Індикатори акумуляторної батареї: довіряй, але перевіряй

1. Принцип роботи
2. Схема індикатора розряду акумулятора
3. Колір світлодіода - рівень заряду
4. Граничне значення напруг
5. тестування індикатора
6. Спрощена версія індикатора
7. схема
8. Принцип роботи
9. Друкована плата і деталі збірки

Наши партнеры ArtmMisto

У сучасній практиці ще зустрічаються автомобілі, на яких немає ні бортового комп'ютера, ні табло з індикатором заряду акумуляторної батареї . Пересування без індикатора загрожує повною зупинкою двигуна і неможливістю надалі запустити його.

Індикатор заряду акумулятора виконує дві функції: показує зарядку струму акумулятора від генератора і інформативно величину заряду АКБ. Існує кілька способів усунути цю недоробку у автомобіля. Один з них найпростіший, зробити своїми руками пристрій показує зарядку батареї.

У доступних джерелах є багато пропозицій виготовлення цифрової ланцюга струму такого пристрою. Воно має досить простий вигляд. Для цього потрібні навички по пайці радіодеталей і бажання зібрати пристрій своїми руками. Вибрати світлодіод, стабілітрон, макетну плату і резистори. Схема індикатора заряду АКБ приведена на малюнку нижче.

Принцип роботи

Світлодіодний індикатор завдяки наявності трьох кольорів світлодіодів може показувати різні фази зарядки струму. Початок зарядки. Робочу середину. Попередження закінчення процесу. Це схема дає нам можливість контролювати весь робочий цикл батареї.

Спаяти деталі своїми руками нескладно, але для початку зроби перевірку тестером. Якщо всі деталі справні можна зробити збірку по схемі. Прозванням тестером світлодіодний вихід. визначаємо вихід низької напруги струму від шести до одинадцяти вольт.

Це світлодіод червоного кольору. Від одинадцяти до тринадцяти вольт - жовтий. Понад тринадцять - буде світлодіод зеленого кольору. Схема має простий набір деталей і працює надійно.

Цікаво! АКБ видає на світлодіод певну напругу струму. Він спалахує. Так ми визначаємо початок і закінчення заряду АКБ.

Якщо у вас немає яких, або комплектуючих, то потрібно подивитися в інтернеті аналогічні схеми і своїми руками доопрацювати пристрій. Схема буде також показувати надійно індикацію заряду струму батареї.

Для автомобіля важливо, щоб схема працювала не постійно, а лише коли водій перебував за кермом. Рекомендується після закінчення роботи своїми руками отримане пристрій змонтувати під рульовим колесом і з'єднати з замком запалювання. У цьому випадку індикатор буде працювати тільки при включеному запалюванні автомобіля.

Ми бачимо, що після закінчення робіт, своїми руками можна створити зручний і необхідний для надійної експлуатації автомобіля індикатор заряду батареї. Собівартість такого виробу буде не високою.

Важливо! Надійність індикатора і зручність його розміщення дозволяє ефективно буде усунено доопрацювання конструкторів - виробників автомобілів.

З одного боку будь-який пристрій, будь то транспортний засіб або проста кухонне начиння, здається досконалою і доопрацьованій з технічної точки зору. Що не вимагає втручання людської думки і грамотних рук.

З іншого, завжди знайдуться грамотні «Кулібіни», для яких цей пристрій здається недосконалим і потребує вдосконалення і технічного доопрацювання.

На цьому і будується прогресивний технічний прогрес. Начебто проста, але при цьому життєво необхідна наочна індикація процесу зарядки акумуляторної батареї автомобіля, не спроектована архітекторами знайшла свою просту розробку простими шанувальниками світу науки і техніки.

Світлодіодний індикатор рівня заряду звичайної або акумуляторної батареї, де все 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 В.

Схема індикатора розряду акумулятора

Самі светоизлучающие діодні індикатори бувають різних типів і квітів, рекомендовані показані на самій схемі. Через відмінності в прямому падінні напруги, токоограничивающие резистори повинні бути скориговані для досягнення оптимальної роботи та однорідності світіння. За схемою R18-R22 пропонуються однакового опору - зверніть увагу, що ці резистори в результаті не повинні бути рівні. Однак, якщо всі вони одного кольору, одного номіналу резистора буде досить.

