Устройство защиты от глубокого разряда аккумулятора – Простейшие схемы ограничения разряда Li-ion аккумуляторов (контроллеры защиты литиевых батарей от переразряда)

Устройство защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда "УЗАБ".

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

Устройство защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда "УЗАБ".

Всем доброго времени суток. Отдельно приветствую тех, кого заинтересовала эта статья. Данное творение вышло из под лап скромнейшего кота Кулибина в соавторстве с уважаемым котом i8086 и несравненной нашей кошечкой Анастасией Попковой. Речь в этой статье пойдет об устройстве защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда, которое далее будем называть УЗАБ.
УЗАБ предназначен для предотвращения глубокого разряда аккумуляторных батарей, который автоматически отключает нагрузку при уменьшении напряжения батареи до минимально допустимого значения. Конструктивные решения позволяют использовать УЗАБ везде, где используются кислотные или щелочные батареи, где отсутствует постоянный контроль за состоянием аккумуляторов, то есть там, где важно обеспечить предотвращение необратимых процессов, связанных с глубоким разрядом.
Вас заинтересовала эта идея? Не спешите! Еще несколько маленьких отступлений, перед тем, как я опишу саму схему. Идея создания такого устройства возникла давно. Первый, кто заговорил об этом, был i8086 . Он собрал преобразователь для длительного автономного питания своего ноутбука от автомобильного аккумулятора. Но преобразователь не отключался при снижении напряжения ниже 10В, а продолжал работать и разряжать аккумулятор.

С одной стороны это хорошо - дольше хватает времени работы от аккумулятора. А с другой стороны - для аккумулятора крайне нежелателен разряд ниже порогового для него напряжения в 10В. Часто приходилось периодически контролировать напряжение на клеммах аккумулятора с помощью цифрового мультиметра, что очень неудобно, а если недосмотришь, то и аккумулятор придется скоро поменять из-за глубокой разрядки.
В связи с этим, ваш покорный кот Кулибин и уважаемый i8086 начали поиски подходящего УЗАБ для этой цели. Перелопатив немало информации в Интернете и не найдя ничего подходящего я поделился данной проблемой с уважаемой Настей. И о чудо! Она предложила оригинальное включение операционного усилителя OP07 как компаратора совместно со стабилизатором 78L05.
Ниже схема из первоисточника.

Обсудив данную схему с i8086, мы решили ее немного доработать, внеся некоторые сервисные функции управления и индикации. Результатом наших творческих изысканий явилась эта схема:

После сборки схема прошла тестовые испытания, которые закончились великолепно. Рассмотрим имеющиеся сервисные функции в схеме:
1) Индикация пониженного напряжения питания. При снижении напряжения до 10,5 В загорается светодиод.
2) При снижении напряжения до 10,0 В происходит полное отключение нагрузки и схемы контроля от аккумулятора.
3) Благодаря подстроечным резисторам, напряжения срабатывания компараторов можно регулировать для конкретных типов аккумуляторов.
4) После аварийного отключения повторное включение возможно при напряжении выше 11,0 В, нажатием на кнопку "ON".
5) Если есть необходимость отключить нагрузку вручную, достаточно нажать кнопку "OFF".
6) Полезное преимущество - защита от переполюсовки (не соблюдения полярности) при подключении к аккумулятору. В этом случае УЗАБ и подключенное устройство просто не включатся.
Преимущество предложенного решения с использованием реле трудно сравнить с простейшей защитой - включением в обратной полярности мощного диода, когда в случае неправильной полярности сгорит предохранитель. В данном случае ничего сгореть не может, так как элементарно не включится.

