Контроль напряжения аккумулятора схема: высокое качество с минимальными затратами. Индикатор окончания заряда аккумулятора на светодиодах

Содержание

Устройство контроля напряжения аккумулятора, схема и настройка

Если что и можно назвать сердцем автомобиля, так это его аккумулятор. Почти каждый узел в современном автомобиле для своего функционирования требует источник постоянного тока. Когда аккумулятор разряжается, автомобиль останавливается. Нет такой волшебной формулы или секрета, которые могли бы сделать жизнь аккумуляторной батареи вечной. Однако можно установить за ней наблюдение изготовив и установив простое устройство контроля напряжения аккумулятора. Электронную схему, которая подавала бы сигнал тревоги в самом начале развития неполадки.

Устройство контроля напряжения аккумулятора автомобиля, принципиальная и монтажная схема, принцип работы, сборка устройства и его настройка.

Конечно, если аккумуляторная батарея на несколько лет пережила свой гарантийный срок, устройство контроля напряжения аккумулятора подаст сигнал, что аккумулятор умирает естественной смертью. В месте с тем это может быть предупреждением о:

— Низком уровне электролита.
— Высоких перегрузках.
— Загрязнении клемм аккумулятора.
— Обрыве приводного ремня генератора.

И других поломках относящихся к аккумуляторной батарее. Любая из которых может вызвать остановку автомобиля либо невозможность его завести. Большинство из этих проблем, если они замечены на ранней стадии, можно избежать. Не допустив потери скорости и вынужденной буксировки.

Лучшим способом соблюдения режима эксплуатации автомобильного аккумулятора является постоянное наблюдение за его напряжением при всех нагрузках и в процессе зарядки. На рисунке ниже показана принципиальная схема устройства контроля напряжения аккумулятора, которое следит за отклонением напряжения от установленного значения.

Принципиальная схема устройства контроля напряжения аккумулятора.

Если отклонение превысило установленные пределы, устройство контроля напряжения аккумулятора подаст звуковой сигнал. Для этого предназначены два светодиода, подсказывающих, как найти и исправить неполадку.

Принцип работы устройства контроля напряжения аккумулятора.

Устройство контроля напряжения аккумулятора подключается непосредственно к аккумуляторной батарее автомобиля. Аккумулятор является источником питания схемы, которая, в свою очередь, оценивает приложенное напряжение. Стабилитрон D1 образует источник опорного напряжения 5,6 В, используемого обеими частями схемы. База транзистора Q2 соединена с ползунком переменного резистора R5, подключенного напрямую к аккумулятору.

Эмиттер транзистора Q2 подсоединен к источнику опорного напряжения. Коллектор транзистора Q2 непосредственно связан с базой Q1 через гасящий резистор R2. В цепь коллектора транзистора Q1 через балластный резистор R3 включен светодиод. Этот же транзистор питает звуковой сигнализатор через диод D4. На эмиттере Q2 всегда поддерживается напряжение 5,6 В. А напряжение на базе варьируется вместе с изменением напряжения аккумулятора.

Ползунок резистора R5 устанавливается в таком положении, чтобы при увеличении напряжения батареи до максимально безопасного уровня смещение на базе Q2 было достаточно для его открывания. Небольшое превышение на аккумуляторной батарее установленного уровня напряжения вызывает открывание транзисторов Q1 и Q2, а значит, зажигание светодиода и звуковой сигнал о перезарядке.

Монтажная схема устройства контроля напряжения аккумулятора.

Часть схемы, отвечающая за контроль снижения питающего напряжения, аналогична предыдущей, но функционирует обратным образом. Источник опорного напряжения на стабилитроне D1 подает 5,6 В на эмиттер транзистора Q5. При нормальном питающем напряжении, когда резистор R6 настроен па нижний допустимый уровень, транзисторы Q5 и Q4 открыты, а транзистор Q3 закрыт.

Если напряжение аккумулятора падает ниже установленного уровня, транзисторы Q5 и Q4 закрываются. Подавая смещение на базу Q3 через резистор R7. Он открывается, вызывая зажигание светодиода и звуковой сигнал. Устанавливать пределы пороговых напряжений лучше всего о помощью точного вольтметра и источника регулируемого напряжения. Более подробно об этом говорится дальше.

Сборка схемы устройства контроля аккумулятора.

