Які існують індикатори заряду автомобільного акумулятора

Акумулятор відіграє ключову роль під час запуску двигуна автомобіля. І наскільки успішним буде цей запуск багато в чому залежить від ступеня зарядженості акумуляторної батареї. А чи багато хто з нас контролює рівень заряду АКБ? Називається, дайте відповідь собі самі на це питання. Тому висока ймовірність того, що ви одного прекрасного дня не заведете автомобіль через дохлий акумулятор. Власне, сама перевірка ступеня заряджання нескладна. Потрібно просто періодично вимірювати мультиметром чи вольтметром. Але було набагато зручніше мати простий індикатор, що показує стан заряду акумулятора. Про такі індикатори йтиметься у цьому матеріалі.

Технології не стоять на місці і виробники автомобільної техніки щосили намагаються зробити поїздки на автомобілі та його обслуговування максимально комфортним. Тому на сучасних автомобілях у бортовому комп'ютері серед інших функцій можна знайти дані про напругу акумуляторної батареї. Але такі можливості є не на всіх автомобілях. На старих авто може бути аналоговий вольтметр, за яким досить складно зрозуміти, в якому стані знаходиться АКБ. Для новачків в автомобільній справі радимо ознайомитись з матеріалом о.

Тому почали з'являтися різні індикатори заряду акумуляторних батарей. Їх стали робити як на акумуляторах у вигляді гідрометрів, так і додаткових інформаційних дисплеїв на автомобілі.

Такі індикатори заряду випускаються сторонніми виробниками. Їх досить легко розмістити десь у салоні та підключити до бортової мережі. Крім того, в інтернеті є нескладні схеми виготовлення індикаторів заряду своїми руками.

Вбудований індикатор заряду на акумуляторі

Вбудовані індикатори заряду можна зустріти переважно на . Це індикатор поплавця, який ще називають гідрометром. Давайте подивимося, з чого він складається і як працює. Нижче на фотографії можна побачити, як цей індикатор виглядає на корпусі акумулятора.

А так він виглядає, якщо дістати його з акумулятора.

Схематично пристрій вбудованого індикатора АКБ можна подати так.

Принцип дії більшості гідрометрів наступний. Індикатор може показувати три різні положення у таких ситуаціях:

У міру заряджання акумулятора збільшується щільність електроліту. При цьому поплавець у формі кульки зеленого кольору піднімається трубкою вгору і стає видно через світловод в вічко індикатора. Зазвичай зелена кулька спливає при ступені зарядженості батареї від 65 відсотків і вище;
Якщо кулька тоне в електроліті, то значить щільність нижче за норму і заряд батареї недостатній. У цей момент у «вічко» індикатора буде видно трубку індикатора чорного кольору. Це буде говорити про необхідність заряджання. У деяких моделях додають кульку червоного кольору, яка піднімається трубкою при зниженій щільності. Тоді у «вічці» індикатора буде червоний колір;
І ще один варіант - це зниження рівня електроліту. Тоді через «око» індикатора буде видно поверхню електроліту. Це буде говорити про необхідність доливання дистильованої води. Щоправда, у випадку акумулятора, що не обслуговується, зробити це буде проблематично.

Такий інтегратор дозволяє провести попередню оцінку ступеня зарядженості АКБ. Повною мірою на показання гідрометра не слід покладатися.

Якщо почитати численні відгуки про роботу цих пристроїв, стає ясно, що вони часто показують неточні дані і швидко виходять з ладу. І на це є кілька причин:
Індикатор встановлено лише в одній із шести банок акумуляторної батареї. Це означає, що дані за щільністю та ступенем зарядженості у вас будуть лише по одному банку. Оскільки повідомлення між ними немає, про ситуацію в інших банках залишається лише здогадуватись. Наприклад, у цьому елементі рівень електроліту то, можливо нормальний, а деяких інших вже недостатній. Адже випаровування води з електроліту по банкам відрізняється (у крайніх цей процес іде інтенсивніше);
Індикатор виконується зі скла та пластику. Пластикові деталі можуть покоробитися від нагрівання або охолодження. В результаті ви бачитимете спотворені дані;

Щільність електроліту залежить від його температури. Гідрометр не враховує це у своїх показаннях. Наприклад, на холодному електроліті він може показати нормальну густину, хоча вона знижена.

