Індикатор рівня заряду батареї. Майстеримо індикатор напруги АКБ самі: висока якість із мінімальними витратами. Види індикаторів заряду акумулятора

Найдивовижніше те, що схема індикатора рівня заряду акумуляторної батареїне містить ні транзисторів, ні мікросхем, ні стабілітронів. Тільки світлодіоди та резистори, включені таким чином, що забезпечується індикація рівня підведеної напруги.

Схема індикатора

Робота пристрою ґрунтується на початковій напрузі увімкнення світлодіода. Будь-який світлодіод – це напівпровідниковий прилад, який має граничну точку напруги, тільки перевищивши яку він починає працювати (світити). На відміну від лампи розжарювання, яка має майже лінійні вольтамперні характеристики, світлодіод дуже близька характеристика стабілітрона, з різкою крутизною струму при збільшенні напруги.
Якщо включити світлодіоди в ланцюг послідовно з резисторами, кожен світлодіод почне включатися тільки після того, як напруга перевищить суму світлодіодів в ланцюгу для кожного відрізка ланцюга окремо.
Поріг напруги відкриття або початку загоряння світлодіода може коливатися від 1,8 до 2,6 В. Все залежить від конкретної марки.
У результаті, кожен світлодіод спалахує тільки після того, як спалахнув попередній.

Схему я зібрав на універсальній монтажній платі, спаявши виведення елементів між собою. Для кращого сприйняття я взяв світлодіоди різних кольорів.
Такий індикатор можна зробити не лише на шість світлодіодів, а, наприклад, на чотири.
Використовувати індикатор можна не тільки для акумулятора, але і для створення індикації рівня на музичних колонках. Підключивши пристрій до виходу підсилювача потужності, паралельно колонці. Тим самим можна відстежувати критичні рівні акустичної системи.
Можливо знайти й інші застосування цієї, насправді, дуже простої схеми.

Успішний пуск автомобільного двигуна залежить від стану заряду акумулятора. Регулярно перевіряти напругу на клемах за допомогою мультиметра – незручно. Набагато практичніше скористатися цифровим або аналоговим індикатором, розташованим поруч із панеллю приладів. Найпростіший індикатор заряду акумулятора можна зробити власноруч, у якому п'ять світлодіодів допомагають відстежувати поступовий розряд або заряд батареї.

Принципова схема

Розглянута принципова схемаіндикатор рівня заряду являє собою найпростіший пристрій, що відображає рівень заряду акумулятора (АКБ) на 12 вольт. Її ключовим елементом є мікросхема LM339, в корпусі якої зібрано 4 однотипні операційні підсилювачі (компаратора). Загальний вигляд LM339 та призначення висновків показано на малюнку. Прямі та інверсні входи компараторів підключені через резистивні дільники. Як навантаження використовуються індикаторні світлодіоди 5 мм.

Діод VD1 є захистом мікросхеми від випадкової зміни полярності. Стабілітрон VD2 задає опорну напругу, яка є еталоном для майбутніх вимірів. Резистори R1-R4 обмежують струм через світлодіоди.

Принцип роботи

Працює схема індикатора заряду акумулятора на світлодіодах в такий спосіб. Застабілізована за допомогою резистора R7 та стабілітрону VD2 напруга 6,2 вольт надходить на резистивний дільник, зібраний з R8-R12. Як видно зі схеми між кожною парою цих резисторів формуються опорні напруження 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).

У процесі заряду акумулятора поступово змінюється напруга на інверсних входах, що призводить до почергового перемикання компараторів. Розглянемо роботу операційного підсилювача OP1, який відповідає за індикацію максимального рівнязаряду АКБ. Задамо умову, якщо заряджений акумулятор має напругу 13,5, то останній світлодіод починає горіти. Порогова 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 = 1,7 В
U OP1+ = 6,2-1,7 = 4,5 В

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

Друкована плата та деталі збирання

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-0,125 Вт 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 зворотною напругою не нижче 30, наприклад, 1N4148;
• стабілітрон VD2 малопотужний з напругою стабілізації 6,2 В. Наприклад, КС162А, BZX55C6V2;
• світлодіоди LED1-LED5 – індикаторні типи

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 типіві квітів, що рекомендуються показані на самій схемі. Через відмінності у прямому падінні напруги, струмообмежувальні резистори повинні бути скориговані для досягнення найкращої продуктивностіта однорідності світіння. 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 позитивної напруги зворотнього зв'язкудодається 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 нормальній роботі, збирати повну версіюіндикатор розряду акумулятора. Всім удачі у запуску!

• 20.09.2014

  Тригер - це уст-во з двома стійкими станами рівноваги, призначені для запису та зберігання інформації. Тригер здатний зберігати 1 біт даних. Умовне позначення тригера має вигляд прямокутника, всередині якого пишеться буква Т. Зліва зображення прямокутника підводяться вхідні сигнали. Позначення входів сигналу пишуться на додатковому полі у лівій частині прямокутника. …

• 23.11.2017

  Термопара (термоелектричний перетворювач) - пристрій, що застосовується в промисловості, наукових дослідженнях, медицині, системах автоматики. Застосовується переважно вимірювання температури. Принцип дії ґрунтується на ефекті Зеєбека або, інакше, на термоелектричному ефекті. Між з'єднаними провідниками є контактна різниця потенціалів; якщо стики пов'язаних у кільце провідників знаходяться при однаковій температурі, сума таких різниць.

