Rozładowarka do akumulatora li-ion

Witam, posiadam rower elektryczny z akumulatorem li-ion 13Ah i maksymalnym napięciu 42V. Chciałbym wykonać do niego rozładowarkę, tak, aby np. zimą przy dłuższych przestojach można było przechowywać baterię z optymalnym poziomem naładowania. Myślałem nad wykonaniem rozładowarki z kontrolą prądu na rezystorze pomiarowym, wzmacniaczu operacyjnym i mosfecie. Urządzenie posiadałby również automatyczne wyłączanie w momencie obniżenia napięcia do określonego poziomu. Chciałem się zapytać do jakiego napięcia należy rozładować akumulator tak aby było ono odpowiednie do dłuższego przechowywania, oraz jakim prądem najlepiej rozładowywać akumulator ?

Wini 230 wrote:

Myślałem nad wykonaniem rozładowarki z kontrolą prądu na rezystorze pomiarowym, wzmacniaczu operacyjnym i mosfecie.

Automat wyłączający w progu napięcia, ok.
Ale nie widzę potrzeby by stabilizować ciągle prąd rozładowania i niepotrzebnie komplikować przez to układ. A to dlatego że interesuje Cię tylko jeden punkt (optymalnego stanu rozładowania), gdzie skoro napięcie będzie arbitralnie wyznaczone (jako próg automatyki) to dla uzyskania określonego prądu wystarczy odpowiednio wyliczone dla tego punktu obciążenie rezystorowe.

Przykładowo weźmy charakterystykę z dokumentacji przemysłowego ogniwa Panasonic:



Widać tu że napięcie punktu 40% (często zalecanej wartości do przechowywania ogniw) zależy znacząco od prądu rozładowania. I tu trzeba wybrać wartość prądu jaka będzie wygodna praktycznie (moc oporników itd.).
Powiedzmy że wybierzemy 0,2C to napięcie dla rozładowania do 40%, będzie przy takim prądzie wynosiło ok. 3,6V (tak z grubsza na oko szacuję, bo Ty możesz poszukać danych bardziej pasujących do Twojej baterii).
Czyli już można dokładnie wyliczyć jaki opornik obciążający da nam przy tym napięciu prąd 0,2C.
A to że stosując opornik zamiast stabilizatora prądu, krzywa charakterystyki poza punktem, który nas interesuje będzie trochę inna (początkowy prąd rozładowania będzie większy niż 0,2C), to całkowicie nie jest tu ważne. Ważne jest że przy dojściu do tego punktu prąd się ustali dokładnie jaki jest potrzebny.

Mówisz poważnie z tą rozładowarką. Nie wystarczy rozładowanie pakietu jeżdżąc na rowerze do ok. 35-36V i po sprawie bo w pakiecie masz 10s.

kalkomania wrote:

Mówisz poważnie z tą rozładowarką.Nie wystarczy rozładowanie pakietu jeżdżąc na rowerze do ok 35-36V i po sprawie bo w pakiecie masz 10s.

Z tego co się zorientowałem optymalne napięcie przechowywania wynosi 36V dla baterii o maksymalnym napięciu 42V. Przy pojemności akumulatora 13Ah, maksymalnej mocy 250W w rowerze bez manetki, gdzie moc dozuje sterownik nie jest łatwo rozładować baterię do takiego napięcia. Wskaźnik naładowania baterii posiada 4 kreski i żeby jedna zgasła trzeba przejechać około 20 km, co w zimę, lub w sytuacjach losowych może nie być możliwe np. przez miesiąc, lub więcej

No w pełni Cię rozumiem,jeśli już to zaproponuję najprostsze z możliwych.
Dwie żarówki 24V/75-100W połączone szeregowo ,razem (48V /3-4A)
Podłączasz ,kontrolując co jakiś czas miernikiem napięcie na wyj.
Jeśli chcesz coś na elektronice:
Link
No i w zimie baterie przechowuj bezpiecznie,licho nie śpi.

Chciałbym, aby odłączanie obciążenia następowało automatycznie, myślałem nad wykonaniem układu np. na LM 393, ale jeśli będę wykonywał rozładowarkę zastosuję najprawdopodobniej ten gotowy moduł komparatora. Chciałem coś sam zbudować, ale z drugiej strony w razie jakiegoś błędu nie chciałbym wysadzić baterii w powietrze

Schematów komparatorów jest bez liku,możesz spróbować budować ,ale nie wiem czy LM393 nie kończy się zakres na nap. 36V ,a ty potrzebujesz wyższy zakres.Ale myślę że gotowy moduł z wyświetlaczem jest ok.podłączysz sobie obciążenie,czy to będą żarówki czy spirala grzewcza czy oporniki mocy,po osiągnięciu ustawionego napięcia ci to rozłączy,czyli to co chcesz aby było.
Może sam kiedyś skorzystam z tego rozwiązania,choć preferuję metody tradycyjne.

