Relè minima tensione

[Daemian]

Salve a tutti,
Premetto che sono molto arrugginito in materia di elettronica, quindi mi appello alla vostra clemenza
Ho la necessità di capire come funzionano i relè elettronici (SSR) di minima tensione in DC, a livello circuitale; in particolare, mi interesserebbe capire se esiste uno "schema tipico" e come settare la soglia di intervento.
Ho cercato sul forum, ma non ho trovato degli "schemi tipici" (se mi è sfuggito qualcosa vi prego di postarlo);
La mia necessità è quella di monitorare la tensione di una batteria e chiudere/aprire dei contatti quando questa scende al di sotto di una certa soglia.
So già che la tensione monitorata sarà soggetta a buchi di durata limitata (qualche ms), quindi dovrei dimensionare il relè per non intervenire entro questo intervallo temporale.
Spero di essere stato chiaro e che qualcuno possa guidarmi, sono giovane e mi trovo costretto a cimentarmi in questo campo che non è propriamente il mio!
Grazie in anticipo per la disponibilità

[elfo]

La mia necessità è quella di monitorare la tensione di una batteria e chiudere/aprire dei contatti quando questa scende al di sotto di una certa soglia.

Il circuito ha una applicazione hobbistica o industriale?

0) che batteria vuoi monitorare e che tensione? (Piombo, NiCd, Li-Ion, 12 V 3,6 V ...)

1) guarda questi circuiti (tutti a transistor)

http://www.4qdtec.com/#batt

Per l'accesso alle pagine che richiedono una PSW chiedi qui:

http://www.4qdtec.com/Contact/Join.html

2) se vuoi usare un IC specializzato

http://www.circuitstoday.com/battery-level-indicator

e piu' in generale

https://industrial.panasonic.com/ww/pro ... monitor-ic

3) nel mezzo delle soluzioni dei punti 1) e 2) c'e' il "modo"

p.e. (soluzione "classica" con un solo IC - comparatore + reference - che lavora nel range 1.1 V - 40 V)

LM10 Fig. 61, 62 e 63 del seguente PDF

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm10-mil.pdf

Dettaglia meglio le tue esigenze.

[Daemian]

Ringraziando per la risposta rispondo brevemente:
1) L'ambito di applicazione è industriale, in particolare la tensione da controllare è quella di uscita da una batteria per il motorino di avviamento di gruppi elettrogeni. Il relè deve "sorvolare" sul buco di tensione indotto dallo spunto di corrente del motore ma intervenire (chiudendo un contatto) in caso tale abbassamento di tensione duri oltre un determinato intervallo di tempo.
2) Batteria al Pb 12V
3) Mi piacerebbe non utilizzare un IC, quindi creare un comparatore di tensione tramite uno zener e un operazionale con opportune resistenze.
Ho visto i circuiti proposti e sto cercando di farne tesoro, tuttavia non essendo il mio campo sto ricominciando quasi da capo; se qualche anima pia avesse voglia di "guidarmi" attraverso un circuito semplice che assolva una funzione simile a quella della mia applicazione gliene sarei molto grato, comunque ringrazio per la disponibilità.

[elfo]

Lo schema di massima e' quello che segue S&O (da libro di testo)

MA

- va bene se devi giocarci un pomeriggio di una domenica uggiosa se hai tutti I componenti nel cassette
- non va bene per applicazioni hobbistiche perche' puo' essere ottimizzato con componenti ad hoc
- non va bene per applicazioni industriali se prima non si definscono parametri come (ma non solo):
-- N di pezzi da produrre
-- costo atteso
-- precisione richiesta / modalita' di taratura
-- occorre una funzione di "memoria" (cioe' se la tensione di batteria va "sotto soglia" il sistema deve segnalare in modo persistente fino ad un riarmo manuale oppure nel caso la tensione rientri nei parametri il sistema riprende automaticamente il normale funzionamento)?

I punti "interessanti" del circuito sono:

- RC definisce la durata del "buco di tensione" ammessa
- Z definisce la tensione di "scatto" del comparatore
- le resistenze R1 e R2 introducono una isteresi per avere uno scatto "giusto" (senza "rimbalzi")

Altre considerazioni:

Il rele deve essere un "oggetto elettromeccanico" od altro (che corrente / tensione deve reggere) - la scelta influisce molto sul consumo totale del circuito?

il circuito deve erssere alimentato da una sorgente esterna oppure puo' essere alimentato dalla batteria che monitorizza (linea tratteggiata rossa)?

In definitiva prima di passare al progetto dello schema proverei a scrivere il "manuale dell'oggetto"

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

[SerTom]

... la tensione da controllare è quella di uscita da una batteria per il motorino di avviamento di gruppi elettrogeni. Il relè deve "sorvolare" sul buco di tensione indotto dallo spunto di corrente del motore ma intervenire (chiudendo un contatto) in caso tale abbassamento di tensione duri oltre un determinato intervallo di tempo....

