सेशन का उपयोग करते हुए सरल बैटरी स्तर सूचक

आधुनिक दुनिया में, हम आपके हैंडहेल्ड मोबाइल फोन, डिजिटल थर्मामीटर, इलेक्ट्रिक वाहनों, हवाई जहाज, उपग्रहों और यहां तक ​​कि रोबोट पर चलने वाले रोबोट से लगभग हर इलेक्ट्रॉनिक गैजेट में बैटरी का उपयोग करते हैं, जिसकी बैटरी लगभग 700 सोल (मार्टियन दिनों) तक चलती है। इन विद्युत रासायनिक उपकरणों के उर्फ ​​बैटरियों के आविष्कार के बिना यह कहना सुरक्षित है, जैसा कि हम जानते हैं कि यह अस्तित्व में नहीं होगा। लीड-एसिड, नी-सीडी, लिथियम-आयन इत्यादि कई अलग-अलग प्रकार की बैटरियां हैं। प्रौद्योगिकी के आगमन के साथ, हम ली-एयर बैटरियों, सॉलिड स्टेट लिथियम बैटरियों इत्यादि जैसी नई बैटरियों की खोज कर रहे हैं, जिनकी संख्या अधिक है। ऊर्जा भंडारण क्षमता और उच्च परिचालन तापमान रेंज। हमने पहले से ही बैटरी के बारे में अधिक चर्चा की है और वे हमारे पिछले लेखों में कैसे काम करते हैं। इस लेख में, हम सीखेंगे कि एक साधारण डिज़ाइन कैसे बनाया जाए12V बैटरी चार्ज स्तर सूचक Op-Amp का उपयोग कर।

यद्यपि बैटरी स्तर एक अस्पष्ट शब्द है क्योंकि हम बैटरी में छोड़े गए चार्ज को वास्तव में माप नहीं सकते हैं जब तक कि हम बैटरी प्रबंधन प्रणाली का उपयोग करके जटिल गणना और माप को नियुक्त नहीं करते हैं। लेकिन सरल अनुप्रयोगों में, हमारे पास इस पद्धति की विलासिता नहीं है, इसलिए हम आमतौर पर एक साधारण ओपन सर्किट वोल्टेज आधारित बैटरी स्तर अनुमान प्रणाली का उपयोग करते हैं जो लीड एसिड 12 वी बैटरी के लिए वास्तव में अच्छी तरह से काम करता है क्योंकि उनके निर्वहन वक्र 13.8V से 10.1V तक लगभग रैखिक होते हैं, जिसे आमतौर पर इसकी ऊपरी और निचली चरम सीमा माना जाता है। इससे पहले हमने एक Arduino आधारित बैटरी स्तर संकेतक और एक मल्टीपल सेल वोल्टेज मॉनिटरिंग सर्किट भी बनाया है, यदि आप रुचि रखते हैं, तो आप उन्हें भी देख सकते हैं।

इस परियोजना में, हम एक क्वाड तुलनित्र OPAMP आधारित IC LM324 की मदद से 12V बैटरी स्तर संकेतक का डिज़ाइन और निर्माण करेंगे जो हमें एक चिप पर 4 OPAMP आधारित तुलनित्रों का उपयोग करने देता है। हम बैटरी के वोल्टेज को मापेंगे और इसकी तुलना LM324 IC का उपयोग करते हुए निर्धारित वोल्टेज से करेंगे और हमारे द्वारा प्राप्त आउटपुट को प्रदर्शित करने के लिए LED को ड्राइव करेंगे। चलो हम सही में कूद, हम करेंगे?

अवयव आवश्यक

• LM324 क्वाड OPAMP IC
• 4 × एलईडी लाइट्स (लाल)
• 1 × 2.5kΩ रोकनेवाला
• 5 × 1kΩ रोकनेवाला
• 1 × 1.6kΩ रोकनेवाला
• 4 × 0.5kΩ रेसिस्टर
• 14 पिन आईसी धारक
• पीसीबी पेंच टर्मिनल
• परफ़ॉर्म
• टांका लगाने की किट

LM324 क्वाड OPAMP IC

LM324 एक Quad op-amp IC है जो एक आम बिजली आपूर्ति द्वारा संचालित चार op-amps के साथ एकीकृत है । विभेदक इनपुट वोल्टेज रेंज विद्युत आपूर्ति वोल्टेज के बराबर हो सकती है। डिफ़ॉल्ट इनपुट ऑफसेट वोल्टेज बहुत कम है जो 2mV परिमाण का है। ऑपरेटिंग तापमान परिवेश में 0˚C से 70˚C तक होता है जबकि अधिकतम जंक्शन तापमान 150˚C तक हो सकता है। आम तौर पर, ऑप-एम्प्स गणितीय संचालन कर सकते हैं और एम्पलीफायर, वोल्टेज अनुयायी, तुलनित्र, आदि जैसे विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन में उपयोग किए जा सकते हैं। इसलिए, एक ही आईसी में चार ओपीएमपी को नियोजित करके, आप सर्किट की जगह और जटिलता को बचाएंगे। यह -3 वी से 32 वी की एक व्यापक वोल्टेज सीमा पर एकल बिजली की आपूर्ति द्वारा संचालित किया जा सकता है जो इस सर्किट पर 24 वी बैटरी स्तर के परीक्षण के लिए पर्याप्त से अधिक है।

