Obwód zabezpieczający przed nadmiernym rozładowaniem baterii oparty na Arduino

W tym poście skonstruujemy obwód zabezpieczający akumulator 12v przed nadmiernym rozładowaniem za pomocą Arduino, który może zabezpieczyć akumulator 12V SLA przed nadmiernym rozładowaniem, a także zabezpieczyć podłączone obciążenie przed przepięciem w przypadku podłączenia przeładowanego akumulatora.

Zrozumienie szybkości ładowania / rozładowania baterii

Wszystkie akumulatory ulegają naturalnemu zużyciu, ale większość z nich ulega zniszczeniu w wyniku ignorancji ze strony użytkowników. Żywotność akumulatora ulegnie skróceniu, jeśli napięcie akumulatora spadnie poniżej pewnego stopnia, w przypadku akumulatora 12V SLA nie może spaść poniżej 11,80 V.

Ten projekt można by zrealizować za pomocą komparatorów, ale tutaj używamy mikrokontrolera i kodowania, aby osiągnąć to samo.

Ten obwód dobrze nadaje się do obciążeń rezystancyjnych i innych obciążeń, które nie generują szumów w zasilaniu podczas pracy. Staraj się unikać obciążeń indukcyjnych, takich jak szczotkowane silniki prądu stałego.

Mikrokontrolery są wrażliwe na zakłócenia i taka konfiguracja może w takim przypadku odczytać błędne wartości napięcia i może odciąć akumulator od obciążenia przy niewłaściwym napięciu.

Jak to działa

Omówione ochrona przed rozładowaniem Obwód akumulatora 12v składa się z dzielnika napięcia, który jest odpowiedzialny za obniżanie napięcia wejściowego i redukcję do wąskiego zakresu, w którym arduino może odczytać napięcie.

Wstępnie ustawiony rezystor 10k służy do kalibracji odczytów na arduino, te odczyty są używane przez arduino do wyzwalania przekaźnika, kalibracja tej konfiguracji zostanie omówiona w dalszej części artykułu.

Wskaźnik LED służy do wskazywania stanu przekaźnika. Tranzystor steruje włączaniem / wyłączaniem przekaźnika, a dioda jest podłączona do przekaźnika, aby zatrzymać skok wysokiego napięcia generowany przez przekaźnik, podczas włączania / wyłączania.

Gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej 11,80V, przekaźnik załącza się i odłącza akumulator od obciążenia oraz zapala się również dioda LED, dzieje się tak samo, gdy obwód odczyta przepięcie z akumulatora, można ustawić w programie odcięcie od przepięcia .

Gdy akumulator spadnie poniżej 11,80V, przekaźnik rozłączy obciążenie, przekaźnik ponownie podłączy obciążenie do akumulatora dopiero po osiągnięciu napięcia akumulatora powyżej napięcia nominalnego ustawionego w programie.

Napięcie nominalne to normalne napięcie robocze obciążenia. Powyższy mechanizm jest spowodowany wzrostem napięcia akumulatora po odłączeniu od obciążenia i nie może to powodować załączenia przekaźnika przy niskim stanie akumulatora.

Nominalne napięcie w programie ustawione na 12,70 V co jest pełnym napięciem akumulatorów typowych 12V SLA (Pełne napięcie akumulatora po odłączeniu od ładowarki).

Kod programu:

//---------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----------//

Uwaga:

float cutoff = 11,80 // Napięcie odcięcia
pływak nominalne = 12,70 // Napięcie nominalne
float overvoltage = 14,00 // Przepięcie

Możesz zmienić odcięcie, nominalne i przepięcie, zmieniając powyższe wartości.
Nie zaleca się modyfikowania tych wartości, chyba że pracujesz z innym napięciem akumulatora.

Jak skalibrować:

Kalibrację tego obwodu zabezpieczającego akumulator przed nadmiernym rozładowaniem należy przeprowadzić ostrożnie, potrzebny jest zmienny zasilacz, dobry multimetr i śrubokręt do regulacji wstępnie ustawionego rezystora.

1) Ukończona konfiguracja jest podłączona do zmiennego źródła zasilania bez obciążenia.
2) Ustaw napięcie 13 V na zmiennym zasilaniu, sprawdź to za pomocą multimetru.
3) Otwórz monitor szeregowy i obróć 10k zaprogramowany rezystor zegarowy lub przeciwnie do zegara i zbliż odczyty do odczytów multimetru.
4) Teraz zmniejsz napięcie zmiennego źródła zasilania do 12 V, multimetr i monitor szeregowy muszą odczytać tę samą lub bardzo zbliżoną wartość.
5) Teraz zmniejsz napięcie do 11,80 V, przekaźnik musi zadziałać, a dioda LED musi się zaświecić.
6) Teraz zwiększ napięcie do 14,00 V, przekaźnik musi się włączyć i zaświecić się dioda LED.
7) Jeśli powyższe zestawy wypadną pomyślnie, należy wymienić zasilacz zmienny na w pełni naładowany akumulator, odczyty na monitorze szeregowym i multimetrze muszą być takie same lub bardzo zbliżone.
8) Teraz podłącz obciążenie, odczyty na obu muszą pozostać takie same i zsynchronizowane.
Jeśli powyższe kroki zakończyły się powodzeniem, obwód jest gotowy do obsługi akumulatora.

UWAGA:

Zwróć uwagę na ten punkt podczas kalibracji.

Gdy przekaźnik jest włączany z powodu odcięcia niskiego napięcia lub z powodu odcięcia przepięcia, odczyty na monitorze szeregowym nie będą odczytywać prawidłowego napięcia, jak na multimetrze i pokazują wyższe lub niższe niż na multimetrze.

Ale kiedy napięcie powróci do normalnego napięcia roboczego, przekaźnik wyłączy się i zacznie pokazywać prawidłowe napięcie.

Wniosek z powyższego punktu jest taki, że po włączeniu przekaźnika odczyty na monitorze szeregowym wykazują pewne znaczące odchylenia i nie ma potrzeby ponownej kalibracji na tym etapie.