La característica principal d’aquest indicador de bateria baixa de díode lambda per a bateries Ni-Cd és que el circuit consumeix gairebé corrent zero fins que s’assoleix el nivell de llindar baix establert i s’encén el LED indicador.

Aquesta característica fa que el circuit sigui molt adequat per a molts sistemes amb bateria de baixa tensió, com ara ràdios, rellotges, temporitzadors, alarmes, comandaments a distància, etc.

La principal raó del dany prematur de les cèl·lules de les bateries de níquel-cadmi és el seu curtcircuit intern que es produeix a causa que la bateria es descarrega massa profundament mentre funciona.

Per tant, qualsevol aparell electrònic que faci servir cèl·lules Ni-Cd ha d’incloure un indicador de bateria baixa que pugui activar i alertar l’usuari perquè el recarregui, molt abans que s’arribi al voltatge “crític” de la bateria.

Encara que hi trobareu molts tipus de monitors de càrrega que es podria integrar als vostres productes amb bateria, el monitor de díode lambda que s’explica en aquest article és potser una opció més sofisticada que qualsevol altre monitor de bateria disponible.

Millor que altres sistemes d’indicadors de bateria baixa

La majoria indicadors de bateria baixa treballar amb BJT per commutar el corrent de la unitat LED o per a una pantalla de comptador. L’inconvenient d’aquest tipus de dissenys és que el circuit descorre la bateria contínuament, fins i tot mentre el LED està en estat d’aturada.

En circuits de baixa potència, aquest tipus de buit de la bateria pot afectar i reduir dràsticament el temps de còpia de seguretat de la bateria.

El millor remei per solucionar-ho és utilitzar un circuit que no en consumeixi absolutament cap corrent de la bateria , sempre que la tensió d'alimentació sigui superior al potencial crític de la bateria.

Això és exactament el que executa el monitor de bateria baixa basat en díodes lambda.

També disposa d’un llindar d’activació ajustable en un rang de tensió de 8 a 20 V, i es podria construir bastant econòmicament.

Característica de càrrega / descàrrega de Ni-Cd

El tensió terminal de totes les bateries varia en funció del seu estat de càrrega. Aquesta característica d'aquesta relació pot ser diferent per a diferents bateries.

“hi ha tres categories principals de bombes dinàmiques. llista i defineix-los ”

Per exemple amb Bateries de plom àcid , trobem pràcticament una caiguda molt lineal del seu voltatge de sortida a mesura que les cèl·lules es descarreguen. Aquest comportament sol ser el mateix també per a les cèl·lules seques.

Però, per a les bateries Ni-Cd, la caiguda de tensió durant la descàrrega no és molt lineal. Una cèl·lula de Ni-Cd totalment carregada pot presentar una tensió de sortida d’aproximadament 1,25 volts.

Aquest nivell es manté força constantment fins que s’aconsegueix pràcticament completament l’alta. En aquest moment, la tensió de la cèl·lula baixa ràpidament fins a aproximadament 1,0 a 1,1 volts, o 1,05 V.

Una precisió circuit de monitoratge de tensió ajustat per activar-se a aquest nivell de voltatge 'crític' pot ser extremadament útil per identificar el nivell de càrrega de la bateria Ni-Cd.

Una vuit cel·les Paquet de bateries Ni-Cd , per exemple, podria tenir un potencial de sortida totalment carregat de 10,0 volts. Quan està gairebé completament descarregada, la bateria pot tenir una potència de 8,4 volts.

Com funciona l’indicador de bateria baixa de díode Lambda

El circuit de monitorització de bateria baixa de díode lambda, tal com es mostra a la figura següent, s’ajusta per activar-se a 8,4 volts, cosa que ens permet aconseguir un sistema de monitoratge d’estat de càrrega (SoC) eficaç per a una bateria Ni-Cd.

El díode lambda representat dins de la caixa discontínua es construeix mitjançant un parell de FET de canal n i p.

Recordeu que no hi ha cap díode 'lambda' ja disponible al mercat.

Pràcticament, un díode lambda es construeix interconnectant dos FET de baixa potència i funciona només mitjançant dos terminals, marcats com a 'ànode' (A) i 'càtode' (K).

“transistor d'efecte de camp d'òxid de metall ”

Quan la polarització sobre aquest díode lambda està en mode de tall, el transistor Q3 també està apagat, que al seu torn manté el LED1 apagat.

A mesura que la tensió de la bateria comença a caure, arriba a un punt en què el díode lambda sobtadament es polaritza i condueix.

Aquesta situació fa que el Q3 es converteixi instantàniament en la conducció que encengui el LED alertant a l'usuari sobre el estat de bateria baixa . (A continuació es pot veure la característica de treball del díode lambda).

El nivell potencial que fa polaritzar el díode lambda a la conducció és totalment ajustable a través de potenciòmetre R1.

La resistència R2 està connectada com un limitador de corrent per protegir el LED1. El valor d'això resistències de limitació de corrent es pot calcular mitjançant la llei d’Ohm (R2 = E / I, on R2 és en ohms, E representa el llindar de potencial de la bateria Ni-Cd on el LED1 només s’il·lumina i hauria de ser substituït pel valor de corrent de seguretat màxim del LED.

Detalls de la construcció

El monitor de càrrega de la bateria de díode lambda explicat anteriorment és força compacte per adaptar-se a l’engranatge on s’utilitza una bateria de Ni-Cd com a font d’energia.

A més, es podria construir i aplicar externament com a equip indicador de poca bateria i tancat dins d’una caixa petita. En ambdós casos, es pot utilitzar un PCB com es mostra a continuació.

El tipus JFET per construir el díode lambda en realitat no és crític. Gairebé totes les configuracions que impliquen FET de canal n i p haurien de funcionar bé, juntament amb les especificades a la llista de parts.

Si cal, podeu considerar la possibilitat de substituir el LED1 per un relé de baixa potència per permetre la desconnexió del paquet de bateries Ni-Cad de la càrrega tan bon punt el nivell de tensió baixi del límit crític baix. Aquesta disposició particular salvaguardarà automàticament la bateria de la inversió de polaritat mentre es descarrega.