Схема устройства контроля напряжения аккумулятора может быть собрана на куске любого подходящего изоляционного материала. Расположение деталей произвольное. Конечно, вам следует убедиться в надежности всех электрических и механических соединений. Аккуратность всегда полезна при налаживании или устранении неисправностей в схеме. Собранная схема устройства контроля напряжения аккумулятора может быть помещена в любой подходящий металлический или пластмассовый корпус.

В случае размещения устройства контроля напряжения аккумулятора в районе приборной доски автомобиля, следует позаботиться о сочетании цвета корпуса прибора с интерьером. Если же вы хотите разместить там лишь светодиоды, корпус устройства не имеет никакого значения.

На монтажной схеме устройства контроля напряжения аккумулятора показано расположение всех компонентов на пластине размером 6,2х10 см. Светодиоды и звуковой сигнализатор могут быть смонтированы на передней панели корпуса. Либо в любом другом удобном месте.

Настройка устройства контроля напряжения аккумулятора.

Для этого вам понадобиться цифровой или точный аналоговый вольтметр и источник регулируемого напряжения с питанием от сети. Первоначально установите ползунки обоих переменных резисторов в среднее положение и подключите схему устройства контроля напряжения аккумулятора к источнику питания. Присоедините вольтметр непосредственно к источнику питания и подайте напряжение 15 В.

Конкретный высший предел может варьироваться около 15 В. Но если вы установите порог слишком высоким, устройство контроля напряжения аккумулятора не сможет своевременно среагировать на отклонение. Поэтому надо быть осторожным в выборе верхнего предела.

После того как вы выбрали верхний предел срабатывания, вращением резистора R5 добейтесь загорания светодиода D2 и работы звукового сигнализатора. Для проверки точности настройки уменьшите подаваемое напряжение до 10-11 Вольт. Затем медленно его увеличивая, заметьте по вольтметру напряжение, когда загорится светодиод. Повторив описанную операцию пару раз, вы добьетесь точной настройки.

Если нижний порог установлен слишком высоким, устройство контроля напряжения аккумулятора будет срабатывать при запуске двигателя стартером. В целом это неплохо, поскольку позволяет нам увидеть, что вся схема исправно работает. Установите на выходе источника питания 11 Вольт и настройте резистор R6 так, чтобы светодиод D3 зажегся. Затем, предварительно увеличив подаваемое напряжение, медленно его снижайте, заметив по вольтметру момент, когда загорится светодиод. На этом настройка кончается.

Подключите устройство контроля напряжения аккумулятора к электрической сети автомобиля так, чтобы при отключенном питании оно была выключено. Нет нужды разряжать на нее аккумуляторную батарею, когда автомобилем не пользуются.

Схемы индикаторов разряда li-ion аккумуляторов для определения уровня заряда литиевой батареи (например, 18650)

Что может быть печальнее, чем внезапно севший аккумулятор в квадрокоптере во время полета или отключившийся металлоискатель на перспективной поляне? Вот если бы можно было бы заранее узнать, насколько сильно заряжен аккумулятор! Тогда мы могли бы подключить зарядку или поставить новый комплект батарей, не дожидаясь грустных последствий.

И вот тут как раз рождается идея сделать какой-нибудь индикатор, который заранее подаст сигнал о том, что батарейка скоро сядет. Над реализацией этой задачи пыхтели радиолюбители всего мира и сегодня существует целый вагон и маленькая тележка различных схемотехнических решений — от схем на одном транзисторе до навороченных устройств на микроконтроллерах.

Далее будут представлены только те индикаторы разряда li-ion аккумуляторов, которые не только проверены временем и заслуживают вашего внимания, но и с легкостью собираются своими руками.

Внимание! Приведенные в статье схемы только лишь сигнализируют о низком напряжении на аккумуляторе. Для предупреждения глубокого разряда необходимо вручную отключить нагрузку либо использовать контроллеры разряда.

Вариант №1

Начнем, пожалуй, с простенькой схемки на стабилитроне и транзисторе:

Разберем, как она работает.

Пока напряжение выше определенного порога (2.0 Вольта), стабилитрон находится в пробое, соответственно, транзистор закрыт и весь ток течет через зеленый светодиод. Как только напряжение на аккумуляторе начинает падать и достигает значения порядка 2.0В + 1.2В (падение напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1), транзистор начинает открываться и ток начинает перераспределяться между обоими светодиодами.