Фабричні індикатори заряду АКБ

Сьогодні у продажу можна знайти досить цікаві пристрої для контролю заряджання акумулятора за його напругою. Давайте розглянемо деякі з них.

Цей пристрій продається як конструктора. Воно підійде для тих, хто товаришує з електротехнікою та паяльником.

Індикатор DC-12 дозволяє перевіряти заряд автомобільного акумулятора і функціонування реле-регулятора. Індикатор продається у вигляді комплекту запчастин та збирається самостійно.Вартість пристрою DC-12 становить 300-400 рублів.

Основні характеристики індикатора DC-12:

Діапазон напруг: 2,5-18 вольт;
Максимальний струм: до 20 мА;
Габарити друкованої плати: 43 на 20 мм.

Від якості заряджання акумулятора залежить, наскільки успішно пройде запуск автомобіля. Не багато водіїв стежать за ступенем заряджання АКБ. У статті розглядається такий корисний пристрій як індикатор заряду акумулятора: як влаштований, працює, дається інструкція і відео, як його самостійно виготовити.

[ Приховати ]

Характеристика індикатора рівня заряду батареї

На сучасних автомобілях з бортовим комп'ютером водій має можливість отримати інформацію про рівень. Старі моделі обладнані аналоговими вольтметрами, але вони не відображають істину картини стану акумулятора. Індикатор напруги (ІН) акумулятора – варіант мати оперативну інформацію про напругу батареї.

Призначення та пристрій

На ІН покладено дві функції – показувати, як заряджається АКБ від генератора, та інформувати про величину заряду акумулятора автомобіля.

Найпростіше зібрати такий пристрій своїми руками. Схема саморобного пристрою проста. Купуючи необхідні деталі, легко зібрати індикатор своїми руками. Таким чином можна заощадити, оскільки собівартість приладу виходить низькою (автор відео - AKA KASYAN).

Принцип дії

Індикатор рівня заряду має три світлодіодні лампочки різних кольорів. Зазвичай це: червоний, зелений та синій. Кожен із кольорів має своє інформативне навантаження. Червоний колір означає низьку зарядку, яка критична. Синій колір відповідає робочому режиму. Зелений колір говорить про повну зарядженість акумулятора.

Різновиди

ІН можуть бути розміщені на акумуляторних батареях у вигляді гідрометра або окремих пристроїв з інформаційним дисплеєм. Вбудовані ІН зазвичай розміщують на . Вони оснащуються поплавцевим індикатором (гідрометром). Він має просту конструкцію.

Випускаються заводські ІН:
Для тих, у кого машина обладнана другим акумулятором, корисним пристроєм буде панель з індикатором TMC. Це алюмінієва панель з розміщеним на ній вольтметром і перемикачем з однієї батареї на іншу.
ІН Signature Gold Style та Faria Euro Black Style – визначають рівень заряду акумулятора. Але їхня вартість надто висока, тому на них невеликий попит.

Посібник з виготовлення пристрою в домашніх умовах

Найпростішим і найдешевшим варіантом є ІН, виготовлений своїми руками. Його призначення - контролювати, як працює АКБ при значенні напруги в бортовій мережі в межах 6-14В.

Щоб прилад не працював постійно, слід підключати його через замок запалювання. У цьому випадку він буде працювати, коли вставлено ключ.

Для схеми знадобляться такі деталі:

друкована плата;
резистори: 2 опором 1 кОМ, 1 опором 2 ком і 3 опором 220 Ом;
транзистори: ВС547 - 1 і ВС557 - 1;
стабілітрони: один на 9,1, один на 10 В;
Світлодіодні лампочки (RGB): червоний, синій, зелений.

