Làm thế nào để cắt điện khi đạt đến một điện áp nhất định từ cảm biến?

Tôi đã chế tạo bộ sạc Ni-Cd đơn giản (về cơ bản là nguồn hiện tại 0,1C) cho một số tế bào 1300mAh, tôi muốn dừng lại khi đạt được điện áp nhất định trên tế bào. Tôi đã cố gắng thiết kế công tắc với Op Amp, nhưng tất cả những gì nó làm là để hạn chế điện áp mà nguồn hiện tại đang áp dụng trên tế bào, đến điện áp được cho là để kích hoạt cắt. Tôi biết tôi có thể sử dụng rơle, điều đó sẽ được điều khiển bởi Op Amp, nhưng tôi thực sự không sử dụng chúng.

Vì vậy, làm thế nào có thể cắt điện khi đạt đến một điện áp nhất định?

Đây là một sơ đồ về những gì tôi đã làm, để cung cấp cho bạn một ý tưởng.

Bạn không muốn sử dụng chấm dứt sạc điện áp cố định cho pin NiCd. Bạn cần phải có một số giới hạn điện áp trên như một sự an toàn, nhưng việc chấm dứt sạc được thực hiện với độ dốc điện áp và / hoặc nhiệt độ.

NiCds thể hiện một "vết sưng" điện áp khi được sạc đầy với dòng điện hợp lý. Điện áp thực sự giảm xuống một chút. Do đó, tìm kiếm sự vượt qua 0 của đạo hàm điện áp, sau đó thêm một chút điện tích thấp trong một thời gian cố định để tắt pin. Ví dụ, đây là chu kỳ xả và sạc đầy của bộ pin NiCd 3 cell:

Pin được xả hết hiệu quả sau 3,4 giờ. Cho đến khoảng 4.2h, một dòng điện tích thấp được sử dụng cho đến khi các tế bào đạt được điện áp đủ cao để có thể lấy dòng điện "đầy". Lưu ý cách điện áp tăng lên, thể hiện một vết sưng, và sau đó lại giảm xuống vào khoảng 6,4h. Thuật toán sạc phát hiện ra rằng bằng cách vượt qua đường màu xanh lam bằng 0 và chuyển sang chế độ tắt đầu hiện tại thấp trong 2 giờ cố định.

Bạn đang sạc ở tốc độ rất thấp (.1C), vì vậy các phần của điều này có thể không áp dụng. Sẽ là một ý tưởng tốt để đo đường cong điện tích để xem bạn đang ở đâu. Hãy để nó chạy đủ lâu để biết bạn đã sạc đầy tế bào và xem cả điện áp và đạo hàm của điện áp trông như thế nào. Với tốc độ sạc chậm như vậy, điện áp kết thúc cố định có thể là lựa chọn duy nhất, nhưng sẽ tốt khi xem dữ liệu trước khi quyết định điều đó.

Cách để đo lường và phát hiện điều này là trong một vi điều khiển. Mỗi phép đo sẽ có một số nhiễu trên đó, nhưng tín hiệu chậm đến mức bạn có thể áp dụng nhiều bộ lọc thông thấp. Các tín hiệu chậm đến mức việc lọc có ý nghĩa trong tương tự sẽ khó khăn do trở kháng rất cao cần thiết để nhận ra chúng và lỗi kết quả gây ra bởi dòng rò. Các giá trị kỹ thuật số không bị suy giảm theo thời gian, vì vậy bạn có thể thực hiện những việc như tính độ dốc tính bằng volt / giờ như tôi đã làm cho đường màu xanh trong biểu đồ trên.

Mạch của bạn trông giống như nó sẽ làm chính xác những gì bạn muốn
VÀ bạn nói trong phản hồi của bạn với Chintalagirl rằng nó thực hiện những gì bạn dự định cắt điện áp và trễ.
Tôi không thể hiểu những gì bạn muốn mà bạn chưa có.