Если взять двухцветный светодиод, то мы получим плавный переход от зеленого к красному, включая всю промежуточную гамму цветов.

Типовое различие прямого напряжения в двухцветных светодиодах составляет 0.25 Вольта (красный зажигается при более низком напряжении). Именно этой разницей определяется область полного перехода между зеленым и красным цветом.

Таким образом, не смотря на свою простоту, схема позволяет заранее узнать, что батарейка начала подходить к концу. Пока напряжение на аккумуляторе составляет 3.25В или более, горит зеленый светодиод. В промежутке между 3.00 и 3.25V к зеленому начинает подмешиваться красный — чем ближе к 3.00 Вольтам, тем больше красного. И, наконец, при 3V горит только чисто красный цвет.

Недостаток схемы в сложности подбора стабилитронов для получения необходимого порога срабатывания, а также в постоянном потреблении тока порядка 1 мА. Ну и, не исключено, что дальтоники не оценят эту задумку с меняющимися цветами.

Кстати, если в эту схему поставить транзистор другого типа, ее можно заставить работать противоположным образом — переход от зеленого к красному будет происходить, наоборот, в случае повышения входного напряжения. Вот модифицированная схема:

Вариант №2

В следующей схеме использована микросхема TL431, представляющая собой прецизионный стабилизатор напряжения.

Порог срабатывания определяется делителем напряжения R2-R3. При указанных в схеме номиналах он составляет 3.2 Вольта. При снижении напряжения на аккумуляторе до этого значения, микросхема перестает шунтировать светодиод и он зажигается. Это будет сигналом к тому, что полный разряд батареи совсем близок (минимально допустимое напряжение на одной банке li-ion равно 3.0 В).

Если для питания устройства применяется батарея из нескольких последовательно включенных банок литий-ионного аккумулятора, то приведенную выше схему необходимо подключить к каждой банке отдельно. Вот таким образом:

Для настройки схемы подключаем вместо батарей регулируемый блок питания и подбором резистора R2 (R4) добиваемся зажигания светодиода в нужный нам момент.

Вариант №3

А вот простая схема индикатора разрядки li-ion аккумулятора на двух транзисторах:Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Старые советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107).

Вариант №4

Схема на двух полевых транзисторах, потребляющая в ждущем режиме буквально микротоки.

При подключении схемы к источнику питания, положительное напряжение на затворе транзистора VT1 формируется с помощью делителя R1-R2. Если напряжение выше напряжение отсечки полевого транзистора, он открывается и притягивает затвор VT2 на землю, тем самым закрывая его.

В определенный момент, по мере разряда аккумулятора, напряжение, снимаемое с делителя становится недостаточным для отпирания VT1 и он закрывается. Следовательно, на затворе второго полевика появляется напряжение, близкое к напряжению питания. Он открывается и зажигает светодиод. Свечение светодиода сигнализирует нам о необходимости подзаряда аккумулятора.

Транзисторы подойдут любые n-канальные с низким напряжением отсечки (чем меньше — тем лучше). Работоспособность 2N7000 в этой схеме не проверялась.

Вариант №5

На трех транзисторах:

Думаю, схема не нуждается в пояснениях. Благодаря большому коэфф. усиления трех транзисторных каскадов, схема срабатывает очень четко — между горящим и не горящим светодиодом достаточно разницы в 1 сотую долю вольта. Потребляемый ток при включенной индикации — 3 мА, при выключенном светодиоде — 0.3 мА.

Не смотря на громоздкий вид схемы, готовая плата имеет достаточно скромные габариты:

С коллектора VT2 можно брать сигнал, разрешающий подключение нагрузки: 1 — разрешено, 0 — запрещено.

Транзисторы BC848 и BC856 можно заменить на ВС546 и ВС556 соответственно.

Вариант №6

Эта схема мне нравится тем, что она не только включает индикацию, но и отрубает нагрузку.

Жаль только, что сама схема от аккумулятора не отключается, продолжая потреблять энергию. А жрет она, благодаря постоянно горящему светодиоду, немало.

Зеленый светодиод в данном случае выступает в роли источника опорного напряжения, потребляя ток порядка 15-20 мА. Чтобы избавиться от такого прожорливого элемента, вместо источника образцового напряжения можно применить ту же TL431, включив ее по такой схеме*:

*катод TL431 подключить ко 2-ому выводу LM393.