У світлодіодів за допомогою тестера потрібно визначити та перевірити висновки, щоб вони відповідали кольору. Збирається прилад згідно зі схемою.

Компоненти приміряють на плату та вирізають її відповідних розмірів. Бажано компонувати комплектуючі так, щоб вони займали менше місця.

Світлодіоди краще припаювати до дротів, а не на плату, щоб індикатори зручніше було розміщувати на панелі приладів.

За виготовленим пристроєм не можна визначити конкретні значення напруги батареї, можна лише орієнтуватися в яких межах воно знаходиться:

червоний горить, якщо напруга від 6 до 11;
синій відповідає напрузі від 11 до 13;
зелений означає повну зарядку, тобто напруга перевищує 13 ст.

Індикатор напруги акумулятора можна встановлювати у будь-якому місці салону. Найзручніше розміщувати його в нижній частині кермової колонки: світлодіоди будуть добре видно, і не заважатимуть управлінню. Крім того, пристрій легко буде підключити до замку запалювання. Після встановлення водій зможе завжди знати, наскільки заряджена батарея його автомобіля та заряджати свій акумулятор у разі потреби.

Найпростіший варіант показаний на рис. становить 1.8, і Q1 утримується в закритому стані. У міру зменшення заряду батареї напруга на світлодіоді D2 залишається майже постійним, а напруга на основі зменшується, і в якийсь час Q1 почне проводити струм. В результаті частина струму відгалужуватиметься в червоний світлодіод D1, і ця частка буде збільшуватися доти, поки в червоний світлодіод не потече весь струм.


Малюнок 1.	*Базова схема монітора напруги батареї.*

Для типових елементів двоколірного світлодіода відмінність у прямих напругах становить 0.25 В. Саме цим значенням визначається область переходу від зеленого кольору свічення до червоного. Повна зміна кольору світіння, що задається співвідношенням опорів резисторів дільника R1 і R2, відбувається в діапазоні напруг

Середина області переходу від одного кольору до іншого визначається різницею напруги на світлодіоді і на переході база-емітер транзистора і дорівнює приблизно 1.2 В. Таким чином, зміна B + від 7.1 до 5.8 приведе до зміни зеленого свічення на червоне.

Відмінності напруги залежатимуть від конкретних комбінацій світлодіодів і, можливо, їх буде недостатньо для повного перемикання кольорів. Тим не менш, пропоновану схему все одно можна використовувати, увімкнувши діод послідовно з D2.

На малюнку 2 резистор R1 замінений стабілітроном, в результаті чого область переходу стає набагато вужчою. Дільник більше не впливає на схему, і повна зміна кольору світіння відбувається при зміні напруги B + всього на 0.25 В. Напруга точки переходу дорівнюватиме 1.2 + V Z . (Тут V Z - напруга на стабілітроні, у нашому випадку дорівнює приблизно 7.2 В).

Недоліком такої схеми є її прив'язка до обмеженої шкали напруги стабілітронів. Ще більше ускладнює ситуацію той факт, що низьковольтні стабілітрони мають надто плавний злам характеристики, що не дозволяє точно визначити, якою буде напруга VZ при малих струмах у схемі. Одним з варіантів вирішення цієї проблеми може бути використання резистора, включеного послідовно зі стабілітроном, щоб мати можливість невеликого підстроювання за рахунок деякого збільшення напруги переходу.

При показаних опорах резисторів схема споживає струм 1 мА. Зі світлодіодами підвищеної яскравості цього достатньо для використання приладу всередині приміщення. Але навіть такий невеликий струм дуже значний для 9-вольтової батареї, тому вам доведеться вибирати між додатковим споживанням струму та ризиком залишити живлення увімкненим, коли потреби в ньому немає. Швидше за все після першої позапланової заміни батареї ви відчуєте користь від цього монітора.

Схему можна перетворити таким чином, щоб перехід від зеленого до червоного світіння відбувався у разі підвищення вхідної напруги. Для цього транзистор Q1 треба замінити на NPN і поміняти місцями емітер та колектор. А за допомогою пари NPN та PNP транзисторів можна зробити віконний компаратор.

