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Circuito de testador de capacidade de bateria precisa – testador de tempo de backup

O circuito preciso do testador de capacidade da bateria explicado no artigo a seguir pode ser usado para testar a capacidade máxima de backup de qualquer bateria recarregável em tempo real.

Por Timothy John

Conceito básico

O circuito funciona praticamente descarregando uma bateria totalmente carregada em teste através de corrente constante, até que sua tensão atinja o valor de descarga profunda.

Neste ponto, o circuito corta automaticamente a bateria da alimentação, enquanto um relógio de quartzo conectado fornece o tempo decorrido pelo qual a bateria estava fornecendo o backup. Este tempo decorrido no relógio informa o usuário sobre a capacidade precisa da bateria em relação à corrente de descarga definida.

Agora vamos aprender o funcionamento detalhado do circuito etster de capacidade da bateria proposto com a ajuda dos seguintes pontos:

Cortesia do projeto: Elektor Electronics

Principais Etapas do Circuito

Referindo-se ao esquema acima do testador de tempo de backup da bateria, o projeto pode ser dividido em 3 etapas:

  • Estágio de descarga de corrente constante usando IC1b
  • Estágio de corte de descarga profunda usando IC1a
  • Corte de alimentação de relógio de quartzo externo de 1,5 V

Um único amplificador operacional duplo IC LM358 é usado para implementar ambos, a descarga de corrente constante e o processo de corte de descarga profunda.

Ambos os amplificadores operacionais do IC são configurados como comparadores.

O amplificador operacional comparador IC1b funciona como um controlador preciso de descarga de corrente constante para a bateria.

Como funciona a descarga da bateria de corrente constante

A carga de descarga fictícia na forma de resistores R8 a R17 é conectada entre o terminal da fonte MOSFET e a linha de aterramento.

Dependendo da corrente de descarga preferida, uma queda de tensão equivalente é gerada através desses bancos de resistores paralelos.

Esta queda de tensão é notada e o mesmo potencial é ajustado na entrada não inversora do amplificador operacional IC1b, através do P1 pré-ajustado.

Agora, enquanto a queda de tensão nos resistores estiver abaixo desse valor definido, a saída do amplificador operacional continua alta e o MOSFET permanece ligado, descarregando a bateria na taxa de corrente constante preferida.

No entanto, se suponha que a corrente tende a aumentar por algum motivo, a queda de tensão no banco de resistores também aumenta, fazendo com que o potencial no pino inversor2 de IC1b passe pelo pino não inversor3. Isso muda instantaneamente a saída do amplificador operacional para 0V, desligando o MOSFET.

Quando o MOSFET é desligado, a tensão através do resistor também cai instantaneamente, e o amplificador operacional liga o MOSFET novamente, e este ciclo ON/OFF continua em uma taxa rápida, garantindo que a descarga de corrente constante seja perfeitamente mantida no pré-determinado nível.

Como calcular os resistores de corrente constante

O banco de resistores paralelo conectado ao terminal fonte do MOSFET T1 determina a carga de descarga de corrente constante para a bateria.

Isso imita a carga real e a taxa de descarga a que a bateria pode ser submetida durante seu funcionamento normal.

Se uma bateria de chumbo-ácido for usada, sabemos que sua taxa de descarga ideal deve ser de 10% do seu valor Ah. Supondo que tenhamos uma bateria de 50 Ah, a taxa de descarga deve ser de 5 amperes. A bateria pode ser descarregada em taxas mais altas também, mas isso pode afetar seriamente a vida útil da bateria negativamente e, portanto, 5 amp se torna a preferência ideal.

Agora, para uma corrente de 5 A, devemos definir o valor do resistor de modo que ele se desenvolva em torno de 0,5 V em resposta à corrente de 5 A.

Isso pode ser rapidamente avaliado através da lei de Ohms:

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

Como existem 10 resistores em paralelo, o valor de cada resistor se torna 0,1 x 10 = 1 Ohm.

A potência pode ser calculada como 0,5 x 5 = 2,5 watts

Como 10 resistores estão em paralelo, a potência de cada resistor pode ser = 2,5 / 10 = 0,25 watts ou simplesmente 1/4 watt. No entanto, para garantir um funcionamento preciso, a potência pode ser aumentada para 1/2 watt para cada resistor.