Myślałem żeby sam układ zasilić przez diodę Zenera 30V a napięcie odniesienia i pomiarowe podłączyć przez dzielniki napięcia. Ciężko jest znaleźć komparator na więcej niż 37V, ale zobaczę jeszcze, może sam zbuduje układ, albo skorzystam z gotowego

Jeśli chcesz spróbować swoich sił to układ nie jest ani trudny, ani drogi. Całość zasilana z akumulatora, który chcesz rozładowywać.

Stabilizator 7812 zasilasz przez szeregowo połączoną diodę Zenera 15V.
Aktualne napięcie akumulatora zmniejszasz do np. 8V (2 rezystory) i podajesz na wejście komparatora.
Na drugie wejście napięcie odniesienia bądź z 7812 (zmniejszone dwoma rezystorami), bądź dokładniejsze, wypracowane przez TL431.
Oczywiście jakiś potencjometr albo w obwodzie napięcia odniesienia, albo w dzielniku napięcia z akumulatora.

Wyjście komparatora steruje przerzutnikiem (2 tranzystory lub 2 bramki NAND czy NOR, czy dowolny przerzutnik z szeregu CMOS). Potem przekaźnik lub tranzystor odłączający obciążenie.
Do tego jakieś diodki LED sygnalizujące aktualny stan pracy urządzenia, może jakiś miernik cyfrowy i masz swoje urządzenie.

Do tego smak satysfakcji.

W.P. wrote:

Wyjście komparatora steruje przerzutnikiem (2 tranzystory lub 2 bramki NAND czy NOR, czy dowolny przerzutnik z szeregu CMOS). Potem przekaźnik lub tranzystor odłączający obciążenie.

Tu akurat dodatkowy przerzutnik będzie zbędny, bo układ ma za zadanie się tylko jednorazowo w cyklu wyłączyć (do włączenia może służyć ręczny przycisk). Wystarczy że przekaźnik kluczujący zasilanie na oporniki rozładowania będzie swoim stykiem NO zasilał równocześnie też cały układ sterowania (komparator i cewka przekaźnika).
Jeśli napięcie spadnie poniżej progu, przekaźnik puści, wyłączy wszystko.
Przez to jest pełna gwarancja że żaden nawet mały prąd obciążający baterię po zadziałaniu nie popłynie (np. dzielnika) ani układ się sam z siebie nie załączy.
Czyli nie trzeba pilnować by odłączyć układ od baterii po jego wykorzystaniu.

W najprostszej realizacji TL431 może bezpośrednio sterować przekaźnikiem (np. typowy groszowy SONGLE 12V ma prąd 37mA co TL431 da radę wysterować bez problemu).

Czyli tak w sumie, minimalizując układ ale zachowując precyzje progu zapewnianą przez TL431, wystarczy tylko jakieś proste zejście (stabilizator) z ok. 42V na napięcie nominalne przekaźnika 12V (lub 24V) nie koniecznie precyzyjne np. tranzystor mocy (będzie trochę się grzał przy tych 37mA, nieco ponad 1W) plus zenerka (lub Twoja koncepcja, szeregowa zenerka i trzykońcówkowiec), przekaźnik z diodą na cewce, TL431 i dzielnik wyregulowany tak by progowe 36V podzielił na 2,5V.
Plus przycisk startowy na stykach NO przekaźnika. I dla luksusu może jakiś LED.

Rzeczywiście rozwiązanie proste i przejrzyste. Do tego wprowadziłbym niewielką modyfikację.

Akumulator rozładowuje się stosunkowo wolno. Zanim więc dojdzie do rozłączenia układu to TL431 może się nagrzać.
Można trochę przyspieszyć proces rozłączania wprowadzając dodatnie sprzężenie zwrotne za pośrednictwem tranzystora npn (baza przez dzielnik do masy na dwóch rezystorach do katody 431, emiter do masy, kolektor do wejścia referencyjnego 431).
Pomiędzy bazą a emiterem kondensator spowalniający układ w chwili włączenia przyciskiem.

W.P. wrote:

Zanim więc dojdzie do rozłączenia układu to TL431 może się nagrzać.

Owszem może. Ale teoretyczne maksimum mocy traconej na TL431 w zakresie liniowym, konkretnie dla "niebieskich SONGLE" (obojętnie czy 12V czy 24V), wynosi 113mW.
Co oznacza ledwo kilkanaście stopni ponad temperaturę otoczenia. Tak że nie ma się czym przejmować jeśli chodzi o grzanie TL.