З урахуванням досить великої ширини перехідної області схема на Малюнку 1 найкраще підходить для 9-вольтових батарей, в той час як схема на Малюнку 2 може бути адаптована для інших напруг.

Що може бути сумнішим, ніж акумулятор, що раптово сів у квадрокоптері під час польоту або металошукач, що відключився на перспективній галявині? Ось якби можна було заздалегідь дізнатися, наскільки сильно заряджений акумулятор! Тоді ми могли б підключити зарядку або встановити новий комплект батарей, не чекаючи сумних наслідків.

І ось тут народжується ідея зробити якийсь індикатор, який заздалегідь подасть сигнал про те, що батарейка скоро сяде. Над реалізацією цього завдання пихкали радіоаматори всього світу і сьогодні існує цілий вагон і маленький візок різних схемотехнічних рішень - від схем на одному транзисторі до наворочених пристроїв на мікроконтролерах.

Увага! Наведені в статті схеми лише сигналізують про низьку напругу на акумуляторі. Для попередження глибокого розряду необхідно вручну вимкнути навантаження або використовувати.

Варіант №1

Почнемо, мабуть, із простенької схемки на стабілітроні та транзисторі:

Розберемо, як вона працює.

Поки напруга вище за певний поріг (2.0 Вольта), стабілітрон знаходиться в пробої, відповідно, транзистор закритий і весь струм тече через зелений світлодіод. Як тільки напруга на акумуляторі починає падати і досягає значення порядку 2.0В + 1.2В (падіння напруга на переході база-емітер транзистора VT1), транзистор починає відкриватися і струм починає перерозподілятися між обома світлодіодами.

Якщо взяти двоколірний світлодіод, ми отримаємо плавний перехід від зеленого до червоного, включаючи всю проміжну гаму кольорів.

Типова відмінність прямої напруги у двоколірних світлодіодах становить 0.25 Вольта (червоний запалюється при нижчій напрузі). Саме цією різницею визначається область повного переходу між зеленим та червоним кольором.

Таким чином, не дивлячись на свою простоту, схема дозволяє заздалегідь дізнатися, що батарейка почала добігати кінця. Поки напруга на акумуляторі становить 3.25В або більше, світиться зелений світлодіод. У проміжку між 3.00 та 3.25V до зеленого починає підмішуватися червоний – чим ближче до 3.00 Вольтів, тим більше червоного. І, нарешті, при 3V горить лише чисто червоний колір.

Недолік схеми у складності підбору стабілітронів для отримання необхідного порога спрацьовування, а також постійному споживанні струму порядку 1 мА. Ну і, не виключено, що дальтоніки не оцінять цей задум із мінливими квітами.

До речі, якщо в цю схему поставити транзистор іншого типу, її можна змусити працювати протилежним чином – перехід від зеленого до червоного відбуватиметься, навпаки, у разі підвищення вхідної напруги. Ось модифікована схема:

Варіант №2

У наступній схемі використана мікросхема TL431, що є прецизійним стабілізатором напруги.

Поріг спрацьовування визначається дільником напруги R2-R3. При вказаних у схемі номіналах він становить 3.2 Вольта. При зниженні напруги на акумуляторі до цього значення мікросхема перестає шунтувати світлодіод і він запалюється. Це буде сигналом до того, що повний розряд батареї дуже близький (мінімально допустима напруга на одному банку li-ion дорівнює 3.0 В).

Якщо для живлення пристрою застосовується батарея з кількох послідовно ввімкнених банок літій-іонного акумулятора, то наведену вище схему необхідно підключити до кожної банки окремо. Ось таким чином:

Для налаштування схеми підключаємо замість батарей регульований блок живлення та підбором резистора R2 (R4) добиваємося запалювання світлодіода в потрібний момент.

