Jakie są wskaźniki naładowania akumulatora samochodowego?

Akumulator odgrywa kluczową rolę w uruchomieniu silnika samochodu. To, jak udany będzie ten start, w dużej mierze zależy od stanu naładowania akumulatora. Ilu z nas monitoruje poziom naładowania baterii? To się nazywa, odpowiedz sobie na to pytanie. Dlatego istnieje duże prawdopodobieństwo, że pewnego dnia nie uruchomisz samochodu z powodu rozładowanego akumulatora. Właściwie sprawdzenie samego stanu naładowania nie jest trudne. Wystarczy okresowo mierzyć za pomocą multimetru lub woltomierza. Jednak znacznie wygodniej byłoby mieć prosty wskaźnik pokazujący stan naładowania akumulatora. Takie wskaźniki zostaną omówione w tym materiale.

Technologia nie stoi w miejscu, a producenci samochodów dokładają wszelkich starań, aby podróżowanie i konserwacja samochodu były jak najbardziej komfortowe. Dlatego w nowoczesnych samochodach w komputerze pokładowym można znaleźć między innymi dane o napięciu akumulatora. Ale nie wszystkie samochody mają takie możliwości. Starsze samochody mogą być wyposażone w woltomierz analogowy, co znacznie utrudnia zrozumienie stanu akumulatora. Początkującym w branży motoryzacyjnej radzimy przeczytać materiał na temat.

Dlatego zaczęły pojawiać się wszelkiego rodzaju wskaźniki naładowania akumulatora. Zaczęto je robić zarówno na baterie w postaci areometrów, jak i dodatkowych wyświetlaczy informacyjnych na samochodzie.

Takie wskaźniki ładowania są również produkowane przez producentów zewnętrznych. Można je dość łatwo umieścić gdzieś w kabinie i podłączyć do sieci pokładowej. Ponadto w Internecie istnieją proste schematy tworzenia wskaźników ładowania własnymi rękami.

Wbudowany wskaźnik naładowania baterii

Wbudowane wskaźniki ładowania można znaleźć głównie na. Jest to wskaźnik pływakowy, zwany także areometrem. Zobaczmy, z czego się składa i jak działa. Na zdjęciu poniżej możesz zobaczyć, jak ten wskaźnik wygląda na obudowie baterii.

A tak wygląda po wyjęciu go z akumulatora.

Strukturę wbudowanego wskaźnika baterii można schematycznie przedstawić w następujący sposób.

Zasada działania większości areometrów jest następująca. Wskaźnik może pokazywać trzy różne pozycje w następujących sytuacjach:

• W miarę ładowania akumulatora wzrasta gęstość elektrolitu. W tym przypadku pływak w kształcie zielonej kulki unosi się do góry rurki i staje się widoczny przez światłowód w oku wskaźnika. Zazwyczaj zielona kulka unosi się w górę, gdy poziom naładowania akumulatora wynosi 65 procent lub więcej;
• Jeśli kulka zanurzy się w elektrolicie, oznacza to, że gęstość jest poniżej normy i poziom naładowania akumulatora jest niewystarczający. W tym momencie przez „oczko” wskaźnika będzie widoczna czarna rurka wskaźnika. Będzie to oznaczać potrzebę ładowania. Niektóre modele dodają czerwoną kulkę, która unosi rurę przy zmniejszonej gęstości. Wtedy „oko” wskaźnika będzie czerwone;
• Inną opcją jest obniżenie poziomu elektrolitu. Wtedy powierzchnia elektrolitu będzie widoczna przez „oczko” wskaźnika. Wskaże to potrzebę dodania wody destylowanej. Jednak w przypadku akumulatora bezobsługowego będzie to problematyczne.

Wbudowany wskaźnik pozwala na wstępną ocenę poziomu naładowania akumulatora. Nie należy całkowicie polegać na wskazaniach areometru. Jeśli przeczytasz liczne recenzje na temat działania tych urządzeń, staje się jasne, że często pokazują one niedokładne dane i szybko ulegają awarii. Powodów jest kilka:

• Wskaźnik jest zainstalowany tylko w jednym z sześciu ogniw akumulatora. Oznacza to, że będziesz mieć dane dotyczące gęstości i stopnia naładowania tylko dla jednego słoika. Ponieważ nie ma między nimi komunikacji, można się jedynie domyślać, jak wygląda sytuacja w innych bankach. Przykładowo w tym ogniwie poziom elektrolitu może być w normie, ale w innych może być niewystarczający. Przecież parowanie wody z elektrolitu różni się w zależności od brzegów (na skrajnych brzegach proces ten zachodzi intensywniej);
• Wskaźnik wykonany jest ze szkła i tworzywa sztucznego. Części plastikowe mogą się odkształcić po podgrzaniu lub ochłodzeniu. W rezultacie zobaczysz zniekształcone dane;
• Gęstość elektrolitu zależy od jego temperatury. Areometr nie bierze tego pod uwagę w swoich odczytach. Na przykład na zimnym elektrolicie może wykazywać normalną gęstość, chociaż jest zmniejszona.