Допускается использование подстроечных резисторов любого номинала в диапазоне от 10 кОм до 100 кОм.
Стабилизатор напряжения 78L05 на напряжение стабилизации 5В. Можно применить любой другой аналогичный, например, КР142ЕН5А.
Транзистор КТ815 можно заменить на КТ817 или другой аналогичный соответствующей проводимости.
Диод можно использовать любой маломощный, способный выдержать ток обмотки реле. В нашем варианте использован 1N4007.
Светодиод любой, желательно красного цвета свечения. Мы использовали 5 мм красный светодиод. Можно использовать мигающий светодиод со встроенным генератором для лучшей визуализации. Измерения показали, что нет необходимости установки токоограничивающего резистора, т.к. напряжение на нем равно 2В, а ток ограничивается самим ОУ LM358N.
Реле JZC-20F на 10А 12В, возможно применение и других аналогичных реле.
Кнопки применены разных цветов, зеленая на включение, красная - на отключение.
А теперь и фото самого контроллера УЗАБ, которые любезно предоставлены уважаемым i8086.

Собранное без ошибок и из исправных деталей устройство начинает работать сразу, наладка заключается в установке нужных порогов напряжения зажигания светодиода и отключения реле. Как ранее говорилось, это устройство успешно используется совместно с преобразователем для ноутбука, которые смонтированы в единый корпус. Необходимо отметить предложение Насти использовать данное схемное решение в автоматических зарядных устройствах, которые будут отключать цепь зарядки аккумулятора при достижении порогового уровня напряжения. На наш взгляд, нам есть над чем поработать!

Файлы:
Печатная плата в формате SL 5.0.

Вопросы, как обычно, складываем тут.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Схема защиты АКБ от глубокого разряда

В этой статье я расскажу, как сделать простое и надежное устройство защиты гелевого или кислотного аккумулятора от глубокого разряда. Это устройство надежно защитит и не позволит разрядить любой аккумулятор до напряжения ниже 10 вольт.

На этом рисунке изображена схема защиты аккумулятора от глубокого разряда. Схема защиты АКБ от глубокого разряда Данная схема очень надежная и не содержит дорогостоящих компонентов, собрать её под силу даже начинающему радиолюбителю с минимальным уровнем познаний в электронике.

В состоянии покоя контакты реле RELl один находятся в разомкнутом состоянии и лампочка (выполняющая роль нагрузки) не горит, чтобы включить нагрузку надо кратковременно нажать кнопку S1 «старт». Схема защиты АКБ от глубокого разряда Схема защиты АКБ от глубокого разряда Минус питания подается на реле, контакты реле замыкаются, включается нагрузка. Ток через делитель напряжения, построенный на постоянном резисторе R1 и подстроечным резисторе, поступает на базу транзистора Т1, выполняющего роль ключа.

Транзистор открывается и ток поступает на обмотку реле, подстроечным резистором Р1 подбирается минимальное напряжение, при котором контакты реле будут находиться в замкнутом состоянии.

Как только аккумуляторная батарея разрядится и напряжение на делителе упадёт, транзистор закроется, контакты реле разомкнутся и нагрузка автоматически отключится.

Кнопка S2 «стоп» служит для отключения нагрузки в ручном режиме. При нажатии, контакты кнопки, соединяют резистор R1 с минусом, в обход подстроечного резистора Р1.

Напряжение на базе Т1 пропадает и транзистор закрывается, контакты реле размыкаются, нагрузка включается.

Настройка устройства заключается лишь в подстройки напряжения удержания реле, подстроечным резистором Р1.

Давайте посмотрим как работает устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда. Схема защиты АКБ от глубокого разряда Схема защиты АКБ от глубокого разряда

При нажатии кнопки «старт» устройство переходит в рабочий режим, контакторы реле замыкаются и включается нагрузка, в данном случае это обыкновенная лампочка.

После нажатия кнопки «стоп» устройство отключается и так до бесконечности.

Теперь проверим работу устройства в режиме защиты аккумулятора от глубокого разряда. Если плавно снижать напряжение, то как только напряжение снизится до установленного подстроечным резистором предела, а я поставил на 10 вольт, произойдёт автоматическое отключение устройства. Схема защиты АКБ от глубокого разряда Схема защиты АКБ от глубокого разряда При напряжении менее 10 вольт устройство никогда не включится. Кстати эту самоделку можно использовать в качестве кнопочного выключателя двумя кнопками, start и stop. Например для включения электродвигателя, лампочки и других бытовых приборов.