Gần đây tôi đã thực hiện một mạch thương mại để sản xuất khối lượng lớn bằng cách sử dụng một mạch tương tự. Nó đã sử dụng một diode để cho phép điện áp mức thấp dưới phản hồi trễ được đặt mà không làm thay đổi điện áp ngắt và sử dụng TL431 để cung cấp điện áp tham chiếu ổn định hơn - cả hai như được đề cập dưới đây.

V_USB không thể được đảm bảo một cách đáng tin cậy là 5V và có thể cao hơn hoặc thấp hơn và có thể thay đổi nên cần có một tài liệu tham khảo phù hợp. Ví dụ, bạn có thể chia R8 thành hai phần và đặt điểm giữa ở mức 4V bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh zener "lập trình" TL431. Đây là giá rẻ và hiệu quả trong vai trò này. Sử dụng TLV431 cho phép 1.25V khi cài đặt tham chiếu.

Tốt hơn - bạn có thể đặt U1A pin3 AT điện áp ngắt mong muốn với TL431 BUT sau đó phản hồi trễ không hoạt động để bạn có thể ví dụ. Sử dụng TL * V * 431 với hai điện trở để đặt thành Vtrip mong muốn.
Nạp TLV431 với khoảng 1k để catốt từ V_USB.
Nạp TLV431 qua nói 10k để đầu vào không đảo ngược.
Sử dụng điện trở trễ 100k hoặc bất cứ thứ gì như trước với diode loạt. Xem bên dưới.

Sử dụng R1 như được hiển thị, khó có thể đặt ngưỡng cao và thấp như mong muốn vì hiệu quả là R1 song song với R8 trước khi pin đạt đến điểm kích hoạt và song song với R9 sau khi đạt đến điểm kích hoạt cao và điểm đặt thấp. Ngoài ra, nếu op amp không chuyển sang đường ray cao, nó sẽ ảnh hưởng đến việc tính điểm chuyến đi. Dễ dàng và hiệu quả hơn là đặt một diode nối tiếp với R 1 để nó chỉ dẫn một cực opamp sao cho ngưỡng cao hay thấp chỉ được đặt bởi R8 & R9. Tốt nhất có lẽ là kết nối cực âm diode với đầu ra U1A để diode tiến hành khi đạt đến ngưỡng và do đó làm giảm ngưỡng khi đầu ra U1A xuống thấp. Bằng cách đó, bạn có thể đặt chính xác điểm chuyến đi mong muốn với R8 & R9 (đó là điều bạn quan tâm nhất) và sau đó R1 sẽ hạ thấp điều này xuống một chút bằng số tiền mà bạn có thể tính toán. Các diode thêm một lượng nhỏ phức tạp để tính toán ngưỡng thấp hơn nhưng nó không quan trọng lắm vì đối tượng chính là chấm dứt sạc.

Nếu R1 quá lớn, ngưỡng sẽ không được hạ xuống đủ và điện áp pin có thể "chùng xuống" sau khi sạc được tháo để sạc để khởi động lại. Nếu bạn quan sát điều này bằng một mét chứ không phải trong phạm vi bạn có thể nghĩ rằng bạn đang thấy một điện áp DC ổn định nhưng thực sự mạch đang dao động. (Hỏi tôi làm sao tôi biết :-)).

Kiểm tra bằng máy hiện sóng luôn là một ý tưởng cực kỳ tốt với các mạch như thế này vì dao động có thể dễ dàng xảy ra.

Không nên quan trọng ở đây nhưng hãy lưu ý rằng phạm vi chế độ chung đầu vào cho LM58 là 1,5V dưới Vdd vì vậy ở đây Vin max ~ = 3,5.

Khi bạn đã thêm diode được đề xuất ở trên, bạn có thể kiểm tra điểm ngắt bằng cách đo tại chân U1A 3. Bạn có thể điều chỉnh R8 hoặc R9 để đặt điểm ngắt. Bạn có thể kiểm tra hoạt động chính xác bằng cách sử dụng một tụ điện rò rỉ thấp thay cho pin. Điều này sẽ sạc cho Vtrip và sau đó mạch sẽ tắt và Vcap phải bằng điện áp mục tiêu. Nếu nắp bị rò rỉ, bạn sẽ thấy nó thỉnh thoảng sạc lại vì Vcap rơi xuống dưới ngưỡng thấp hơn.

