Svenska ElektronikForumet

För nästan ett år sedan började jag med ett spänningsstyrt relä till min båt. Bla fick jag mycket bra hjälp här på forumet http://www.elektronikforumet.com/forum/ ... 81&start=0

Reläet är ett sk skiljerelä som skiljer start-batteri från förbrukar-batterier när ingen laddning sker. De flesta båtar idag har ett (el flera) batterier som endast används för startmotorn och ett antal batterier för förbrukare (kylskåp, lampor, stereo etc). På så sätt ska man minska risken att inte kunna starta motorn pga att förbrukarna dragit för mycket. Principen är alltså att när generatorn ger dryga 14 Volt vill man att alla batterier ska få del av denna laddning dvs sammankopplade. När sedan laddningen försvinner (spänningen sjunker) ska batterierna skiljas åt.

Det finns många lösningar på själva grundproblemet och jag ska inte gå in på alla och deras för- & nackdelar, men några vanliga sätt är:

• 1. - Ett vanligt bilrelä som styrs av generatorns utgång till laddningslampan (ofta kallad D+). En nackdel är att reläspolen drar för mycket ström från generatorns D+ och man får varva motorn för att få igång laddningen. Detta är ett kapitel för sig som det skrivits mycket om och jag inte ska gå in på här, men ett tips från många är att INTE mixtra med D+.
  • - Ett vanligt bilrelä som styrs av tändningsnyckeln. I detta fall sammankopplar man batterierna strax innan man startar. Detta fungerar ganska bra om man hela tiden har bra laddning i förbrukarbatterierna, men har man inte det kommer en strömrusning att gå från startbatteriet till förbrukarbatterierna just när energin behövs för startmotorn. Inte alltid lyckat.

Det finns färdiga skiljereläer av olika modell och funktion att köpa och det är naturligtvis snabbast och troligen också billigast. Ex
http://www.elmco.se/batteriseparator100a1224v-p-49.html
http://www.primepower.se/pub_docs/extras/P101002.pdf

Nu tänkte jag berätta lite om hur det gått för mig under vintern och vad jag lärt mig.
Resan har varit lång och mycket riktigt har det tagit tid. Jag började med att bygga 2 små "spänningsaggregat" för att kunna variera spänningen till experimentet. Sen fick jag utifrån ovannämnda forum-tråd -sakta men säkert - lära mig:

• • Spänningsdelare
  • Lite grunder om OP-förstärkare
  • Lite schmitt-trigger
  • Hysteres
  • Lite om transistorn
  • Open collector, pull-up-motstånd (även om det inte används här)
  • Diod över relä-spolen
  • Lite om kondensatorer (som jag fortfarande inte fattar, men har lyckats utifrån andra exempel gissa mig fram till)

Hur lägger jag in bilder här?

Här är en bild på första bygget (utan kondensatorer).

Här hittar du info om hur du lägger in bilder.

Projektet baserar sig på det schema E85 bidrog med i forum-tråden http://www.elektronikforumet.com/forum/ ... 81&start=0 ...


Så här ser mitt bygge ut


Ingången går till en spänningsdelare. Spänningsdelaren består av 3 motstånd på 10 k och det i mitten är trimpot så man kan justera vid vilken spänning OP-förstärkaren ska slå till. Ingången är alltså den punkt där vi detekterar spänningsnivån. Om denna spänning är 13,5 V anser vi att laddning är igång och vill att reläet ska koppla ihop. Ingången är ganska högohmig dvs den drar mycket liten ström. Detta är viktigt speciellt om man tänker ansluta ingången till generatorn D+. Det finns säkert andra tillfällen när detta är viktigt.

OP-förstärkaren är en LM258. Den tål ganska hög spänning och jag köpte den tillsammans med mycket annat på http://www.bde.se/. Det kanske finns bättre och billigare men den har fungerat bra hittills.

Referensspänningen är på 5 V och för detta finns en 7805. Spänningsdelaren ska alltså dela ner 13,5 V på ingången till 5V på OP plus-ingång. OP-förstärkaren jämför referens-spänningen 5V med spänningen på plus-ingången. Så länge den är lägre är OP-utgången låg och när den överstiger går utgången hög. Matningsspänning (VCC) till kortet kommer från start-batteriet och kan variera mellan ca 10 till 14,4 V. 10 V när startmotorn går och 14,4 när generatorn levererar max.