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 простий джерело опорного 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 даташіту 5 мА, не виявлено жодного примірника, яка 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 і наводяться напруги на схемі. Налаштування відбувається так: спочатку повинні бути визначені напруги спрацьовування кожного компаратора відповідно до рівня розряду батареї, потім напруга повинна бути розділене за коефіцієнтом ділення подільника напруги. Так, для 4,5 В АКБ, воно виглядає наступним чином:

Граничне 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 вольта джерело опорного напруги. Резистори R5 і R6 утворюють дільник напруги, що знижує напругу батареї до рівня, який знаходиться недалеко від значення опорного напруги. Елемент U2A є підсилювачем, так що незалежно від того, скільки ток споживання цього вузла, напруга залишається стабільним. Резистори R8 - R11 забезпечують високий опір на входи компаратора. U1 складається з чотирьох компараторів, які порівнюють опорна напруга потенціометрів з напругою батареї. ОУ LM358 U2B - теж працює як своєрідний компаратор, який контролює світлодіод нижчого порядку.

На граничних значеннях напруги світлодіоди можуть світло не чітко, як правило відбувається мерехтіння між двома сусідніми світлодіодами. Щоб запобігти цьому, невелика кількість напруги позитивної зворотнього зв'язку додається через R14 - R17.

тестування індикатора

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

Спрощена версія індикатора

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

Для зручності візуального визначення робочого стану акумулятора на ньому є спеціальні індикатори. (До речі, зовнішнім виглядом індикатор чимось схожий з ареометром). Стан всередині ємності індикатор відображає одним з трьох кольорів: зелений - все відмінно, чорний - терміново зарядити, білий - «Бобик здох». Начебто все в порядку: адже зручність - на обличчя! До речі, раніше доводилося досить часто доводилося викручувати пробки «банок», щоб побачити стан всередині ємності. Сьогодні ж все набагато простіше. Але є у багатьох автовласників одне питання: а наскільки точний «діагноз» індикатора? Не може він бути помилковим? Що ж, давайте дивитися. Отже!

На превеликий жаль індикатор не може точно відобразити всю глибину стану АКБ. Приклад: ви бачите ваш індикатор - він показує зелений. Начебто, все відмінно, так? Але є нюанс: зеленим ваш індикатор буде і при ступеня заряду в 100% і при 60%. Відчули різницю? 40% різниці - це забагато, але індикатор не поспішати говорити вам про це. З одного боку - тут немає нічого дивного, оскільки навіть при такому заряді ваше авто нормально заведеться. Правда, тільки в дуже теплу пору року. А якщо на дворі - зима? А індикатор показує, що все в порядку? А чи знаєте ви, що взимку двигун може не стартувати навіть при 75% зарядженості батареї - куди вже тут змагатися 60%? Виходить парадокс: навіть напівдохлий акумулятор буде показувати, що все в порядку. Але це було б півбіди, якби не такий момент, як прокрутити при старті: навіть «драйвер» зі стажем не завжди розуміє, що прокрутити - це наслідок неповної потужності батареї і часто приймає їх за дефектність стартера.

Власне кажучи, якщо просто врахувати такі моменти, як щільність електроліту і температуру повітря, то можна сказати наступне: індикатор не є точним показником дійсного стану ємності батареї! При чому тут щільність і температура? А при тому, що щільність електроліту знижується якраз в залежності від температури повітря!

Проте, якщо ваш індикатор показує вам «білу картку» (тобто - білий колір), то в цьому випадку подальшу експлуатацію батареї слід негайно припинити! Чому? Акумулятор може вибухнути, причому - в самому прямому сенсі цього слова. У ємності «дохлого» акумулятора утворюється гримуча суміш з водню і кисню. Найменша іскра і - «моменто Море» (моментально в море).

Наостанок ще один момент: індикатор показує стан лише одного осередку батареї - в яку він вбудований! Таким чином, це ще один фактор, який вказує на неспроможність даного «приладу».

Загалом, товариші, індикатор - індикатором, але краще використовувати перевірені способи перевірки батареї - спеціальними приладами. Але про це - в наступній статті. Успіхів!

