Circuito de prueba de capacidad de batería precisa - Comprobador de tiempo de respaldo

El circuito de prueba de capacidad de batería preciso que se explica en el siguiente artículo se puede utilizar para probar la capacidad de respaldo máxima de cualquier batería recargable en tiempo real.

Por Timothy John

Concepto basico

El circuito funciona descargando prácticamente una batería completamente cargada bajo prueba a través de corriente constante, hasta que su voltaje alcanza el valor de descarga profunda.

En este punto el circuito corta automáticamente la batería del suministro, mientras que un reloj de cuarzo conectado proporciona el tiempo transcurrido durante el cual la batería había estado proporcionando el respaldo. Este tiempo transcurrido en el reloj informa al usuario sobre la capacidad precisa de la batería con respecto a la corriente de descarga configurada.

Ahora aprendamos el funcionamiento detallado del circuito etster de capacidad de batería propuesto con la ayuda de los siguientes puntos:

Cortesía de diseño: Elektor Electronics

Principales etapas del circuito

En referencia al esquema anterior del comprobador de tiempo de respaldo de batería, el diseño se puede dividir en 3 etapas:

• Etapa de descarga de corriente constante usando IC1b
• Etapa de corte de descarga profunda con IC1a
• Corte de suministro de reloj de cuarzo externo de 1,5 V

Se utiliza un solo amplificador operacional dual IC LM358 para implementar tanto la descarga de corriente constante como el proceso de corte de descarga profunda.

Ambos amplificadores operacionales del IC están configurados como compartimentos.

El amplificador operacional comparador IC1b funciona como un controlador de descarga de corriente constante preciso para la batería.

Cómo funciona la descarga de batería de corriente constante

La carga de descarga ficticia en forma de resistencias R8 a R17 está conectada entre el terminal de fuente MOSFET y la línea de tierra.

Dependiendo de la corriente de descarga preferida, se genera una caída de voltaje equivalente a través de estos bancos de resistencias en paralelo.

Se anota esta caída de voltaje, y se ajusta exactamente el mismo potencial en la entrada no inversora del amplificador operacional IC1b, a través del preajuste P1.

Ahora, siempre que la caída de voltaje en las resistencias esté por debajo de este valor establecido, la salida del amplificador operacional continúa siendo alta y el MOSFET permanece encendido, descargando la batería a la tasa de corriente constante preferida.

Sin embargo, si supongamos que la corriente tiende a aumentar debido a alguna razón, la caída de voltaje a través del banco de resistencias también aumenta, lo que hace que el potencial en el pin2 inversor de IC1b pase sobre el pin3 no inversor. Esto cambia instantáneamente la salida del amplificador operacional a 0V apagando el MOSFET.

Cuando el MOSFET se apaga, el voltaje a través de la resistencia también cae instantáneamente, y el amplificador operacional enciende el MOSFET nuevamente, y este ciclo de ENCENDIDO / APAGADO continúa a un ritmo rápido, asegurando que la descarga de corriente constante se mantenga perfectamente en el valor predeterminado nivel.

Cómo calcular las resistencias de corriente constante

El banco de resistencias en paralelo conectado al terminal de la fuente del MOSFET T1 determina la carga de descarga de corriente constante para la batería.

Esto imita la velocidad real de carga y descarga a la que puede estar sujeta la batería durante su funcionamiento normal.

Si un Batería de ácido sólido se utiliza, entonces sabemos que su tasa de descarga ideal debe ser el 10% de su valor Ah. Suponiendo que tengamos una batería de 50 Ah, la tasa de descarga debería ser de 5 amperios. La batería también podría descargarse a velocidades más altas, pero eso podría afectar seriamente la vida útil de la batería de forma negativa y, por lo tanto, una de 5 amperios se convierte en la preferencia ideal.

Ahora, para una corriente de 5 amperios, debemos establecer el valor de la resistencia de manera que se desarrolle puede ser de alrededor de 0,5 V en sí mismo en respuesta a la corriente de 5 amperios.