Варіант №3

А ось проста схема індикатора розрядки li-ion акумулятора на двох транзисторах:
Поріг спрацьовування визначається резисторами R2, R3. Старі радянські транзистори можна замінити на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) та BC556, BC557 (КТ3107).

Варіант №4

Схема на двох польових транзисторах, що споживає в режимі очікування буквально мікроструми.

При підключенні схеми до джерела живлення позитивна напруга на затворі транзистора VT1 формується за допомогою дільника R1-R2. Якщо напруга вище напруги відсікання польового транзистора, він відкривається і притягує затвор VT2 на землю, тим самим закриваючи його.

У певний момент, у міру розряду акумулятора, напруга, що знімається з дільника, стає недостатнім для відмикання VT1 і він закривається. Отже, на затворі другого левика з'являється напруга, близька до напруги живлення. Він відкривається та запалює світлодіод. Світіння світлодіода сигналізує про необхідність підзаряду акумулятора.

Транзистори підійдуть будь-які n-канальні з низькою напругою відсічення (чим менше – тим краще). Працездатність 2N7000 у цій схемі не перевірялася.

Варіант №5

На трьох транзисторах:

Думаю, схема не потребує пояснень. Завдяки великому коеф. Підсилення трьох транзисторних каскадів, схема спрацьовує дуже чітко - між світлодіодом, що горить і не горить, досить різниці в 1 соту частку вольта. Споживаний струм при включеній індикації – 3 мА, при вимкненому світлодіоді – 0.3 мА.

Не зважаючи на громіздкий вигляд схеми, готова плата має досить скромні габарити:

З колектора VT2 можна брати сигнал, що дозволяє підключення навантаження: 1 – дозволено, 0 – заборонено.

Транзистори BC848 та BC856 можна замінити на ВС546 та ВС556 відповідно.

Варіант №6

Ця схема мені подобається тим, що вона не лише включає індикацію, а й відрубує навантаження.

Жаль тільки, що сама схема від акумулятора не відключається, продовжуючи споживати енергію. А жере вона, завдяки світлодіоду, що постійно горить, чимало.

Зелений світлодіод у разі виступає у ролі джерела опорного напруги, споживаючи струм порядку 15-20 мА. Щоб позбавитися такого ненажерливого елемента, замість джерела зразкової напруги можна застосувати ту ж TL431, включивши її за такою схемою *:

*катод TL431 підключити до другого рішення LM393.

Варіант №7

Схема із застосуванням так званих моніторів напруги. Їх ще називають супервізорами і детекторами напруги (voltdetector). Це спеціалізовані мікросхеми, розроблені спеціально для контролю за напругою.

Ось, наприклад, схема, що підпалює світлодіод при зниженні напруги на акумуляторі до 3.1V. Зібрано на BD4731.

Погодьтеся, простіше нікуди! BD47xx має відкритий колектор на виході, а також обмежує вихідний струм на рівні 12 мА. Це дозволяє підключати до неї світлодіод безпосередньо без обмежувальних резисторів.

Аналогічно можна застосувати будь-який інший супервізор на будь-яку іншу напругу.

Ось ще кілька варіантів на вибір:

на 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
на 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
серія MN1380 (або 1381, 1382 – вони відрізняються тільки корпусами). Для наших цілей найкраще підходить варіант із відкритим стоком, про що свідчить додаткова циферка "1" у позначенні мікросхеми – MN13801, MN13811, MN13821. Напруга спрацьовування визначається буквеним індексом: MN13811-L саме на 3,0 Вольта.

Також можна взяти радянський аналог – КР1171СПхх:

Залежно від цифрового позначення, напруга детекції буде різною:

Сітка напруг не дуже підходить для контролю за li-ion акумуляторами, але зовсім скидати цю мікросхему з рахунків, думаю, не варто.

Безперечні переваги схем на моніторах напруги – надзвичайно низьке енергоспоживання у вимкненому стані (одиниці і навіть частки мікроампер), а також її крайня простота. Найчастіше вся схема вміщується безпосередньо на висновках світлодіода:

Щоб зробити індикацію розряду ще помітнішою, вихід детектора напруги можна навантажити на миготливий світлодіод (наприклад, серії L-314). Або самому зібрати найпростішу "моргалку" на двох біполярних транзисторах.

