Circuito di protezione da scarica eccessiva della batteria basato su Arduino

In questo post, costruiremo un circuito di protezione da scarica eccessiva per la batteria da 12 V utilizzando Arduino che può proteggere la batteria SLA da 12 V contro la scarica eccessiva e proteggere anche il carico collegato dalla sovratensione nel caso in cui la batteria sovraccarica sia collegata.

Comprensione dei tassi di carica / scarica della batteria

Tutte le batterie hanno un declino naturale, ma la maggior parte di esse viene danneggiata a causa dell'ignoranza da parte degli utenti. La durata della batteria si accorcia se la tensione di una batteria scende al di sotto di un certo grado, in caso di batteria SLA da 12V, non deve scendere sotto gli 11,80 V.

Questo progetto potrebbe essere realizzato con comparatori, ma qui stiamo usando microcontrollore e codifica per ottenere lo stesso risultato.

Questo circuito è adatto per carichi resistivi e altri carichi che non generano rumore nell'alimentazione durante il funzionamento. Cerca di evitare carichi induttivi come i motori CC con spazzole.

I microcontrollori sono sensibili al rumore e questa configurazione potrebbe leggere i valori di tensione di errore in tal caso e potrebbe interrompere il carico della batteria con una tensione errata.

Come funziona

Il discusso protezione da scarica eccessiva Il circuito per la batteria da 12 V è costituito da un partitore di tensione che è responsabile della riduzione della tensione di ingresso e della riduzione a un intervallo ristretto in cui arduino può leggere la tensione.

Il resistore preimpostato da 10k viene utilizzato per calibrare le letture su arduino, queste letture vengono utilizzate da arduino per attivare il relè, la calibrazione di questa configurazione verrà discussa più avanti nella parte dell'articolo.

Un indicatore LED viene utilizzato per indicare lo stato del relè. Il transistor pilota il relè on / off e un diodo è collegato attraverso il relè per arrestare il picco di alta tensione generato dal relè, mentre lo accende / spegne.

Quando la tensione della batteria scende al di sotto di 11,80 V, il relè si accende e scollega la batteria dal carico e si accende anche l'indicatore LED, questo accade lo stesso quando il circuito legge la sovratensione dalla batteria, è possibile impostare l'interruzione della sovratensione nel programma .

Quando la batteria scende al di sotto di 11,80 V, il relè scollega il carico, il relè ricollegherà il carico alla batteria solo dopo che la tensione della batteria avrà raggiunto la tensione nominale impostata nel programma.

La tensione nominale è la normale tensione di esercizio del carico. Il meccanismo sopra indicato è fatto perché la tensione della batteria aumenta dopo la disconnessione dal carico e questo non deve attivare il relè in stato di batteria scarica.

La tensione nominale nel programma impostata come 12,70 V che è la piena tensione della batteria delle tipiche batterie SLA da 12V (piena tensione della batteria dopo la disconnessione dal caricabatterie).

Codice del programma:

//---------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----------//

Nota:

float cutoff = 11.80 // Tensione di taglio
float nominal = 12.70 // Tensione nominale
float overvoltage = 14.00 // Overvoltage

È possibile modificare l'interruzione, la tensione nominale e la sovratensione modificando i valori sopra.
Si consiglia di non modificare questi valori a meno che non si stia lavorando con una diversa tensione della batteria.

Come calibrare:

La calibrazione per questo circuito di protezione dallo scaricamento della batteria deve essere eseguita con attenzione, è necessario un alimentatore variabile, un buon multimetro e un cacciavite per la regolazione della resistenza preimpostata.

1) La configurazione completata è collegata all'alimentazione variabile senza carico.
2) Impostare i 13 volt sull'alimentatore variabile, verificarlo utilizzando il multimetro.
3) Aprire il monitor seriale e ruotare il resistore di clock preimpostato da 10k o in senso antiorario e avvicinare le letture alle letture del multimetro.
4) Ora, ridurre la tensione dell'alimentazione variabile a 12V, il multimetro e il monitor seriale devono leggere un valore uguale o molto vicino.
5) Ora, ridurre la tensione a 11,80 V, il relè deve attivarsi e il LED deve accendersi.
6) Ora, aumentare la tensione a 14,00 V, il relè deve attivarsi e il LED si accende.
7) Se i set di cui sopra hanno successo, sostituire l'alimentatore variabile con una batteria completamente carica, le letture sul monitor seriale e sul multimetro devono essere uguali o molto vicine alla stessa.
8) Ora collegare il carico, le letture su entrambi devono rimanere uguali e sincronizzate.
Se i passaggi precedenti hanno esito positivo, il circuito è pronto per alimentare la batteria.

NOTA:

Si prega di notare questo punto durante la calibrazione.

Quando il relè viene attivato a causa di interruzione di bassa tensione o interruzione di sovratensione, le letture sul monitor seriale non leggeranno la tensione corretta come sul multimetro e mostreranno un valore superiore o inferiore a quello del multimetro.

Tuttavia, quando la tensione torna alla normale tensione operativa, il relè si spegne e inizia a mostrare la tensione corretta.

La conclusione del punto precedente è che, quando il relè viene attivato, le letture sul monitor seriale mostrano alcune variazioni significative e non è necessario calibrare nuovamente in questa fase.