• 17.01.2019

  ІМС TEA5767, що виробляється компанією NXP, застосовується для конструювання низьковольтних FM-радіо тюнерів. У складі TEA5767 є внутрішні ланцюги виділення проміжної частоти і демодуляції сигналу, що дозволяє обходитися мінімальним набором зовнішніх компонентів. Технічні характеристики TEA5767: Напруга живлення від 2,5 до 5 В Споживаний струм при Uпіт = 5 В 12,8 мА Чутливість 2 …

• 20.09.2014

  Марка феромагнітного матеріалу, вид і тип магнітопроводу вибирається залежно від призначення компонента, робочої частоти, вимог до електромагнітних перешкод тощо. Відповідно до ГОСТу 20249-80 магнітопроводи трансформаторів і дроселів, що працюють на частоті 50Гц, виконуються з електротехнічної сталі марок 1511, 1521, 3411, 3412 товщиною 0,2...0,5 мм. Застосування магнітопроводів з …

Підтримка працездатності акумуляторної батареї автомобіля є важливою складовою забезпечення безперебійності роботи всієї електроніки. Батарея забезпечує не тільки старт двигуна, а й виконує ряд інших функцій: стабілізує напругу в мережі авто, підтримує працездатність електрообладнання при заглушеному двигуні, забезпечує збереження налаштувань бортового комп'ютера, мультимедіа системи, годинника, кліматичної системи та інших високотехнологічних пристроїв.

Очевидно, що для виконання всіх завдань потрібна підтримка заряду акумулятора та своєчасне його заряджання до його закінчення. Постійно контролювати параметр допомагають різноманітні індикатори.

Вбудований індикатор

Сучасні батареї, в яких використовується рідкий електроліт, зазвичай оснащуються вбудованим поплавковим індикатором заряду акумулятора. Він здатний відносно точно вказувати на рівень електроліту та рівень зарядки батареї.

При зарядці джерела живлення щільність електроліту в ньому зростає, поплавець (зазвичай зеленого кольору) піднімається над рівнем рідини і видно у віконце (заряд більше 65%). Якщо ж він тоне в рідині, рівень заряду недостатній і щільність поплавця менше, ніж аналогічний показник рідкої суміші. Третій варіант – зменшення кількості електроліту в батареї. При цьому індикатор (поплавець) зовсім не видно в віконці, як і рідина, проте проглядається чорна трубка. Так, залежно від кольору індикатора (зелений, чорний або жовтий/безбарвний) можна достовірно визначити ступінь заряду та кількість рідкого електроліту.

Такий вбудований індикатор акумулятора не має високої точності, проте, зручний і допомагає визначити важливі моментипрацездатності джерела живлення. Уточнити їх можна за видимої необхідності за допомогою спеціальних пристроїв. До речі, перед тим як розглядати вбудований індикатор, рекомендується злегка постукати по ньому. Так, при русі автомобіля в трубці з поплавцем можуть утворюватися бульбашки, здатні підтримувати поплавок на поверхні, а постукуванням повітряні кульки піднімаються вгору і не заважають побачити реальний показник.

Салонний індикатор

Сучасні автомобілі містять величезну кількість електроприладів, які підключені до мережі машини. Акумулятор не тільки забезпечує їхню працездатність поки двигун заглушений, але й підтримує всі налаштування та установки приладів. Очевидно, що таке навантаження на батарею поступово з'їдає ступінь її заряду. Парадоксально, що багато моделей авто не обладнані елементарним індикатором рівня зарядки акумулятора в салоні. Тому перевіряти його необхідно вручну, що не дуже зручно, особливо взимку.

Вирішити проблему якимось чином допоможе простий індикатор, який можна зібрати своїми руками. Ще однією безумовною перевагою такої конструкції виступає його незначна ціна. У порівнянні з дешевими китайськими екземплярами, якість збірки залежатиме тільки від уміння та акуратності майстра. Загалом, якщо у вас є мінімальні базові навички, то зібрати відмінний індикатор для перевірки заряду акумулятора своїми руками не складно.

Схема пристрою досить проста.

Рівень заряджання акумулятора відображатиме кольорові світлодіоди. Можна підібрати будь-які поєднання кольорів. На поданій схемі діоди відповідають такому заряду:

• зелений - 13 В і вище;
• синій - 11-13 В;
• червоний – 6–11 ст.

Щоб зібрати індикатор, знадобляться такі елементи:

• Резистори (2 шт. 1КОм, 3 - 220 ОМ, 1 - 2Ком);
• Транзистори (ВС547 та ВС557);
• Три RGB світлодіоди різних кольорів;
• Два стабілітрони (на 9,1 і 10 v).

Примірявши всі елементи до плати, необхідно вирізати відповідний фрагмент. Світлодіоди краще виводити на дротах, а не припаювати безпосередньо до плати, щоб потім можна було зручно їх встановити під панеллю приладів. Очевидно, краще відразу передбачити місце в салоні автомобіля для нього і виходити з цього місця для визначення довжини проводів, ніж після закінчення збирання.

Подана схема, що дозволяє зібрати світлодіодний індикатор акумулятора своїми руками, позбавить необхідності вручну перевіряти і контролювати стан джерела живлення. Достовірні та точні показання виводитимуться прямо у вибране місце на панелі та інформуватимуть автовласника про необхідність підзарядити батарею.