Arduino-basierte Batterie-Überentladungsschutzschaltung

In diesem Beitrag werden wir mit Arduino eine Überentladungsschutzschaltung für 12-V-Batterien erstellen, die die 12-V-SLA-Batterie vor Überentladung und die angeschlossene Last vor Überspannung schützen kann, wenn eine überladene Batterie angeschlossen ist.

Grundlegendes zu Lade- / Entladeraten von Batterien

Alle Batterien haben einen natürlichen Verfall, aber die meisten von ihnen werden durch Unwissenheit des Benutzers beschädigt. Die Lebensdauer der Batterie verkürzt sich, wenn die Spannung einer Batterie einen bestimmten Grad unterschreitet. Bei einer 12-V-SLA-Batterie darf sie 11,80 V nicht unterschreiten.

Dieses Projekt könnte mit Komparatoren durchgeführt werden, aber hier verwenden wir Mikrocontroller und Codierung, um dasselbe zu erreichen.

Diese Schaltung eignet sich gut für ohmsche Lasten und andere Lasten, die während des Betriebs kein Rauschen in der Versorgung erzeugen. Vermeiden Sie induktive Lasten wie bürstenbehaftete Gleichstrommotoren.

Mikrocontroller sind geräuschempfindlich und diese Konfiguration kann in diesem Fall Fehlerspannungswerte lesen und die Batterie bei falscher Spannung von der Last abschalten.

Wie es funktioniert

Das besprochen Überentladungsschutz Die Schaltung für eine 12-V-Batterie besteht aus einem Spannungsteiler, der dafür verantwortlich ist, die Eingangsspannung zu verringern und auf einen engen Bereich zu reduzieren, in dem Arduino die Spannung lesen kann.

Der voreingestellte 10k-Widerstand wird verwendet, um die Messwerte auf Arduino zu kalibrieren. Diese Messwerte werden von Arduino verwendet, um das Relais auszulösen. Die Kalibrierung dieses Aufbaus wird später in diesem Artikel erläutert.

Eine LED-Anzeige zeigt den Status des Relais an. Der Transistor treibt das Relais an / aus und eine Diode ist über das Relais geschaltet, um die vom Relais erzeugte Hochspannungsspitze zu stoppen, während es ein- / ausgeschaltet wird.

Wenn die Batteriespannung unter 11,80 V fällt, wird das Relais eingeschaltet und die Batterie von der Last getrennt und die LED-Anzeige leuchtet ebenfalls auf. Dies geschieht auch, wenn der Stromkreis die Überspannung von der Batterie anzeigt. Sie können die Überspannungsabschaltung im Programm einstellen .

Wenn die Batterie unter 11,80 V fällt, trennt das Relais die Last, das Relais verbindet die Last erst wieder mit der Batterie, wenn die Batteriespannung über der im Programm eingestellten Nennspannung liegt.

Die Nennspannung ist die normale Betriebsspannung der Last. Der oben angegebene Mechanismus wird ausgeführt, weil die Batteriespannung nach dem Trennen von der Last ansteigt und das Relais bei niedrigem Batteriezustand nicht eingeschaltet werden darf.

Die im Programm eingestellte Nennspannung beträgt 12,70 V, was der vollen Batteriespannung typischer 12-V-SLA-Batterien entspricht (volle Batteriespannung nach dem Trennen vom Ladegerät).

Programmcode:

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

Hinweis:

Float Cutoff = 11.80 // Abschaltspannung
float nominal = 12.70 // Nennspannung
Schwebespannung = 14.00 // Überspannung

Sie können den Grenzwert, die Nennspannung und die Überspannung ändern, indem Sie die obigen Werte ändern.
Es wird empfohlen, diese Werte nur zu ändern, wenn Sie mit einer anderen Batteriespannung arbeiten.

So kalibrieren Sie:

Die Kalibrierung für diese Batterie-Überentladungs-Schutzschaltung muss sorgfältig durchgeführt werden. Sie benötigen eine variable Stromversorgung, ein gutes Multimeter und einen Schraubendreher zum Einstellen des voreingestellten Widerstands.

1) Das abgeschlossene Setup wird ohne Last an eine variable Stromversorgung angeschlossen.
2) Stellen Sie die 13 Volt an der variablen Stromversorgung ein und überprüfen Sie dies mit einem Multimeter.
3) Öffnen Sie den seriellen Monitor, drehen Sie den voreingestellten 10k-Widerstandstakt oder den Gegenuhrzeigersinn und bringen Sie die Messwerte nahe an die Messwerte des Multimeters.
4) Reduzieren Sie nun die Spannung der variablen Stromversorgung auf 12 V. Das Multimeter und der serielle Monitor müssen den gleichen oder einen sehr engen Wert anzeigen.
5) Reduzieren Sie nun die Spannung auf 11,80 V, das Relais muss ausgelöst werden und die LED muss aufleuchten.
6) Erhöhen Sie nun die Spannung auf 14,00 V, die das Relais auslösen und die LED leuchten muss.
7) Wenn die oben genannten Sätze erfolgreich sind, ersetzen Sie die variable Stromversorgung durch eine voll aufgeladene Batterie. Die Messwerte auf dem seriellen Monitor und dem Multimeter müssen gleich oder sehr nahe beieinander liegen.
8) Schließen Sie nun die Last an, die Messwerte an beiden müssen gleich und synchronisiert bleiben.
Wenn die oben genannten Schritte erfolgreich sind, ist Ihre Schaltung bereit, die Batterie zu versorgen.

HINWEIS:

Bitte beachten Sie diesen Punkt beim Kalibrieren.

Wenn das Relais aufgrund einer Niederspannungsabschaltung oder einer Überspannungsabschaltung ausgelöst wird, lesen die Messwerte auf dem seriellen Monitor nicht die richtige Spannung wie am Multimeter und zeigen eine höhere oder niedrigere als am Multimeter an.

Wenn die Spannung jedoch auf die normale Betriebsspannung zurückfällt, schaltet sich das Relais aus und zeigt die richtige Spannung an.

Die Schlussfolgerung des obigen Punktes ist, dass die Messwerte auf dem seriellen Monitor beim Einschalten des Relais einige signifikante Abweichungen aufweisen und Sie zu diesem Zeitpunkt nicht erneut kalibrieren müssen.