Печатка в формате .lay скачать…

ЗАЩИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

ЗАЩИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

       В этой статье пойдет речь об устройстве защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда. Из названия конструкции понятно, что устройство защиты аккумуляторной батареи предназначено для предотвращения глубокого разряда аккумуляторных батарей. Суть схемы в автоматическом отключении нагрузки при уменьшении напряжения батареи до минимально допустимого значения. Данный девайс можно использовать везде, где используются кислотные или щелочные батареи и где отсутствует постоянный контроль за состоянием аккумуляторов, то есть там, где важно обеспечить предотвращение необратимых процессов, связанных с глубоким разрядом.
     Идея создания этого устройства возникла давно. Первый, кто заговорил об этом, был i8086. Он собрал преобразователь для длительного автономного питания своего ноутбука от автомобильного аккумулятора. Но преобразователь не отключался при снижении напряжения ниже 10 В, а продолжал работать и разряжать аккумулятор.

Понятно, что для аккумулятора очень нежелателен разряд ниже порогового для него напряжения в 10 В. Часто приходилось периодически контролировать напряжение на клеммах аккумулятора с помощью цифрового мультиметра, что очень неудобно, и если недосмотреть, то и аккумулятор придется скоро поменять из-за глубокой разрядки. 

В связи с этим, товарищ Кулибин и уважаемый i8086 начали поиски подходящего устройства защиты аккумуляторной батареи для этой цели. Просмотрев немало информации в Интернете и не найдя ничего подходящего я поделился данной проблемой с уважаемой Анастасией! Она предложила оригинальное включение операционного усилителя OP07 как компаратора совместно со стабилизатором 78L05.

Схема из первоисточника.

УЗАБ

 

Название

Номинал

Подстроечные резисторы R1

10K

Транзистор Q1

КТ817

Операционный усилитель

OP07

Реле

Любое подходящее по току, 12В

Стабилизатор напряжения

78L05

Обсудив данную схему с коллегами, мы решили ее немного доработать, внеся некоторые сервисные функции управления и индикации. Результатом наших творческих экспериментов явилась эта схема УЗАБ:

ЗАЩИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

 

Схема прошла тестовые испытания с очень великолепным результатом. Рассмотрим сервисные функции схемы:

- Индикация пониженного напряжения питания. При снижении напряжения до 10,5 В загорается светодиод.

- После аварийного отключения повторное включение возможно при напряжении выше 11,0 В, нажатием на кнопку «ON».

- Если есть необходимость отключить нагрузку вручную, достаточно нажать кнопку «OFF».

- При снижении напряжения до 10,0 В происходит полное отключение нагрузки и схемы контроля от аккумулятора.

- Благодаря подстроечным резисторам, напряжения срабатывания компараторов можно регулировать для конкретных типов аккумуляторов.

- Полезное преимущество – защита от переполюсовки (не соблюдения полярности) при подключении к аккумулятору. В этом случае устройства защиты аккумуляторной батареи и подключенное устройство просто не включатся.

 

Преимущество предложенного решения с использованием реле трудно сравнить с простейшей защитой – включением в обратной полярности мощного диода, когда в случае неправильной полярности сгорит предохранитель. В данном случае ничего сгореть не может, так как просто не включится.

В схеме применены следующие детали:

 

Название

Номинал

Подстроечные резисторы R1-R2

10K

Светодиод D1

Красный светодиод

Диод маломощный D2

1N4007

Транзистор Q1

КТ815

Операционный усилитель

LM358N

Реле

JZC-20F на 10А 12В

Стабилизатор напряжения

78L05

Кнопки

Любые маломощные кнопки на замыкание контактов без фиксации

 

Можно использовать подстроечные резисторы любого номинала от 10  до 100 кОм. Стабилизатор напряжения 78L05 на напряжение можно заменить на любой другой аналогичный, например, КР142ЕН5А. Транзистор КТ815 можно заменить на КТ817 или другой соответствующей проводимости. Реле на ток 10 А и напряжение срабатывания 12 В, можно применить и другие аналогичные.

