اتصال کوتاه

.

.

جایگاه باتری سرب- اسید

در دوران ما به هیچ وجه نمی‌توان از باتری‌های شارژشو چشم‌پوشی کرد. تعداد بی‌شماری از آن‌ها در شکل‌ها و اندازه‌ها و توان‌های گوناگون و در کاربردهای مختلف در حال خدمت به انسان هستند. در بسیاری از کاربردها، جایی که توان الکتریکی بسیار بالایی مورد نیاز باشد، باتری سربی هنوز حرف اول را می‌زند. از میان چنین موارد کاربردی می‌توان، به عنوان مثال، از تاسیسات انرژی خورشیدی و انرژی باد نام برد و این‌ها گذشته از استفاده‌ی وسیع این باتری‌ها در خودروهای کوچک و بزرگ می‌باشد. با وجود این که باتری‌های سربی به طور نسبی در برابر تغییرات دمایی، گرد و غبار و آلودگی‌های گوناگون مقاوم و پایدار هستند، اما در مقابل «تخلیه‌ی عمیق» حساسیت خیلی زیادی دارند. باتری‌های 12 ولت سربی در حالت شارژ کامل 13/8 ولت اختلاف پتانسیل در خود دارند. آن چه که در فرهنگ واژه‌های صنعت باتری به نام «ولتاژ نهایی تخلیه» خوانده می‌شود، برای باتری‌های سربی 12 ولتی 10/5 ولت تعریف شده است. اگر در یک باتری 12 ولت سربی، ولتاژ به زیر این مقدار افت کند، اثر بسیار نامطلوب و بدی بر روی عمر مفید باتری خواهد داشت.

مداری که در این‌جا معرفی می‌شود، وسیله‌ای برای نگهبانی از وضعیت شارژ باتری های سربی 12 ولتی است. اگر ولتاژ یک باتری سربی 12 ولتی، که این مدار را در خدمت خود دارد، در زمان تخلیه به زیر 10/8 ولت پایین برود، این مدار ارتباط باتری را با بار (مصرف‌کننده) قطع می‌کند تا از بروز وضعیتی که به آن «تخلیه‌ی عمیق باتری» گفته می‌شود، پیش‌گیری کند.

.

.

در صورتی که در ساخت این مدار از رله‌های معمول در بازار استفاده کنید، بیشینه 16 آمپر می‌توانید از آن بگذرانید. بنابراین، جریان‌کشیِ بار یا همان مصرف‌کننده نباید از 16 آمپر تجاوز کند. اگر مصرف‌کننده‌ی شما به جریان بیش‌تری نیاز داشته باشد، بهتر است که کنتاکت‌های رله در مدار، یک کنتاکتور را به کار اندازند تا قطع و وصل جریان میان باتری و بار از طریق پلاتین‌های نیرومندِ کنتاکتور انجام گیرد.

.

نکات ایمنی

در این مدار، پس از ساخت و اتصال به باتری، جریان های زیادی برقرار خواهد شد که در صورت بی‌دقتی و یا رعایت نکردن اصول ایمنی و انجام عایق‌کاری‌های الکتریکی و محیطی لازم و کافی، می تواند باعث بروز خطرات و حوادث غیرقابل جبران مالی و جانی مانند آتش‌سوزی و سوختگی‌های عمیق بر اثر قوس الکتریکی شود. این مدار برای کاربردهای ساده طراحی شده است و در صورتی که قصد دارید از آن برای کارهای حرفه‌ای‌تر استفاده کنید، لازم است که همه‌ی موارد اضافی ایمنی مرتبط با کاربرد خود را در آن رعایت کنید. در این ارتباط، در پایان این نوشتار نشانی‌های چند لینک سودمند داده شده‌اند که شما را به خواندن آن‌ها هم، علاوه بر مواردی که در بالا گفته شد، توصیه می‌کنم.

.

شرح کار مدار

این مدار را می‌شد شاید حتی با یکی دو ترانزیستور هم ساخت، اما پایداری کاری آن در شرایط سخت، مثلاً در محیط‌های پُرنویز، و هم‌چنین دوام درازمدت آن را نمی‌شد تضمین کرد. این مدار، اما، از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار است، مصرف بسیار اندکی دارد و نیروی الکتریکی برای کارکرد خود را از همان باتری زیر نظارت‌اش تامین می‌کند.