12V बैटरी स्तर संकेतक के लिए सर्किट आरेख

12 वी बैटरी इंडिकेटर में इस्तेमाल किया गया पूरा सर्किट नीचे पाया जा सकता है। मैंने नीचे की छवि में चित्रण प्रयोजन के लिए 9V बैटरी का उपयोग किया है, लेकिन इसे 12V बैटरी के रूप में मानें।

यदि आप ग्राफिकल सर्किट पसंद नहीं करते हैं, तो आप योजनाबद्ध के लिए नीचे की छवि की जांच कर सकते हैं। यहां Vcc और ग्राउंड ऐसे टर्मिनल हैं जिन्हें क्रमशः 12V बैटरी से सकारात्मक और नकारात्मक से जोड़ा जाना है।

अब, चलो सर्किट के काम को समझने के साथ आगे बढ़ें। सादगी के लिए, हम सर्किट को 2 अलग-अलग भागों में विभाजित कर सकते हैं।

संदर्भ वोल्टेज खंड:

सबसे पहले, हमें यह तय करने की आवश्यकता है कि हम सर्किट में किस वोल्टेज स्तर को मापना चाहते हैं, और आप अपने प्रतिरोधक आधारित संभावित विभक्त सर्किट को तदनुसार डिजाइन कर सकते हैं। इस सर्किट में, D2 एक संदर्भ जेनर डायोड है, जिसे 5.1V 5W रेट किया गया है, इसलिए यह पूरे आउटपुट को 5.1V में विनियमित करेगा। श्रृंखला में 4 1k प्रतिरोध जीएनडी से जुड़ा हुआ है, इसलिए लगभग 1.25V ड्रॉप हर प्रतिरोधक में होगा जो हम बैटरी वोल्टेज के साथ तुलना करने के लिए उपयोग करेंगे । तुलना के लिए संदर्भ वोल्टेज लगभग 5.1V, 3.75V, 2.5V और 1.25V हैं।

इसके अलावा, एक और वोल्टेज विभक्त सर्किट है जिसका उपयोग हम बैटरी वोल्टेज की तुलना ज़ेनर से जुड़े वोल्टेज विभक्त द्वारा दिए गए वोल्टेज से करेंगे। यह वोल्टेज डिवाइडर महत्वपूर्ण है क्योंकि इसके मूल्य को कॉन्फ़िगर करने से, आप वोल्टेज बिंदुओं को तय करेंगे जिसके आगे आप संबंधित एल ई डी को रोशनी देना चाहते हैं। इस सर्किट में, हमने 2.6 के विभाजन कारक प्रदान करने के लिए श्रृंखला में 1.6k रेसिस्टर और 1.0k रेसिस्टर चुना है।

इसलिए यदि बैटरी की ऊपरी सीमा 13.8V है, तो संभावित विभक्त द्वारा दी गई संगत वोल्टेज 13.8 / 2.6 = 5.3V होगी जो कि जेनर डायोड से पहले संदर्भ वोल्टेज द्वारा दी गई 5.1V से अधिक है इसलिए सभी एल ई डी होंगे जलाया जाता है यदि बैटरी का वोल्टेज 12.5V है, न तो पूरी तरह से चार्ज किया जाता है और न ही पूरी तरह से डिस्चार्ज किया जाता है, तो संबंधित वोल्टेज 12.5 / 2.6 = 4.8V होगा, जिसका अर्थ है कि यह 5.1V से कम है, लेकिन अन्य तीन संदर्भ वोल्टेजों की तुलना में अधिक है इसलिए तीन एल ई डी। लाइट अप और एक नहीं होगा। तो, इस तरह, हम एक व्यक्तिगत एलईडी प्रकाश व्यवस्था के लिए वोल्टेज पर्वतमाला निर्धारित कर सकते हैं।

तुलनित्र और एलईडी अनुभाग:

सर्किट के इस हिस्से में, हम विभिन्न वोल्टेज स्तरों के लिए अलग-अलग एल ई डी चला रहे हैं। चूँकि IC LM324 एक OPAMP आधारित तुलनित्र है, इसलिए जब भी किसी विशेष OPAMP का गैर-inverting टर्मिनल inverting टर्मिनल की तुलना में अधिक क्षमता पर होता है, तो OPAMP आउटपुट लगभग VCC वोल्टेज स्तर तक खींच लिया जाएगा जो हमारे मामले में बैटरी वोल्टेज है । यहाँ एलईडी प्रकाश नहीं करेगा क्योंकि एलईडी के एनोड और कैथोड दोनों पर वोल्टेज बराबर हैं इसलिए कोई करंट प्रवाहित नहीं होगा। यदि इन्वर्टिंग टर्मिनल का वोल्टेज नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनल की तुलना में अधिक है, तो ओपीएमपी का आउटपुट जीएनडी स्तर तक खींच लिया जाएगा, इसलिए एलईडी लाइट जाएगी क्योंकि इसके टर्मिनलों में एक संभावित अंतर है।

