Circuito de monitor de batería baja de Ni-Cd con diodo Lambda

Circuito de monitor de batería baja de Ni-Cd con diodo Lambda

La característica principal de este indicador de batería baja de diodo lambda para baterías de Ni-Cd es que, el circuito mismo consume casi cero corriente, hasta que se alcanza el nivel de umbral bajo establecido y el LED indicador se ilumina.

Esta característica hace que el circuito sea muy adecuado para muchos sistemas que funcionan con baterías de bajo voltaje, como radios, relojes, temporizadores, alarmas, controles remotos, etc.

La razón principal del daño celular prematuro en las baterías de níquel-cadmio es su cortocircuito interno que ocurre debido a que la batería se descarga demasiado profundamente mientras está en funcionamiento.



Por lo tanto, cualquier dispositivo electrónico que utilice celdas de Ni-Cd debe incluir un indicador de batería baja que pueda disparar y alertar al usuario para que lo recargue, mucho antes de que se alcance el voltaje 'crítico' de la batería.

Aunque encontrará muchos tipos de monitores de carga que podría integrarse dentro de sus productos que funcionan con baterías, el monitor de diodo lambda que se explica en este artículo es quizás una opción más sofisticada que cualquier otro monitor de batería disponible.

Mejor que otros sistemas indicadores de batería baja

Más indicadores de batería baja trabaje con BJT para alternar entre la corriente de impulsión LED o para una pantalla de medidor. La desventaja de tales diseños es que el circuito agota continuamente la batería, incluso cuando el LED está apagado.

En circuitos de baja potencia, este tipo de drenaje de bateria podría afectar y reducir drásticamente el tiempo de respaldo de la batería.

El mejor remedio para solucionar esto es utilizar un circuito que no consuma absolutamente corriente de la batería , siempre que la tensión de alimentación sea superior al potencial crítico de la batería.

Esto es exactamente lo que ejecuta el monitor de batería baja basado en diodos lambda.

También cuenta con un umbral de activación ajustable en un rango de voltaje de 8 a 20 V, y podría construirse a un precio bastante bajo.

Característica de carga / descarga de Ni-Cd

los voltaje terminal de todas las baterías varía en función de su estado de carga. Esta característica de esta relación puede ser diferente para diferentes baterías.

Por ejemplo con Baterías de plomo ácido , encontramos prácticamente una caída muy lineal en su voltaje de salida a medida que se descargan las celdas. Este comportamiento suele ser el mismo para las células secas también.

Pero, para las baterías de Ni-Cd, la caída de voltaje durante la descarga no es muy lineal. Una celda de Ni-Cd totalmente cargada puede presentar un voltaje de salida de aproximadamente 1,25 voltios.

Este nivel se mantiene de manera bastante constante hasta que se descarga por completo. En este punto, el voltaje de la celda cae rápidamente a aproximadamente 1.0 a 1.1 voltios, o 1.05 V.

Una precisa circuito de monitor de voltaje ajustado para activarse a este nivel de voltaje 'crítico' puede ser extremadamente útil para identificar el nivel de carga de la batería de Ni-Cd.

Un ocho celdas Paquete de baterías Ni-Cd , por ejemplo, podría tener un potencial de salida completamente cargado de 10.0 voltios. Cuando está casi completamente descargada, la batería puede tener una salida de 8.4 voltios.

Cómo funciona el indicador de batería baja de diodo lambda

El circuito de monitoreo de batería baja de diodo lambda como se muestra en la siguiente figura está ajustado para activarse a 8.4 voltios, lo que nos permite lograr un sistema de monitoreo de estado de carga (SoC) efectivo para una batería de Ni-Cd.

los diodo lambda representado dentro del cuadro punteado se construye usando un par de FET de canal ny p.

Recuerde que no hay un diodo 'lambda' listo para usar disponible en el mercado.

En la práctica, un diodo lambda se construye interconectando dos FET de baja potencia y se opera utilizando solo dos terminales, marcados como 'ánodo' (A) y 'cátodo' (K).

Cuando la polarización sobre este diodo lambda está en el modo de corte, el transistor Q3 también se apaga, lo que a su vez mantiene el LED1 apagado.

A medida que el voltaje de la batería comienza a caer, llega a un punto en el que el diodo lambda de repente se polariza y conduce.

Esta situación predispone instantáneamente a Q3 hacia la conducción que enciende el LED que alerta al usuario sobre la condición de batería baja . (La característica de trabajo del diodo lambda se puede ver a continuación).

El nivel de potencial que polariza el diodo lambda en conducción es totalmente ajustable a través del potenciómetro R1.

La resistencia R2 está cableada como un limitador de corriente para proteger el LED1. El valor de esto resistencias limitadoras de corriente se puede calcular usando la Ley de Ohm (R2 = E / I, donde R2 está en ohmios, E representa el umbral de potencial de la batería de Ni-Cd donde el LED1 simplemente se ilumina, y debería reemplazarse con el valor de corriente segura máxima para el LED.

Detalles de construcción

El monitor de carga de la batería de diodo lambda explicado anteriormente es bastante compacto para acomodarlo en el engranaje donde se utiliza una batería de Ni-Cd como fuente de energía.

Además, podría construirse y aplicarse externamente como un equipo indicador de batería baja y encerrado dentro de una pequeña caja. En ambos casos, se puede utilizar una PCB como se muestra a continuación.

El tipo JFET para construir el diodo lambda en realidad no es crítico. Casi todas las configuraciones que involucran FET de canal n y p deberían funcionar bien, junto con las que se especifican en la lista de piezas.

Si es necesario, puede considerar reemplazar el LED1 con un relé de baja potencia para permitir la desconexión del paquete de baterías Ni-Cad de la carga tan pronto como el nivel de voltaje caiga por debajo del umbral crítico bajo. Esta disposición particular protegerá automáticamente el paquete de baterías de la inversión de polaridad mientras se descarga.

Lista de partes

LED1 - Cualquier LED de 5 mm 20 mA
Q1 - JFET de canal P (2N4360 o similar)
Q2 - JFET de canal N (2N3819 o similar)
Q3 - NPN BJT 2N2222A o similar

R1 -10 k, preajustado
R2: el resistor limitador de corriente (ver texto) puede ser de 150 ohmios 1/2 vatio




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