Приклад готової схеми, що сповіщає про батарею, що сів, за допомогою світлодіода, що спалахує, наведено нижче:

Ще одна схема з блимаючим світлодіодом буде розглянута нижче.

Варіант №8

Крута схема, що запускає моргання світлодіода, якщо напруга на літієвому акумуляторі впаде до 3.0 Вольта:

Ця схема змушує спалахувати надяскравий світлодіод з коефіцієнтом заповнення 2.5% (тобто тривала пауза - короткий спалах - знову пауза). Це дозволяє знизити споживаний струм до кумедних значень - у вимкненому стані схема споживає 50 нА (нано!), А в режимі моргання світлодіодом - всього 35 мкА. Чи зможете запропонувати щось більш економічне? Навряд чи.

Як можна було помітити, робота більшості схем контролю за розрядом зводиться до порівняння якоїсь зразкової напруги з контрольованою напругою. Надалі ця різниця посилюється та включає/відключає світлодіод.

Зазвичай як підсилювач різниці між опорною напругою і напругою на літієвому акумуляторі використовують каскад на транзисторі або операційний підсилювач, включений за схемою компаратора.

Але є й інше рішення. Як підсилювач можна застосувати логічні елементи - інвертори. Так, це нестандартне використання логіки, але це працює. Подібна схема наведена у наступному варіанті.

Варіант №9

Схема 74HC04.

Робоча напруга стабілітрона повинна бути нижчою за напругу спрацьовування схеми. Наприклад, можна взяти стабілітрони на 2.0 – 2.7 Вольта. Точне підстроювання порога спрацьовування задається резистором R2.

Схема споживає від батареї близько 2 мА, тому її теж треба включати після вимикача живлення.

Варіант №10

Це навіть не індикатор розряду, а швидше цілий світлодіодний вольтметр! Лінійна шкала із 10 світлодіодів дає наочне уявлення про стан акумулятора. Весь функціонал реалізований всього на одній-єдиній мікросхемі LM3914:

Дільник R3-R4-R5 задає нижню (DIV_LO) і верхню (DIV_HI) порогову напругу. При зазначених на схемі значеннях світіння верхнього світлодіода відповідає напруга 4.2 Вольта, а при зниженні напруги нижче 3х вольт згасне останній (нижній) світлодіод.

Підключивши дев'яте виведення мікросхеми на "землю", можна перевести її в режим "точка". У цьому режимі завжди світиться лише один світлодіод, що відповідає напрузі живлення. Якщо залишити як на схемі, то світитиметься ціла шкала зі світлодіодів, що нераціонально з погляду економічності.

Як світлодіоди потрібно брати тільки світлодіоди червоного свічення, т.к. вони мають найменшу пряму напругу при роботі. Якщо, наприклад, взяти сині світлодіоди, то при акумуляторі, що сів до 3х вольт, вони, швидше за все, взагалі не загоряться.

Сама мікросхема споживає близько 2.5 мА плюс 5 мА на кожен запалений світлодіод.

Недоліком схеми вважатимуться неможливість індивідуальної налаштування порога запалювання кожного світлодіода. Можна встановити лише початкове і кінцеве значення, а вбудований в мікросхему дільник розіб'є цей інтервал на рівні 9 відрізків. Але, як відомо, ближче до кінця розряду, напруга на акумуляторі починає дуже швидко падати. Різниця між акумуляторами, розрядженими на 10% і 20%, може становити десяті частки вольта, а якщо порівняти ці ж акумулятори, тільки розряджені на 90% і 100%, то можна побачити різницю в цілий вольт!

Типовий графік розряду Li-ion акумулятора, наведений нижче, наочно демонструє цю обставину:

Таким чином, використання лінійної шкали для індикації ступеня розряду акумулятора не є доцільним. Потрібна схема, що дозволяє задати точні значення напруги, при яких загорятиметься той чи інший світлодіод.