Nie rozpocząłem jeszcze projektu, ponieważ jest jeszcze lato i sprawa nie jest pilna, ale na zimę planuję wykonać już gotowe urządzenie. Zastanawiam się tylko nad sposobem podłączenia rozładowarki do baterii, tak aby nie wypalić styków. Gniazdo baterii jest takie jak na zdjęciu, czy istnieją wtyki pasujące do takiego gniazda ? Myślałem też żeby wykonać załączanie obciążenia na Mosfecie, tak aby przy włączaniu prąd wzrastał przez chwilę do wartości nominalnej, a przy wyłączaniu łagodnie malał, tak aby uniknąć ewentualnych szpilek napięciowych. Czy dobrym rozwiązaniem byłoby podanie na bramkę tranzystora sygnału szeregowo przez rezystor, między tranzystorem a rezystorem dodanie kondensatora, do tego równolegle z kondensatorem rezystor rozładowujący załączany przez tranzystor bipolarny, po zadziałaniu komparatora i odcięciu napięcia podawanego na rezystor przed bramką ? Tranzystor zapobiegał by obniżeniu napięcia na bramce przez rezystor rozładowujący kondensator w trakcie pracy układu i grzaniu się Mosfeta

Wini 230 wrote:

czy istnieją wtyki pasujące do takiego gniazda ?

Ze zdjęcia trudno mi wywnioskować konstrukcję styków, ale wątpię by, poza dedykowaną ładowarką oczywiście, taki wtyk był dostępny. Chyba by trzeba coś zaimprowizować. Ale może ktoś tu z kolegów lepiej Ci pomoże.
Co do wypalania styków, to zależy jaki prąd rozładowania sobie wybierzesz. Jeśli powiedzmy 0,2C czyli u Ciebie 2,6A to nie jest to jakiś wielki prąd, wymagający specjalnego podejścia.
Oczywiście styki powinny być dobre, o niskim spadku napięcia, głównie ze względu na działanie detekcji napięcia progu. Gdyby były zbyt duże spadki napięcia na stykach, to po prostu układ zbyt wcześnie by się wyłączał.

Wini 230 wrote:

Myślałem też żeby wykonać załączanie obciążenia na Mosfecie, tak aby przy włączaniu prąd wzrastał przez chwilę do wartości nominalnej, a przy wyłączaniu łagodnie malał, tak aby uniknąć ewentualnych szpilek napięciowych.

Nie widzę sensu. Tu masz obciążenie zdecydowanie rezystancyjne, czyli problem przepięć itp. jest marginalny. Najlepiej używając jako obciążenie zespołu oporników a nie żarówek, bo przy ich załączaniu jest faktycznie uderzenie prądu kiedy włókno mają zimne.
A kwestie ewentualnych szpilek można załatwić odpowiednio projektując układ (np. kondensator na oporniku dzielnika i ewentualnie w innych czułych na to miejscach).

Wini 230 wrote:

Czy dobrym rozwiązaniem byłoby podanie na bramkę tranzystora sygnału szeregowo przez rezystor, między tranzystorem a rezystorem dodanie kondensatora, do tego równolegle z kondensatorem rezystor rozładowujący załączany przez tranzystor bipolarny, po zadziałaniu komparatora i odcięciu napięcia podawanego na rezystor przed bramką ?

Takie użycie mosfeta ogólnie nie jest korzystne bo w zakresie gdy przewodzi "trochę" wydziela się w nim ciepło i jest też podatny na specyficzne dla mosfetów uszkodzenie (MOSFET thermal runaway). Często w dokumentacjach mosfetów jest wręcz podane w jakim czasie maksymalnym mosfet może przebywać w takim liniowym trybie pracy w zależności od parametrów prądu i napięcia.
Z tego powodu trzeba do takiej pracy wybierać dość mocno "przewymiarowane" mosfety, względem takich, które kluczują ten sam prąd ale czysto dwustanowo. No i jak już wyżej napisałem, nie widzę potrzeby takiego akurat rozwiązania.

Zaprojektowałem wstępnie układ, jeszcze bez obliczeń wartości elementów, czy taka koncepcja będzie poprawna ?

Myślę, że układ zaproponowany przez Kolegę rb401jest wystarczający, gdyż nie chodzi tu o laboratoryjną dokładność.
Po prostu akumulator ma być rozładowany do napięcia przechowywania.
Niewielka rozbudowa pozwoli na szybsze rozłączanie przekaźnika.

Co do układu z #15.
Lepszym pomysłem byłoby użycie komparatora LM393. Konieczny rezystor ze względu na wyjście typu OC.
BC557 - czeski błąd emiter zamieniony z kolektorem.