Fabryczne wskaźniki naładowania akumulatora

Dziś w sprzedaży można znaleźć całkiem ciekawe urządzenia do monitorowania poziomu naładowania akumulatora za pomocą jego napięcia. Przyjrzyjmy się niektórym z nich.

Wskaźnik poziomu naładowania akumulatora DC-12 V

To urządzenie jest sprzedawane jako zestaw konstrukcyjny. Jest odpowiedni dla tych, którzy znają elektrotechnikę i lutownicę.

Wskaźnik DC-12 V pozwala sprawdzić stan naładowania akumulatora samochodowego oraz działanie regulatora przekaźnikowego. Wskaźnik sprzedawany jest jako zestaw części zamiennych i może być montowany niezależnie. Koszt urządzenia DC-12 V wynosi 300-400 rubli.

Główne cechy wskaźnika DC-12 V:

• Zakres napięcia: 2,5─18 woltów;
• Maksymalny pobór prądu: do 20 mA;
• Wymiary płytki drukowanej: 43 na 20 milimetrów.

Jakość ładowania akumulatora decyduje o tym, jak skutecznie samochód uruchomi się. Niewielu kierowców monitoruje poziom naładowania akumulatora. W artykule omówiono tak przydatne urządzenie, jak wskaźnik naładowania akumulatora samochodowego: jak to działa, jak działa, instrukcje i film, jak to zrobić samodzielnie.

[Ukrywać]

Charakterystyka wskaźnika poziomu naładowania akumulatora

W nowoczesnych samochodach wyposażonych w komputer pokładowy kierowca ma możliwość uzyskania informacji o poziomie. Starsze modele wyposażone są w woltomierze analogowe, jednak nie oddają one prawdziwego obrazu stanu akumulatora. Wskaźnik napięcia akumulatora (VIN) to opcja umożliwiająca uzyskanie informacji operacyjnych o napięciu akumulatora.

Cel i urządzenie

IN ma przypisane dwie funkcje – pokazywanie sposobu ładowania akumulatora z generatora oraz informowanie o stopniu naładowania akumulatora samochodowego. Najłatwiej jest złożyć takie urządzenie własnymi rękami. Obwód domowego urządzenia jest prosty. Po zakupie niezbędnych części łatwo jest złożyć wskaźnik własnymi rękami. W ten sposób możesz zaoszczędzić pieniądze, ponieważ koszt urządzenia jest niski (autorem filmu jest AKA KASYAN).

Zasada działania

Wskaźnik poziomu naładowania posiada trzy diody LED o różnych kolorach. Zwykle są to: czerwony, zielony i niebieski. Każdy kolor ma swoje znaczenie informacyjne. Kolor czerwony oznacza niski poziom naładowania, co jest krytyczne. Kolor niebieski odpowiada trybowi pracy. Kolor zielony oznacza, że ​​bateria jest w pełni naładowana.

Odmiany

IN można umieścić na bateriach w postaci areometru lub w postaci osobnych urządzeń z wyświetlaczem informacyjnym. Wbudowane identyfikatory są zwykle umieszczane. Wyposażone są we wskaźnik pływakowy (areometr). Ma prosty design.

Dostępne są fabryczne numery identyfikacyjne:

1. DC-12 V. Urządzenie stanowi zestaw konstrukcyjny. Za jego pomocą można monitorować ładowanie akumulatora i działanie regulatora przekaźnika.
2. Dla posiadaczy samochodu wyposażonego w drugi akumulator przydatnym urządzeniem będzie panel ze kierunkowskazem od TMC. Jest to aluminiowy panel, na którym umieszczony jest woltomierz i przełącznik z jednego akumulatora na drugi.
3. ID Signature Gold Style i Faria Euro Black Style - określają poziom naładowania baterii. Ale ich koszt jest zbyt wysoki, więc popyt na nie jest niewielki.

Przewodnik po wykonaniu urządzenia w domu

Najprostszą i najtańszą opcją jest samodzielnie wykonany IN. Jego zadaniem jest kontrola pracy akumulatora, gdy napięcie w sieci pokładowej mieści się w przedziale 6-14V.

Aby urządzenie nie pracowało stale, należy je podłączyć poprzez stacyjkę. W tym przypadku będzie działać po włożeniu klucza.