Вариант №7

Схема с применением так называемых мониторов напряжения. Их еще называют супервизорами и детекторами напряжения (voltdetector’ами). Это специализированные микросхемы, разработанные специально для контроля за напряжением.

Вот, например, схема, поджигающая светодиод при снижении напряжения на аккумуляторе до 3.1V. Собрана на BD4731.

Согласитесь, проще некуда! BD47xx имеет открытый коллектор на выходе, а также самостоятельно ограничивает выходной ток на уровне 12 мА. Это позволяет подключать к ней светодиод напрямую, без ограничительных резисторов.

Аналогичным образом можно применить любой другой супервизор на любое другое напряжение.

Вот еще несколько вариантов на выбор:

на 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
на 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
серия MN1380 (или 1381, 1382 — они отличаются только корпусами). Для наших целей лучше всего подходит вариант с открытым стоком, о чем свидетельствует дополнительная циферка «1» в обозначении микросхемы — MN13801, MN13811, MN13821. Напряжение срабатывания определяется буквенным индексом: MN13811-L как раз на 3,0 Вольта.

Также можно взять советский аналог — КР1171СПхх:

В зависимости от цифрового обозначения, напряжение детекции будет разным:

Сетка напряжений не очень-то подходит для контроля за li-ion аккумуляторами, но совсем сбрасывать эту микросхему со счетов, думаю, не стоит.

Неоспоримые достоинства схем на мониторах напряжения — чрезвычайно низкое энергопотребление в выключенном состоянии (единицы и даже доли микроампер), а также ее крайняя простота. Зачастую вся схема умещается прямо на выводах светодиода:

Чтобы сделать индикацию разряда еще более заметной, выход детектора напряжения можно нагрузить на мигающий светодиод (например, серии L-314). Или самому собрать простейшую «моргалку» на двух биполярных транзисторах.

Пример готовой схемы, оповещающей о севшей батарейке с помощью вспыхивающего светодиода приведен ниже:

Еще одна схема с моргающим светодиодом будет рассмотрена ниже.

Вариант №8

Крутая схема, запускающая моргание светодиода, если напряжение на литиевом аккумуляторе упадет до 3.0 Вольта:

Эта схема заставляет вспыхивать сверхяркий светодиод с коэффициентом заполнения 2.5% (т.е. длительная пауза — коротка вспышка — опять пауза). Это позволяет снизить потребляемый ток до смешных значений — в выключенном состоянии схема потребляет 50 нА (нано!), а в режиме моргания светодиодом — всего 35 мкА. Сможете предложить что-нибудь более экономичное? Вряд ли.

Как можно было заметить, работа большинства схем контроля за разрядом сводится к сравнению некоего образцового напряжения с контролируемым напряжением. В дальнейшем эта разница усиливается и включает/отключает светодиод.

Обычно в качестве усилителя разницы между опорным напряжением и напряжением на литиевом аккумуляторе используют каскад на транзисторе или операционный усилитель, включенный по схеме компаратора.

Но есть и другое решение. В качестве усилителя можно применить логические элементы — инверторы. Да, это нестандартное использование логики, но это работает. Подобная схема приведена в следующем варианте.

Вариант №9

Схема на 74HC04.

Рабочее напряжение стабилитрона должно быть ниже напряжение срабатывания схемы. Например, можно взять стабилитроны на 2.0 — 2.7 Вольта. Точная подстройка порога срабатывания задается резистором R2.

Схема потребляет от батареи около 2 мА, так что ее тоже надо включать после выключателя питания.

Вариант №10

Это даже не индикатор разряда, а, скорее, целый светодиодный вольтметр! Линейная шкала из 10 светодиодов дает наглядное представление о состоянии аккумулятора. Весь функционал реализован всего на одной-единственной микросхеме LM3914:

Делитель R3-R4-R5 задает нижнее (DIV_LO) и верхнее (DIV_HI) пороговые напряжения. При указанных на схеме значениях свечению верхнего светодиода соответствует напряжение 4.2 Вольта, а при снижении напряжения ниже 3х вольт, погаснет последний (нижний) светодиод.

