La caractéristique principale de cet indicateur de batterie faible à diode lambda pour batteries Ni-Cd est que le circuit lui-même ne consomme presque aucun courant, jusqu'à ce que le niveau de seuil bas défini soit atteint et que le voyant LED soit allumé.

Cette caractéristique rend le circuit très approprié pour de nombreux systèmes à piles basse tension, comme les radios, les montres, les minuteries, les alarmes, les télécommandes, etc.

La principale raison des dommages prématurés aux cellules dans les batteries au nickel-cadmium est leur court-circuit interne qui se produit en raison de la décharge trop profonde de la batterie pendant le fonctionnement.

Par conséquent, tout gadget électronique utilisant des cellules Ni-Cd doit inclure un indicateur de batterie faible qui peut déclencher et alerter l'utilisateur de le recharger, bien avant que la tension `` critique '' de la batterie ne soit atteinte.

Bien que vous trouverez de nombreux types de moniteurs de charge qui pourrait être intégré dans vos produits alimentés par batterie, le moniteur à diode lambda expliqué dans cet article est peut-être une option plus sophistiquée que tout autre moniteur de batterie disponible.

Mieux que les autres systèmes d'indication de batterie faible

Les plus indicateurs de batterie faible Travaillez avec les BJT pour activer le courant du lecteur LED ou pour afficher un compteur. L'inconvénient de telles conceptions est que le circuit décharge continuellement la batterie, même lorsque la LED est à l'état éteint.

Dans les circuits à faible puissance, ce type de décharge de la batterie pourrait considérablement affecter et réduire la durée de sauvegarde de la batterie.

Le meilleur remède pour résoudre ce problème est d'utiliser un circuit qui ne consomme absolument aucun courant de la batterie , tant que la tension d'alimentation est supérieure au potentiel critique de la batterie.

C'est exactement ce que le contrôleur de batterie faible basé sur une diode lambda exécute.

Il dispose également d'un seuil de déclenchement réglable sur une plage de tension de 8 à 20 V, et il pourrait être construit à un prix assez bas.

Caractéristique de charge / décharge Ni-Cd

Le tension aux bornes de toutes les batteries varie en fonction de leur état de charge. Cette caractéristique de cette relation peut être différente pour différentes batteries.

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Par exemple avec Batteries au plomb , on retrouve pratiquement une baisse très linéaire de leur tension de sortie au fur et à mesure que les cellules sont déchargées. Ce comportement est généralement le même pour les cellules sèches également.

Mais, pour les batteries Ni-Cd, la chute de tension lors de la décharge n'est pas très linéaire. Une cellule Ni-Cd totalement chargée peut présenter une tension de sortie d'environ 1,25 volts.

Ce niveau est maintenu assez constamment jusqu'à ce qu'il soit presque entièrement déchargé. À ce stade, la tension de la cellule chute rapidement à environ 1,0 à 1,1 volts, ou 1,05 V.

Un précis circuit de surveillance de tension ajusté pour s'activer à ce niveau de tension «critique» peut être extrêmement utile pour identifier le niveau de charge de la batterie Ni-Cd.

Un huit cellules Batterie Ni-Cd , par exemple, pourrait avoir un potentiel de sortie complètement chargé de 10,0 volts. Lorsqu'elle est presque complètement déchargée, la batterie peut avoir une sortie de 8,4 volts.

Fonctionnement de l'indicateur de batterie faible à diode Lambda

Le circuit de surveillance de batterie faible à diode lambda comme indiqué dans la figure suivante est réglé pour s'activer à 8,4 volts, ce qui nous permet d'obtenir un système de surveillance d'état de charge (SoC) efficace pour une batterie Ni-Cd.

Le diode lambda représenté à l'intérieur de la boîte en pointillés est construit en utilisant une paire de FET à canaux n et p.

N'oubliez pas qu'il n'y a pas de diode «lambda» prête à l'emploi disponible sur le marché.

En pratique, une diode lambda est construite en interconnectant deux FET de faible puissance, et fonctionne en utilisant seulement deux bornes, marquées «anode» (A) et «cathode» (K).

Lorsque la polarisation sur cette diode lambda est en mode de coupure, le transistor Q3 est également éteint, ce qui à son tour maintient la LED1 éteinte.

Lorsque la tension de la batterie commence à chuter, elle atteint un point où la diode lambda est soudainement polarisée et conduit.

Cette situation polarise instantanément Q3 en conduction qui allume la LED alertant l'utilisateur concernant le état de batterie faible . (La caractéristique de fonctionnement de la diode lambda peut être observée ci-dessous).

Le niveau de potentiel qui polarise la diode lambda en conduction est totalement ajustable via le potentiomètre R1.

La résistance R2 est câblée comme un limiteur de courant pour protéger la LED1. La valeur de ceci résistances de limitation de courant peut être calculé en utilisant la loi d'Ohm (R2 = E / I, où R2 est en ohms, E représente le seuil de potentiel de la batterie Ni-Cd où la LED1 s'allume juste, et I doit être remplacé par la valeur de courant de sécurité maximale pour la LED.

Détails de construction

Le moniteur de charge de batterie à diode lambda expliqué ci-dessus est assez compact pour être logé dans l'engrenage où une batterie Ni-Cd est utilisée comme source d'alimentation.

De plus, il pourrait être construit et appliqué à l'extérieur en tant qu'équipement indicateur de batterie faible et enfermé dans une petite boîte. Dans les deux cas, un PCB peut être utilisé comme indiqué ci-dessous.

Le type JFET pour la construction de la diode lambda n'est en fait pas critique. Presque toutes les configurations impliquant des FET à n et p canaux devraient bien fonctionner, ainsi que celles spécifiées dans la liste de pièces.

Si nécessaire, vous pouvez envisager de remplacer la LED1 par un relais de faible puissance pour permettre la déconnexion de la batterie Ni-Cad de la charge dès que le niveau de tension chute en dessous du seuil bas critique. Cette disposition particulière protégera automatiquement la batterie contre l'inversion de polarité lorsqu'elle est déchargée.