W.P. wrote:

Co do użycia zenerki D2 to jestem trochę sceptyczny. Jeśli założymy sobie że do rozładowania nie koniecznie musimy dawać akumulator naładowany w 100% (42V), to robi się kłopot z ustaleniem optymalnego napięcia na cewce.
Jeśli dobór zenerki zrobimy dla 42V to przekaźnik powinien też pewnie zadziałać przy każdym innym napięciu powyżej progowego 36V. A tu może być problem.
Bo przykładowo przekaźniki SRD (niebieskie songle) mają gwarantowane załapanie na minimum 75% nominalnego napięcia. Czyli dla wersji 12V minimum wypada 3V, a wersji 24V odpowiednio 6V, poniżej napięcia nominalnego. A my tu mamy szerszy zakres wahań napięcia na cewce = 6V (42V-36V) , bo zenerka tylko przesuwa.
Tak że w zamian za małe uproszczenie schematu, dostajemy niestety niepewność czy układ zadziała dla nieco rozładowanego akumulatora ale wciąż powyżej 36V. Czyli praktycznie konieczność dodatkowego etapu sprawdzenia i korekty przy uruchamianiu całości. Tym bardziej że też nie wiadomo jaki konkretny egzemplarz przekaźnika trafi się koledze.
Raczej bym został przy klasycznym zejściu na 12V czy 24V choćby z pomocą pojedynczego tranzystora, zenerki w bazie i opornika.

Wini 230 wrote:

Zaprojektowałem wstępnie układ, jeszcze bez obliczeń wartości elementów, czy taka koncepcja będzie poprawna ?

Jeśli, jak widzę, klasyczną koncepcję użycia osobnego komparatora (LM358 lub LM393) i użycie TL431 w roli dokładnego źródła napięcie odniesienia, masz opanowaną i jest dla Ciebie wygodna, to może lepiej po prostu "pożenić" te schematy wyżej i dać całe sterowanie przekaźnikiem takie jak sobie wymyśliłeś (oczywiście po poprawkach, o których pisał kolega W.P.) ale skojarzone z koncepcją całkowitego samowyłączenia się układu po osiągnięciu napięcia progowego.
Po prostu nie widzę sensu by po dojściu do wyznaczonego punktu na charakterystyce rozładowania, układ był dalej zasilany i pobierał prąd (choć stosunkowo już mały).
A jeśli koniecznie chcesz by zapiszczało kiedy się wyłączy, to da się to zrobić inaczej. Ale myślę że w rozwiązaniu, które gwarantuje wyłączenie poboru prądu dokładnie do zera, to może nie być tak potrzebne.

Użycie TL431 jako komparatora, które proponowałem wcześniej, owszem, jest bardzo minimalistyczne, ale zawiera też w sobie pewne uboczne aspekty.
Tak że może rzeczywiście, użycie osobnego, jawnego komparatora w bardzo klasycznym układzie, może okazać się w rezultacie dla Ciebie łatwiejsze np. przy uruchomieniu.

Przyzwyczaiłem się do stosowania układów scalonych, ponieważ na nich łatwiej jest wszystko wyliczyć, wszystkie potrzebne parametry, zależności są znane i tworzone urządzenie zazwyczaj nie wymaga kalibracji poprzez doświadczalne dopasowywanie elementów. Nie projektowałem całkowitego wyłączenia urządzenia, ponieważ prąd po odcięciu rezystora obciążenia będzie niewielki w stosunku do pojemności baterii, a rozładowywania baterii będę dokonywał tylko podczas obecności w domu. Pozostawiając zasilanie będę miał pogląd na napięcie akumulatora, będę od razu, bez dodatkowej kontroli wiedział czy odłączenie obciążenia nastąpiło z powodu osiągnięcia wymaganego napięcia, czy z powodu awarii urządzenia. Zależy mi na prostocie samego obwodu rozładowywania, tak aby nie było problemów z przegrzewaniem się elementów, ale sama elektronika nie musi być prosta. Jeżeli układ na scalaku jest prawidłowy, raczej w tym kierunku pójdę

rb401 wrote:

Co do użycia zenerki D2 to jestem trochę sceptyczny.

W takim razie dołączam równolegle do D2 kondensator elektrolityczny np. 100µ/16V oraz rezystor R6 zapewniający rozładowanie kondensatora (np. 47K). Podczas trwania stanu nieustalonego przekaźnik na pewno załączy.
Można też zrezygnować z R5. Wstawiłem go opcjonalnie nie znając rezystancji cewki przekaźnika.

Zastanawiam się jeszcze nad dodaniem regulacji poziomu napięcia do jakiego bateria ma zostać rozładowana, np. dodając potencjometr na wejście ref TL431, lub do dzielnika napięcia z akumulatora. Chciałbym jednak żeby ustawioną wartość można było wyświetlić na woltomierzu np. jeżeli ustawię napięcie rozładowania na 36V, żeby woltomierz pokazał ustawione napięcie 3,6V. Byłoby to napięcie pomniejszone 10 razy dla uproszczenia układu. Nie widzę jednak prostego sposobu na dodanie takiego wskaźnika ustawionego napięcia. Myślałem nad ustaleniem na TL431 wzorcowego napięcia 10 razy mniejszego od tego na akumulatorze dodanie potencjometru na wejście referencyjne i podłączenie go pod woltomierz, ale napięcia z dzielnika napięcia na akumulatorze będzie się rozjeżdżać i jego charakterystyka zmian nie będzie zgodna z tą na TL431 podczas regulacji. Musiałbym dodać układ korygujący na wzmacniaczu operacyjnym. Czy istnieje jakaś prosta metoda wyświetlenia poziomu ustawionego napięcia ? Jeśli nie, to wykonam ewentualnie regulację na TL431, podłączę tam woltomierz i zaplanowane napięcie odcięcia obciążenia będę obliczał ręcznie na kalkulatorze