Ma il tuo obiettivo è verificare se la batteria è sufficientemente carica da garantire l'avviamento (compito MOLTO arduo) ? Oppure verificare se l'avviamento dura troppo tempo ?
Nel primo caso la vedo dura perché la sola tensione, in particolare se misurata "a vuoto" dice ben poco dello stato di carica della batteria. Ed in particolare non ti dice quando la batteria ha ormai "perso capacità" causa invecchiamento.

Bye Ser.Tom

[Daemian]

Salve di nuovo,
Ringrazio moltissimo per il circuito proposto, era esattamente quello che cercavo, cioè una base di partenza su cui sviluppare il modello finale (mi auguro con successo).
Cercando di essere più esaustivo:

-- occorre una funzione di "memoria" (cioe' se la tensione di batteria va "sotto soglia" il sistema deve segnalare in modo persistente fino ad un riarmo manuale oppure nel caso la tensione rientri nei parametri il sistema riprende automaticamente il normale funzionamento)?
[/fcd]

Il comportamento del dispositivo dove essere il seguente: la tensione di alimentazione del motore di avviamento proveniente dalla batteria deve essere paragonata con un valore di riferimento (ad esempio 15V). Tale valore di soglia verrà tarato in base allo stato di carica delle batterie(stavo pensando ad un sistema di retroazione specifico). Il mio sistema deve chiudere un contatto (che fornirà al motore alimentazione da una seconda batteria di back-up) se e solo se il buco di tensione dura oltre un certo intervallo di tempo, circa 1.5 secondi. Quindi, se il buco di tensione dura meno di 1.5 secondi non deve succedere niente, cioè la prima abtteria deve continuare ad alimentare il motore il quale si avvierà. Tuttavia, se la durata del buco di tensione è maggiore, devo comandare la chiusura di un contatto (che "inserirà la batteria di riserva) e parallelamente l'apertura del contatto che fornisce alimentazione dalla prima batteria (non in grado di far avviare il motore).

Il rele deve essere un "oggetto elettromeccanico" od altro (che corrente / tensione deve reggere) - la scelta influisce molto sul consumo totale del circuito?
[/fcd]

Il relè non deve essere elettromeccanico. Potrei mettere un secondo transistor comandato da quello già presente nello schema? La corrente di spunto è di circa 25 A. Pensavo che quando questo secondo transistor va in saturazione semplicemente connette la batteria di riserva al motore, per poi tornare in interdizione quando la prima batteria torna a fornire una tensione superiore alla soglia. Quale potrebbe essere, in caso, una valida soluzione alternativa?

il circuito deve erssere alimentato da una sorgente esterna oppure puo' essere alimentato dalla batteria che monitorizza (linea tratteggiata rossa)?
[/fcd]

Il circuito deve essere alimentato dalla stessa batteria che intendo monitorare

Ma il tuo obiettivo è verificare se la batteria è sufficientemente carica da garantire l'avviamento (compito MOLTO arduo) ? Oppure verificare se l'avviamento dura troppo tempo ?
Nel primo caso la vedo dura perché la sola tensione, in particolare se misurata "a vuoto" dice ben poco dello stato di carica della batteria. Ed in particolare non ti dice quando la batteria ha ormai "perso capacità" causa invecchiamento.
[/fcd]

Mi scuso, probabilmente sono stato poco chiaro, comunque il mio obiettivo è monitorare l'andamento di tensione nel tempo durante l'avviamento del motore ed intervenire se il buco di tensione (indotto dallo spunto) dura oltre un certo tempo (1.5 secondi grosso modo). In tal caso devo disconnettere la batteria (ormai esausta) e inserirne un'altra.

Spero di essermi spiegato decentemente, ringrazio davvero tutti per la pazienza e la cordialità

[elfo]

Ci sono ancora dei punti "oscuri" nelle richieste ma l'aspetto che mi sembra piu' importante e' il seguente:

Pensavo che quando questo secondo transistor va in saturazione semplicemente connette la batteria di riserva al motore, per poi tornare in interdizione quando la prima batteria torna a fornire una tensione superiore alla soglia

E' molto probabile che la prima batteria torni a fornire una tensione superiore alla soglia non appena viene sconnessa facendo cosi entrare in oscillazione il sistema a meno che non venga "memorizzata" la situazione di "tensione bassa" che escluda in permanenza la prima batteria finche' non c'e' un intervento che la ricarichi e "resetti" la memoria.

[Daemian]

E' molto probabile che la prima batteria torni a fornire una tensione superiore alla soglia non appena viene sconnessa facendo cosi entrare in oscillazione il sistema a meno che non venga "memorizzata" la situazione di "tensione bassa" che escluda in permanenza la prima batteria finche' non c'e' un intervento che la ricarichi e "resetti" la memoria.

