가 꺼지며, 이는 거의 완전히 충전되고 제거 가능한 배터리에 해당합니다.

사전 설정을 설정하는 방법.

이를 위해서는 아래와 같이 공급 단자에 연결된 1K 포트를 사용하여 구축 된 더미 전위 분배기가 필요합니다.

처음에는 Rx에서 P1 --- P4 프리셋 링크를 분리하고 위에 표시된대로 1K 포트의 중앙 핀에 연결합니다.

모든 연산 증폭기 프리셋의 중앙 암을 1K 포트쪽으로 밉니다.

이제 중앙 암과 접지 암에 2.5V가 발생하도록 1K 포트를 조정합니다. 이 시점에서 RED LED 만 켜져 있음을 알 수 있습니다. 다음으로 A4 프리셋 P4를 조정하여 RED LED가 꺼 지도록합니다. 그러면 A3 녹색 LED가 즉시 켜집니다.

그런 다음 1K 포트를 조정하여 중앙 핀 전압을 2V로 줄이십시오. 위와 같이 A3 프리셋 P3를 조정하여 Green이 그냥 꺼 지도록합니다. 노란색 LED가 켜집니다.

다음으로 중앙 핀에서 1.5V를 생성하도록 1K 포트를 조정하고 노란색 LED가 꺼 지도록 A2 프리셋 P2를 조정합니다. 그러면 흰색 LED가 켜집니다.

마지막으로 1K 포트를 조정하여 중앙 핀 전위를 0.5V로 줄입니다. 흰색 LED가 꺼 지도록 A1 사전 설정 P1을 조정합니다.

이제 사전 설정 조정이 끝났습니다!

1K 포트를 제거하고 첫 번째 다이어그램과 같이 사전 설정 출력 링크를 Rx에 다시 연결합니다.

권장 배터리 충전을 시작하고 그에 따라 LED가 반응하는 것을 볼 수 있습니다.

자동 차단 추가

전류가 거의 0으로 감소하면 아래와 같이 전류 감지 배터리 회로 회로를 자동으로 차단하기 위해 릴레이를 끌 수 있습니다.

작동 원리

전원이 켜지면 10uF 커패시터는 연산 증폭기의 핀 2 전위를 일시적으로 접지하여 모든 연산 증폭기의 출력을 높이게합니다.

A1 출력에 연결된 릴레이 드라이버 트랜지스터는 릴레이를 켜고 N / O 접점을 통해 배터리를 충전 공급 장치와 연결합니다.

배터리는 이제 규정 된 양의 전류를 끌어 오기 시작하여 Rx에서 필요한 전위가 발생하며, 이는 각 사전 설정 P1 --- P4를 통해 연산 증폭기의 pin3에 의해 감지됩니다.

그 동안 10uF는 R5를 통해 충전되어 연산 증폭기의 핀 2에서 기준 값을 다시 0.6V (다이오드 드롭)로 복원합니다.

배터리가 충전되면 연산 증폭기 출력이 앞서 설명한대로 배터리가 완전히 충전 될 때까지 반응하여 A1 출력이 낮아집니다.

A1 출력이 낮 으면 트랜지스터가 릴레이를 끄고 배터리가 전원에서 분리됩니다.

또 다른 유용한 전류 감지 배터리 차단 설계

이 디자인의 작업은 실제로 간단합니다. 반전 입력의 전압은 배터리의 권장 충전 전류에 해당하는 저항기 뱅크 R3 --- R13의 전압 강하보다 약간 낮은 레벨에서 P1 사전 설정에 의해 고정됩니다.

전원이 켜지면 C2는 연산 증폭기의 비 반전에서 하이가 나타나게하여 연산 증폭기 출력이 하이가되고 MOSFET을 켭니다.

MOSFET은 충전 공급 장치를 통해 배터리를 전도하고 연결하여 충전 전류가 저항 뱅크를 통과 할 수 있도록합니다.

이를 통해 IC의 비 반전 입력에서 전압이 발생하여 반전 핀보다 높은 전압이 발생하여 연산 증폭기의 출력을 영구적으로 높입니다.

이제 MOSFET은 배터리의 전체 충전 수준에서 배터리의 전류 유입이 크게 감소 할 때까지 계속 전도되고 배터리가 충전됩니다. 이제 저항기 뱅크의 전압이 떨어 지므로 연산 증폭기의 반전 핀이 연산 증폭기의 비 반전 핀보다 높아집니다.

이로 인해 연산 증폭기 출력이 낮아지고 MOSFET이 꺼지고 배터리 충전이 마침내 중단됩니다.