Wini 230 wrote:

Chciałbym jednak żeby ustawioną wartość można było wyświetlić na woltomierzu np. jeżeli ustawię napięcie rozładowania na 36V, żeby woltomierz pokazał ustawione napięcie 3,6V. Byłoby to napięcie pomniejszone 10 razy dla uproszczenia układu. Nie widzę jednak prostego sposobu na dodanie takiego wskaźnika ustawionego napięcia.

W Twoim wariancie układowym, w którym używasz jawnie komparatora, pomiar napięcia akumulatora (przez dzielnik np. 1:10) i pomiar ustawionego napięcia progowego z TL431 jest prosty. Bo po prostu mierzysz napięcia na wejściu + i - komparatora.
W szczegółach, to jeszcze trzeba wziąć po uwagę by wpływ oporności wejściowej woltomierza nie powodował zmian napięcia na wejściach, szczególnie gdybyś używał jednego przełączanego woltomierza. Czyli ewentualnie wziąć kostkę z czterema operacyjnymi np. LM324 i z dwóch zrobić wtórniki dla celów podłączenia woltomierza.
Czyli w takim wypadku jedynie dzielnik napięcia akumulatora trzeba by wykonać precyzyjnie (by woltomierz sensownie wyświetlał), a układ z TL431 wyposażony w jakąś drobną regulację stabilizowanego napięcia (potencjometr) byle tylko w zakresie spodziewanych napięć progowych, który będzie ustawiany pod kontrolą woltomierza już w czasie eksploatacji urządzenia.




Taka mała refleksja z mojej strony.
Jak widać, Twój temat się rozrasta, przybywa funkcji i pewnie jeszcze coś dojdzie, bo Twoje wymagania mogą rodzić następne problemy (np. kwestia histerezy komparatora), których rozwiązanie jeszcze bardziej rozbuduje układ.
Tak że osobiście nie jestem pewien czy jest sens ciągnąc to w sposób analogowy a raczej rozważyć przejście na rozwiązanie z mikrokontrolerem. Bo tak właściwie to sprzętowo sprawa się uprości. Mikrokontroler potrzebuje tylko dostępu (ADC) do napięcia akumulatora przez jakiś dzielnik, plus jakiś wyświetlacz, przyciski, wyjście na przekaźnik, buzer. A to czy chcesz woltomierz czy dwa i w jaki sposób to ma działać zależy już potem tylko od programu, który można udoskonalać po trochę w miarę potrzeby. Czyli coś w rodzaju tego co zaproponował kolega kalkomania w #5 tylko bardziej spersonalizowane pod Twoje wymagania (np. bardzo prosto można dodać pomiar prądu rozładowania, pomiar całkowitej energii odebranej z akumulatora, pomiar czasu itd.).
Realizacja konkretna, przykładowo na Arduino nano, plus parę gotowych modulików (np. przekaźnik z driverem, wyświetlacz itp.) ściągniętych z Chin za drobne pieniądze.
Ale to już wyłącznie od ciebie zależy.

Zostanę chyba jednak przy tym projekcie, dodam ewentualnie potencjometr przy TL431 i pomiar napięcia odniesienia. Napięcie wyłączenia będę przeliczał podstawiając do wzoru wartości rezystorów dzielnika na wyjściu. Postaram się zakupić woltomierz z osobnym zasilaniem i wyjściem na pomiar napięcia, ewentualnie jeśli nie będzie takich przerobię ten z dwoma przewodami. Z tego co kiedyś patrzyłem w woltomierzu zasilanym mierzonym napięciem złącze pomiarowe połączone jest z zasilaniem przed stabilizatorem 3,3V. Można te dwa obwody rozłączyć i uzyskuje się woltomierz z osobnym wejściem pomiarowym z pełnym zakresem pomiarowym od 0, do maksymalnej wartości dla danego modelu. Wtedy woltomierz nie będzie zmieniał poziomu mierzonego napięcia.
Myślałem nad mikrokontrolerem, ale nigdy nie zajmowałem się programowaniem. Planuję zakupić Arduino, albo sam mikrokontroler i programator i pouczyć się trochę elektroniki cyfrowej

Wini 230 wrote:

Napięcie wyłączenia będę przeliczał podstawiając do wzoru wartości rezystorów dzielnika na wyjściu.