Hysteres var också något nytt för mig. Det innebär att om vi sluter reläet vi 13,5 V vill vi inte att det ska brytas vid samma spänning. Om generatorn levererar 13,5 V och reläet sluter så kanske förbrukar-batterierna och kylskåpet drar så mycket att spänningen sänks till under 13,5V och om då reläet skulle bryta hoppar spänningen upp igen och ner igen och vi får ett relä som slår på-av-på-av ... som ett snabbt blink-relä. Vi vill att reläet ska bryta ca 12,7 V. Detta får man om man kopplar in motstånd R5 & Trim.2, ett sk positive feed-back. Och nu blev det en Schmitttrigger har jag förstått. Storleken på R5 & Trim.2 bestämmer spänningsskillnaden mellan till- och från-slag.

Jag trodde att jag visste vad en transistor var och ungefär hur den fungerar men jag fick mig en nöt att knäcka. Först detta att man med en hög utgång styr transistorn så att kollektorn jordar (0V). Det är såna där självklarheter som inte är självklara förrän man inser det. Sen hela processen med bas-ström, mättnad, kollektor-ström och slutligen kunna välja vilken transistor som passar. Fantastisk intressant och lärorikt (även om jag har mycket kvar att lära). Så efter ett tag förstod jag att relä-spolen skulle vara ansluten till VCC och kollektorn så att hög utgång på OPn blir nästan noll volt på kollektorn och reläet sluter. Dioden (den "felvända") över relä-spolen skyddar mot de höga spänningar som bildas när spolen aktiveras.

En lysdiod som visar när kollektorn går låg och vi är nästan färdiga.

I början hade jag två olika spänningskällor för VCC resp ingången. Och jag hade en lampa istället för relä. Det var bra för att komma tillrätta med vilka komponenter jag skulle använda. När det var dags att sammankoppla VCC med ingången och koppla in relä och en last på reläets brytare blev det intressant. I båten ska ju både matning (VCC) och ingång gå till startbatteriet. Det är den strömkälla som finns om man inte vill ha ett eget batteri för matningen. Generatorn är kopplad till startbatteriet så den punkten vill vi mäta med ingången. Reläets ena sida ansluts också till startbatteriet och reläets andra sida till förbrukarbatterierna. När jag kopplade in detta hemma för att testa hade jag mitt spänningsaggregat istället för startbatteri och till att börja med ingenting som simulerade förbrukarbatteri. Allt verkade fungera, jag kunde justera olika tröskelvärden och hysteresen. Reläet klickade och lysdioden lyste när den skulle. Nu kopplade jag in lampan som tidigare simulerat relä så att den nu simulerade förbrukarbatteri. Nu pajjade alla mina förhoppningar! Vred jag upp till 13,5 V och stannade där började reläet slå som ett snabbt blinkrelä! När reläet kopplade in lampan antar jag att spänningen sjönk och reläet bröt osv. Jag trodde jag var tvungen att skrota hela projektet men kom att tänka på kondensatorer som nämnts i forumet http://www.elektronikforumet.com/forum/ ... 81&start=0. Kondensatorer gör verkligen underverk! Precis som nämnts för snart ett år sedan kopplade jag in en stor elektrolyt (1000 micro) på VCC och 1 micro på OP utgång samt en 100 nano på ingången.

Nu hoppas jag det ska gå att koppla in enligt

Dubbla OP

En fundering jag har är om man kan känna av nivån på både start-batteri och förbrukarbatteri. Exvis om man har en solpanel, vindsnurra eller vanlig batteri-laddare kopplad på förbrukar-batterierna så skulle det ju vara bra om startbatteriet också blev laddat när spänningen på förbrukar-batt överstiger 13,5 V.

Det finns ju 2 OP i kapseln. Vad händer om man kopplar enligt nedan?


Ingång 1 går som tidigare till start-batteri och ingång 2 kopplar man alltså till förbrukarbatteri.

Transistorernas kollektor borde inte kunna förstöra eller störa den andra transistorn antar jag.