Подключив 9-ый вывод микросхемы на «землю», можно перевести ее в режим «точка». В этом режиме всегда светится только один светодиод, соответствующий напряжению питания. Если оставить как на схеме, то будет светиться целая шкала из светодиодов, что нерационально с точки зрения экономичности.

В качестве светодиодов нужно брать только светодиоды красного свечения, т.к. они обладают самым малым прямым напряжением при работе. Если, например, взять синие светодиоды, то при севшем до 3х вольт аккумуляторе, они, скорее всего, вообще не загорятся.

Сама микросхема потребляет около 2.5 мА, плюс 5 мА на каждый зажженный светодиод.

Недостатком схемы можно считать невозможность индивидуальной настройки порога зажигания каждого светодиода. Можно задать только начальное и конечное значение, а встроенный в микросхему делитель разобьет этот интервал на равные 9 отрезков. Но, как известно, ближе к концу разряда, напряжение на аккумуляторе начинает очень стремительно падать. Разница между аккумуляторами, разряженными на 10% и 20% может составлять десятые доли вольта, а если сравнить эти же аккумуляторы, только разряженненные на 90% и 100%, то можно увидеть разницу в целый вольт!

Типичный график разряда Li-ion аккумулятора, приведенный ниже, наглядно демонстрирует данное обстоятельство:

Таким образом, использование линейной шкалы для индикации степени разряда аккумулятора представляется не слишком целесообразным. Нужна схема, позволяющая задать точные значения напряжений, при которых будет загораться тот или иной светодиод.

Полный контроль над моментами включения светодиодов дает схема, представленная ниже.

Вариант №11

Данная схема является 4-разрядным индикатором напряжения на аккумуляторе/батарейке. Реализована на четырех ОУ, входящих в состав микросхемы LM339.

Схема работоспособна вплоть до напряжения 2 Вольта, потребляет меньше миллиампера (не считая светодиода).

Разумеется, для отражения реального значения израсходованной и оставшейся емкости аккумулятора, необходимо при настройке схемы учесть кривую разряда используемого аккумулятора (с учетом тока нагрузки). Это позволит задать точные значения напряжения, соответствующие, например, 5%-25%-50%-100% остаточной емкости.

Вариант №12

Ну и, конечно, широчайший простор открывается при использовании микроконтроллеров со встроенным источником опорного напряжения и имеющих вход АЦП. Тут функционал ограничивается только вашей фантазией и умением программировать.

Как пример приведем простейшую схему на контроллере ATMega328.

Хотя тут, для уменьшения габаритов платы, лучше было бы взять 8-миногую ATTiny13 в корпусе SOP8. Тогда было бы вообще шикарно. Но пусть это будет вашим домашним заданием.

Светодиод взят трехцветный (от светодиодной ленты), но задействованы только красный и зеленый.

Готовую программу (скетч) можно скачать по этой ссылке.

Программа работает следующим образом: каждые 10 секунд опрашивается напряжение питания. Исходя из результатов измерений МК управляет светодиодами с помощью ШИМ, что позволяет получать различные оттенки свечения смешением красного и зеленого цветов.

Свежезаряженный аккумулятор выдает порядка 4.1В — светится зеленый индикатор. Во время зарядки на АКБ присутствует напряжение 4.2В, при этом будет моргать зеленый светодиод. Как только напряжение упадет ниже 3.5В, начнет мигать красный светодиод. Это будет сигналом к тому, что аккумулятор почти сел и его пора заряжать. В остальном диапазоне напряжений индикатор будет менять цвет от зеленого к красному (в зависимости от напряжения).

Вариант №13

Ну и на закуску предлагаю вариант переделки стандартной платы защиты (их еще называют контроллерами заряда-разряда), превращающий ее в индикатор севшего аккумулятора.

Эти платы (PCB-модули) добываются из старых батарей мобильных телефонов чуть ли не в промышленных масштабах. Просто подбираете на улице выброшенный аккумулятор от мобилы, потрошите его и плата у вас в руках. Все остальное утилизируете как положено.

Внимание!!! Попадаются платы, включающие защиту от переразряда при недопустимо низком напряжении (2.5В и ниже). Поэтому из всех имеющихся у вас плат необходимо отобрать только те экземпляры, которые срабатывают при правильном напряжении (3.0-3.2V).

Чаще всего PCB-плата представляет собой вот такую схемку:

Микросборка 8205 — это два миллиомных полевика, собранных в одном корпусе.

