Główną cechą tego wskaźnika niskiego poziomu naładowania baterii z diodą lambda do akumulatorów Ni-Cd jest to, że sam obwód pobiera prawie zerowy prąd, aż do osiągnięcia ustawionego niskiego poziomu progu i zaświecenia się wskaźnika LED.
Ta cecha sprawia, że obwód jest bardzo odpowiedni dla wielu niskonapięciowych systemów zasilanych z baterii, takich jak radia, zegarki, timery, alarmy, piloty itp.
Podstawową przyczyną przedwczesnego uszkodzenia ogniw w akumulatorach niklowo-kadmowych jest ich wewnętrzne zwarcie, które występuje z powodu zbyt głębokiego rozładowania akumulatora podczas pracy.
W związku z tym każdy gadżet elektroniczny wykorzystujący ogniwa Ni-Cd musi zawierać wskaźnik niskiego poziomu naładowania baterii, który może wyzwalać i ostrzegać użytkownika o konieczności naładowania na długo przed osiągnięciem „krytycznego” napięcia baterii.
Chociaż znajdziesz wiele rodzajów plików monitory ładowania który mógłby być zintegrowany z produktami zasilanymi z baterii, monitor z diodą lambda wyjaśniony w tym artykule jest prawdopodobnie bardziej wyrafinowaną opcją niż jakiekolwiek inne dostępne monitory baterii.
Lepsze niż inne systemy wskaźników niskiego poziomu baterii
Większość wskaźniki niskiego poziomu baterii współpracuj z BJT, aby przełączać prąd zasilania LED lub wyświetlacz miernika. Wadą takich konstrukcji jest to, że obwód w sposób ciągły wyczerpuje baterię, nawet gdy dioda LED jest w stanie wyłączonym.
W obwodach małej mocy tego rodzaju wyczerpanie baterii może znacząco wpłynąć na czas podtrzymania baterii i skrócić go.
Najlepszym rozwiązaniem tego problemu jest użycie obwodu, który nie zużywa absolutnie nic prąd z akumulatora , o ile napięcie zasilania jest wyższe niż krytyczny potencjał akumulatora.
To jest dokładnie to, co wykonuje monitor niskiego poziomu baterii oparty na diodzie lambda.
Posiada również regulowany próg wyzwalania w zakresie napięcia od 8 do 20 V i można go zbudować dość tanio.
Charakterystyka ładowania / rozładowania Ni-Cd
Plik napięcie na zaciskach wszystkich akumulatorów różni się w zależności od stanu naładowania. Ta cecha tego związku może być różna dla różnych baterii.
Na przykład z Akumulatory kwasowo-ołowiowe , stwierdzamy praktycznie bardzo liniowy spadek ich napięcia wyjściowego w miarę rozładowywania się ogniw. To zachowanie jest zwykle takie samo dla komórek suchych.
Jednak w przypadku akumulatorów Ni-Cd spadek napięcia podczas rozładowywania nie jest bardzo liniowy. Całkowicie naładowane ogniwo Ni-Cd może wykazywać napięcie wyjściowe około 1,25 wolta.
Ten poziom jest utrzymywany dość stale, dopóki nie zostanie prawie całkowicie rozładowany. W tym momencie napięcie ogniwa gwałtownie spada do około 1,0 do 1,1 V lub 1,05 V.
Dokładny obwód monitora napięcia dostosowana do aktywacji przy tym „krytycznym” poziomie napięcia może być niezwykle pomocna w określaniu poziomu naładowania baterii Ni-Cd.
Ośmiokomorowa Pakiet akumulatorów Ni-Cd na przykład może mieć w pełni naładowany potencjał wyjściowy 10,0 woltów. Gdy jest prawie całkowicie rozładowany, bateria może mieć moc wyjściową 8,4 V.
Jak działa wskaźnik niskiego poziomu baterii Lambda-Diode
Obwód monitorowania niskiego poziomu naładowania baterii diody lambda, jak pokazano na poniższym rysunku, jest dostosowywany do aktywacji przy napięciu 8,4 V, co umożliwia nam osiągnięcie efektywnego systemu monitorowania stanu naładowania (SoC) dla akumulatora Ni-Cd.
Plik dioda lambda przedstawiony w przerywanej ramce jest zbudowany przy użyciu pary tranzystorów FET z kanałem n i p.
Pamiętaj, że na rynku nie ma gotowej diody „lambda”.
W praktyce dioda lambda jest zbudowana przez połączenie dwóch tranzystorów FET małej mocy i jest obsługiwana za pomocą tylko dwóch zacisków, oznaczonych jako „anoda” (A) i „katoda” (K).
Kiedy polaryzacja na tej diodzie lambda jest w trybie odcięcia, tranzystor Q3 również jest wyłączany, co z kolei powoduje, że dioda LED1 jest wyłączona.
Gdy napięcie akumulatora zaczyna spadać, dochodzi do punktu, w którym dioda lambda nagle zostaje obciążona i przewodzi.
Sytuacja ta natychmiast ustawia Q3 w przewodzenie, które włącza diodę LED ostrzegającą użytkownika o niski stan baterii . (Charakterystykę pracy diody lambda można zobaczyć poniżej).
Poziom potencjału, który powoduje przewodzenie diody lambda, można w pełni regulować za pomocą potencjometr R1.
Rezystor R2 jest okablowany jako ogranicznik prądu do ochrony diody LED1. Wartość tego rezystory ograniczające prąd można obliczyć za pomocą prawa Ohma (R2 = E / I, gdzie R2 jest w omach, E reprezentuje próg potencjału akumulatora Ni-Cd, w którym dioda LED1 właśnie się świeci, a I należy zastąpić maksymalną bezpieczną wartością prądu dla diody LED.
Szczegóły konstrukcyjne
Wyjaśniony powyżej monitor ładowania akumulatora z diodą lambda jest dość zwarty, aby można go było umieścić w sprzęcie, w którym jako źródło zasilania wykorzystywany jest pakiet akumulatorów Ni-Cd.
Dodatkowo może być skonstruowany i zastosowany na zewnątrz jako urządzenie wskazujące niski poziom naładowania baterii i zamknięty w małym pudełku. W obu przypadkach można użyć PCB, jak pokazano poniżej.
Typ JFET do budowy diody lambda w rzeczywistości nie jest krytyczny. Prawie wszystkie konfiguracje obejmujące n- i p-kanałowe tranzystory FET powinny działać dobrze, razem z tymi, które są określone na liście części.
W razie potrzeby można rozważyć wymianę diody LED1 na przekaźnik małej mocy, aby umożliwić odłączenie zestawu akumulatorów Ni-Cad od obciążenia, gdy tylko poziom napięcia spadnie poniżej krytycznego niskiego progu. Ten szczególny układ automatycznie zabezpieczy akumulator przed odwróceniem biegunowości podczas rozładowywania.
Lista części
LED1 - dowolna dioda LED 5 mm 20 mA
Q1 - JFET z kanałem P (2N4360 lub podobny)
Q2 - N-kanałowy JFET (2N3819 lub podobny)
Q3 - NPN BJT 2N2222A lub podobny
R1 -10 k, ustawienie wstępne
R2 - Rezystor ograniczający prąd (patrz tekst) może mieć 150 omów 1/2 wata
Poprzedni: Obwód liniowy opóźnienia audio - dla efektów echa, pogłosu Dalej: 5-cyfrowy obwód licznika częstotliwości