Диод используем любой маломощный, способный выдержать ток обмотки реле. Светодиод желательно красного цвета свечения. Можно использовать мигающий светодиод со встроенным генератором для лучшей визуализации. Измерения показали, что нет необходимости установки токоограничивающего резистора, т.к. напряжение на нем равно 2В, а ток ограничивается самим ОУ LM358N.

Кнопки применены разных цветов, зеленая на включение, красная – на отключение.

Печатную плату в формате layout качаем здесь

Вид со стороны пайки:

ЗАЩИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

плата контроля

Собранное без ошибок устройство начинает работать сразу, наладка заключается в установке нужных порогов напряжения зажигания светодиода и отключения реле. На данный момент это устройство используется совместно с преобразователем для ноутбука, которые смонтированы в единый корпус.

 

Представляется интересным предложение Анастасии в использовании данного схемного решения в автоматических зарядных устройствах, которые будут отключать цепь зарядки аккумулятора при достижении порогового уровня напряжения. На наш взгляд, нам есть над чем поработать!

А.Кулибин, i8086, Анастасия.

http://radiokot.ru/ - сайт первым опубликовавший материал.

ФОРУМ по зарядным устройствам.

   Схемы для авто

Защита Акб от глубокого разряда – Поделки для авто

Устройство для защиты 12v аккумуляторов от глубокого разряда и короткого замыкания с автоматическим отключением его выхода от нагрузки.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Напряжение на аккумуляторе, при котором происходит отключение — 10± 0.5V. (У меня вышло ровно 10,5 В) Ток, потребляемый устройством от аккумулятора во включенном состоянии, не более — 1 мА. Ток, потребляемый устройством от аккумулятора в выключенном состоянии, не более — 10 мкА. Максимально допустимый постоянный ток через устройство — 5А.(30 Ватт лампочка 2,45 А — Мосфит без радиатора +50 градусов(комнатная +24))
Защита Акб от глубоко разряда

Максимально допустимый кратковременный (5 сек) ток через устройство — 10А. Время выключения при коротком замыкании на выходе устройства, не более — 100 мкс

схема от глубоко разряда

ПОРЯДОК РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

Подключите устройство между аккумулятором и нагрузкой в следующей последовательности:
— подключите клеммы на проводах, соблюдая полярность (оранж. провод +(красный), к аккумулятору,
— подключите к устройству, соблюдая полярность (плюсовая клемма помечена значком +), клеммы нагрузки.

Защита Акб

Защита разряда

Для того чтобы на выходе устройства появилось напряжение нужно кратковременно замкнуть минусовой выход на минусовой вход. Если нагрузку кроме аккумулятора питает другой источник, то этого делать не надо.

УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ;

При переходе на питание от аккумулятора, нагрузка разряжает его до напряжения срабатывания устройства защиты (10± 0.5V). При достижении этой величины, устройство отключает аккумулятор от нагрузки, предотвращая дальнейший его разряд. Включение устройства произойдет автоматически при подаче со стороны нагрузки напряжения для заряда аккумулятора.

ок28

имок29

убоко разряда

При коротком замыкании в нагрузке устройство также отключает аккумулятор от нагрузки, Включение его произойдет автоматически, если со стороны нагрузки подать напряжение больше 9,5V. Если такого напряжения нет, то надо кратковременно перемкнуть выходную минусовую клемму устройства и минус аккумулятора. Резисторами R3 и R4 устанавливается порог срабатывания.