Como configurar o corte de descarga profunda

O corte de descarga profunda que decide o limite de tensão mais baixo para o backup de bateria é tratado pelo amplificador operacional IC1a.

Pode ser definido da seguinte maneira:

Vamos supor que o nível de descarga mais baixo para uma bateria de chumbo-ácido de 12 V seja de 10 V. O P2 predefinido é definido de forma que a tensão no conector K1 produza 10 V precisos.

Isso significa que a inversão do pino2 do amplificador operacional agora está definida em uma referência precisa de 10 V.

Agora, no início, a tensão da bateria estará acima desse nível de 10 V, fazendo com que o pino de entrada não inversor do pino3 seja maior que o pino2. Devido a isso a saída do IC1a será alta, permitindo que o relé seja ligado.

Isso, por sua vez, permitiria que a voltagem da bateria chegasse ao MOSFET para o processo de descarga.

Finalmente, quando a bateria está descarregada abaixo da marca de 10 V, o potencial do pino3 do IC1a torna-se maior que o pino2, fazendo com que sua saída se torne zero e o relé seja DESLIGADO. A bateria é cortada e impedida de descarregar mais.

Como medir o tempo de backup decorrido

Para obter uma medição visual da capacidade da bateria em termos de tempo necessário para a bateria atingir o nível de descarga total, é essencial ter um indicador de tempo que mostre o tempo decorrido desde o início, até que a bateria atinja a descarga total nível.

Isso pode ser implementado simplesmente conectando qualquer relógio de parede de quartzo comum com sua bateria de 1,5 V removida.

Primeiro, a bateria de 1,5 V do relógio é removida, em seguida, os terminais da bateria são conectados aos pontos do conector K4, com a polaridade correta.

Em seguida, o relógio é ajustado para 12 0 relógio.

Agora, quando o circuito é iniciado, o segundo par de contatos do relé conecta o 1,5 V DC da junção de R7/D2 ao relógio.

Isso alimenta o relógio de quartzo para que ele possa mostrar o tempo decorrido do processo de descarga da bateria.

Finalmente, quando a bateria está totalmente descarregada, o relé alterna e desconecta a energia do relógio. A hora no relógio congela e registra a capacidade precisa da bateria ou o tempo real de backup da bateria.

Procedimento de teste

Quando a montagem do testador de capacidade da bateria estiver concluída, você precisará conectar os seguintes acessórios aos vários conectores de K1 a K4.

K1 deve ser conectado com um voltímetro para definir o nível de tensão de descarga profunda através do ajuste P2.

K2 pode ser conectado com um amperímetro para verificar a descarga de corrente constante da bateria, embora isso seja opcional. Se um amperímetro não for usado em K2, certifique-se de adicionar um link de fio nos pontos K2.

A bateria em teste deve ser conectada em K3 com a polaridade correta.

Por fim, os terminais da bateria de um relógio de quartzo devem ser conectados ao K4, conforme explicado na seção anterior.

Uma vez que os itens acima estejam devidamente integrados e os presets P1/P2 configurados conforme a explicação anterior, a chave S1 pode ser pressionada para inicializar o processo de teste de capacidade da bateria.

Se um amperímetro estiver conectado, ele começará imediatamente a mostrar a descarga precisa de corrente constante conforme definido pelos resistores da fonte MOSFET, e o relógio de quartzo começará a registrar o tempo decorrido da bateria.

Testador de bateria audível

Este simples circuito de teste de bateria audível verifica a condição de todos os tipos de baterias de 1,5 V a 12 V. Um oscilador padrão é encontrado neste circuito cuja frequência de saída é bastante independente da tensão de alimentação, mas difere muito com variações na impedância de alimentação. Assim, com os componentes eletrônicos individuais mostrados, uma nova bateria ou célula emitirá uma nota de cerca de 500 Hz.

Quando uma célula esgotada é colocada, uma nota em torno de 1 kHz é fornecida. O dispositivo foi examinado com tensões de bateria entre 1,5 V e 14 V, utilizando um BC547 como Q1 e um BC557 como Q2.

Você também pode usar a bateria na polaridade inversa e ainda fazer o circuito funcionar sem problemas.

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FONTE


Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
Pode conter erros de tradução

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