Do diagramu potrzebne będą następujące części:

• płytka drukowana;
• rezystory: 2 o rezystancji 1 kOhm, 1 o rezystancji 2 kOhm i 3 o rezystancji 220 Ohm;
• tranzystory: VS547 - 1 i VS557 - 1;
• Diody Zenera: jedna na 9,1 V, jedna na 10 V;
• Żarówki LED (RGB): czerwona, niebieska, zielona.

W przypadku diod LED za pomocą testera należy określić i sprawdzić piny pod kątem zgodności kolorystycznej. Urządzenie jest zmontowane zgodnie ze schematem.

Elementy są przymierzane na płycie i docinane do odpowiednich wymiarów. Wskazane jest takie rozmieszczenie elementów, aby zajmowały jak najmniej miejsca.

Diody LED lepiej przylutować do przewodów niż do płytki, aby wygodniej było umieścić kierunkowskazy na desce rozdzielczej.

Na podstawie wyprodukowanego urządzenia nie da się określić konkretnych wartości napięcia akumulatora; można jedynie nawigować w granicach, w jakich się ono znajduje:

• czerwony świeci, jeśli napięcie wynosi od 6 do 11 V;
• niebieski odpowiada napięciu od 11 do 13 V;
• kolor zielony oznacza pełne naładowanie, co oznacza, że ​​napięcie jest większe niż 13 V.

Wskaźnik napięcia akumulatora można zamontować w dowolnym miejscu kabiny. Najwygodniej jest umieścić go na dole kolumny kierownicy: diody LED będą wyraźnie widoczne i nie będą zakłócać sterowania. Dodatkowo urządzenie można łatwo podłączyć do stacyjki. Po instalacji kierowca zawsze będzie mógł sprawdzić poziom naładowania akumulatora swojego samochodu i w razie potrzeby naładować akumulator.

Najprostszą wersję pokazano na rysunku 1. Jeżeli napięcie na zacisku B+ wynosi 9 V, to zaświeci się tylko zielona dioda LED, ponieważ napięcie bazy Q1 wynosi 1,58 V, natomiast napięcie emitera jest równe spadkowi napięcia na diodzie D1 w typowym przypadku wynosi 1,8 V, a Q1 jest utrzymywany w stanie zamkniętym. Gdy poziom naładowania akumulatora spada, napięcie na diodzie LED D2 pozostaje zasadniczo takie samo, a napięcie bazowe maleje, aż w pewnym momencie Q1 zacznie przewodzić prąd. W rezultacie część prądu zacznie płynąć do czerwonej diody LED D1, a udział ten będzie wzrastał, aż cały prąd popłynie do czerwonej diody LED.

Obrazek 1.	Podstawowy schemat obwodu monitora napięcia akumulatora.

W przypadku typowych elementów dwukolorowej diody LED różnica napięć przewodzenia wynosi 0,25 V. To właśnie ta wartość określa obszar przejścia z zielonego na czerwony. Całkowita zmiana koloru blasku, wyznaczonego stosunkiem rezystancji rezystorów dzielnika R1 i R2, następuje w zakresie napięcia

Środek obszaru przejścia z jednego koloru na drugi jest określony przez różnicę napięcia między diodą LED a złączem baza-emiter tranzystora i wynosi około 1,2 V. Zatem zmiana B+ z 7,1 V na 5,8 V spowoduje zmiana koloru z zielonego na czerwony.

Różnice napięcia będą zależeć od konkretnych kombinacji diod LED i mogą nie wystarczyć do pełnej zmiany kolorów. Jednak proponowany obwód może być nadal używany poprzez połączenie diody szeregowo z D2.

Na rysunku 2 rezystor R1 został zastąpiony diodą Zenera, co spowodowało znacznie węższy obszar złącza. Dzielnik nie ma już wpływu na obwód, a całkowita zmiana koloru blasku następuje, gdy napięcie B+ zmieni się zaledwie o 0,25 V. Napięcie w punkcie przejścia będzie równe 1,2 V + V Z. (Tutaj V Z jest napięciem na diodzie Zenera, w naszym przypadku równym około 7,2 V).

Wadą takiego obwodu jest to, że jest on powiązany z ograniczoną skalą napięcia diod Zenera. Sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że niskonapięciowe diody Zenera mają zbyt gładką krzywą charakterystyczną, co nie pozwala dokładnie określić, jakie będzie napięcie VZ przy małych prądach w obwodzie. Jednym z rozwiązań tego problemu byłoby zastosowanie rezystora połączonego szeregowo z diodą Zenera, aby umożliwić niewielką regulację poprzez nieznaczne zwiększenie napięcia złącza.

Przy pokazanych wartościach rezystorów obwód pobiera prąd o natężeniu około 1 mA. Dzięki diodom LED o wysokiej jasności wystarczy to do korzystania z urządzenia w pomieszczeniach zamkniętych. Ale nawet tak niewielki prąd jest znaczący w przypadku akumulatora 9-woltowego, więc będziesz musiał wybierać pomiędzy pobieraniem dodatkowego prądu a ryzykowaniem pozostawienia włączonego zasilania, gdy go nie potrzebujesz. Najprawdopodobniej już po pierwszej nieplanowanej wymianie baterii zaczniesz odczuwać zalety tego monitora.

