Circuito de proteção contra sobrecarga de bateria com base em Arduino

Neste post, construiremos um circuito de proteção contra sobrecarga para a bateria de 12V usando o Arduino, que pode proteger a bateria do SLA de 12V contra descarga excessiva e também proteger a carga conectada contra sobretensão, caso a bateria esteja sobrecarregada.

 

Entender as taxas de carga / descarga da bateria

Todas as baterias têm uma deterioração natural, mas a maioria delas está danificada devido à ignorância dos usuários. A vida útil da bateria será reduzida se a tensão da bateria for menor que um certo grau; no caso de uma bateria de 12V SLA, ela não deverá ser inferior a 11,80 V.

Esse projeto pode ser realizado com comparadores, mas aqui estamos usando microcontroladores e codificação para obter o mesmo.

Este circuito é adequado para cargas resistivas e outras que não geram ruído no suprimento durante a operação. Tente evitar cargas indutivas, como motores DC escovados. Os microcontroladores são sensíveis ao ruído e, nesse caso, essa configuração pode ler valores de tensão de erro e pode cortar a bateria da carga para a tensão incorreta.

Como funciona

Proteção contra sobrecarga de bateria baseada em Arduino

O circuito de proteção de descarga discutido para a bateria de 12v consiste em um divisor de tensão responsável por reduzir a tensão de entrada e reduzi-la a uma faixa estreita onde o Arduino pode ler a tensão.

A resistência predefinida é usada para calibrar as leituras no arduino; O Arduino usa essas leituras para ativar o relé. A calibração dessa configuração será discutida mais adiante na parte do artigo.

Um indicador LED é usado 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 cai abaixo de 11,80V, o relé liga e desconecta a bateria da carga e o indicador LED também acende; é o mesmo quando o circuito lê a sobretensão da bateria, você pode definir o corte de sobretensão no programa.

Quando a bateria cai abaixo de 11,80V, o relé desconecta a carga, o relé reconecta a carga à bateria somente depois que a tensão da bateria atinge uma tensão mais alta que a definida no programa.

A tensão nominal é a tensão operacional normal da carga. O mecanismo mencionado acima é feito porque; a tensão da bateria aumenta após a desconexão da carga e isso não deve ativar o relé no estado de bateria fraca.

A voltagem nominal do programa definida para 12,70 V, que é a voltagem total da bateria das baterias comuns de 12V SLA (voltagem 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----------//

Nota:

corte flutuante = 11,80; // tensão de corte
flutuação nominal = 12,70; // Voltagem nominal
oscilação flutuante = 14,00; // Sobretensão

Você pode alterar o corte, tensão nominal e sobretensão alterando os valores acima.
É recomendável não alterar esses valores, a menos que você esteja trabalhando com uma tensão de bateria diferente.

Como calibrar:

A calibração desta bateria no circuito de proteção contra descarga deve ser feita com cuidado; Você precisa de uma fonte de alimentação variável, um bom multímetro e uma chave de fenda para ajustar a resistência predefinida.

1) A configuração completa está conectada a uma fonte de alimentação variável sem carga.
2) Defina os 13 volts na fonte de alimentação variável, verifique isso usando o multímetro.
3) Abra o monitor serial e gire o relógio de resistência predefinido 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 perto.
5) Agora, reduza a tensão para 11,80 V, o relé deve ser ativado e o LED acender.
6) Agora, aumente a tensão para 14.00V, o relé deve ser ativado e o LED acenderá.
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 semelhantes.
8) Agora conecte a carga, as leituras em ambas devem permanecer as mesmas e sincronizadas.
Se as etapas acima forem bem-sucedidas, seu circuito está pronto para servir a bateria.

NOTA:

Lembre-se desse ponto durante a calibração.

Quando o relé é ativado devido a um corte de baixa voltagem ou devido a um corte de sobretensão, as leituras no monitor serial não leem a voltagem correta como no multímetro e são exibidas maior ou menor que no multímetro.

Porém, quando a voltagem volta à voltagem operacional normal, o relé desliga e começa a exibir a voltagem correta.

A conclusão do ponto anterior é que, quando o relé é ativado, as leituras no monitor serial mostram variações significativas e você não precisa calibrar novamente neste estágio.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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