Nie musisz nic przeliczać.
Oprzyjmy się na Twoim schemacie z #15. Jeśli odpowiednio dobierzesz (ewentualnie wprowadzisz potencjometr montażowy dla ustawienia) oporniki dzielnika idącego na nóżkę 2 tak by wartości górnego oporu do dolnego były w stosunku 9/1, to na tej nóżce masz dokładnie 0,1 napięcia akumulatora. Czyli dołączając woltomierz na tą nóżkę masz pomiar napięcia akumulatora wymagający tylko przesunięcia przecinka w prawo.
Jeśli teraz tylko przełączysz ten woltomierz na potencjał nóżki 3 (najlepiej na "katodę" TL431), to woltomierz pokaże prawdziwe napięcie progu wyłączenia, też w tej konwencji czyli tylko wymagające przesunięcia przecinka.
Czyli istotna dla poprawnych odczytów napięć, zarówno akumulatora jak i progu, kalibracja układu jest tak właściwie wymagana tylko w jednym punkcie, tzn. jako ustawienie dzielnika napięcia akumulatora by woltomierz pokazywał równo 1:10 tej wartości.
Woltomierz może być jeden przełączalny lub dwa osobne (oczywiście sprawdzone czy dokładnie pokazują). Z tym że istotne jest, jak już wspomniałem by nie zakłócać pracy układu opornością dzielników oporowych na woltomierzach.
I tu są dwie drogi.
Albo dodajesz wtórniki na operacyjnych oddzielające punkty pomiaru od oporności wejściowej woltomierza i już się niczym nie przejmujesz.
Albo w wariancie z dwoma woltomierzami, dzielnik napięcia akumulatora kalibrujesz (na 0,1) z dołączonym woltomierzem i traktujesz oporność tego woltomierza jako stały element układu. Drugi woltomierz dołączony do "katody" TL431 nie jest krytyczny bo napięcie w tym punkcie jest stabilizowane przez sam TL431 i nie jest zakłócone w żaden sposób opornością woltomierza.

Osobną sprawą, którą można zrobić albo nie, jest kwestia tego przesuwania przecinka.
Ponieważ sam pomiar na płytce w woltomierzu odbywa się w istocie na poziomie pojedynczych woltów (przetwornik ADC z mikrokontrolerze) to w każdym takim woltomierzu (o zakresie np. dziesiątków woltów) znajduje się oporowy dzielnik napięcia.
Dlatego jest możliwość takiego "spreparowania" tych modułów (wymiana opornika) by pokazywały napięcie np. dziesięciokrotnie wyższe niż wchodzi na ich dzielnik.
Wtedy już miałbyś całkiem realne odczyty akumulatora i progu, bez kombinowania z przecinkiem.
Jedyny może znaczący problem (oprócz wyszukania opornika o konkretnej wartości na podmianę) jaki widzę może wystąpić z powodu tego, że te moduły mają różnorodnie rozwiązane płytki i zdarza się że elementy (lub ich część) jest montowana pod wyświetlaczami. Czyli może się zdarzyć że dzielnik wstępny będzie zasłonięty, co czyni wymianę opornika dzielnika możliwą ale nie trywialną.
Ale tu jeż kwestia rozeznania jak w konkretnym typie modułu jest to zrobione.

Wini 230 wrote:

ewentualnie jeśli nie będzie takich przerobię ten z dwoma przewodami. Z tego co kiedyś patrzyłem w woltomierzu zasilanym mierzonym napięciem złącze pomiarowe połączone jest z zasilaniem przed stabilizatorem 3,3V. Można te dwa obwody rozłączyć i uzyskuje się woltomierz z osobnym wejściem pomiarowym z pełnym zakresem pomiarowym od 0, do maksymalnej wartości dla danego modelu. Wtedy woltomierz nie będzie zmieniał poziomu mierzonego napięcia.

Przy rozpięciu w takim dwuprzewodowym tych obwodów, kwestia oporności wnoszonej przez dzielnik pomiarowy będzie wciąż istotna. Ale co do samej przeróbki to może być realne bo w niektórych typach widzę że płytka jest w zasadzie uniwersalna (na 2 i 3 przewody) a bywa tylko założona zwora w wariancie z dwoma przewodami.
Ale jak tak patrzę na aliexpress to jest kwestia gdzieś 0.9$ za trzykońcówkowy woltomierz z przesyłką i jest spory wybór różnych wykonań płytek, np. pod te spreparowanie j/w. tak że nie ma tu jakiegoś problemu.

rb401 wrote:

Nie musisz nic przeliczać.
Oprzyjmy się na Twoim schemacie z #15. Jeśli odpowiednio dobierzesz (ewentualnie wprowadzisz potencjometr montażowy dla ustawienia) oporniki dzielnika idącego na nóżkę 2 tak by wartości górnego oporu do dolnego były w stosunku 9/1, to na tej nóżce masz dokładnie 0,1 napięcia akumulatora. Czyli dołączając woltomierz na tą nóżkę masz pomiar napięcia akumulatora wymagający tylko przesunięcia przecinka w prawo.