Внеся в схему некоторые изменения (показаны красным цветом), мы получим прекрасный индикатор разряда li-ion аккумулятора, практически не потребляющий ток в выключенном состоянии.

Так как транзистор VT1.2 отвечает за отключение зарядного устройства от банки аккумулятора от при перезаряде, то он в нашей схеме лишний. Поэтому мы полностью исключили этот транзистор из работы, разорвав цепь стока.

Резистор R3 ограничивает ток через светодиод. Его сопротивление необходимо подобрать таким образом, чтобы свечение светодиода было уже заметным, но потребляемый ток еще не был слишком велик.

Кстати, можно сохранить все функции модуля защиты, а индикацию сделать с помощью отдельного транзистор, управляющий светодиодом. То есть индикатор будет загораться одновременно с отключением аккумулятора в момент разряда.

Вместо 2N3906 подойдет любой имеющийся под рукой маломощный p-n-p транзистор. Просто подпаять светодиод напрямую не получится, т.к. выходной ток микросхемы, управляющий ключами, слишком мал и требует усиления.

Пожалуйста, учитывайте тот факт, что схемы индикаторов разряда сами потребляют энергию аккумулятора! Во избежание недопустимого разряда, подключайте схемы индикаторов после выключателя питания или используйте схемы защиты, предотвращающие глубокий разряд.

Как, наверное, не сложно догадаться, схемы могут быть использованы и наоборот — в качестве индикатора заряда.

Индикатор для проверки и контроля уровня зарядки АКБ

Каким образом можно сделать не сложный индикатор напряжения для АКБ на 12V, который эксплуатируют в автомобилях, скутерах, а также прочей технике. Поняв принцип действия схемы индикатора и назначение его деталей, схему можно будет подстроить практически под любой вид заряжаемых батарей, меняя номиналы у соответствующих электронных компонентов.

Не секрет что необходимо контролировать разряд аккумуляторов, поскольку у них существует пороговое напряжение. При разрядке ниже порогового напряжения в аккумуляторе произойдет потеря значительной части его емкости, в результате он не сможет выдать заявленный ток, а покупка нового — удовольствие не из дешевых.

Принципиальная схема с номиналами, что в ней указаны, даст приблизительную информацию о напряжении на выводах АКБ с помощью трех светодиодов. Светодиоды могут быть любых цветов, но рекомендовано использовать такие, как показаны на фото, они дадут более четкое ассоциированное представление о состоянии аккумулятора (фото 3).

Если горит светодиод зеленого цвета — напряжение аккумулятора в приделах нормы (от 11,6 до 13 Вольт). Горит белый – напряжение 13 Вольт и более. Когда горит красный светодиод – необходимо отключать нагрузку, АКБ нуждается в подзарядке током в 0,1А., поскольку напряжение аккумулятора ниже 11,5 В., батарея разряжена более чем на 80%.

Внимание, указаны приблизительные значения, могут быть отличия, все зависит от характеристик компонентов используемых в схеме.

У светодиодов, используемых в схеме, потребляемый ток очень мал, менее
15(mA). Те, кого это не устраивает, могут поставить в разрыв тактовую кнопку, в этом случае проверка АКБ будет произведена путем включения кнопки, и аналитики цвета загоревшегося светодиода.
Плату необходимо защитить от воды и укрепить на аккумуляторной батарее. Получился примитивный вольтметр с постоянным источником энергии, состояние АКБ можно проверить в любой момент.

Плата очень маленьких размеров — 2,2 см. Использована микросхема Im358 в DIP-8 корпусе, точность прецизионных резисторов 1 %, за исключением ограничителей силы тока. Можно устанавливать любые светодиоды (3 mm, 5 mm) с силой тока 20 mA.

Контроль был произведен при помощи блока питания лабораторного на стабилизаторе линейном LM 317, срабатывание устройства четкое, возможно свечение двух светодиодов одновременно. Для точной настройки рекомендовано применять резисторы для подстройки (фото 2), с их помощью максимально точно можно отрегулировать напряжения, при которых загорятся светодиоды.
Работа индикаторной схемы уровня зарядки аккумуляторной батареи. Главная деталь микросхема LM393 либо LM358 (аналоги КР1401СА3 / КФ1401СА3), в которой два компаратора (фото 5).