Успішний пуск автомобільного двигуна багато в чому залежить від стану заряду акумулятора. Регулярно перевіряти напругу на клемах за допомогою мультиметра - незручно. Набагато практичніше скористатися цифровим або аналоговим індикатором, розташованим поруч з панеллю приладів. найпростіший індикатор заряду акумулятора можна зробити своїми руками, в якому п'ять світлодіодів допомагають відслідковувати поступовий розряд (заряд) батареї.

схема

Вже згадана принципова схема являє собою простий пристрій, що відображає рівень заряду акумулятора на 12 вольт. Її ключовим елементом є мікросхема LM339, в корпусі якої зібрано 4 однотипних операційних підсилювача (компаратора). Загальний вигляд LM339 і призначення висновків показаний на малюнку.
Прямі та інверсні входи компараторів підключені через резистивні подільники. Як навантаження використовуються індикаторні світлодіоди 5 мм.

Діод VD1 служить захистом мікросхеми від випадкової зміни полярності. Стабілітрон VD2 задає опорна напруга, яке є еталоном для майбутніх вимірів. Резистори R1-R4 обмежують струм через світлодіоди.

Принцип роботи

Працює схема індикатора заряду акумулятора на світлодіодах наступним чином. Застабілізовано за допомогою резистора R7 і стабілітрона VD2 напруга 6,2 вольт надходить на резистивний дільник , Зібраний з R8-R12. Як видно зі схеми між кожною парою цих резисторів формуються опорні напруги різного рівня, які надходять на прямі входи компараторів. У свою чергу інверсні входи об'єднані між собою і через резистори R5 і R6 підключені до клем акумуляторної батареї (АКБ).

В процесі заряду (розряду) акумулятора поступово змінюється напруга на інверсних входах, що призводить до почергового переключення компараторов. Розглянемо роботу операційного підсилювача OP1, який відповідає за індикацію максимального рівня заряду. Задамо умова, якщо заряджений акумулятор має напругу 13,5В, то останній світлодіод починає горіти. Гранична напруга на його прямому вході, при якому засвітиться цей світлодіод, розрахуємо за формулою:

U OP1 + = U СТ VD2 - U R8,

U СТ VD2 = U R8 + U R9 + U R10 + U R11 + U R12 = I * (R8 + R9 + R10 + R11 + R12)

I = U СТ VD2 / (R8 + R9 + R10 + R11 + R12) = 6,2 / (5100 + 1000 + 1000 + 1000 + 10000) = 0,34 мА,

U R8 = I * R8 = 0,34 мА * 5,1 кОм = 1,7В

U OP1 + = 6,2-1,7 = 4,5 В

Це означає, що при досягненні на інверсному вході потенціалу величиною більш 4,5 вольт компаратор OP1 переключиться і на його виході з'явиться низький рівень напруги, а світлодіод засвітиться. За вказаними формулами можна розрахувати потенціал на прямих входах кожного операційного підсилювача. Потенціал на інверсних входах знаходять з рівності: U OP1- = I * R5 = U БАТ - I * R6.

Друкована плата і деталі збірки

Друкована плата виготовляється з одностороннього фольгованого текстоліту розміром 40 на 37 мм, яку можна завантажити. Вона призначена для монтажу DIP елементів наступного типу:

• резистори МЛТ-0,125Вт з точністю не менше 5% (ряд Е24)
  R1, R2, R3, R4, R7, R9, R10, R11- 1 кОм,
  R5, R8 - 5,1 кОм,
  R6, R12 - 10 кОм;
• діод VD1 будь-який малопотужний зі зворотним напругою не нижче 30В, наприклад 1N4148;
• стабілітрон VD2 малопотужний з напругою стабілізації 6,2В. Наприклад, КС162А, BZX55C6V2;
• світлодіоди LED1-LED5 - індикаторні типу АЛ307 будь-якого кольору світіння.

Дану схему можна використовувати не тільки для контролю напруги на 12 вольтів акумуляторах. Перерахувавши номінали резисторів, розташованих у вхідних ланцюгах, отримуємо світлодіодний індикатор на будь-яке бажане напруга. Для цього слід задатися граничними напруженнями, при яких будуть включатися світлодіоди, а потім скористатися формулами для перерахунку опорів, наведені вище.