Повний контроль за моментами включення світлодіодів дає схема, подана нижче.

Варіант №11

Дана схема є 4-розрядним індикатором напруги на акумуляторі/батарейці. Реалізована на чотирьох ОУ, що входять до складу мікросхеми LM339.

Схема працездатна до напруги 2 Вольта, споживає менше міліампера (крім світлодіода).

Зрозуміло, для відображення реального значення витраченої та ємності акумулятора, що залишилася, необхідно при налаштуванні схеми врахувати криву розряду використовуваного акумулятора (з урахуванням струму навантаження). Це дозволить задати точні значення напруги, що відповідають, наприклад, 5%-25%-50%-100% залишкової ємності.

Варіант №12

Ну і, звичайно, найширший простір відкривається при використанні мікроконтролерів з вбудованим джерелом опорної напруги і АЦП, що мають вхід. Тут функціонал обмежується лише вашою фантазією та вмінням програмувати.

Як приклад наведемо найпростішу схему на контролері ATMega328.

Хоча тут, для зменшення габаритів плати, краще було б взяти 8-хвилинну ATTiny13 в корпусі SOP8. Тоді було б взагалі шикарно. Але нехай це буде вашим домашнім завданням.

Світлодіод взятий триколірний (від світлодіодної стрічки), але задіяні лише червоний та зелений.

Готову програму (скетч) можна завантажити за цим посиланням.

Програма працює так: кожні 10 секунд опитується напруга живлення. Виходячи з результатів вимірювань МК керує світлодіодами за допомогою ШІМ, що дозволяє отримувати різні відтінки світіння змішуванням червоного та зеленого кольорів.

Свіжозряджений акумулятор видає порядку 4.1В - світиться зелений індикатор. Під час зарядки на АКБ є напруга 4.2В, при цьому моргатиме зелений світлодіод. Як тільки напруга впаде нижче 3.5В, почне блимати червоний світлодіод. Це буде сигналом до того, що акумулятор майже сів і його час заряджати. В іншому діапазоні напруг індикатор змінюватиме колір від зеленого до червоного (залежно від напруги).

Варіант №13

Ну і на закуску пропоную варіант переробки стандартної плати захисту (їх ще називають), що перетворює її на індикатор акумулятора, що сів.

Ці плати (PCB-модулі) видобуваються із старих батарей мобільних телефонів мало не в промислових масштабах. Просто підбираєте на вулиці викинутий акумулятор від мобіли, потрошіть його та плата у вас у руках. Решту утилізуєте як належить.

Увага!!! Трапляються плати, що включають захист від перерозряду при неприпустимо низькому напрузі (2.5В і нижче). Тому з усіх наявних плат необхідно відібрати тільки ті екземпляри, які спрацьовують при правильному напрузі (3.0-3.2V).

Найчастіше PCB-плата є таку схемку:

Мікрозбірка 8205 - це два мільйонні польові, зібрані в одному корпусі.

Внісши в схему деякі зміни (показані червоним кольором), ми отримаємо чудовий індикатор розряду li-ion акумулятора, що практично не споживає струм у вимкненому стані.

Так як транзистор VT1.2 відповідає за відключення зарядного пристрою від банки акумулятора при перезарядженні, то він у нашій схемі зайвий. Тому ми повністю виключили цей транзистор із роботи, розірвавши ланцюг стоку.

Резистор R3 обмежує струм через світлодіод. Його опір необхідно підібрати таким чином, щоб свічення світлодіода було вже помітним, але струм, що споживається, ще не був занадто великий.

До речі, можна зберегти всі функції модуля захисту, а індикацію зробити за допомогою окремого транзистора, що управляє світлодіодом. Тобто індикатор загорятиметься одночасно з вимкненням акумулятора в момент розряду.

Замість 2N3906 підійде будь-який малопотужний p-n-p транзистор, що є під рукою. Просто підпаяти світлодіод безпосередньо не вийде, тому що. вихідний струм мікросхеми, що управляє ключами, занадто малий і вимагає посилення.