Obwód można przekształcić tak, aby przejście z zielonego na czerwony nastąpiło, gdy napięcie wejściowe wzrasta. W tym celu należy wymienić tranzystor Q1 na NPN oraz zamienić emiter z kolektorem. Za pomocą pary tranzystorów NPN i PNP można wykonać komparator okienny.

Biorąc pod uwagę dość dużą szerokość obszaru przejściowego, obwód na rysunku 1 najlepiej nadaje się do akumulatorów 9 V, natomiast obwód na rysunku 2 można dostosować do innych napięć.

Co może być smutniejszego niż nagle rozładowana bateria w quadkopterze podczas lotu lub wyłączenie się wykrywacza metalu na obiecującej polanie? Gdybyś tylko mógł wcześniej dowiedzieć się, jak naładowany jest akumulator! Moglibyśmy wówczas podłączyć ładowarkę lub zamontować nowy komplet akumulatorów, nie czekając na smutne konsekwencje.

I tu rodzi się pomysł zrobienia pewnego rodzaju wskaźnika, który z wyprzedzeniem będzie sygnalizował, że bateria wkrótce się wyczerpie. Nad realizacją tego zadania pracowali radioamatorzy na całym świecie i dziś powstał cały samochód i mały wózek z różnymi rozwiązaniami obwodów - od obwodów na pojedynczym tranzystorze po wyrafinowane urządzenia na mikrokontrolerach.

Uwaga! Wykresy przedstawione w artykule wskazują jedynie na niskie napięcie na akumulatorze. Aby zapobiec głębokiemu rozładowaniu, należy ręcznie wyłączyć obciążenie lub użyć.

Opcja 1

Zacznijmy może od prostego obwodu wykorzystującego diodę Zenera i tranzystor:

Zastanówmy się, jak to działa.

Dopóki napięcie przekracza pewien próg (2,0 V), dioda Zenera ulega awarii, w związku z czym tranzystor jest zamknięty, a cały prąd przepływa przez zieloną diodę LED. Gdy tylko napięcie na akumulatorze zacznie spadać i osiągnie wartość rzędu 2,0 V + 1,2 V (spadek napięcia na złączu baza-emiter tranzystora VT1), tranzystor zaczyna się otwierać i prąd zaczyna być redystrybuowany pomiędzy obiema diodami LED.

Jeśli weźmiemy dwukolorową diodę LED, otrzymamy płynne przejście od zieleni do czerwieni, uwzględniając całą pośrednią gamę kolorów.

Typowa różnica napięcia przewodzenia w dwukolorowych diodach LED wynosi 0,25 V (czerwona świeci przy niższym napięciu). To właśnie ta różnica określa obszar całkowitego przejścia między kolorem zielonym i czerwonym.

Zatem pomimo swojej prostoty obwód pozwala z wyprzedzeniem wiedzieć, że bateria zaczęła się wyczerpywać. Dopóki napięcie akumulatora wynosi 3,25 V lub więcej, świeci się zielona dioda LED. W przedziale od 3,00 do 3,25 V kolor czerwony zaczyna mieszać się z zielonym – im bliżej 3,00 V, tym bardziej czerwony. I wreszcie przy 3 V świeci się tylko czysta czerwień.

Wadą układu jest złożoność doboru diod Zenera w celu uzyskania wymaganego progu zadziałania, a także stały pobór prądu wynoszący około 1 mA. Cóż, możliwe jest, że osoby niewidome na kolory nie docenią tego pomysłu ze zmianą kolorów.

Nawiasem mówiąc, jeśli umieścisz w tym obwodzie inny typ tranzystora, można go zmusić do działania w odwrotny sposób - przejście z zielonego na czerwony nastąpi, wręcz przeciwnie, jeśli napięcie wejściowe wzrośnie. Oto zmodyfikowany schemat:

Opcja nr 2

Poniższy obwód wykorzystuje układ TL431, który jest precyzyjnym regulatorem napięcia.

Próg odpowiedzi jest określony przez dzielnik napięcia R2-R3. Przy wartościach wskazanych na schemacie wynosi ono 3,2 V. Gdy napięcie akumulatora spadnie do tej wartości, mikroukład przestaje omijać diodę LED i zapala się. Będzie to sygnał, że całkowite rozładowanie akumulatora jest już bardzo blisko (minimalne dopuszczalne napięcie na jednym banku litowo-jonowym wynosi 3,0 V).