E' vero, non avevo considerato questo aspetto molto interessante, chiedo scusa.
Ad ogni modo il comportamento desiderato sarebbe proprio quello indicato, cioè la prima batteria deve restare esclusa (vorrei inserire anche un led spia che indichi tale esclusione) fino a quando non viene fisicamente sostituita con una nuova dall'operatore, il quale dovrebbe poter avere la possibilità di resettare la memoria.

[elfo]

Qui sotto alcune delle considerazioni - non tutte - che mi sono venute in mente.

L'ambito di applicazione è industriale

Qui ci sono aspetti di sicurezza/legali su cui sono *completamente* ignorante

Batteria al Pb 12V

la tensione di alimentazione del motore di avviamento proveniente dalla batteria deve essere paragonata con un valore di riferimento (ad esempio 15V)

12 V o 15 V ?

Mi piacerebbe non utilizzare un IC, quindi creare un comparatore di tensione tramite uno zener e un operazionale con opportune resistenze

Scelta ideologica?

batteria per il motorino di avviamento di gruppi elettrogeni

La corrente di spunto è di circa 25 A

Suppongo che sia un motore molto piccolo. Quello di una Panda richiede 200 A
viewtopic.php?f=9&t=31195&start=20
viewtopic.php?f=1&t=57112&start=20

E' vero, non avevo considerato questo aspetto molto interessante

Io credo che il progetto vada riconsiderato dalle "basi" prendendo in seria considerazione anche quello scritto da SerTom nel post [5].
Mi ripeto: proverei a scrivere il "manuale" del sistema e farei uno schema a blocchi senza "preclusioni ideologiche".

Quando scrivi

le valore di soglia verrà tarato in base allo stato di carica delle batterie(stavo pensando ad un sistema di retroazione specifico)

e' chiaro che il sistema *non* puo' essere limitato ad un comparatore + zener e se a questo aggiungi una "memoria" allora ti chiedi se una soluzione a "microcontrollore" (e basta - no comparatore, no zener, no memoria) sia piu' efficiente/elegante a cui aggiungere solo la commutazione di potenza.
I "tempi di reazione" richiesti dal sistema sono largamente compatibili anche con quelli di un microcontrollore di "fascia bassa"

Tieni presente che - vista la richiesta di alimentare il sistema con la stessa batteria da controllare - qui si tratta di far "convivere sulla stessa alimentazione" il circuito di controllo e spunti correnti di decine (centinaia) di A per cui *non* e' sufficiente un disegnino su schermo per avere la garanzia del funzionamento.

Una bozza di manuale e' forse il modo migliore per sottoporre a peer review da parte degli esperti del forum tutto il progetto.

[Daemian]

Chiedo scusa, ho fatto una gran confusione con i valori delle grandezze in gioco . Il fatto è che ho ricevuto un primo database di dati sbagliati e devo aver trascritto nei miei documenti alcuni di quei valori.
- La batteria è a 24 V.
- la corrente di spunto è di circa 1600 A. A questo punto non penso che esista un transistor in grado di far circolare una corrente così elevata, quindi il mio progetto sarà un sistema di pilotaggio per un contattore.

- In merito alle problematiche legate alla sicurezza/legali non è di mia pertinenza, ma grazie per il monito.

-In merito alla scelta sull' IC non ho preclusioni ideologiche, né mi arrogo la capacità di giudicare un sistema migliore rispetto ad un altro; il fatto è che vorrei capire nel dettaglio come lavorerebbe un IC e non affidarmi a qualcosa di già "confezionato". Certo che se trovassi uno schema circuitale e riuscissi a capirlo, mi andrebbe bene anche un IC, tuttavia non ho questa capacità. Ad esempio la soluzione a microcontrollore potrebbe essere una buona alternativa a quanto dici, tuttavia non avendo proprio esperienza nel campo dell'elettronica digitale non saprei da dove cominciare (ho giocato qualche volta con arduino a casa, ma non è una grande referenza ).

- In merito alla retroazione sulle batterie quella resta un'idea che esula dallo scopo principale; ho delle informazioni che legano il fallimento dell'avviamento con il SOC delle batterie, ma non vorrei concentrarmi su quella parte, era solo un'idea che comunque esula dal mio obiettivo.

- Concordo che prima dovrei scrivere il manuale dell'oggetto e poi pensare a come soddisfare le specifiche. Il fatto è che quello che mi è stato chiesto è semplicemente di sviluppare un relè di minima tensione per realizzare un sistema di mutuo soccorso tra le batterie di 2 gruppi elettrogeni in caso di avviamento fallito di uno dei due. Sarà mia premura redigere un documento tecnico con i compiti che il mio sistema deve assolvere, i valori delle grandezze in gioco, i tempi di intervento e tutto il resto.

A questo punto vorrei chiedere:
1) Utilizzando un contattore, il mio sistema può essere tranquillamente auto-alimentato vero?
2) Se decidessi di effettuare semplicemente il parallelo tra le due batterie in caso di buco di tensione prolungato (cioè senza escludere la batteria iniziale), lo schema proposto sarebbe idoneo?

Grazie davvero per l'aiuto