قلب مدار یک مقایسه‌کننده‌ی ولتاژ است که با استفاده از دو مدار مجتمع و افزاره‌های پیرامون آن‌ها ساخته شده است. آی.سی.1 از نوع TL431 یک مدار مجتمع کوچک سه پایه با ظاهری مانند ترانزیستورهای کوچک است و دربردارنده‌ی یک مدار «مولد ولتاژ مبنا» است. آی.سی.2 به شماره‌ی LM358 یک مدار مجتمع کوچک 8 پایه است که دو «تقویت‌کننده عملیاتی» در خود دارد. این آی.سی. را می توان با ولتاژی از 3 ولت تا 32 ولت تغذیه‌ کرد، در حالی که مصرف جریان آن تنها یک پنجم مصرف یک 741 است.

.

.

آی.سی.1 ولتاژ بسیار پایداری، که به عنوان «ولتاژ مبنا» نامگذاری شده، به بزرگی 2/495 ولت (یا به سادگی 2/5 ولت) تولید می‌کند. البته با این افزاره می‌توان ولتاژهای مبنای پایدار دیگری نیز تولید کرد، اما نوع مداربندی آن در این‌جا، یعنی اتصال مستقیم پایه‌ی فرمان (گِیت) به پایه‌ی کاتود، آن را به یک دیود زینر بسیار دقیق 2/5 ولتی تبدیل کرده است که عواملی مانند تغییر در دمای محیط (که دیود زینرهای ساده به آن بسیار حساس هستند) نمی تواند تغییر محسوسی روی ولتاژ آن ایجاد کنند.

این ولتاژ به «ورودی ناوارونگر» یکی از دو تقویت‌کننده‌ی عملیاتی در آی.سی.2 داده شده است. چون «ورودی وارونگر» آن مستقیم به خروجی‌اش وصل شده، بنابراین، این تقویت‌کننده‌ی عملیاتی دارای بهره‌ی واحد (1 : خروجی برابر با ورودی) است و وظیفه‌ی آن، تنها جلوگیری از بارگذاری آی.سی.1 است که این تدبیر باعث پایداری هر چه بیش‌ترِ ولتاژ مبنا می‌شود. ولتاژ مبنا، حالا، از طریق مقاومت3 به ورودی ناوارونگر تقویت‌کننده‌ی عملیاتی دوم داده می‌شود. این ولتاژ با ولتاژی که از باتری و از طریق مقاومت‌های 4 و 5 و 6 و پتانسیومتر تریمر1 به ورودی وارونگر آن می‌رسد، مقایسه می‌شود. عدم تعادل میان این دو ولتاژ سبب بالا رفتن ولتاژ خروجیِ این تقویت‌کننده‌ی عملیاتی می‌شود. ولتاژ خروجی مذکور از طریق مقاومت9 ترانزیستور ماسفت1 را به حالت هدایت می‌برد. با کم‌اهم شدن مسیر «منبع- منفذ» (سورس- درِین) در ماسفت، ولتاژ باتری روی بوبین رله قرار می‌گیرد و کنتاکت «عادی- بسته»ی آن را باز می کند. به این ترتیب، ارتباط میان باتری و بار قطع می‌شود و دیگر از باتری جریانی توسط مصرف‌کننده کشیده نمی‌شود. در این حال دیود نوری دستگاه روشن می‌شود که نشان‌دهنده‌ی بروز خطا است.