Запчасти

1. Монтажная плата(не обязательно, можно навесу)
2. Полевой транзистор любой, подбирайте по А и В. Я взял RFP50N06 N-канал 60В 50А 170 град [TO-220AB]
3. Резисторы 3 на 10 ком, и 1 на 100 ком
4. Биполярный транзистор КТ361Г
5. Стабилитрон 9.1 В
Доп. Можно клеммы + Микрик для запуска.(Я себе не делал т.к. у меня это будет часть другого устройства)
6. Можно по светодиоду на вход и выход для наглядности(Подбирайте резистор, паяйте в параллельно)

Защита Акб от глубоко разряда

Паяльник+олово+спиртоканифоль+кусачки+проводки+мультиметр+нагрузка и т.д. и т.п. Паял Оловянно-сопельным путём. Травить на плате мне не охота . Лейаута нет. Нагрузка 30 Ватт, Ток 2,45 А полевик греется на +50 град(комнатная +24). Охлаждение не нужно.

ок32

Пробывал нагрузку 80 Ватт … ВАХ-ВАХ. Температура за 120 град. Дорожки начали краснеть… Ну сами знаете нужно радиатор, Хорошо пропаянные дорожки.

имок34

Всем удачи.

Автор; Дмитрий

Похожие статьи:

Устройство защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда

Автор - Александр Давыдов.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2009"
Опубликовано 16.08.2009.

Всем доброго времени суток. Отдельно приветствую тех, кого заинтересовала эта статья. Данное творение вышло из под лап скромнейшего кота Кулибина в соавторстве с уважаемым котом i8086 и несравненной нашей кошечкой Анастасией Попковой. Речь в этой статье пойдет об устройстве защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда, которое далее будем называть УЗАБ.
УЗАБ предназначен для предотвращения глубокого разряда аккумуляторных батарей, который автоматически отключает нагрузку при уменьшении напряжения батареи до минимально допустимого значения. Конструктивные решения позволяют использовать УЗАБ везде, где используются кислотные или щелочные батареи, где отсутствует постоянный контроль за состоянием аккумуляторов, то есть там, где важно обеспечить предотвращение необратимых процессов, связанных с глубоким разрядом.
Вас заинтересовала эта идея? Не спешите! Еще несколько маленьких отступлений, перед тем, как я опишу саму схему. Идея создания такого устройства возникла давно. Первый, кто заговорил об этом, был i8086 . Он собрал преобразователь для длительного автономного питания своего ноутбука от автомобильного аккумулятора. Но преобразователь не отключался при снижении напряжения ниже 10В, а продолжал работать и разряжать аккумулятор.
С одной стороны это хорошо - дольше хватает времени работы от аккумулятора. А с другой стороны - для аккумулятора крайне нежелателен разряд ниже порогового для него напряжения в 10В. Часто приходилось периодически контролировать напряжение на клеммах аккумулятора с помощью цифрового мультиметра, что очень неудобно, а если недосмотришь, то и аккумулятор придется скоро поменять из-за глубокой разрядки.
В связи с этим, ваш покорный кот Кулибин и уважаемый i8086 начали поиски подходящего УЗАБ для этой цели. Перелопатив немало информации в Интернете и не найдя ничего подходящего я поделился данной проблемой с уважаемой Настей. И о чудо! Она предложила оригинальное включение операционного усилителя OP07 как компаратора совместно со стабилизатором 78L05.
Ниже схема из первоисточника.

Обсудив данную схему с i8086, мы решили ее немного доработать, внеся некоторые сервисные функции управления и индикации. Результатом наших творческих изысканий явилась эта схема:

После сборки схема прошла тестовые испытания, которые закончились великолепно. Рассмотрим имеющиеся сервисные функции в схеме:
1) Индикация пониженного напряжения питания. При снижении напряжения до 10,5 В загорается светодиод.
2) При снижении напряжения до 10,0 В происходит полное отключение нагрузки и схемы контроля от аккумулятора.
3) Благодаря подстроечным резисторам, напряжения срабатывания компараторов можно регулировать для конкретных типов аккумуляторов.
4) После аварийного отключения повторное включение возможно при напряжении выше 11,0 В, нажатием на кнопку "ON".
5) Если есть необходимость отключить нагрузку вручную, достаточно нажать кнопку "OFF".
6) Полезное преимущество - защита от переполюсовки (не соблюдения полярности) при подключении к аккумулятору. В этом случае УЗАБ и подключенное устройство просто не включатся.
Преимущество предложенного решения с использованием реле трудно сравнить с простейшей защитой - включением в обратной полярности мощного диода, когда в случае неправильной полярности сгорит предохранитель. В данном случае ничего сгореть не может, так как элементарно не включится.

