Neste post, vamos construir um circuito de proteção contra descarga excessiva para bateria de 12v usando Arduino, que pode proteger a bateria SLA de 12V contra descarga excessiva e também proteger a carga conectada contra sobretensão em caso de bateria sobrecarregada.
Entendendo as taxas de carga/descarga da bateria
Todas as baterias têm declínio natural, mas a maioria delas fica danificada devido ao desconhecimento por parte dos usuários. A vida útil da bateria diminuirá se a tensão de uma bateria cair abaixo de certo grau, no caso de bateria SLA de 12V, ela não deve ficar abaixo de 11,80 V.
Este projeto poderia ser realizado com comparadores, mas aqui estamos usando microcontrolador e codificação para realizar o mesmo.
Este circuito é adequado para cargas resistivas e outras cargas que não geram ruídos na alimentação durante a operação. Tente evitar cargas indutivas, como motores CC escovados.
Os microcontroladores são sensíveis ao ruído e essa configuração pode ler valores de tensão de erro nesse caso, e pode cortar a bateria da carga na tensão errada.
Como funciona
O discutido circuito de proteção contra descarga para bateria de 12v consiste em um divisor de tensão que é responsável por diminuir a tensão de entrada e reduzir a uma faixa estreita onde o arduino pode ler a tensão.
O resistor pré-definido de 10k é usado para calibrar as leituras no arduino; essas leituras são usadas pelo arduino para acionar o relé, a calibração desta configuração será discutida mais adiante no artigo.
Um indicador LED é utilizado para indicar o status do relé. O transistor liga/desliga o relé e um diodo é conectado através do relé para interromper o pico de alta tensão gerado pelo relé, enquanto o liga/desliga.
Quando a tensão da bateria fica abaixo de 11,80V, o relé é ligado e desconecta a bateria da carga e o indicador LED também acende, isso acontece mesmo quando o circuito lê a sobretensão da bateria, você pode definir o corte de sobretensão no programa .
Quando a bateria fica abaixo de 11,80V, o relé desconecta a carga, o relé reconectará a carga à bateria somente depois que a tensão da bateria atingir acima da tensão nominal definida no programa.
A tensão nominal é a tensão normal de operação da carga. O mecanismo acima indicado é feito porque; a tensão da bateria aumenta após a desconexão da carga e isso não deve acionar o relé LIGADO no estado de bateria fraca.
A tensão nominal no programa é definida como 12,70 V, que é a tensão total da bateria de baterias SLA típicas de 12 V (tensão total da bateria após a desconexão do carregador).
Código do programa:
//---------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 && vin<=overvoltage && vin>cutoff)
{
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----------//
Observação:
corte flutuante = 11,80; //Tensão de corte
flutuante nominal = 12,70; //Tensão Nominal
sobretensão flutuante = 14,00; //Sobretensão
Você pode alterar o corte, nominal e sobretensão alterando os valores acima.
Recomenda-se não modificar esses valores, a menos que você esteja trabalhando com voltagem de bateria diferente.
Como calibrar:
A calibração deste circuito de proteção contra descarga da bateria deve ser feita com cuidado; você precisa de uma fonte de alimentação variável, um bom multímetro e uma chave de fenda para ajustar o resistor predefinido.
1) A configuração concluída é conectada à fonte de alimentação variável sem carga.
2) Coloque os 13 volts na fonte de alimentação variável, verifique isso usando o multímetro.
3) Abra o monitor serial e gire o relógio do resistor predefinido de 10k ou no sentido anti-horário e aproxime as leituras das leituras do multímetro.
4) Agora, reduza a tensão da fonte de alimentação variável para 12V, o multímetro e o monitor serial devem ler o mesmo valor ou muito próximo.
5) Agora, reduza a tensão para 11,80 V, o relé deve acionar e o LED deve acender.
6) Agora, aumente a tensão para 14,00V o relé deve acionar e o LED acender.
7) Se os conjuntos acima forem bem sucedidos, substitua a fonte de alimentação variável por uma bateria totalmente carregada, as leituras no monitor serial e no multímetro devem ser iguais ou muito próximas.
8) Agora conecte a carga, as leituras em ambos devem permanecer iguais e sincronizadas.
Se as etapas acima forem bem-sucedidas, seu circuito estará pronto para servir a bateria.
NOTA:
Observe este ponto durante a calibração.
Quando o relé é acionado devido ao corte de baixa tensão ou devido ao corte de sobretensão, as leituras no monitor serial não lerão a tensão correta como no multímetro e mostrarão maior ou menor do que no multímetro.
Mas, quando a tensão volta à tensão de operação normal, o relé desliga e começa a mostrar a tensão correta.
A conclusão do ponto acima é que, quando o relé é acionado, as leituras no monitor serial apresentam alguma variação significativa e não é necessário calibrar novamente nesta etapa.
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FONTE
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