MODULAIRE BATTERIJONTLADER.
WEERSTAND R4 HEEFT GEEN NUT + ALGEMENE BESCHOUWINGEN
Dat weerstand R4 (hysteresis) geen nut heeft kan als volgt aangetoond worden.
Het IC2, een opamp (operationele versterker), is geschakeld als comparator: haar uitgang is hoog indien Vpin+ > Vpin-
Toegepast op de schakeling:
pin+ = pin3 / pin- = pin2 / pinuit = pin1 / Vpin1hoog = 3,5V / Vpin1laag = 0V
Enig rekenwerk met de weerstanden R2, R3 en R4 geeft het volgende resultaat:
Voor Vpin1 = 3,5V is Vpin2 = 0,908V
Voor Vpin1 = 0V is Vpin2 = 0,897V
Hiermee kan de werking van de schakeling verder uitgelegd worden.
Als de accuspanning groter is dan 0,908V dan is Vpin1 hoog wat tot gevolg heeft dat de accu ontlaadt en zijn spanning vermindert. Als de accuspanning gelijk wordt aan 0,908V dan slaat de comparator om en zijn uitgang wordt gelijk aan 0V. Daardoor zal ook de spanning aan pin2 dalen naar 0,897V. Na de omschakeling blijft dus de accuspanning ( = Vpin+ = 0,908V ) hoger dan de referentiespanning aan pin2 ( = Vpin- = 0,897V ) en dus moet de uitgang van de comparator terug hoog worden waarna de cyclus zich zal herhalen: de schakeling oscilleert tot dat, theoretisch gezien, de accuspanning gedaald is tot 0,897V.
Het oscilleren van de schakeling is waarneembaar aan de lichtsterktevermindering van de LED.
R4 is dus enkel medebepalend voor de minimale accuspanning. Maar dit kan ook enkel en alleen door de instelling van R2 en R3.
Na verwijdering van R4 blijft de schakeling echter oscilleren maar nu om een gans andere reden: indien men een accu (tamelijk snel) ontlaadt dan zal deze zich daarna regenereren wat zich uit in het verhogen van zijn spanning.
Wil men ook dit effect uitschakelen dan moet men een terugkoppeling voorzien zodat na omschakeling van de comparator de spanning van pin2 hoger wordt dan deze van pin3. Deze verhoging moet bepaald worden in functie van de ontladingssnelheid en de regenereerkarakteristieken van de accu: 0,04V is meestal ruimschoots voldoende.
Om dit te verwezenlijken hebben we echter een spanning nodig die ten overstaan van Vpin1 tegengesteld evolueert.
De collectorspanning van de transistor (Vc) is hiervoor geschikt. Immers:
Als Vpin1 hoog is geleidt de transistor en is Vc = 0,2V
Als Vpin1 laag is spert de transistor en is Vc gelijk aan de afgestelde minimum accuspanning.
Voor de verdere uitwerking zijn volgende componenten aangewezen: R2 = 15K / R3 = 3,3K en R4 = 33K waarbij R4 verbonden is met pin2 en de collector van de transistor. Berekeningen leiden tot volgende resultaten:
Vpin2 = 0,85V voor Vc = 0,2V ( Vpin1 = hoog )
Vpin2 = 0,89V voor Vc = 0,8V ??.0,9V ( Vpin1 = laag )
Hiermee wordt het gewenste resultaat bereikt. De grootte van de spanningssprong wordt hoofdzakelijk bepaald door de waarde van R4. Voor een praktische uitvoering wordt aangeraden R2 en R3 uit te voeren als potmeter waarmee, na keuze van R4, de gewenste minimale accuspanning kan ingesteld worden als de uitgang van de comparator hoog is.
Conclusie: de oorspronkelijke schakeling bereikt zijn doelstelling, nl het ontladen van een batterij, maar om het schema te optimaliseren moet men een stap verder gaan en het trachten te begrijpen.
NB: Vpin1laag van de LM358 is ongeveer gelijk aan 0V terwijl deze van andere opamps (zoals de 1458) kan oplopen tot 1,6V. Dit is het antwoord op mijn vroeger gestelde vraag.