Допускается использование подстроечных резисторов любого номинала в диапазоне от 10 кОм до 100 кОм.
Стабилизатор напряжения 78L05 на напряжение стабилизации 5В. Можно применить любой другой аналогичный, например, КР142ЕН5А.
Транзистор КТ815 можно заменить на КТ817 или другой аналогичный соответствующей проводимости.
Диод можно использовать любой маломощный, способный выдержать ток обмотки реле. В нашем варианте использован 1N4007.
Светодиод любой, желательно красного цвета свечения. Мы использовали 5 мм красный светодиод. Можно использовать мигающий светодиод со встроенным генератором для лучшей визуализации. Измерения показали, что нет необходимости установки токоограничивающего резистора, т.к. напряжение на нем равно 2В, а ток ограничивается самим ОУ LM358N.
Реле JZC-20F на 10А 12В, возможно применение и других аналогичных реле.
Кнопки применены разных цветов, зеленая на включение, красная - на отключение.
А теперь и фото самого контроллера УЗАБ, которые любезно предоставлены уважаемым i8086.

Собранное без ошибок и из исправных деталей устройство начинает работать сразу, наладка заключается в установке нужных порогов напряжения зажигания светодиода и отключения реле. Как ранее говорилось, это устройство успешно используется совместно с преобразователем для ноутбука, которые смонтированы в единый корпус. Необходимо отметить предложение Насти использовать данное схемное решение в автоматических зарядных устройствах, которые будут отключать цепь зарядки аккумулятора при достижении порогового уровня напряжения. На наш взгляд, нам есть над чем поработать!

источник


такую плату можно купить готовую на Алиэкспрессе: тут
А можно сделать простую и хорошую схемку на TL431 Защита аккумуляторной батареи системы аварийного освещения
Несколько полезных схем на TL431: Индикаторы и сигнализаторы на регулируемом стабилитроне TL431

СХЕМА ЗАЩИТЫ АККУМУЛЯТОРА ОТ РАЗРЯДА

   Всем привет. Недавно собрал электронный ключ на полевом транзисторе, автоматически отключающий аккумулятор при разрядке до заданного напряжения. То есть это устройство способно отслеживать уменьшение напряжения на аккумуляторе, и вовремя отключать его от нагрузки, чтоб он не сел в ноль и не испортился. Например, если вы забыли выключить фонарь.

Схема устройства для защиты АКБ

Схема устройства для защиты АКБ

   Для свинцовых аккумуляторов с напряжением 12 В минимально допустимое напряжение при разрядке составляет примерно 9 В. Именно при таком напряжении нужно отключать нагрузку от аккумулятора, чтобы не допустить его глубокой разрядки. Контроль напряжения аккумулятора удобно осуществлять с помощью микросхемы параллельного стабилизатора TL431. Эта микросхема содержит встроенный усилитель ошибки и прецизионный источник опорного напряжения. Для коммутации нагрузки рекомендуется использовать транзистор MOSFET, который может обеспечить очень малое падение напряжение в открытом состоянии. Схема предельно проста, сам ей пользовался несколько лет, собрав навесным монтажом, и только недавно сделал "коробочный" вариант:

устройство, предназначенное для недопускания глубокого разряда аккумуляторных батарей

   В данном варианте переключатель - на батареи 6/12В, подбираются Р1 и потом заменяются на постоянные. Для 6 В - порог 4,8..5 В; для 12 В - 9,6..10 В соответственно. Можете P1 выставить свой по желанию и под другие напряжения отсечки. Для удобства добавил индикатор - светодиод. 