Esto se puede evaluar rápidamente mediante la ley de Ohm:

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

Como hay 10 resistores en paralelo, el valor de cada resistor se convierte en 0,1 x 10 = 1 Ohm.

La potencia se puede calcular como 0,5 x 5 = 2,5 vatios

Dado que 10 resistencias están en paralelo, la potencia de cada resistor puede ser = 2,5 / 10 = 0,25 vatios o simplemente 1/4 vatio. Sin embargo, para garantizar un funcionamiento preciso, la potencia se puede aumentar a 1/2 vatio para cada resistencia.

Cómo configurar el límite de descarga profunda

El corte de descarga profunda que decide el umbral de voltaje más bajo para la batería de respaldo es manejado por el amplificador operacional IC1a.

Se puede configurar de la siguiente manera:

Supongamos que el nivel de descarga más bajo para una batería de plomo-ácido de 12 V es de 10 V. El P2 preestablecido se establece de manera que el voltaje a través del conector K1 produzca 10 V.

Esto significa que el pin 2 inversor del amplificador operacional ahora se establece en una referencia precisa de 10 V.

Ahora, al principio, el voltaje de la batería estará por encima de este nivel de 10 V, lo que provocará que el pin de entrada no inversora pin3 sea más alto que el pin2. Debido a esto, la salida del IC1a será alta, permitiendo que el relé se encienda.

Esto a su vez permitiría que el voltaje de la batería llegue al MOSFET para el proceso de descarga.

Finalmente, cuando la batería se descarga por debajo de la marca de 10 V, el potencial del pin3 de IC1a se vuelve más alto que el pin2, lo que hace que su salida se vuelva cero y el relé se apague. La batería se corta y se detiene para que no se descargue más.

Cómo medir el tiempo de respaldo transcurrido

Para obtener una medición visual de la capacidad de la batería en términos de tiempo que tarda la batería en alcanzar el nivel de descarga completo, es esencial tener un indicador de tiempo que muestre el tiempo transcurrido desde el inicio, hasta que la batería alcanza la descarga completa. nivel.

Esto se puede implementar simplemente conectando cualquier reloj de pared de cuarzo ordinario con su Batería de 1,5 V remoto.

Primero, se retira la batería de 1.5 V del reloj, luego se conectan los terminales de la batería a los puntos del conector K4, con la polaridad correcta.

A continuación, el reloj se ajusta a las 12 0.

Ahora, cuando se inicia el circuito, el segundo par de contactos de relé conecta el 1,5 V CC de la unión de R7 / D2 al reloj.

Esto alimenta el reloj de cuarzo para que pueda mostrar el tiempo transcurrido del proceso de descarga de la batería.

Finalmente, cuando la batería está completamente descargada, el relé alterna y desconecta la energía del reloj. El tiempo en el reloj se congela y registra la capacidad precisa de la batería, o el tiempo real de respaldo de la batería.

Procedimiento de prueba

Una vez finalizado el montaje del comprobador de capacidad de la batería, deberá conectar los siguientes accesorios a los distintos conectores de K1 a K4.

K1 debe conectarse con un voltímetro para establecer el nivel de voltaje de descarga profunda a través del ajuste P2.

K2 se puede conectar con un amperímetro para comprobar la descarga de corriente constante de la batería, aunque esto es opcional. Si no se usa un amperímetro en K2, asegúrese de agregar un enlace de cable a través de los puntos K2.

La batería bajo prueba debe conectarse a través de K3 con la polaridad correcta.

Por último, los terminales de la batería de un reloj de cuarzo deben conectarse a través de K4 como se explicó en la sección anterior.

Una vez que los elementos anteriores se integran apropiadamente, y los preajustes P1 / P2 se configuran según la explicación anterior, se puede presionar el interruptor S1 para inicializar el proceso de prueba de capacidad de la batería.

Si se conecta un amperímetro, inmediatamente comenzará a mostrar la descarga de corriente constante precisa según lo establecido por las resistencias de la fuente MOSFET, y el reloj de cuarzo comenzará a registrar el tiempo transcurrido de la batería.