Будь ласка, враховуйте те, що схеми індикаторів розряду самі споживають енергію акумулятора! Щоб уникнути неприпустимого розряду, підключайте схеми індикаторів після вимикача живлення або використовуйте схеми захисту, .

Як, напевно, не складно здогадатися, схеми можуть бути використані і навпаки – як індикатор заряду.

Світлодіодний індикатор заряду звичайної або акумуляторної батареї, де всі пороги встановлюються за допомогою потенціометрів, можна зібрати за наведеною в даному матеріалі схемою. Величезним плюсом є те, що він працює з батареями від 3 до 28 Ст.

Схема індикатора розряду акумулятора

Самі світловипромінюючі діодні індикатори бувають різних типів і кольорів, що рекомендуються на самій схемі. Через відмінності у прямому падінні напруги, струмообмежуючі резистори повинні бути скориговані для досягнення найкращої продуктивності та однорідності свічення. За схемою R18-R22 пропонуються однакового опору - зверніть увагу, що ці резистори в результаті не повинні бути рівними. Однак якщо всі вони одного кольору, одного номіналу резистора буде достатньо.

Колір світлодіода – рівень заряду

червоний: від 0 до 25%
Помаранчевий : 25 - 50%
Жовтий : 50 - 75%
Зелений : 75 - 100%
Синій: >100% напруги

Тут LM317 працює як просте джерело опорної напруги 1.25 В. Мінімальна вхідна напруга повинна перевищувати вихідну напругу на значення в пару вольт. Мінімальна вхідна напруга = 1,25 В + 1,75 В = 3 В. Хоча LM317 має мінімальне навантаження по даташиту 5 мА, не виявлено жодного екземпляра, який не функціонував би при 3,8 мА. Саме резистор R5 (330 Ом) забезпечує мінімальне навантаження.

При випробуваннях оцінювався рівень заряду 4,5 В батареї, саме для неї наводяться напруги на схемі. Налаштування відбувається так: спочатку повинні бути визначені напруги спрацьовування кожного компаратора відповідно до рівня розряду батареї, потім напруга повинна бути розділена за коефіцієнтом поділу дільника напруги. Так, для 4,5 В АКБ, воно виглядає так:

Порогове значення напруг

4.8V 1.12V
4.5V 1.05V
4,2 0.98V
3.9V 0.91V

Робота індикатора стану АКБ

Мікросхема LM317 U3 – це 1.25 вольтове джерело опорної напруги. Резистори R5 і R6 утворюють дільник напруги, що знижує напругу батареї до рівня, що знаходиться недалеко від опорної напруги. Елемент U2A є підсилювачем, тому незалежно від того, скільки струм споживання цього вузла, напруга залишається стабільним. Резистори R8 - R11 забезпечують високий опір входи компаратора. U1 складається з чотирьох компараторів, які порівнюють опорну напругу потенціометрів із напругою батареї. ОУ LM358 U2B теж працює як своєрідний компаратор, який контролює світлодіод нижчого порядку.

На граничних значеннях напруги світлодіоди можуть світити не чітко, зазвичай відбувається мерехтіння між двома сусідніми світлодіодами. Щоб запобігти цьому, невелика кількість напруги позитивного зворотного зв'язку додається через R14-R17.

Тестування індикатора

Якщо тестування проводиться безпосередньо з акумулятора, зверніть увагу на те, що захист від зворотної полярності не передбачено. Краще спочатку підключати ланцюги живлення через резистор 100 Ом, щоб обмежити можливі несправності. А після визначення того, що правильна полярність, цей резистор може бути видалений.

Спрощена версія індикатора

Для тих, хто хоче зібрати простіший пристрій, мікросхема U2, всі діоди і деякі резистори можуть бути усунені. Радимо почати з цієї версії, а потім, переконавшись у роботі, збирати повну версію індикатора розряду акумулятора. Всім удачі у запуску!