Realizza questo circuito per caricabatterie rapido

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Un circuito di carica rapida della batteria carica una batteria con una maggiore velocità in modo che venga caricata in meno tempo rispetto al periodo specificato. Questo di solito viene fatto attraverso un'ottimizzazione o un controllo della corrente graduale.

Mentre cercavo un circuito di ricarica rapida che caricasse rapidamente una batteria, mi sono imbattuto in un paio di progetti che non solo erano inutili ma anche fuorvianti. Sembrava che gli autori interessati non avessero idea di come dovesse essere effettivamente un caricabatterie veloce.



Obbiettivo

L'obiettivo principale qui è realizzare una ricarica rapida nelle batterie al piombo senza causare alcun danno alle sue celle.

Normalmente, a una temperatura atmosferica di 25 gradi Celsius, si suppone che una batteria al piombo acido venga caricata a una velocità C / 10 che richiederebbe almeno dalle 12 alle 14 ore affinché la batteria si carichi completamente. Qui C = valore Ah della batteria



L'obiettivo del concetto qui presentato è di rendere questo processo più veloce del 50% e consentire il completamento della ricarica entro 8 ore.

Si prega di notare che un file Il circuito basato su LM338 non può essere utilizzato per aumentare la velocità di ricarica di una batteria , mentre è un file ottimo regolatore di tensione IC , il miglioramento della velocità di ricarica richiede a passaggio speciale saggio passaggio in corrente che non può essere fatto utilizzando un LM338 IC da solo.

Il concetto di circuito

Quando parliamo di come caricare velocemente una batteria siamo ovviamente interessati a implementare lo stesso con le batterie al piombo, poiché queste sono quelle che vengono ampiamente utilizzate per quasi tutte le applicazioni generali.

La linea di fondo con le batterie al piombo è che queste non possono essere forzate a caricarsi rapidamente a meno che il design del caricabatterie non incorpori un circuiti automatici 'intelligenti' .

Con una batteria agli ioni di litio, ovviamente, ciò diventa abbastanza facile applicando la dose completa della corrente elevata specificata ad essa e quindi interrompendola non appena raggiunge il livello di carica completa.

Tuttavia, le operazioni di cui sopra potrebbero essere fatali se eseguite su una batteria al piombo poiché le batterie LA non sono progettate per accettare continuamente la carica a livelli di corrente elevati.

Pertanto, al fine di pressare la corrente a un ritmo rapido, queste batterie devono essere caricate a un livello graduale, in cui la batteria scarica viene inizialmente applicata con un'elevata velocità C1, gradualmente ridotta a C / 10 e infine un livello di carica di mantenimento quando la batteria si avvicina una carica completa attraverso i suoi terminali. Il corso potrebbe includere un minimo di 3 o 4 passaggi per garantire il massimo 'comfort' e sicurezza alla durata della batteria.

Come funziona questo caricabatteria a 4 fasi

Per implementare un circuito di ricarica rapida a 4 fasi, qui utilizziamo il versatile LM324 per rilevare i diversi livelli di tensione.

I 4 passaggi includono:

1) Ricarica di massa ad alta corrente
2) Carica di massa corrente moderata
3) Ricarica ad assorbimento
4) Carica galleggiante

Il diagramma seguente mostra come il file IC LM324 può essere cablato come tensione della batteria a 4 fasi monitorare e interrompere il circuito.

Schema elettrico

COLLEGARE UN LED IN SERIE CON R1, R2, R3, R4, CIASCUNO PER OTTENERE UNA LETTURA SINCRONA DELLO STATO DI CARICA DELLA BATTERIA. INIZIALMENTE TUTTI I LED SARANNO ACCESI INDICANDO LA CORRENTE MASSIMA, POI SUCCESSIVAMENTE I LED SI SPEGNERANNO UNO AD UNO FINO A QUANDO SOLO IL LED A4 RIMANE ACCESO INDICANDO IL GALLEGGIANTE IN CARICA E LA BATTERIA COMPLETAMENTE CARICA.

L'IC LM324 è un circuito integrato quadrupamp i cui tutti e quattro gli amplificatori operazionali vengono utilizzati per la commutazione sequenziale prevista dei livelli di corrente di uscita.

Il procedimento è molto facile da capire. Gli amplificatori operazionali da A1 a A2 sono ottimizzati per la commutazione a diversi livelli di tensione durante la carica a gradini della batteria collegata.

