Auslöserelais bei unterschiedlichen Spannungen mit Spannungskomparator

TL; DR - Ich brauche Hilfe bei der Herstellung eines Relais mit Spannungskomparator, das zwei Referenzspannungen akzeptiert.

Ziel

Mein Projekt muss einen Raspberry Pi mit Solarenergie betreiben. Das Solarpanel wird mit einer Powerbank verbunden, die dann mit dem Raspberry Pi verbunden wird.

Herausforderung

Der Betrieb mit Solar bedeutet, dass in der Powerbank nicht mehr genug Strom für den Pi vorhanden ist. In diesem Fall schalte ich es aus und schalte es wieder ein, wenn genügend Strom vorhanden ist. Dieser Prozess muss automatisch ablaufen, da das Projekt an einem entfernten Ort installiert wird.

Da Raspberry Pi nicht in der Lage ist, Strom von der Powerbank direkt zu erkennen, plane ich, eine Schaltung zwischen Pi und der Powerbank zu installieren. Ich werde einen MCP3008 - Analog-Digital-Konverter verwenden, um den Spannungspegel der Powerbank zu erkennen. Das schematische Diagramm sieht so aus. Foto von https://github.com/joachimvenaas/gbzbatterymonitorIch werde ein Skript ausführen, um Pi herunterzufahren, wenn es feststellt, dass nur noch 5 % der Energie übrig sind.

Problem

Nachdem ich Pi heruntergefahren habe, möchte ich den Stromkreis zwischen Pi und der Powerbank vollständig schließen, also plane ich, dafür ein Relais zu verwenden. Ich denke, Relais mit LM393 wie diesem wird den Job machen.

Das Problem ist, ich möchte das Relais ausschalten, wenn die Spannung 5% der Batterieleistung entspricht, und es automatisch einschalten, wenn die Batterie 25% ihrer Leistung erreicht. Das von mir betrachtete Modul kann nur einen Spannungswert einstellen.

Gibt es also eine Möglichkeit, einen Spannungswert für das Ausschalten des Relais und einen anderen Wert für das Einschalten einzustellen?

Willkommen. Mit einem Wort – NEIN. Sie benötigen dedizierte Komparatoren für jede Funktion. Verwenden Sie 2 Module oder kaufen Sie einen LM339 Quad-Komparator, einige Transistoren und ein Relais. Aber in Bezug auf die Arbeitsbelastung ist es am besten, das zu kaufen, was bereits hergestellt wurde.
@VTNCaGNtdDVNalUy Danke für den Hinweis. Ich dachte daran, zwei Module zu verwenden, aber ich kann mir keine Möglichkeit vorstellen, sie zu verbinden. Selbst in Reihe oder parallel, da eine Referenzspannung höher ist, schaltet nur dieses Modul ein und aus und das untere Referenzmodul wird meiner Meinung nach niemals funktionieren.

Antworten (2)

Gibt es also eine Möglichkeit, einen Spannungswert für das Ausschalten des Relais und einen anderen Wert für das Einschalten einzustellen?

Sie können einen Komparator mit Hysterese wie folgt verwenden: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Schaltung wurde als Komparator mit geringer Leistung (unter 1 uA) entwickelt, der mit etwa 3 Volt arbeitet. Es verwendet R5, um die Hysterese einzustellen: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

V3 (die Batterie) wird von 1,5 Volt auf 4 Volt hochgefahren und der Komparatorausgang schaltet bei etwa 3,1 Volt hoch und schaltet dann bei etwa 2,9 Volt niedrig.

Wenn Sie ein wenig mit den Werten herumspielen, erhalten Sie, was Sie wollen, aber konzentrieren Sie sich auf den Mittelpunkt zwischen 5 % und 25 % für den tatsächlichen Sollwert und lassen Sie sich von der Hysterese die gewünschten Spielräume geben.

Wenn ich zum Beispiel R5 auf 1 MOhm ändere, bekomme ich Folgendes: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Gibt der Hysteresebereich also die Grenzwerte für Hoch- und Niederspannung an, die das Relais ein- oder ausschalten?
Ohne Hysteresesteuerung (R5 und R4 in der Schaltung) würde der Komparator am selben Sollwert ein- und ausschalten. Die Hysterese verteilt diesen Sollwert, um einen oberen und einen unteren Grenzsollwert zu erzeugen.
Danke, dass du das erklärt hast. Ich werde diesen Ansatz ausprobieren und meine Ergebnisse aktualisieren.
@ user8703143 Mir wurde klar, dass der Schaltplan möglicherweise nicht detailliert genug war, also habe ich ihn aktualisiert, um ihn klarer zu machen.
Vielen Dank für Ihre Hilfe. Wie Sie in meiner anderen Frage sehen können , kratze ich mich am Kopf, wie man eine stabile Spannungsreferenz erhält. Da meine Spannungsreferenz auch von der Batterie abhängt, bleibt V2 Ihrer Schaltung auf der gleichen Spannung, wenn sich V3 mit der Zeit ändert? (Bearbeiten: Ich habe Ihre andere Antwort gesehen und jetzt merke ich, dass Sie die Spannungsreferenz verwenden. Jetzt bekomme ich diesen Teil.)
OK, wenn Sie fertig sind, wählen Sie im nächsten Schritt eine Antwort aus, die Sie formell akzeptieren möchten. Wisst ihr wie das geht btw?
Ja sicher. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
EE ist ein Thema, bei dem die Liebe zum Detail einen großen Unterschied machen kann.

Es ist einfach, die Hysterese für zwei beliebige Schwellenwerte zu berechnen, aber es ist schwierig, die Batterieleistung [Kapazitätsstufe] oder den Ladezustand (SoC) zu erkennen, wenn Sie keine genauen Mittel haben, um dies zu messen. Wenn Sie nur Spannung verwenden, benötigen Sie viel Hysterese. Dies ist auf den Batterie-ESR und einen Doppelschicht-Ladeeffekt in allen Batterien zurückzuführen, der zu einer Erinnerung an die Rückkehr zu einer Ruhespannung nach dem Laden oder Entladen führt. Es kann ziemlich genau sein, die Ruhespannung zu verwenden, aber das erfordert das Abschalten Ihrer Last und kann daher ein Zyklusproblem verursachen. Wenn jedoch Ihre Erfahrung mit ca. 5% und 25% für Aus & Ein funktioniert, muss das in entgegengesetzten Zuständen gemessen werden. dh Ausschalten, wenn Ein bei 5 % SoC. dann einschalten, wenn es zu 25 % aufgeladen ist.

Es liegt an der ESR-Differenz für die Primär- und Ruhekapazität und dem Betriebsstrom, der diesen scheinbaren Spannungsabfall und den Memory-Effekt verursacht, um zur Ruhespannung zurückzukehren. Dieser ESR steigt mit dem Alter und schnell unter 5 % SoC, was die Wahl einer einfachen Spannungsmessung für diese Schwellenwerte im Vergleich zu einer Coulomb-Counter-Methode möglicherweise schwierig macht.

Sie können auch einen Leistungs-FET anstelle eines Leistungsrelais in Betracht ziehen, das auch Hysterese- und EMI-Effekte hat.

Können Sie die tatsächlichen Schwellenwerte definieren?

Auslöserelais bei unterschiedlichen Spannungen mit Spannungskomparator
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