Jeżeli do zasilania urządzenia używany jest akumulator składający się z kilku baterii akumulatorów litowo-jonowych połączonych szeregowo, to powyższy obwód należy podłączyć do każdego banku oddzielnie. Lubię to:

Aby skonfigurować obwód, zamiast akumulatorów podłączamy regulowany zasilacz i dobieramy rezystor R2 (R4), aby dioda LED zaświeciła się wtedy, kiedy tego potrzebujemy.

Opcja nr 3

A oto prosty obwód wskaźnika rozładowania akumulatora litowo-jonowego wykorzystujący dwa tranzystory:
Próg zadziałania ustalają rezystory R2, R3. Stare radzieckie tranzystory można zastąpić BC237, BC238, BC317 (KT3102) i BC556, BC557 (KT3107).

Opcja nr 4

Obwód z dwoma tranzystorami polowymi, który dosłownie zużywa mikroprądy w trybie czuwania.

Gdy obwód jest podłączony do źródła zasilania, napięcie dodatnie na bramce tranzystora VT1 jest generowane za pomocą dzielnika R1-R2. Jeżeli napięcie jest wyższe niż napięcie odcięcia tranzystora polowego, otwiera się i przyciąga bramkę VT2 do masy, zamykając ją w ten sposób.

W pewnym momencie, gdy akumulator się rozładowuje, napięcie usunięte z dzielnika staje się niewystarczające do odblokowania VT1 i zamyka się. W rezultacie na bramce drugiego przełącznika polowego pojawia się napięcie zbliżone do napięcia zasilania. Otwiera się i zapala diodę LED. Świecąca dioda LED sygnalizuje nam, że akumulator należy naładować.

Zrobią to dowolne tranzystory n-kanałowe z niskim napięciem odcięcia (im niższe, tym lepiej). Wydajność 2N7000 w tym obwodzie nie została przetestowana.

Opcja nr 5

Na trzech tranzystorach:

Myślę, że schemat nie wymaga objaśnień. Dzięki dużemu współczynnikowi. wzmocnienie trzech stopni tranzystorowych obwód działa bardzo wyraźnie - między zapaloną i nieświecącą diodą LED wystarcza różnica 1 setnej wolta. Pobór prądu przy włączonej sygnalizacji wynosi 3 mA, gdy dioda LED jest zgaszona – 0,3 mA.

Pomimo nieporęcznego wyglądu obwodu gotowa płytka ma dość skromne wymiary:

Z kolektora VT2 można pobrać sygnał umożliwiający podłączenie obciążenia: 1 - dozwolone, 0 - wyłączone.

Tranzystory BC848 i BC856 można zastąpić odpowiednio BC546 i BC556.

Opcja nr 6

Podoba mi się ten obwód, ponieważ nie tylko włącza wskazanie, ale także odcina obciążenie.

Szkoda tylko, że sam obwód nie odłącza się od akumulatora, nadal zużywając energię. A dzięki stale świecącej diodzie LED bardzo dużo zjada.

Zielona dioda LED pełni w tym przypadku rolę referencyjnego źródła napięcia, pobierając prąd o natężeniu około 15-20 mA. Aby pozbyć się tak żarłocznego elementu, zamiast źródła napięcia odniesienia można zastosować ten sam TL431, podłączając go według następującego schematu*:

*podłącz katodę TL431 do drugiego pinu LM393.

Opcja nr 7

Obwód wykorzystujący tzw. monitory napięcia. Nazywa się je również nadzorcami i detektorami napięcia. Są to wyspecjalizowane mikroukłady zaprojektowane specjalnie do monitorowania napięcia.

Oto na przykład obwód, który zapala diodę LED, gdy napięcie akumulatora spadnie do 3,1 V. Zmontowany na BD4731.

Zgadzam się, to nie może być prostsze! BD47xx ma wyjście typu otwarty kolektor i samoogranicza prąd wyjściowy do 12 mA. Pozwala to na bezpośrednie podłączenie do niego diody LED, bez ograniczania rezystorów.

Podobnie możesz zastosować dowolny inny nadzorca do dowolnego innego napięcia.

Oto kilka dodatkowych opcji do wyboru:

• przy 3,08 V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
• przy 2,93 V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
• Seria MN1380 (lub 1381, 1382 - różnią się jedynie obudową). Do naszych celów najlepiej nadaje się opcja z otwartym odpływem, o czym świadczy dodatkowa cyfra „1” w oznaczeniu mikroukładu - MN13801, MN13811, MN13821. Napięcie odpowiedzi jest określone przez indeks literowy: MN13811-L wynosi dokładnie 3,0 V.

Możesz także wziąć radziecki odpowiednik - KR1171SPkhkh:

W zależności od oznaczenia cyfrowego napięcie detekcji będzie różne:

Sieć napięciowa nie nadaje się zbytnio do monitorowania akumulatorów litowo-jonowych, ale nie sądzę, że warto całkowicie dyskontować ten mikroukład.

