La caratteristica principale di questo indicatore di batteria scarica a diodo lambda per batterie Ni-Cd è che il circuito stesso consuma corrente quasi zero, fino a quando non viene raggiunto il livello di soglia basso impostato e il LED indicatore è acceso.

Questa caratteristica rende il circuito molto adatto a molti sistemi a batteria a bassa tensione, come radio, orologi, timer, allarmi, telecomandi ecc.

Il motivo principale del danneggiamento prematuro delle celle nelle batterie al nichel-cadmio è il loro cortocircuito interno che si verifica a causa della scarica troppo profonda della batteria durante il funzionamento.

Pertanto, qualsiasi gadget elettronico che utilizzi celle Ni-Cd deve includere un indicatore di batteria scarica che può attivare e avvisare l'utente di ricaricarlo, ben prima che venga raggiunta la tensione 'critica' della batteria.

Sebbene troverai molti tipi di file monitor di carica che potrebbe essere integrato nei tuoi prodotti alimentati a batteria, il monitor a diodi lambda spiegato in questo articolo è forse un'opzione più sofisticata di qualsiasi altro monitor di batteria disponibile.

Migliore di altri sistemi di indicatori di batteria scarica

Maggior parte indicatori di batteria scarica lavorare con i BJT per attivare la corrente del LED o per la visualizzazione di un misuratore. Lo svantaggio di tali progetti è che il circuito scarica continuamente la batteria, anche quando il LED è spento.

Nei circuiti a bassa potenza, questo tipo di batteria scarica potrebbe influire notevolmente e ridurre il tempo di backup della batteria.

Il miglior rimedio per risolvere questo problema è utilizzare un circuito che consuma assolutamente no corrente dalla batteria , purché la tensione di alimentazione sia superiore al potenziale critico della batteria.

Questo è esattamente ciò che esegue il monitoraggio della batteria scarica basato su diodo lambda.

Dispone inoltre di una soglia di trigger regolabile su un intervallo di tensione da 8 a 20 V e potrebbe essere costruito in modo abbastanza economico.

Caratteristica di carica / scarica Ni-Cd

Il tensione ai terminali di tutte le batterie varia a seconda del loro stato di carica. Questa caratteristica di questa relazione può essere diversa per batterie diverse.

“cos'è una singola fase? ”

Ad esempio con Batterie al piombo , troviamo praticamente una caduta molto lineare della loro tensione di uscita quando le celle si scaricano. Questo comportamento è tipicamente lo stesso anche per le celle a secco.

Ma, per le batterie Ni-Cd, la caduta di tensione durante la scarica non è molto lineare. Una cella Ni-Cd completamente carica può presentare una tensione di uscita di circa 1,25 volt.

Questo livello viene mantenuto abbastanza costantemente fino a quando non viene quasi completamente scaricato. A questo punto la tensione della cella scende rapidamente a circa 1,0-1,1 volt, o 1,05 V.

Un accurato circuito di monitoraggio della tensione regolato per attivarsi a questo livello di tensione 'critico' può essere estremamente utile per identificare il livello di carica della batteria Ni-Cd.

Un otto celle Pacco batterie Ni-Cd , ad esempio, potrebbe avere un potenziale di uscita completamente carico di 10,0 volt. Quando è quasi completamente scarica, la batteria potrebbe avere un'uscita di 8,4 volt.

Come funziona l'indicatore di batteria scarica a diodo lambda

Il circuito di monitoraggio della batteria a diodo lambda come mostrato nella figura seguente è regolato per attivarsi a 8,4 volt, il che ci consente di ottenere un efficace sistema di monitoraggio dello stato di carica (SoC) per una batteria Ni-Cd.

Il diodo lambda rappresentato all'interno del riquadro tratteggiato è costruito utilizzando una coppia di FET a canale n e p.

Ricorda che sul mercato non sono disponibili diodi 'lambda' già pronti.

In pratica, un diodo lambda è costruito interconnettendo due FET a bassa potenza, e viene azionato utilizzando solo due terminali, contrassegnati con 'anodo' (A) e 'catodo' (K).

“cosa significa ic in elettronica? ”

Quando la polarizzazione su questo diodo lambda è in modalità di interruzione, anche il transistor Q3 viene spento, il che a sua volta mantiene il LED1 spento.

Quando la tensione della batteria inizia a diminuire, raggiunge un punto in cui il diodo lambda viene improvvisamente polarizzato e conduce.

Questa situazione polarizza istantaneamente Q3 in conduzione che accende il LED che avvisa l'utente riguardo al condizione di batteria scarica . (Di seguito si può vedere la caratteristica di funzionamento del diodo lambda).

Il livello di potenziale che polarizza il diodo lambda in conduzione è totalmente regolabile tramite potenziometro R1.

Il resistore R2 è cablato come un limitatore di corrente per proteggere il LED1. Il valore di questo resistori limitatori di corrente può essere calcolato utilizzando la legge di Ohm (R2 = E / I, dove R2 è in ohm, E rappresenta la soglia del potenziale della batteria Ni-Cd dove il LED1 si illumina e I dovrebbe essere sostituito con il valore di corrente di sicurezza massimo per il LED.

Dettagli costruttivi

Il monitor di carica della batteria a diodo lambda spiegato sopra è abbastanza compatto da essere alloggiato nell'attrezzatura in cui viene utilizzato un pacco batteria Ni-Cd come fonte di alimentazione.

Inoltre, potrebbe essere costruito e applicato esternamente come indicatore di batteria scarica e racchiuso in una piccola scatola. In entrambi i casi, è possibile utilizzare un PCB come mostrato di seguito.

Il tipo JFET per la costruzione del diodo lambda in realtà non è critico. Quasi tutte le configurazioni che coinvolgono i FET dei canali nep dovrebbero funzionare bene, insieme a quelle specificate nell'elenco delle parti.

Se necessario, si può considerare la sostituzione del LED1 con un relè di bassa potenza per consentire la disconnessione del pacco batterie Ni-Cad dal carico non appena il livello di tensione scende al di sotto della soglia critica bassa. Questa particolare disposizione salvaguarderà automaticamente il pacco batteria dall'inversione di polarità durante la scarica.