Q1 / R5 là một cách khó chịu để thực hiện cài đặt hiện tại vì tham chiếu Vbe rất không chính xác - nhưng nó đủ tốt trong ứng dụng này. D3 có lẽ không quá nghiêm ngặt ở đây nhưng không gây hại. Không có D3 Q1 và Q2 có khả năng bị phân cực ngược bởi pin khi bóng bán dẫn tắt nhưng nó không phải là vấn đề ở đây.

Độ trễ của R1 nên dừng mạch này chuyển sang chế độ lót khi đạt đến điểm đặt, đặc biệt là với diode được thêm vào, nhưng hãy kiểm tra dao động. Thông thường thêm một tụ điện ở đâu đó trong ổ đĩa hoặc vòng phản hồi sẽ giúp ích. ví dụ ở đây, chân 3 của U1A có thể có nắp chạm đất NHƯNG một nơi tốt hơn sẽ là chân 2, với nguồn cấp cho chân 2 từ pin thông qua ví dụ điện trở 10k. Bạn có thể biểu thị điều này trong danh pháp cực chính thức / danh pháp không hoặc có thể xem nó như một độ trễ trong tốc độ mà điện áp pin cảm nhận có thể thay đổi.

Hỏi theo yêu cầu ...

Một giải pháp, trong khi có thể không lý tưởng, có thể là sử dụng bộ so sánh hoặc op amp được cấu hình làm bộ so sánh. Có đầu vào âm là điện áp đặt của bạn và dương là PWRBAT +. Khi điện áp di động vượt qua ngưỡng đó, đầu ra của bộ so sánh nổi trước đó sẽ được kéo xuống đất. Việc kết nối đầu ra này với đường nối của R2 và R4 sẽ tắt bóng bán dẫn Q2 và khiến Q1 không liên quan và do đó tạm dừng việc sạc.

Điện áp đặt có thể được tạo ra bằng cách sử dụng một bộ chia điện trở đơn giản, vì các đầu vào bộ so sánh có trở kháng cao.

Bộ so sánh sẽ có thể chìm nhiều dòng điện cần thiết cho việc giảm opamp đầu ra xuống 0 thông qua điện trở đầu ra, điều này có thể tốt cho hầu hết các bộ so sánh điển hình.

Phương pháp này sẽ có lợi thế là có thể làm việc với mạch mà bạn đã có mà không cần sửa đổi quá nhiều.

Cuối cùng tôi đã làm cho nó hoạt động. Russell, tôi đã thử thêm diode đó, nhưng nó không làm được điều đó. Tôi không hiểu tại sao bạn nói rằng việc thêm diode đó sẽ làm cho OA chuyển từ Vcc sang GND. TL431, mặc dù, là một gợi ý rất tốt. Sau khi thêm rơle đó (rút 150mA), tôi cần một tham chiếu điện áp đáng tin cậy hơn một bộ chia điện áp cung cấp. Chúc mừng cho điều đó! Dù sao, tôi đã tìm thấy ở cửa hàng điện tử địa phương một rơle 12 V kín rất nhỏ, tôi phải phanh mở và điều chỉnh cuộn dây để làm cho nó hoạt động với 5V. Đó là địa ngục .. Tôi cuối cùng đã tua lại cuộn dây lỗ bằng tay. Nhưng nó đáng giá, bây giờ nó làm chính xác những gì tôi muốn nó làm:

   - initial battery level is somewhere bellow 1.3V
   - USB is plugged in
   - battery is charged at ~150mA until the voltage applied by the current source is 1.49V
   - 1.49V is reached, the relay goes off, and the battery voltage drops to ~1.44V
   - charger won't start again until cell goes bellow 1.38V

Đây là sơ đồ cuối cùng:

Cảm ơn tất cả các bạn đã giúp đỡ!