Stopschakeling

Om accus lang te laten meegaan is het belangrijk dat ze niet te sterk ontladen worden.
Deze eenvoudige schakeling schakelt automatisch de belasting uit als de accu (batterijpack) leeg is.

Ik ga ervan uit dat alle fotografen (deze site was oorspronkelijk bedoeld voor fotografen) verschillende types accus gebruiken, bijvoorbeeld voor de continu-verlichting van shooting lokaties, en dat ze alles weten van electronika en talrijke schakelingen nabouwen. Continu-verlichting is meer en meer doenbaar dankzij de led-lampen, die misschien niet perfekt zijn wat betreft de kleurweergave-index, maar een hoog rendement hebben.

Een dergelijke schakeling is natuurlijk enkel nodig voor oplaadbare batterijen. Gewone batterijen kan je ontladen tot ze volledig leeg zijn. Niet-oplaadbare batterijen zou je kunnen opnieuw opladen, maar het loont de moeite net (zeker niet voor grote verbruikers zoals lampen), want de capaciteit gaat achteruit bij iedere cyclus.

Als constante lichtbron kan je witte lichten gebruiken (die in vrachtwagens gebruikt worden). Je kan ze op ebay vinden: er zit daar veel rommel tussen, maar er zijn ook zeer goede lampen tussen. De lampen werken op een spanning van 12 tot 24V. De krachtigste exemplaren trekken 20W en kunnen een hele ruimte verlichten (de lichtsterkte komt overeen met die van een gloeilamp van 100W).

Een NiMH accu wordt als leeg aangezien als zijn celspanning onder de 1.0V komt (dus 10V voor een batterijpack met 10 cellen). De minimale celspanning bedraagt 1.75V voor een loodbatterij (dus 10.5V bij een 12V accu).

De schakeling zelf trekt ongeveer 300µA. Indien die gebruikt wordt om een accu van 3000mAh te beschermen, dan trekt de schakeling de accu leeg in 10.000 uren, de ontlading is minder dan de zelfontlading van de accu. Eenmaal uitgeschakeld verbruikt de schakeling niets meer (maar schakelt ook niet meer in als de accu geladen wordt).

De schakeling kan met NiMH en loodaccus gebruikt worden. Bij een loodaccu (gelbatterij) volstaat het niet de ontlading te stoppen, de accu moet ook zo snel mogelijk opnieuw geladen worden om sulfatering tegen te gaan. De schakeling kan niet voor lithium accus gebruikt worden, die hebben een monitoringschakeling nodig per cel (balanceerschakeling om ervoor te zorgen dat een cel niet overladen wordt en niet te ver leeggetrokken wordt).

De schakeling bestaat uit een transistor BC549C (of 2N2222A) die de spanning over een zenerdiode vergelijkt met de voedingsspanning. Zakt de spanning onder een waarde, dan gaat de transistor uit geleiding, waardoor ook de tweede transistor BC559C (of 2N2907A) uit geleiding gaat. De tweede transistor zorgt voor een snellere omschakeling.

De tweede transistor stuurt de vermogenstransistor, een mosfet van het type IRFP250. Je moet hier een mosfet gebruiken, want die verbruiken geen stroom on in geleiding gezet te worden.

Let op de aanwezigheid van een kleine condensator van 0.1µF. Als de accu bijna leeg is, dan zorgt de condensator voor een snelle omschakeling (positieve feedback) maar ook voor een oscillatie die zal aanhouden zolang de accu niet volledig leeg is. De oscillatie zorgt voor een alarmindicatie, bijvoorbeeld bij noodlampen waarbij het niet de bedoeling is dat de lamp plots zou uitschakelen als de accu leeg is.

Bij een lege accu zakt de spanning zeer snel in elkaar (vooral NiMH accus). Het knipperen gebeurt over een spanningsvenster van 0.3V. Omdat het verbruik lager wordt in de knipperfase, duurt deze fase toch ongeveer 10% van de totale werkingsfase van de accu.

Tijdens de alarmfase moet de schakeling zelf nog gevoed worden, waardoor er een tweede mosfet nodig is (2N6660). Deze transistor moet maximaal 1mA schakelen. Een condensator van 100µF zorgt ervoor dat de spanning op de gate behouden blijft tijdens de alarmfase. Als de accu leeg is en er geen oscillaties meer zijn, dan zakt de gatespanning naar 0V en wordt de volledige schakeling stil gelegd.

Dit gedeelte mag verwijderd worden als er geen alarmfunktie nodig is. De schakeling wordt dan volledig uitgeschakeld van zodra de spanning onder de ingestelde limiet komt.

De schakeling schakelt niet automatisch aan als de accu geladen wordt en de spanning opnieuw stijgt. Dit is gedaan om te voorkomen dat de schakeling weer zou gaan werken als de accuspanning weer spontaan stijgt, maar ook en vooral om alle verbruik uit te schakelen als de accu leeg is.

Dankzij de condensator van 100µF gaat de schakeling automatisch werken bij een eerste verbinding met een accu, maar de schakeling wordt niet gereset als na een ontlading de accu weer opgeladen is. Om de schakeling te resetten moet de drain en de source van de 2N6660 kortstondig kortgesloten worden.

Zelfs zonder koeling is de mosfet geschikt om een stroom van 10A te schakelen. Door de condensator van 0.1µF schakelt de transistor snel van geleiding naar niet-geleiding. De volledige schakeling is berekend voor een voedingspanning van 12V.