   В виду дефицита мощных П-канальных полевых транзисторов, да еще и "Logic Level", схему можно переделать на Н-канальный, вместо П-канального поставив маломощный П-Н-П-транзистор типа КТ316, и им уже коммутировать мощный Н-канальный ключ. Но в этом случае отключаться будет не "плюс", а "минус" нагрузки.

   Радиатор не требуется при токах нагрузки до единиц ампер - это точно, проверено. А вообще, для установки в автомобиль, где токи достигают десятков ампер - все легко посчитать. Сопротивление открытого полевика умножаем на ток в квадрате.

   И хотя транзистор не греется вообще, все-таки установил его на небольшой радиатор, для перестраховки. Просто однажды был случай, когда в процессе доразряда батареи коснулся полевика - он был заметно горячим. Разбираясь, в чем дело, выяснил, что вышел со строя 431-й стабилизатор, и ключ "завис" в линейном режиме, так до конца и не открывшись - от чего и грелся. Отчего сгорел стабилизатор - осталось загадкой, он паяный был, может что уже до этого было. Все остальные элементы схемы остались целыми.

устройство для защиты АКБ от разряда

   Так как деталей всего меньше десятка, собрал устройство навесным монтажом. Этот блок можно установить куда угодно. Интегрируется он, как видите, очень просто. Специально для сайта Elwo.ru - Barmaley5229.

   Форум по АКБ

   Схемы зарядных устройств

Защита аккумулятора от разряда (BMS)

Что-то попаять захотелось… Не отказывать же себе в таком удовольствии 🙂

Защита аккумулятора от разряда (BMS)

Предыстория такова. Собираю квадрокоптер 🙂 Нужны хорошие аккумуляторы: большой ёмкости, с хорошей токоотдачей, лёгкие. Т.е. литий-ионные. Была закуплена пара аккумуляторов и было решено их протестировать. Я в последнее время проверяю всё что покупаю в Китае. Гораздо лучше собирать устройство из заведомо исправных деталей: во-первых, есть время перезаказать детальку если пришла дохлая, во-вторых, на столе элемент проверить проще чем в устройстве и не придётся выдирать его из недр в случае чего. Входной контроль — это правильно!

Итак, проверяю мои батарейки и обнаруживаю что они показывают ёмкость заметно меньше заявленной. Ну, бывает, полежали на складе и всё такое (хотя напряжение было в норме и это должно было насторожить). Помню что аккумуляторы можно «потренировать», т.е. провести несколько циклов разряд-заряд и тогда ёмкость может восстановиться.

Ставлю одну батарею на зарядник iMax B6, который умеет автоматически управлять процессами разряда и заряда. Процесс долгий… что делать со второй? Ага, мысль! Давай-ка я её по-старинке, лампочкой разряжу! Да, я знаю что литий-ионные аккумуляторы нельзя разряжать ниже примерно 3 Вольт на элемент («банку»), но у меня же есть тестер, я буду контролировать напряжение прям на балансировочном разъёме… В общем, плохая идея. Я, конечно закрутился и угандошил батарейку в ноль 🙁

Я думал — ничего страшного. Прошлый опыт с никель-кадмием говорит что полный разряд это плохо, но не смертельно. Ан нет! Моему аккумулятору хватило одного раза чтобы один элемент из трёх вздулся и сдох (пришлось его ампутировать и теперь у меня есть 2S аккумулятор). Т.е. литий-ионный аккумулятор разряжать ниже 3В на элемент не просто нельзя, а совсем, вообще нельзя!