Niezaprzeczalnymi zaletami obwodów monitorowania napięcia są wyjątkowo niski pobór mocy po wyłączeniu (jednostki, a nawet ułamki mikroamperów), a także ich wyjątkowa prostota. Często cały obwód pasuje bezpośrednio do zacisków LED:

Aby sygnalizacja rozładowania była jeszcze bardziej zauważalna, wyjście czujnika napięcia można załadować na migającą diodę LED (np. seria L-314). Lub zmontuj sam prosty „migacz”, używając dwóch tranzystorów bipolarnych.

Poniżej pokazano przykład gotowego obwodu, który informuje o niskim stanie baterii za pomocą migającej diody LED:

Kolejny obwód z migającą diodą LED zostanie omówiony poniżej.

Opcja nr 8

Fajny obwód, który powoduje miganie diody LED, jeśli napięcie na baterii litowej spadnie do 3,0 V:

Obwód ten powoduje miganie bardzo jasnej diody LED z cyklem pracy 2,5% (tj. długa przerwa – krótki błysk – ponownie pauza). Pozwala to obniżyć pobór prądu do absurdalnych wartości – w stanie wyłączonym obwód pobiera 50 nA (nano!), a w trybie migania diody LED – tylko 35 µA. Czy możecie polecić coś bardziej ekonomicznego? Ledwie.

Jak widać działanie większości obwodów kontroli rozładowania sprowadza się do porównania określonego napięcia odniesienia z napięciem kontrolowanym. Następnie różnica ta jest wzmacniana i włącza/wyłącza diodę LED.

Zazwyczaj stopień tranzystorowy lub wzmacniacz operacyjny podłączony do obwodu komparatora służy jako wzmacniacz różnicy między napięciem odniesienia a napięciem na baterii litowej.

Ale jest inne rozwiązanie. Elementy logiczne - falowniki - mogą służyć jako wzmacniacz. Tak, to niekonwencjonalne użycie logiki, ale działa. Podobny schemat pokazano w poniższej wersji.

Opcja nr 9

Schemat obwodu dla 74HC04.

Napięcie robocze diody Zenera musi być niższe niż napięcie odpowiedzi obwodu. Na przykład możesz wziąć diody Zenera o napięciu 2,0–2,7 wolta. Dokładna regulacja progu odpowiedzi jest ustawiana przez rezystor R2.

Obwód pobiera około 2 mA z akumulatora, dlatego należy go również włączyć po wyłączniku zasilania.

Opcja nr 10

To nawet nie jest wskaźnik rozładowania, a raczej cały woltomierz LED! Liniowa skala złożona z 10 diod LED daje jasny obraz stanu baterii. Cała funkcjonalność jest zaimplementowana w jednym chipie LM3914:

Dzielnik R3-R4-R5 ustala dolny (DIV_LO) i górny (DIV_HI) próg napięcia. Przy wartościach wskazanych na schemacie świecenie górnej diody LED odpowiada napięciu 4,2 V, a gdy napięcie spadnie poniżej 3 V, ostatnia (dolna) dioda LED zgaśnie.

Podłączając 9. pin mikroukładu do masy, możesz przełączyć go w tryb punktowy. W tym trybie świeci się zawsze tylko jedna dioda odpowiadająca napięciu zasilania. Jeśli zostawimy to jak na schemacie to zaświeci się cała gama diod, co jest nieracjonalne z ekonomicznego punktu widzenia.

Jako diody LED Wystarczy wziąć tylko czerwone diody LED, ponieważ mają najniższe napięcie stałe podczas pracy. Jeśli na przykład weźmiemy niebieskie diody LED, to jeśli akumulator spadnie do 3 woltów, najprawdopodobniej w ogóle się nie zaświecą.

Sam chip pobiera około 2,5 mA plus 5 mA na każdą zapaloną diodę LED.

Wadą obwodu jest brak możliwości indywidualnego dostosowania progu zapłonu każdej diody LED. Można ustawić tylko wartości początkowe i końcowe, a wbudowany w chip dzielnik podzieli ten przedział na równe 9 segmentów. Ale, jak wiadomo, pod koniec rozładowania napięcie na akumulatorze zaczyna bardzo szybko spadać. Różnica między akumulatorami rozładowanymi o 10% i 20% może wynosić dziesiąte części wolta, ale jeśli porównasz te same akumulatory, rozładowane tylko w 90% i 100%, zobaczysz różnicę rzędu całego wolta!

Typowy wykres rozładowania akumulatora litowo-jonowego pokazany poniżej wyraźnie pokazuje tę okoliczność:

Dlatego używanie skali liniowej do wskazania stopnia rozładowania akumulatora nie wydaje się zbyt praktyczne. Potrzebujemy obwodu, który pozwoli nam ustawić dokładne wartości napięcia, przy których zaświeci się konkretna dioda LED.

