Cómo arreglar la oscilación de un circuito de "protección contra sobredescarga" para una batería de plomo-ácido

Question

He creado un circuito para proteger mi batería de plomo de la sobredescarga. He utilizado el siguiente diagrama de circuito.

Circuito de protección contra la sobrecarga de una batería de plomo:

Por razones comprensibles, el circuito oscila si conecto la batería a una carga a través de este circuito de protección y la tensión de la batería alcanza el umbral de 10,6 V aproximadamente. Al oscilar, el relé se desconecta y reconecta repetidamente muy rápido, haciendo un ruido agudo, y el LED de carga parpadea.

Cuando probé el circuito usando mi fuente de alimentación de banco, no vi que el circuito oscilara cuando el voltaje baja del umbral. Corta el suministro a la carga, como está previsto.

Con la batería, supongo que esto ocurre porque en cuanto el relé se desconecta, por ausencia de carga, la tensión de la batería sube muy ligeramente por encima del umbral, el Zener se rompe y el relé vuelve a conectarse. Esto sigue ocurriendo en bucle.

Sé que hacer un circuito de protección de sobredescarga es bastante fácil con ICs de protección apropiados, pero estoy buscando una solución más simple sin usar ningún IC de propósito especial.

¿Qué cambio en el circuito puede hacer que funcione como espero?

Nota: mi carga puede consumir una corriente muy grande, por lo que no quiero que la carga funcione a través de un transistor o MOSFET si es posible, sino que utilice un relé en su lugar.

Aprendí que un disparador Schmitt es la solución, pero realmente soy un aficionado novato. Entiendo los fundamentos del disparador Schmitt, pero realmente no puedo configurar el circuito con los valores apropiados para que se corta en 10,5 V y no se enciende hasta 12 V. ¿Puede usted por favor me ayude con el circuito?

Answer 1

Circuito propuesto:

De acuerdo con sus expectativas de utilizar componentes existentes (relé, zener, etc), se propone el siguiente circuito.
El circuito real está marcado dentro del caja naranja de puntos gruesos .
Allí incluí un diodo en antiparalelo a la bobina del relé, protegiendo el transistor.
Hay un V_Fine_Bypass que representa un diodo(s) adicional(es) en serie con el Zener principal de 10V, para ajustar el voltaje de encendido. Las simulaciones futuras mostrarán su comportamiento tanto si está habilitado como si no.

Simulación de batería :
Hice un modelado sencillo de la batería de plomo -dentro del recuadro azul punteado- para utilizarla en DC SWEEP y DOMINIO DC simulaciones dependiendo de la posición en la que se utilice el interruptor DPDT "Simular" (dentro del recuadro azul punteado), para el mismo esquema.

Interruptores con control de tiempo :
Se utilizan cinco interruptores controlados por el tiempo para simular diferentes estados de funcionamiento, para la simulación del dominio de CC.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Características del modelo:

1. Uso del relé - igual que el original.
2. Tensiones separadas para activar y desactivar el relé.
3. Las indicaciones visuales (LED) también ayudan a definir las tensiones ON/OFF.
4. La batería se simula para permitir el SWEEP DC de 16V a 8V.
5. El tiempo transitorio se simula de 0 a 1000s.

Resultados de la simulación - Barrido DC:

Los resultados de la simulación del barrido de CC se muestran a continuación - observe el interruptor DPDT en la posición "UP", marcada en AZUL (dentro del bloque de la batería):

Con los siguientes resultados:

Resultados de la simulación - Respuesta transitoria de CC:

La simulación en el dominio del tiempo se utiliza para verificar las características del circuito, como se indica a continuación:

• La batería se simula mediante condensadores y resistencias, comenzando con carga rápida y estado de sobrecarga a +/- 16V. [0 < Tiempo < 50s].
• Verificación del circuito inicialmente con la carga desconectada. [50 < Tiempo < 100s].
• Verif. del comportamiento de descarga. [100s < Tiempo < ~150s] (~ = aproximado).
• Verificación de la desconexión de la carga. [Tiempo: ~150s; ~280s; 380s].
• Verif. de Descarga-Recarga Cíclica. [~150s < Tiempo < 500s].
• Verificación de la tensión de carga final y de las corrientes de los LEDs. [Tiempo > 500s].

En la simulación del transitorio temporal se utilizó el interruptor de la batería DPDT en la posición ROJA, como se indica a continuación:

Los resultados se comentan con texto y flechas, como se indica a continuación:

Uso de la simulación para investigar los valores de los componentes:

Los siguientes gráficos muestran estudios de variación de las resistencias de los LEDs verdes y rojos tratando de equilibrar la luminosidad.
Es importante controlar la corriente de base general para que sea inferior a 50 mA, con cierto margen de seguridad. Aquí he utilizado para ser menos de 25~30 mA, incluso cuando la batería está sobrecargada a 16V. El barrido de CC para valores alternativos de R3 y R4 se ilustra como sigue:

Resultando en:

Espero que este esfuerzo se ajuste a sus necesidades. Tengo curiosidad por ver qué solución has decidido utilizar.

Answer 2

Conecta el cátodo del diodo Z al lado de la carga. No puede volver a encenderse. Para reiniciar el circuito, utilice un interruptor de botón entre el emisor y el colector del transistor. Un diodo de captura a través de la bobina del relé hará feliz al 2N2222