Так, думаем дальше. Далеко не во всех приборах, особенно самодельных есть контроллер, который не даст разрядить батарею до опасного уровня. Значит нужно некое устройство, которое будет следить за напряжением и предупредит в случае чего. Моделисты всего мира в голос ржут надо мной за такую свежую идею  😀

Как это сделать? Мысль потекла в какие-то влажные дали, в сторону схемы на микроконтроллере с поэлементным контролем батареи… И тут на глаза попалось видео, в котором была предложена очень простая аналоговая схемка, которая отключает питание при снижении напряжения ниже заданного порога. Правда, она следит только за общим напряжением на батарее и не контролирует отдельные «банки»…. но мы же заряжаем наш аккумулятор по-честному, на балансирующем заряднике, поэтому при работе достаточно знать общее напряжение.

Пока я размышляю, китайцы действуют! И вот один из них накосячил вместо заказанных «кренок» (L7805) прислал мощные МОП-транзисторы (они же MOSFET). Нууууу… раз столько всего сошлось — пора браться за паяльник 🙂

Так, схема годная. Но есть нюанс (c). В ней есть кнопка запуска. Т.е. чтобы включить нагрузку, надо подать напряжение и кратковременно нажать кнопку. Неудобно: два действия вместо одного. Хочу без кнопки!

Смотрим исходную схему. Если напряжение АКБ выше порога срабатывания стабилитрона, он открыт. Через базу транзистора VT1 течёт ток и он тоже открыт. На затвор VT2 попадает напряжение и он тоже открыт. На нагрузку идёт питание. Если напряжение на АКБ падает ниже порога, стабилитрон закрывается, VT1 и VT2 — тоже. Но в изначальном состоянии если схема обесточена, VT2 закрыт, цепь разорвана и ток через стабилитрон возникнуть не может. Для решения этой проблемы автор применил хак в виде кнопки, которая «обходит» VT2 и запускает схему.

Что нам нужно чтобы избавиться от кнопки. Надо чтобы при подаче напряжения через базу потёк ток, хотя бы кратковременно. Дальше схема запустится и будет работать как задумано. Нужна как бы перемычка между базой VT1 и минусом АКБ, которая возникнет в момент включения питания и исчезнет через некоторое время. На эту роль хорошо подходит… конденсатор. Известно что при подаче напряжения на разряженный конденсатор через него течёт ток… М… Как ток может течь через конденсатор если это по сути разрыв? Парадокс, но может. Сейчас запутаю ещё больше. На самом деле ток через конденсатор не течёт, но он течёт через цепь конденсатора. За подробностями — в любую книжку по аналоговой схемотехнике или сюда.

Теперь смотрим мою схему в заголовке статьи. Рядом со стабилитроном конденсатор. Это и есть наша умная перемычка-времянка для старта схемы. Мне под руку попался конденсатор на 20 мкФ, но думаю можно и поменьше.

Ещё одно усовершенствование, которое я сделал — добавил индикацию срабатывания защиты. Т.е. напряжение на АКБ просело, схема отключила нагрузку и зажёгся светодиод. Теперь пользователь точно знает почему упал его вертолёт что это сработала защита, а отвалилось что-то плохо припаянное. На моей схеме это цепь VT1-R1-HL1 (да, надо было сохранить нумерацию оригинала… но переделывать уже лень). Если индикация не требуется, эти элементы можно исключить.

И ещё маленький нюанс. На исходной схеме в цепи стабилитрона стоят резисторы R3-R4 по 10 кОм. Это много. Предположим, напряжение отсечки 9В. При этом напряжении через стабилитрон течёт ток 9 В / 20 кОм = 0.45 мА. Этого мало. Стабилитрону для нормальной работы требуется чтобы ток через него был не ниже определённого значения. Я сходу не нашёл какой минимальный ток допустим для 1N4739A, но уменьшил сопротивления резисторов так чтобы ток был чуть больше 1 мА.

Я спаял эту схему на макетке, всё работает как и задумано.

Ссылки:
Схема в формате DipTrace
Библиотеку для DipTrace можно забрать здесь

Видео Алекса Гайвера
Здесь человек предлагает использовать эту схему для автомобиля

 

Author:

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о