مقاومت7 که ورودی ناوارونگر و خروجی این تقویت‌کننده‌‌ی عملیاتی را به هم وصل کرده، در همکاری با مقاومت4 مقدار «هیسترزیس» مدار را تعیین می‌کند. روشن است که اگر مدار در نقطه‌ی 10/8 ولت فعال شود، نمی تواند همزمان در همان 10/8 ولت دوباره غیرفعال گردد و باید بین این دو حالت مدار یک فاصله ی ولتاژی در نظر گرفت. یعنی، به عنوان مثال، مدار در 10/8 باتری را قطع کند و به محض این که ولتاژ باتری به 11 ولت بالا رفت، دوباره باتری را به بار وصل کند. هیسترزیس به آن بازه‌ی ولتاژی گفته می‌شود که بین ولتاژ فعال‌شدن و ولتاژ غیرفعال‌شدنِ تقویت‌کننده‌ی عملیاتی وجود دارد. در مثال بالا هیسترزیس 0/2 = 10/8 – 11 است. در واقع، اما، در این مدار و با مقدارهایی که برای دو مقاومت 4 و 7 در نظر گرفته شده است، مقدار ولتاژ هیسترزیس در حدود 0/25 ولت است.

در مدار یک شستی (کلید فشاری) پیش‌بینی شده که با فشاردادن آن دستگاه آغاز به کار می‌کند. وظیفه‌ی دیگر این کلید، راه‌اندازی و فعال‌کردن دوباره‌ی دستگاه پس از هر عملکرد حفاظتی است. بنابراین، فیبر مدار باید طوری در جعبه نصب شود که بتوان از بیرون به این کلید دسترسی داشت و یا آن را روی جعبه‌ی دستگاه نصب نمود.

دیود1 از مدار در برابر معکوس وصل شدن باتری به ترمینال‌ها حفاظت می‌کند و دیود2 ماسفت را از ولتاژهای القایی که در بوبین رله ایجاد می‌شوند، مصون نگه می‌دارد.

.

مونتاژ مدار

برای ساخت این دستگاه می‌توان از طرح فیبر پیشنهادی استفاده کرد. البته با توجه به تنوع رله‌های در دسترس، ممکن است این طرح فیبر احتیاج به اصلاح داشته باشد. در مونتاژ مدار نکته‌ی ویژه ای به چشم نمی‌خورد. فهرست افزاره‌های این مدار به شرح زیر است:

.

.

.

تنظیم و راه‌اندازی مدار

پیش از این که نگهبان تخلیه‌ی عمیق باتری را سرِ پُست‌اش بفرستیم و یک باتری را برای مراقبت به آن وصل کنیم، بایستی ولتاژ قطع مطلوب خود را در آن تنظیم کنیم. برای این که از آسیب دیدن باتری دوری گزیده شود، به هیچ وجه نباید اجازه داد که ولتاژ هر یک از سلول‌های باتری به زیر 1/75 ولت کاهش یابد. به عبارت دیگر، در یک باتری 12 ولتی سُربی که دربردارنده‌ی 6 سلول است، کمتر از 10/5 = 1/75 × 6 ولت مجاز نیست. مقداری که برای قطع کردن مصرف‌کننده پیش‌نهاد می‌شود، اندکی بالاتر از این، یعنی 10/8 ولت است.

.

.

تنظیم عمل کلیدگری نسبتاً ساده و سریع است. در گام نخست، پتانسیومتر مدار را تا انتها، ناساعت‌وار، به سوی چپ بچرخانید. حال یک منبع ولتاژ 10/8 ولتی را با رعایت قطب‌های مثبت و منفی به پایانه‌ی اتصال باتری به دستگاه وصل کنید. این ولتاژ را می توان از یک منبع تغذیه‌ی آزمایشگاهی به دست آورد. حالا کلید شستی را فشار دهید. در این لحظه باید صدای «کلیک» گرفتنِ رله را بشنوید. همچنین ال.ای.دی. باید روشن شود.  حال، پتانسیومتر را به آرامی ساعتوار، به سوی راست، آن قدر بچرخانید تا این که رله رها کند و دیود نوری خاموش شود. پس از انجام این گام، تنظیم دستگاه با موفقیت به پایان می‌رسد و می‌توان آن را به عنوان نگهبان تخلیه‌ی عمیق باتری به کار گرفت.

.

.

مطالب مرتبط:

آزمایش دینام و باتری خودرو

باتری و انواع آن

طرز ساختن ساده ترین شارژر خودکار باتری در جهان!

وقتی که دست ها یکدیگر را می شویند یا یک مدار خوب شارژر باتری خودرو

.

.

.