Zabezpieczenie akumulatora żelowego

W dzisiejszych czasach nawigacja GPS jest tak powszechna, że coraz częściej wykorzystujemy ją nie tylko do wyznaczania drogi jadąc samochodem, zabieramy ją na rower bądź górskie wyprawy. W przypadku kiedy jedziemy samochodem, nie musimy martwić się o rozładowanie baterii, ponieważ jest ona ładowana z gniazda zapalniczki. Sytuacja zmienia się, kiedy chcemy zabrać naszą nawigacje w teren z dala od źródła energii. Na pomoc przychodzą nam tanie lekkie akumulatory żelowe, jednak aby służyły nam jak najdłużej to nie można dopuścić do zbyt dużego spadku napięcia na jego zaciskach. Zbyt głębokie rozładowanie akumulatora powoduje jego zasiarczenie, które objawia się nieodwracalną utratą pojemności.

Rysunek 1.

Układ zbudowany jest na wzmacniaczu operacyjnym TL081 w konfiguracji komparatora dwóch napięć. Napięcie wzorcowe zbudowane na elementach R1, D1 i ustawione przy pomocy PR1 porównywane jest z napięciem jakie odkłada się na rezystorze R3, które jest równe 2/3 napięcia występującego na zaciskach akumulatora. Kiedy napięcie na rezystorze R3 spadnie poniżej napięcia ustawionego za pomocą PR1, to na wyjściu wzmacniacza operacyjnego pojawia się stan wysoki, który odłącza poprzez przekaźnik odbiornik. W tym momencie nasza nawigacja przechodzi na zasilanie z własnej baterii.

Uruchomienie układu sprowadza się tylko do ustawienia za pomocą potencjometru montażowego odpowiedniego napięcia, które spowoduje załączenie przekaźnika. Napięcie to należy wyliczyć wg przykładu omówionego poniżej dodając margines bezpieczeństwa 0,5–1 V. Układ posiada histerezę o wartości ok. 1 V aby w momencie odłączenia obciążenia, kiedy to napięcie na zaciskach wzrasta układ ponownie się nie załączył. W modelowym układzie napięcie odłączenia to 11 V natomiast do ponownego załączenia napięcie musi wzrosnąć o 1 V. W tab. 1 przedstawione są napięcia końcowe na ogniwach, których nie należy przekraczać. Na przykład napięcie końcowe rozładowania akumulatora 1,2 Ah, z którego pobierany jest prąd 0,4 A (0,33 C) wynosi 6 ogniw × 1,70 V=10,2 V. Na koniec warto nasz układ przetestować na regulowanym zasilaczu i sprawdzić czy przekaźnik reaguje prawidłowo na zmianę napięcia i ewentualnie skorygować nastawy. Układ należy podłączyć pomiędzy akumulatorem a „zapalniczkowym” zasilaczem GPSa.

Rysunek 2.

Pobór prądu w trybie ładowania z akumulatora: 30 mA, wymiary płytki: 58×40 mm, waga z akumulatorem żelowym 1,2 Ah: ok. 600 g.

Układ powstał na życzenie użytkowników portalu rowerowego.

AW