Схема защиты батареи от чрезмерного разряда на базе Arduino

В этом посте мы собираемся построить схему защиты от переразряда для батареи 12 В с использованием Arduino, которая может защитить батарею SLA 12 В от чрезмерной разрядки, а также защитить подключенную нагрузку от перенапряжения в случае подключения перезаряженной батареи.

Понимание скорости заряда / разряда батареи

Все батареи имеют естественный износ, но большинство из них выходит из строя из-за незнания со стороны пользователя. Срок службы батареи сократится, если напряжение батареи упадет ниже определенного уровня, в случае батареи 12 В SLA оно не должно опускаться ниже 11,80 В.

Этот проект можно реализовать с помощью компараторов, но здесь мы используем микроконтроллер и кодирование для достижения того же.

Эта схема хорошо подходит для резистивных нагрузок и других нагрузок, которые не создают помех в цепи питания во время работы. Старайтесь избегать индуктивных нагрузок, таких как щеточные двигатели постоянного тока.

Микроконтроллеры чувствительны к шуму, и в таком случае такая установка может считывать ошибочные значения напряжения и может отключать аккумулятор от нагрузки при неправильном напряжении.

Как это устроено

Обсуждаемые защита от разряда Схема для батареи 12 В состоит из делителя напряжения, который отвечает за понижение входного напряжения и уменьшение его до узкого диапазона, в котором Arduino может считывать напряжение.

Предустановленный резистор 10 кОм используется для калибровки показаний на Arduino, эти показания используются Arduino для запуска реле, калибровка этой настройки будет обсуждаться в следующей части статьи.

Светодиодный индикатор используется для индикации состояния реле. Транзистор включает / выключает реле, а к реле подключается диод для остановки всплеска высокого напряжения, генерируемого реле, при его включении / выключении.

Когда напряжение батареи опускается ниже 11,80 В, реле включается и отключает батарею от нагрузки, и светодиодный индикатор также включается, это происходит так же, когда схема считывает перенапряжение с батареи, вы можете установить отключение перенапряжения в программе .

Когда батарея опускается ниже 11,80 В, реле отключает нагрузку, реле снова подключит нагрузку к батарее только после того, как напряжение батареи достигнет выше номинального напряжения, установленного в программе.

Номинальное напряжение - это нормальное рабочее напряжение нагрузки. Вышеупомянутый механизм происходит потому, что напряжение батареи повышается после отключения от нагрузки, и это не должно вызывать срабатывание реле при низком уровне заряда батареи.

Номинальное напряжение в программе установлено равным 12,70 В, что соответствует полному напряжению батареи типичных 12 В SLA батарей (Полное напряжение батареи после отключения от зарядного устройства).

Программный код:

//---------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 && vincutoff)
{
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----------//

Примечание:

float cutoff = 11.80 // Напряжение отключения
float nominal = 12,70 // Номинальное напряжение
float overvoltage = 14.00 // перенапряжение

Вы можете изменить отсечку, номинальное напряжение и перенапряжение, изменив указанные выше значения.
Не рекомендуется изменять эти значения, если вы не работаете с другим напряжением батареи.

Как откалибровать:

Калибровку этой схемы защиты от чрезмерного разряда необходимо выполнять осторожно: вам понадобится источник переменного тока, хороший мультиметр и отвертка для регулировки предварительно установленного резистора.

1) Готовая установка подключена к регулируемому источнику питания без нагрузки.
2) Установите 13 В на регулируемом источнике питания, проверьте это с помощью мультиметра.
3) Откройте монитор последовательного порта и поверните предварительно установленный резистор на 10 кОм по часовой стрелке или против часовой стрелки и приблизьте показания к показаниям мультиметра.
4) Теперь уменьшите напряжение переменного источника питания до 12 В, мультиметр и монитор последовательного порта должны показывать одинаковое или очень близкое значение.
5) Теперь уменьшите напряжение до 11,80 В, реле должно сработать и светодиод должен загореться.
6) Теперь увеличьте напряжение до 14,00 В, реле должно сработать и светодиод загорится.
7) Если вышеуказанные наборы работают успешно, замените переменный источник питания полностью заряженной батареей, показания на последовательном мониторе и мультиметре должны быть одинаковыми или очень близкими.
8) Теперь подключите нагрузку, показания на обоих должны оставаться одинаковыми и синхронизированными.
Если вышеуказанные шаги выполнены успешно, ваша схема готова к работе с батареей.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Обратите внимание на этот момент при калибровке.

Когда реле срабатывает из-за отключения по низкому напряжению или из-за отключения по перенапряжению, показания на последовательном мониторе не будут считывать правильное напряжение, как на мультиметре, и будут выше или ниже, чем на мультиметре.

Но, когда напряжение вернется к нормальному рабочему напряжению, реле выключится и начнет показывать правильное напряжение.

Вывод из вышеизложенного заключается в том, что, когда реле срабатывает, показания на последовательном мониторе показывают некоторые существенные отклонения, и вам не нужно повторно калибровать на этом этапе.