हमारे सर्किट में, हमने प्रत्येक OPAMP के नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनल को बैटरी से जुड़े संभावित विभक्त सर्किट के 1k, प्रतिरोधक से जोड़ा है, और इनवर्टर टर्मिनलों को जेनर से जुड़े संभावित विभक्त से विभिन्न वोल्टेज स्तरों से जोड़ा जाता है। इसलिए, जब भी बैटरी का अप्प्रोयर्ड वोल्टेज उस ओपीएएमपी के संबंधित संदर्भ वोल्टेज की तुलना में कम होता है, तो आउटपुट उच्च खींचा जाएगा और एलईडी पहले से बताए अनुसार लाइट नहीं करेगा।

चुनौतियां और सुधार:

यह बैटरी के वोल्टेज को अंदाजित करने की बजाय एक कच्चा और मूल तरीका है और आप इसे अपनी पसंद की वोल्टेज की एक श्रृंखला को पढ़ने के लिए आगे संशोधित कर सकते हैं, श्रृंखला में एक अतिरिक्त अवरोधक को जोड़ने के साथ 5.1V जेनर डायोड में जुड़े संभावित विभक्त, इस तरह, आप एक छोटी रेंज पर अधिक सटीकता प्राप्त कर सकते हैं ताकि आप लीड-एसिड बैटरी की तरह वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए एक छोटी रेंज में अधिक वोल्टेज स्तरों की पहचान कर सकें।

आप अलग-अलग वोल्टेज स्तरों के लिए अलग-अलग रंग की एलईडी को भी इंटरफ़ेस कर सकते हैं और यदि आप बार ग्राफ चाहते हैं। मैंने इसे सरल रखने के लिए इस सर्किट में केवल एक LM324 का उपयोग किया है, आप संदर्भ वोल्टेज ज़ेनर डायोड के साथ श्रृंखला में n तुलनाकर्ता आईसी की संख्या और n प्रतिरोधों के साथ उपयोग कर सकते हैं, आपके पास अपनी तुलना करने के लिए कई संदर्भ वोल्टेज हो सकते हैं। जो आपके संकेतक की सटीकता को और बढ़ा देगा।

हमारे 12 वी बैटरी स्तर संकेतक का निर्माण और परीक्षण

अब जैसे ही हम सर्किट तैयार कर रहे हैं, हमें इसे पूर्ण बोर्ड पर तैयार करना होगा। यदि आप चाहें, तो आप इसके कार्य को देखने के लिए पहले ब्रेडबोर्ड पर भी इसका परीक्षण कर सकते हैं और सर्किट में आपके द्वारा देखी जा सकने वाली गलतियों को डीबग कर सकते हैं। यदि आप सभी घटकों को एक साथ टांका लगाने की परेशानी से बचाना चाहते हैं, तो आप ऑटोकैड ईगल, ईजीईडीए, या प्रोटीस एआरईएस या किसी अन्य पीसीबी डिज़ाइनिंग सॉफ़्टवेयर पर अपना खुद का पीसीबी भी डिज़ाइन कर सकते हैं।

चूंकि LM324 बिजली की आपूर्ति की एक विस्तृत श्रृंखला पर कार्य कर सकता है, जो -3 V से 32V तक है, आपको LM324 IC को कोई अलग बिजली आपूर्ति प्रदान करने के बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं है, इसलिए हमने केवल एक जोड़ी पीसीबी स्क्रू टर्मिनल का उपयोग किया है जो कि होगा सीधे बैटरी टर्मिनलों से जुड़ा हुआ है और पूरे पीसीबी को बिजली देता है। आप इस सर्किट का उपयोग करके न्यूनतम 5.5V से अधिकतम 15V तक वोल्टेज स्तर की जांच कर सकते हैं। मैं दृढ़ता से आपको जेनर भर में संभावित विभक्त में श्रृंखला में एक और अवरोधक जोड़ने की सलाह देता हूं और प्रत्येक एलईडी की वोल्टेज सीमा को कम करता हूं।

यदि आप वोल्टेज परीक्षण रेंज को 12V से 24V तक बढ़ाना चाहते हैं क्योंकि LM324 24V बैटरी तक का परीक्षण करने में सक्षम है, तो आपको बस दिए गए वोल्टेज से जुड़े वोल्टेज डिवाइडर के वोल्टेज को बदलने के लिए उन्हें वोल्टेज की तुलना करने के लिए बदलना होगा। जेनर रेफरेंस सर्किट द्वारा और, एलईडी के साथ जुड़े प्रतिरोधों को दोगुना करके उनके माध्यम से उच्च वर्तमान प्रवाह की सुरक्षा के लिए।

इस ट्यूटोरियल का पूरा काम नीचे दिए गए वीडियो में भी देखा जा सकता है। आशा है कि आपने ट्यूटोरियल का आनंद लिया है और कुछ उपयोगी सीखा है यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो उन्हें टिप्पणी अनुभाग में छोड़ दें या आप अन्य तकनीकी प्रश्नों के लिए हमारे मंचों का उपयोग कर सकते हैं।