Coś mi się pomyliło odnośnie dzielnika napięcia, myślałem że wraz ze zmianą napięcia zasilania, zmienia się również krotność na wyjściu dzielnika. Mam w planie ustalenie na TL431 napięcia 4,2V i podłączenia go do wejścia nieodwracającego wzmacniacza, przez dzielnik napięcia złożony z potencjometru 1k i rezystora 6k, co umożliwi regulację napięcia odniesienia w zakresie 4,2V-3,6V. Dla dzielnika napięcia referencyjnego TL431 obliczyłem rezystory 34k i 50k, oraz rezystor katody 4k. Planuje zastosować wzmacniacz operacyjny LM324 i przez wtórnik napięcia podłączyć woltomierz do wyjścia potencjometru za TL431, oraz bezpośrednio do plusa napięcia akumulatora. Zastosuję jeden woltomierz którego pomiar będzie przełączany przekaźnikiem załączanym przyciskiem monostabilnym przez tranzystor bipolarny z kondensatorem na bazie, podtrzymującym przez kilka sekund przekaźnik. Do porównywania napięcia na akumulatorze z napięciem odniesienia wykorzystam dzielnik napięcia 90k i 10k, tak aby podzielić napięcie wyjściowe baterii przez 10. Myślałem nad przeskalowaniem woltomierza, ale z drugiej strony, kropka może zmniejszyć ryzyko pomyłki napięcia nastawionego z napięciem na baterii

Wini 230 wrote:

Mam w planie ustalenie na TL431 napięcia 4,2V i podłączenia go do wejścia nieodwracającego wzmacniacza, przez dzielnik napięcia złożony z potencjometru 1k i rezystora 6k, co umożliwi regulację napięcia odniesienia w zakresie 4,2V-3,6V.

Ja bym preferował raczej regulację w dzielniku, który idzie na nogę REF TL431, by uzyskać ten pożądany przedział napięć na "katodzie".
Z dwóch powodów. Sama "Katoda" TL431 jest stabilizowana i niewrażliwa na zmiany odciążenia. Ale jeśli tam powiesisz potencjometr to za nim węzeł będzie wrażliwy na dołączaną oporność woltomierza i przez to on pokaże inną wartość niż faktyczna. Dlatego wtórnik jest tu obowiązkowy.
A drugi problem to że w stanie wyłączenia rozładowania (akumulator<próg), napięcie za potencjometrem będzie inne niż faktycznie ustawione, bo do węzła w którym jest pin 3 komparatora popłynie prąd sprzężenia zwrotnego układu histerezy (dioda na komparatorze).
Czyli może być to mylące przy regulacji progu monitorowanym woltomierzem.

Wini 230 wrote:

Myślałem nad przeskalowaniem woltomierza, ale z drugiej strony, kropka może zmniejszyć ryzyko pomyłki napięcia nastawionego z napięciem na baterii

Niby tak. Ale nie musisz przecież polegać na kropce. Możesz po prostu dołożyć jeden lub dwa LED pokazujące co za wartość jest aktualnie na wyświetlaczu. Problemu z ich wysterowaniem nie ma żadnego, skoro nawet robisz układ przełączający funkcje woltomierza na przekaźniku.

rb401 wrote:

Ja bym preferował raczej regulację w dzielniku, który idzie na nogę REF TL431, by uzyskać ten pożądany przedział napięć na "katodzie".
Z dwóch powodów. Sama "Katoda" TL431 jest stabilizowana i niewrażliwa na zmiany odciążenia. Ale jeśli tam powiesisz potencjometr to za nim węzeł będzie wrażliwy na dołączaną oporność woltomierza i przez to on pokaże inną wartość niż faktyczna. Dlatego wtórnik jest tu obowiązkowy.
A drugi problem to że w stanie wyłączenia rozładowania (akumulator<próg), napięcie za potencjometrem będzie inne niż faktycznie ustawione, bo do węzła w którym jest pin 3 komparatora popłynie prąd sprzężenia zwrotnego układu histerezy (dioda na komparatorze).
Czyli może być to mylące przy regulacji progu monitorowanym woltomierzem.

Nie pomyślałem o wpływie histerezy, jednak lepiej będzie zrobić regulację na wejściu referencyjnym TL431. Na początku tak planowałem, ale nie udało mi się dopasować rezystorów i potencjometru, tak, aby regulacja była precyzyjnie w granicach 3,6-4,2V, spróbuję jednak dobrać rezystory

rb401 wrote:

Niby tak. Ale nie musisz przecież polegać na kropce. Możesz po prostu dołożyć jeden lub dwa LED pokazujące co za wartość jest aktualnie na wyświetlaczu. Problemu z ich wysterowaniem nie ma żadnego, skoro nawet robisz układ przełączający funkcje woltomierza na przekaźniku.