Читайте також

Індикатор розряду акумулятора призначений для отримання оперативного попередження про розряд акумуляторної батареї, що допоможе захистити вас від багатьох проблем. Пропонована схема досить проста, а вся регулювання полягає в виставляння порога спрацьовування змінним резистором для включення світлодіодним індикації.

Щоб максимально спростити саморобну конструкцію, інформація про ступінь розряду батареї надходить за принципом світлодіодного стовпчика, тобто чим вище напруга на батареї, тим більше світлодіодів спалахує. Нижній рівень відзначається червоним світлодіодом (верхній за схемою), на максимальна напруга вказує нижній зелений світлодіод . Повна відсутність світіння говорить про сильну критичному розряді акумулятора.

В основі конструкції лежать чотири компаратора операційного підсилювача LM324, кожен з них контролює певний рівень напруги.

Опорна напруга в 5 вольт для всіх чотирьох компараторів йде зі стабілітрона і опору R6.

Якщо на прямому вході ОУ потенціал буде менше потенціалу на його інверсному вході, на виході компаратора присутній низький логічний рівень і світлодіод не горить. Якщо опорна напруга перевищить потенціал на протилежному вході компаратор перемикається, і світлодіод загориться. Для кожного компаратора встановлений свій персональний рівень, який налаштовується опором подільника на резисторах R1-R5.

Варіант цієї конструкції, але вже на операційному підсилювачі LM 339 підійде для акумуляторів з вихідним напругою 6 або 12 вольт.

В арсеналі вітчизняних мікросхем є серія КР1171, які спеціально розроблені для контролю зниження напруги харчування. Ось і використовуємо її для контролю напруги в акумуляторної батареї.

Малий споживаний струм в режимі «вик.» Дозволяє вбудовувати цю конструкцію в пристрої з безперервним контролем напруги акумуляторної батареї. При цьому індикатор можна підключити до вимикача живлення пристрою, безпосередньо до клем акумуляторної батареї. Для переробки даної схеми індикатора на іншу напругу досить використовувати відповідну мікросхему серії КР1171 і підібрати резистор R1 для нового напруги. Виняток становить тільки мікросхема КР1171СП20, т. К. Її граничний рівень 2В, а генератор на мікросхемі К561ЛА7 не працює.

Для досягнення мінімальних розмірів можна замість динаміка використовувати мініатюрний випромінювач. C допомогою опору R6 можна регулювати гучність звуку.

Дана конструкція розрахована на напругу акумуляторної батареї від 6 до 24 вольт.

Схема складається з дільника напруги на резисторах R1 R2, перший транзистор реагує на зменшення напруги нижче заданого значення, а електронний ключ на другому транзисторі, через стічну ланцюг запускає свepx'яркій світлодіод.

При підключенні схеми до акумуляторної батареї, напруга котopoгo необхідно контролювати, на затворі першого транзистора з'являється напруга позитивної полярності, регульоване резистором R2. Якщо воно вище порогового - транзистор відкритий, опір його каналу не вище десятка Ом, тому напруга на стоці другого транзистора VТ2 прагне до нуля і він закритий, світлодіод відповідно не горить, сигналізуючи про те, що напруга акумуляторної батареї в нормі. При зниженні напруги до порогового рівня, при якому напруга на затворі першого транзистора стає нижче порогового, він закривається, опір його каналу різко зростає і напруга на стоці прагне до значення напруги харчування. При цьому відкривається транзисторний ключ і світлодіод загоряється, кажучи про неприпустимою ступеня розряду акумуляторної батареї.

На транзисторах VT2, VT3 побудований тригер Шмітта, на VT1 - модуль заборони його спрацьовування. У колекторних ланцюг VT3 включений індикатор HL1, розміщений на приладовій панелі. У гарячому стані нитка розжарення індикатора має опір в районі 50 Ом. Опір холодної нитки індикатора в кілька разів нижче. Тому транзистор VT3 витримує кидок струму в колекторної ланцюга до рівня 2,5 А.

напруга бортовий мережі за мінусом напруги на стабілітроні VD2 через дільник R5-R6 надходить на базу VT2. Якщо воно вище 13,5 В, тригер Шмітта перемикається і транзистор VT3 закритий, а HL1 не світиться.