Pełną kontrolę nad momentem włączenia diod LED daje przedstawiony poniżej obwód.

Opcja nr 11

Obwód ten jest 4-cyfrowym wskaźnikiem akumulatora/napięcia akumulatora. Zaimplementowano na czterech wzmacniaczach operacyjnych zawartych w chipie LM339.

Obwód działa do napięcia 2 woltów i zużywa mniej niż miliamper (nie licząc diody LED).

Oczywiście, aby odzwierciedlić rzeczywistą wartość zużytej i pozostałej pojemności akumulatora, należy podczas konfigurowania obwodu wziąć pod uwagę krzywą rozładowania użytego akumulatora (biorąc pod uwagę prąd obciążenia). Umożliwi to ustawienie precyzyjnych wartości napięcia odpowiadających np. 5%-25%-50%-100% pojemności resztkowej.

Opcja nr 12

I oczywiście najszersze możliwości otwierają się przy zastosowaniu mikrokontrolerów z wbudowanym źródłem napięcia odniesienia i wejściem ADC. Tutaj funkcjonalność jest ograniczona jedynie wyobraźnią i umiejętnościami programowania.

Jako przykład podamy najprostszy obwód na kontrolerze ATMega328.

Chociaż tutaj, aby zmniejszyć rozmiar płytki, lepiej byłoby wziąć 8-nożny ATTiny13 w pakiecie SOP8. Wtedy byłoby absolutnie cudownie. Ale niech to będzie twoja praca domowa.

Dioda LED jest trójkolorowa (z paska LED), ale zastosowano tylko kolor czerwony i zielony.

Gotowy program (szkic) można pobrać pod tym linkiem.

Program działa w następujący sposób: co 10 sekund odpytywane jest napięcie zasilania. Na podstawie wyników pomiarów MK steruje diodami LED za pomocą PWM, co pozwala uzyskać różne odcienie światła poprzez zmieszanie kolorów czerwonego i zielonego.

Świeżo naładowany akumulator daje około 4,1V - zapala się zielona kontrolka. Podczas ładowania na akumulatorze występuje napięcie 4,2 V, a zielona dioda LED miga. Gdy tylko napięcie spadnie poniżej 3,5 V, czerwona dioda LED zacznie migać. Będzie to sygnał, że akumulator jest już prawie wyczerpany i czas go naładować. W pozostałym zakresie napięcia wskaźnik zmieni kolor z zielonego na czerwony (w zależności od napięcia).

Opcja nr 13

Cóż, na początek proponuję opcję przerobienia standardowej płyty zabezpieczającej (nazywa się ją również), zamieniając ją we wskaźnik rozładowanego akumulatora.

Płytki te (moduły PCB) są wydobywane ze starych baterii telefonów komórkowych na skalę niemal przemysłową. Po prostu podnosisz wyrzuconą baterię telefonu komórkowego na ulicy, wypatrosz ją i tablica jest w twoich rękach. Pozbądź się wszystkiego innego zgodnie z przeznaczeniem.

Uwaga!!! Istnieją płytki wyposażone w zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem przy niedopuszczalnie niskim napięciu (2,5 V i poniżej). Dlatego ze wszystkich posiadanych płytek należy wybrać tylko te egzemplarze, które działają przy odpowiednim napięciu (3,0-3,2 V).

Najczęściej płytka PCB wygląda tak:

Mikroassembly 8205 to dwa miliomowe urządzenia polowe zmontowane w jednej obudowie.

Dokonując pewnych zmian w obwodzie (pokazany na czerwono), otrzymamy doskonały wskaźnik rozładowania akumulatora litowo-jonowego, który po wyłączeniu praktycznie nie pobiera prądu.

Ponieważ tranzystor VT1.2 jest odpowiedzialny za odłączenie ładowarki od zestawu akumulatorów podczas przeładowania, jest on zbędny w naszym obwodzie. Dlatego całkowicie wyeliminowaliśmy ten tranzystor z działania, przerywając obwód drenu.

Rezystor R3 ogranicza prąd płynący przez diodę LED. Jego rezystancję należy tak dobrać, aby świecenie diody było już zauważalne, ale pobierany prąd nie był jeszcze zbyt duży.

Nawiasem mówiąc, możesz zapisać wszystkie funkcje modułu zabezpieczającego, a sygnalizację wykonać za pomocą osobnego tranzystora sterującego diodą LED. Oznacza to, że wskaźnik zaświeci się jednocześnie z wyłączeniem akumulatora w momencie rozładowania.