Myślałem o dodatkowej diodzie, tylko jeszcze chciałbym zaprojektować całą płytkę w KiCad-ie. Dotychczas rysowałem ścieżki markerem, ale tym razem, chciałbym poćwiczyć trochę w programie, wykonać płytkę metodą termotransferu, ewentualnie wysłać projekt płytki do producenta płytek. W związku z tym dużo pracy przede mną, ale chcę się tego nauczyć. Woltomierz też spróbuję przeskalować

Dodano po 21 [minuty]:

Policzyłem teraz i wyszło mi że mógłbym zastosować w dzielniku napięcia TL431 jako R1 rezystor 25kΩ, w środek potencjometr 10kΩ i jako R2 rezystor 50kΩ, wtedy regulacja będzie w zakresie 3,54V-4,25V

Dodano po 49 [minuty]:

Wiem że projekt się rozrasta, ale pomyślałem że można by również urządzenie wykorzystać jako kontroler ładowania baterii, żeby np. ładować baterię do 80%. Można by było przed histerezą, na wzmacniaczu operacyjnym zamontować przełącznik zamieniający sygnały na wejściu nieodwracającym, z odwracającym. Podłączenie zasilania i wyjście układu byłoby na złączach DC. W przypadku użytkowania urządzenia jako rozładowarki na wejście podłączało by się baterię, a na wyjście rezystor dużej mocy. W przypadku ładowania baterii na wejściu byłaby podłączana ładowarka, a na wyjściu bateria. Funkcję urządzenia zmieniałoby się przełącznikiem

Wini 230 wrote:

że można by również urządzenie wykorzystać jako kontroler ładowania baterii, żeby np. ładować baterię do 80%.

To nie wyjdzie.
Przyjrzyj się choćby na wykres ładowania LI-ion (drugi wykres na stronce):
https://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries
i zauważ że już od ok. 60% stanu naładowania, napięcie wynosi 4,2V na ogniwo i jest stałe do końca ładowania (tryb CV ładowarki). Czyli metodą progu napięcia takiego momentu jak np. 80% nie wykryjesz.
Tu już inne metody by były potrzebne oparte np. o pomiar ładunku. Czyli rozwiązania typu Fuel Gauge. A w tym wypadku to już raczej coś z procesorem było sensowniejsze.

rb401 wrote:

To nie wyjdzie.
Przyjrzyj się choćby na wykres ładowania LI-ion (drugi wykres na stronce):
https://batteryuniversity.com/learn/article/charging lithium ion batteries
i zauważ że już od ok. 60% stanu naładowania, napięcie wynosi 4,2V na ogniwo i jest stałe do końca ładowania (tryb CV ładowarki). Czyli metodą progu napięcia takiego momentu jak np. 80% nie wykryjesz.

Błędnie to interpretujesz, to że prąd ładowania wpływa na napięcie nie znaczy że napięciem nie można ustalić końcowego SOC, jak chcesz skończyć na 80% to nie ładujesz do 4,2V.

Na stronie którą linkowałeś, a która w tej chwili nie działa, są informacje jak obniżenie końcowego napięcia w trybie CV wpływa na SOC po zakończeniu ładowania, poza tym czasami skraca się cykl ładowania do samego CC.

Ja w rzadko używanych urządzeniach ładuję do niższego napięcia np 4,0V.

jarek_lnx wrote:

Błędnie to interpretujesz, to że prąd ładowania wpływa na napięcie nie znaczy że napięciem nie można ustalić końcowego SOC, jak chcesz skończyć na 80% to nie ładujesz do 4,2V.

Ale zobacz jaki tu jest kontekst. Kolega Wini 230 robi układ odcinający prąd w razie osiągnięcia napięcia progu dla celów rozładowania do określonego % i chciał go użyć przy standardowym ładowaniu analogicznie.
A to o czym mówisz wymaga specyficznej ładowarki, gdzie można by regulować punkt przejścia z trybu CC do CV czyli całkiem o co innego by chodziło.

Co do niedziałającej stronki, https://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries , to chodziło mi o ten wykres:

Nie mam obecnie jak zmierzyć napięcia na ładowarce podczas ładowania, ale na nieobciążonej jest 41,96V. Pomyślałem że jeżeli poziom napięcia gdy akumulator się ładuje jest inny na złączu ładowarki niż na ogniwach, to można by było zmierzyć multimetrem napięcie na wyjściu przy 80% naładowania, zmierzyć napięcie na ładowarce i ustawiać odcięcie według pomiaru z ładowarki. Czy takie rozwiązanie jest prawidłowe ?