Hlavným rysom tohto indikátora slabej batérie s lambda-diódou pre Ni-Cd batérie je to, že samotný obvod spotrebúva takmer nulový prúd, kým nedosiahne nastavenú nízku prahovú hladinu a nerozsvieti sa kontrolka LED.
Vďaka tejto vlastnosti je obvod veľmi vhodný pre mnoho nízkonapäťových batériových systémov, ako sú rádiá, hodinky, časovače, alarmy, diaľkové ovládače atď.
Hlavným dôvodom predčasného poškodenia článkov v nikel-kadmiových batériách je ich vnútorné skratovanie, ku ktorému dochádza v dôsledku príliš hlbokého vybitia batérie počas prevádzky.
Preto každý elektronický prístroj, ktorý používa články Ni-Cd, musí obsahovať indikátor vybitia batérie, ktorý môže spustiť a upozorniť používateľa na jeho dobitie, a to dostatočne skôr, ako sa dosiahne „kritické“ napätie batérie.
Aj keď nájdete veľa druhov monitory nabíjania ktorý by mohol byť integrovaný do vašich batériových produktov, je lambda-diódový monitor vysvetlený v tomto článku možno sofistikovanejšou možnosťou ako akékoľvek iné dostupné monitory batérie.
Lepšie ako iné systémy indikátora slabej batérie
Väčšina indikátory slabej batérie pracujte s BJT na prepínanie LED budiaceho prúdu alebo pre zobrazenie merača. Nevýhodou takýchto konštrukcií je, že obvod nepretržite vybíja batériu, aj keď je LED vypnutá.
V obvodoch s nízkym výkonom tento druh vybitie batérie by mohlo dramaticky ovplyvniť a skrátiť čas zálohovania batérie.
Najlepším prostriedkom na riešenie tohto problému je použitie obvodu, ktorý nespotrebúva absolútne nič prúd z batérie , pokiaľ je napájacie napätie vyššie ako kritický potenciál batérie.
To je presne to, čo monitor nízkej batérie založený na lambda-dióde vykonáva.
Je tiež vybavený nastaviteľným prahom spúšťania v rozsahu napätia 8 až 20 V a dal by sa zostaviť celkom lacno.
Charakterizácia nabíjania / vybíjania Ni-Cd
The koncové napätie všetkých batérií sa líši v závislosti od ich stavu nabitia. Táto charakteristika tohto vzťahu sa môže líšiť pre rôzne batérie.
Napríklad s Olovené batérie , zistíme prakticky veľmi lineárny pokles ich výstupného napätia pri vybití článkov. Toto správanie je zvyčajne rovnaké aj pre suché bunky.
Ale u Ni-Cd batérií nie je pokles napätia pri vybíjaní príliš lineárny. Úplne nabitý Ni-Cd článok môže vykazovať výstupné napätie približne 1,25 voltu.
Táto úroveň je udržiavaná pomerne neustále, kým nie je úplne vybitá. V tomto okamihu napätie článku rýchlo klesá na približne 1,0 až 1,1 voltu alebo 1,05 V.
Presné obvod monitora napätia nastavené na aktiváciu pri tejto „kritickej“ úrovni napätia môže byť veľmi užitočné pri identifikácii úrovne nabitia Ni-Cd batérie.
Osemčlánková Ni-Cd batéria napríklad môže mať plne nabitý výstupný potenciál 10,0 voltov. Keď je batéria takmer úplne vybitá, môže mať výstup 8,4 voltov.
Ako funguje indikátor slabej batérie lambda-diódy
Obvod monitora vybitia batérie s lambda-diódou, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku, je upravený tak, aby sa aktivoval na 8,4 voltov, čo nám umožňuje dosiahnuť efektívny systém monitorovania stavu nabitia (SoC) pre Ni-Cd batériu.
The lambda dióda znázornený vo vnútri prerušovanej škatule je zostavený pomocou dvojice FET n- a p-kanálov.
Pamätajte, že na trhu nie je k dispozícii žiadna hotová dióda „lambda“.
Prakticky sa lambda dióda vyrába prepojením dvoch nízkonapäťových FET a prevádzkuje sa iba pomocou dvoch svoriek označených „anóda“ (A) a „katóda“ (K).
Keď je predpätie na tejto lambda dióde v režime prerušenia, tranzistor Q3 sa tiež vypne, čo zase udržuje zhasnutú LED1.
Keď napätie batérie začne klesať, dosiahne bod, v ktorom bude lambda dióda náhle predpätá a bude viesť.
Táto situácia okamžite predpojme Q3 na vedenie, ktoré zapne LED, ktorá upozorní používateľa na stav slabej batérie . (Pracovná charakteristika lambda diódy je uvedená nižšie).
Úroveň potenciálu, ktorá predurčuje lambda diódu na vedenie, je úplne nastaviteľná cez potenciometer R1.
Rezistor R2 je zapojený ako obmedzovač prúdu na zabezpečenie LED1. Hodnota tohto odpory obmedzujúce prúd možno vypočítať pomocou Ohmovho zákona (R2 = E / I, kde R2 je v ohmoch, E predstavuje prahovú hodnotu potenciálu Ni-Cd batérie, keď sa LED1 práve rozsvieti, a mal by som byť nahradený maximálnou bezpečnou hodnotou prúdu pre LED.
Konštrukčné detaily
Vyššie vysvetlený monitor nabitia batérie lambda-diódou je pomerne kompaktný na umiestnenie do prevodovky, kde sa ako zdroj energie používa Ni-Cd akumulátor.
Ďalej by mohol byť skonštruovaný a použitý zvonka ako indikátor nízkeho nabitia batérie a zapuzdrený do malej škatule. V obidvoch prípadoch je možné použiť dosku plošných spojov, ako je uvedené nižšie.
Typ JFET na zostavenie lambda diódy nie je v skutočnosti rozhodujúci. Takmer všetky konfigurácie zahŕňajúce n- a p-kanálové FET by mali fungovať dobre, rovnako ako tie, ktoré sú uvedené v zozname dielov.
Ak je to potrebné, môžete zvážiť výmenu LED1 za relé s nízkym výkonom, aby ste umožnili odpojenie Ni-Cad akumulátora od záťaže, akonáhle úroveň napätia klesne pod kritický nízky prah. Toto konkrétne usporiadanie automaticky chráni batériu pred prepólovaním, keď sa vybíja.
Zoznam položiek
LED1 - Ľubovoľná 5 mm 20 mA LED
Q1 - P-kanál JFET (2N4360 alebo podobný)
Q2 - N-kanálový JFET (2N3819 alebo podobný)
Q3 - NPN BJT 2N2222A alebo podobné
R1 -10 k, prednastav
R2 - Rezistor obmedzujúci prúd (pozri text) môže byť 150 ohmov 1/2 wattu
Dvojica: Obvod oneskorenia zvuku - pre ozveny, dozvuky Ďalej: Obvod päťciferného počítadla kmitočtov
