Batterieunterspannungs-Trennschalter (manuell zurückgesetzt)

Zunächst einmal ist mir bewusst, dass es vorgefertigte Geräte wie dieses gibt, aber ich konnte keine finden, die genau meinen Anforderungen entsprechen, die wie folgt aussehen.

  1. 0 Stromverbrauch im ausgeschalteten Zustand
  2. Minimaler Spannungsabfall im eingeschalteten Zustand
  3. In der Lage sein, es so einzustellen, dass es bei 10,5 V auslöst
  4. Einfaches Design
  5. Manuell zurücksetzen

Als ich versuchte, selbst eine Schaltung zu entwerfen, die diesen Anforderungen entspricht, kam ich auf Folgendes. (R1 stellt nur die Last dar)Batterieschutzschaltung

Die Idee ist, dass, wenn ich eine Batterie mit einer Spannung über 10,5 V anschließe und S1 gedrückt wird, um den Stromkreis zu starten, das normalerweise offene Relais beginnt, sich selbst geschlossen zu halten. Ich würde dann R2 so einstellen lassen, dass er gerade genug Widerstand hat, damit die Spannung an der Relaisspule zu niedrig wird, um die Kontakte geschlossen zu halten, wenn die Spannung am Hauptstromkreis auf 10,5 V abfällt. Die Kontakte würden dann öffnen und die Stromversorgung des gesamten Stromkreises unterbrechen.

Theoretisch ist dies für einen Laien wie mich eine schöne einfache elegante Lösung des Problems. Das Problem, auf das ich stoße, ist, dass es keine "genaue" Spannung gibt, bei der ein Relais abschaltet, sodass es fast unmöglich wäre, es abzuschalten, wenn der Hauptstromkreis genau 10,5 V beträgt. Ich kann keinen Transistor oder ein ähnliches Gerät verwenden, da selbst ein kleiner Spannungsabfall an einer solchen 12-V-Nennschaltung einen großen Unterschied macht. Ich brauche 10,5 V, die das Endgerät erreichen, wenn die Batterie 10,5 V hat.

Ich hoffe, diese Schaltung so einfach wie möglich zu halten, damit ich sie gut als eine einzige robuste Einheit verpacken kann. Derzeit verbraucht die einzige Anwendung, die ich dafür habe, konstant 5 Ampere, aber ich würde gerne in der Lage sein, die Schaltung so zu modifizieren, dass sie bei Bedarf in Zukunft größere Lasten aufnehmen kann, sodass eine elektromechanische Komponente ideal zum Schalten des Hauptstromkreises erscheint.

Meine Frage ist, gibt es eine Komponente oder eine einfache Schaltung, die ich anstelle von R2 einsetzen könnte, die nur Spannungen über 10,5 V durchlässt und darunter vollständig abschaltet? Wenn ich diesen Stromkreis mit relativ niedriger Stromstärke (unter 200 mA) bei einer bestimmten Spannung vollständig abschalten kann, kann ich den Hauptstromkreis mit einem beliebigen Relais oder Schütz mit minimaler Änderung schalten.

Ein elektromechanisches Relais entlädt Ihre Batterie. Es gibt MOSFET-High-Side-Schalter, die einen sehr geringen Spannungsabfall haben, sie verbrauchen fast nichts.
Das Problem bei der Stromversorgung des Relais mit langsam abfallender Spannung besteht darin, dass das Relais die Kontakte langsam öffnen kann ... was dazu führen kann, dass sich ein anhaltender Lichtbogen über den Kontakten entwickelt

Antworten (1)

Sie haben das Problem sehr genau identifiziert: Ein Relais hat kaum eine bestimmte "Abschaltspannung". Deine Idee mit dem Transistor ist toll: Aus solchen Halbleiterbauelementen kannst du Schaltungen mit einem sehr genau definierten spannungsabhängigen Verhalten bauen.

Die Dinge werden noch besser: Einer der sehr großen Nachteile Ihres Relaisansatzes besteht darin, dass das Schließen des Relais unweigerlich ziemlich viel Strom verbraucht (um die Spule unter Strom zu halten), was Ihre Batterie entleert (und somit dem Zweck von die Batterie).

Ein MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) ist insofern cool, als er den Widerstand seiner Sperrschicht (der Verbindung zwischen den als „Drain“ und „Source“ bezeichneten Kontakten) rein basierend auf der an seinen Gate-Kontakt angelegten Spannung ändert und möglicherweise ziemlich drastisch!

Sogar ein einzelner P-Kanal-MOSFET an der Stelle, an der sich früher der Schalter Ihres Relais befand, zusammen mit einem Spannungsteiler aus sehr großen Widerstandswerten (um ein Entladen der Batterie zu vermeiden) könnte dieses Problem lösen. Besser noch, es gibt Spannungsreferenzkomparatoren wie den TL431LI, die genau für diese Art von Dingen gedacht sind und einen Transistor bei genau der richtigen Eingangsspannung ein- oder ausschalten. Ich würde ehrlich gesagt nach "High-Side-Schalter-MOSFET" -Schaltungen suchen und eine mit einem "TL431-Unterspannungs" -Detektor verheiraten.

Die Lösung wird jedoch noch einfacher: Es gibt Unterspannungsschutzschaltungen gegen Tiefentladung von Batterien. Klingt nach genau dem Job, den Sie haben. Schlagen Sie den BQ296100 von TI und Chips in derselben Kategorie nach, wenn dies Ihr Interesse weckt.

Das TL431 ist genau das, wonach ich gesucht habe. Danke schön. Das Ganze ist jetzt für einen 20-Stunden-Deep-Cycle-Batteriekapazitätstester gedacht, also brauchte ich einen scharfen Ein- / Ausschaltpunkt, um einen genauen Test zu erhalten, weshalb ich mich anfangs nicht für einen MOSFET entschieden habe. Aus diesem Grund machte ich mir auch keine Gedanken über die zusätzliche Last, das Relais geschlossen zu halten, da es sich um eine konstante Last handeln würde, sodass ich die Hauptlast nur leicht abstimmen könnte, um die gewünschte Gesamtstromaufnahme des Stromkreises zu erhalten. Der MOSFET MIT dem TL431 erfüllt all diese Anforderungen jedoch noch besser.