Tutti gli ingressi non invertenti degli amplificatori operazionali sono riferiti a massa attraverso la tensione zener.

Gli ingressi invertenti sono collegati con l'alimentazione positiva del circuito tramite le preimpostazioni corrispondenti.

Se assumiamo che la batteria sia una batteria da 12 V con un livello di scarica di 11 V, P1 può essere impostato in modo tale che il relè si disconnetta solo quando la tensione della batteria raggiunge 12V, P2 può essere regolato per rilasciare il relè a 12,5 V, P3 può essere fatto per te stesso a 13,5 V e infine P4 potrebbe essere impostato per rispondere al livello di carica completa della batteria di 14,3 V.

Rx, Ry, Rz hanno gli stessi valori e sono ottimizzati per fornire alla batteria la quantità di corrente richiesta durante i vari livelli di tensione di carica.

Il valore può essere fissato in modo tale che ogni induttore consenta una velocità di passaggio di corrente che può essere 1/10 della batteria AH.

Può essere determinato utilizzando la legge di Ohm:

R = I / V

I valori di Rx, da solo o Rx, Ry insieme potrebbero essere dimensionati in modo leggermente diverso per consentire una corrente relativamente maggiore alla batteria durante le fasi iniziali secondo le preferenze individuali ed è modificabile.

Come risponde il circuito all'accensione

Dopo aver collegato la batteria scarica ai terminali mostrati quando l'alimentazione è accesa:

Tutti gli amplificatori operazionali che invertono gli ingressi sperimentano livelli di tensione corrispondentemente inferiori rispetto al livello di riferimento della tensione zener.

Questo fa sì che tutte le uscite degli amplificatori operazionali diventino alte e attiva i relè da RL / 1 a RL / 4.

Nella situazione di cui sopra, la piena tensione di alimentazione dall'ingresso viene bypassata alla batteria tramite i contatti N / O di RL1.

La batteria scarica ora inizia a caricarsi a una velocità di corrente relativamente elevata e si carica rapidamente fino a un livello superiore al livello di scarica finché la tensione impostata su P1 supera il riferimento zener.

Quanto sopra costringe A1 a spegnere T1 / RL1.

La batteria è ora inibita dall'ottenere la piena corrente di alimentazione ma continua a caricarsi con le resistenze parallele create da Rx, Ry, Rz tramite i corrispondenti contatti del relè.

Ciò garantisce che la batteria venga caricata al livello di corrente successivo più alto determinato dal valore netto dei tre induttori paralleli (resistenze).

Man mano che la batteria si carica ulteriormente, A2 si spegne al successivo livello di tensione predeterminato, spegnendo Rx e rendendo Ry, Rz solo con la corrente di carica prevista per la batteria. Ciò garantisce che il livello dell'amplificatore sia ridotto corrispondentemente per la batteria.

Seguendo le procedure mentre la batteria si carica al successivo livello più alto calcolato, A3 si spegne consentendo solo a Rz di mantenere il livello di corrente ottimale richiesto per la batteria, fino a quando non viene caricata completamente.

Quando ciò accade, A4 si spegne infine assicurandosi che la batteria sia ora completamente spenta dopo aver raggiunto la carica completa richiesta alla velocità veloce specificata.

Il suddetto metodo di ricarica della batteria in 4 fasi garantisce una ricarica rapida senza danneggiare la configurazione interna della batteria e assicura che la carica raggiunga almeno il 95%.

Rx, Ty, Rz possono essere sostituiti con resistori a filo avvolto equivalenti, tuttavia ciò significherebbe una certa dissipazione del calore rispetto alle controparti dell'induttore.

Normalmente una batteria al piombo dovrebbe essere caricata per circa 10-14 ore per consentire almeno il 90% di accumulo di carica. Con il circuito di carica rapida della batteria di cui sopra, lo stesso potrebbe essere fatto entro 5 ore di tempo, il 50% più veloce.

Elenco delle parti

R1 --- R5 = 10k
P1 --- P4 = 10k preset
T1 --- T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = relè SPDT 12V 10A portata contatto
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6 V, diodo zener da 1/2 watt
A1 --- A4 = LM324 IC

Progettazione PCB

Questo è il layout del PCB di dimensioni originali, dal lato della pista, i resistori ad alto watt non sono inclusi nel design del PCB.




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