Zamiast 2N3906 wystarczy dowolny tranzystor pnp małej mocy, który masz pod ręką. Samo lutowanie bezpośrednio diody LED nie będzie działać, ponieważ... Prąd wyjściowy mikroukładu sterującego przełącznikami jest za mały i wymaga wzmocnienia.

Proszę wziąć pod uwagę fakt, że same obwody wskaźnika rozładowania zużywają energię akumulatora! Aby uniknąć niedopuszczalnego rozładowania, należy podłączyć obwody wskaźników za wyłącznikiem zasilania lub zastosować obwody zabezpieczające.

Jak nietrudno się domyślić, obwody można wykorzystać odwrotnie – jako wskaźnik naładowania.

Wskaźnik LED poziomu naładowania akumulatora konwencjonalnego lub akumulatorowego, w którym wszystkie progi ustawiane są za pomocą potencjometrów, można zmontować według schematu podanego w tym materiale. Ogromnym plusem jest to, że współpracuje z akumulatorami od 3 do 28 V.

Obwód wskaźnika niskiego poziomu naładowania baterii

Same wskaźniki diodowe są dostępne w różnych typach i kolorach, zalecane pokazano na samym schemacie. Ze względu na różnice w spadku napięcia w kierunku przewodzenia, rezystory ograniczające prąd muszą zostać wyregulowane, aby uzyskać najlepszą wydajność i równomierność świecenia. Zgodnie z obwodem proponuje się, aby R18-R22 miały tę samą rezystancję - należy pamiętać, że te rezystory nie muszą być ostatecznie równe. Jeśli jednak wszystkie mają ten sam kolor, wystarczy jedna wartość rezystora.

Kolor diody LED - poziom naładowania

• Czerwony: od 0 do 25%
• Pomarańczowy : 25 - 50%
• Żółty : 50 - 75%
• Zielony : 75 - 100%
• Niebieski: >100% napięcia

Tutaj LM317 działa jako proste napięcie odniesienia 1,25 V. Minimalne napięcie wejściowe musi być o kilka woltów wyższe niż napięcie wyjściowe. Minimalne napięcie wejściowe = 1,25 V + 1,75 V = 3 V. Chociaż LM317 ma minimalne obciążenie w arkuszu danych wynoszące 5 mA, nie znaleziono żadnego egzemplarza, który nie działałby przy 3,8 mA. Minimalne obciążenie zapewnia rezystor R5 (330 omów).

W trakcie testów oceniano poziom naładowania akumulatora 4,5 V i właśnie w tym celu podano napięcia na wykresie. Konfiguracja wygląda następująco: najpierw należy określić napięcie odpowiedzi każdego komparatora zgodnie ze stopniem rozładowania akumulatora, następnie napięcie należy podzielić przez współczynnik podziału dzielnika napięcia. Zatem dla akumulatora 4,5 V wygląda to tak:

Próg napięcia

• 4,8 V 1,12 V
• 4,5 V 1,05 V
• 4,2 0,98 V
• 3,9 V 0,91 V

Działanie wskaźnika stanu baterii

Układ LM317 U3 jest źródłem napięcia odniesienia o napięciu 1,25 V. Rezystory R5 i R6 tworzą dzielnik napięcia, który obniża napięcie akumulatora do poziomu bliskiego napięciu odniesienia. Element U2A jest wzmacniaczem, więc niezależnie od tego, ile prądu pobiera ten węzeł, napięcie pozostaje stabilne. Rezystory R8 - R11 zapewniają wysoką rezystancję na wejściach komparatora. U1 składa się z czterech komparatorów, które porównują napięcie odniesienia potencjometrów z napięciem akumulatora. Wzmacniacz operacyjny LM358 U2B działa również jako rodzaj komparatora sterującego diodą LED niskiego rzędu.

Przy wartościach napięcia granicznego diody LED mogą nie świecić wyraźnie; z reguły występuje migotanie pomiędzy dwiema sąsiadującymi diodami LED. Aby temu zapobiec, do R14 - R17 dodawana jest niewielka ilość dodatniego napięcia sprzężenia zwrotnego.

Testowanie wskaźnika

Jeśli testowanie przeprowadzane jest bezpośrednio z akumulatora, należy pamiętać, że zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją nie jest zapewnione. Lepiej jest początkowo podłączyć obwody mocy przez rezystor 100 omów, aby ograniczyć możliwe awarie. Po ustaleniu, że polaryzacja jest prawidłowa, rezystor ten można usunąć.

Uproszczona wersja wskaźnika

Dla tych, którzy chcą zbudować prostsze urządzenie, można wyeliminować układ U2, wszystkie diody i część rezystorów. Radzimy zacząć od tej wersji, a następnie po upewnieniu się, że działa poprawnie, zbudować pełną wersję wskaźnika rozładowania baterii. Powodzenia wszystkim w uruchomieniu!