Как видим из (фото 5) есть восемь ножек, четыре и восемь – питание, остальные – входы и выходы компаратора. Разберем принцип работы одного из них, выводов три, входов два (прямой (не инвертирующий) «+» и инвертирующий «-» ) выход один. Напряжение опорное поступает на инвертирующий «+» (с ним сравнивается подаваемое на инвертирующий «-» вход).
Если на прямом больше напряжение, чем на входе инвертирующем, (-) питания будет на выходе, в том случае когда наоборот (напряжения на инвертирующем большее, чем на прямом) на выходе (+) питания.

В цепь стабилитрон включен наоборот (анод к (-) катод к (+)), у него есть как говорят ток рабочий, при нем он будет хорошо стабилизировать, смотрим на графике (фото 7).

В зависимости от напряжения и мощности стабилитронов отличается ток, в документации указан ток минимума (Iz) и ток максимума (Izm) стабилизации. Необходимо выбрать нужный в указанном промежутке, хотя будет достаточно и минимального, резистор дает возможность достичь необходимого значения тока.

Ознакомимся с расчетом: полное напряжение равно 10 В., стабилитрон рассчитан на 5,6 В., имеем 10-5,6=4,4 В. Согласно документации min Iст=5 mA. В результате имеем R= 4,4 В. / 0,005 А. = 880 Ом. Возможны не большие отклонения в сопротивлении резистора, это не существенно, основным условием является ток не менее Iz.

Разделитель напряжения включает в себя три резистора 100 кОм, 10 кОм,
82 кОм. Определенное напряжение «оседает» на данных пассивных компонентах, далее оно подается на вход инвертирующий.

От уровня зарядки АКБ зависит напряжение. Схема работает следующим образом, ZD1 5V6 стабилитрон который подает напряжение в 5,6 В. к прямым входам (напряжение опорное сравнивается с напряжением на входах не прямых).

В случае сильного разряда батареи, к не прямому входу первого компаратора будет подано напряжение меньше, чем на вход прямой. К входу компаратора второго тоже будет подаваться напряжение большее.

В итоге первый даст «-» на выходе, второй же «+», загорится светодиод красного цвета.

Светодиод зеленый будет светить, в случае если первый компаратор выдаст «+», а второй «-». Белый светодиод зажжется, если два компаратора подадут на выходе «+», по этой же причине возможно одновременное свечение зеленого и белого светодиодов.

Автор; Егор

textsale

Индикатор напряжения аккумулятора своими руками. Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

Делаем схему контроля зарядки аккумулятора для авто

В этой статье хочу рассказать, как сделать автоматический контроль за зарядным устройством, то есть, чтобы ЗУ само отключалось по завершению зарядки, а при снижении напряжения на АКБ опять включалось зарядное устройство.

Меня попросил мой отец сделать данный девайс, так как гараж находится далековато от дома и бегать проверять, как там себя чувствует зарядка, поставленная заряжать аккумулятор, не очень удобно. Конечно можно было купить данный девайс на Али, но после введения оплаты за доставку, плата подорожала и поэтому было решено сделать самоделку своими руками. Если кто хочет купить готовую плату, то вот ссылка..http://ali.pub/1pdfut

Поискал плату по инету в формате.lay, так и не нашёл. Решил делать всё сам. А программой Sprint Layout’ познакомился впервые. поэтому о многих функциях просто не знал (например шаблон), рисовал всё вручную. Хорошо, что плата не такая уж и большая, получилось всё нормально.Дальше перекись водорода с лимонной кислотой и травление.Все дорожки пролудил и просверлил отверстия.Дальше пайка деталей, Ну вот и готовый модуль

Схема для повторения;

Плата в формате.lay скачать…

Всего вам доброго…

xn--100—j4dau4ec0ao.xn--p1ai

Простой индикатор заряда и разряда аккумулятора

Данный индикатор заряда аккумулятора основан на регулируемом стабилитроне TL431. С помощью двух резисторов можно установить напряжение пробоя в диапазоне от 2,5 В до 36 В.

Приведу две схемы применения TL431 в качестве индикатора заряда/разряда аккумулятора. Первая схема предназначена для индикатора разрядки, а вторая для индикатора уровня заряда.

Единственная разница — это добавление n-p-n транзистора, который будет включать какой-либо сигнализатор, например, светодиод или зуммер. Ниже приведу способ вычисления сопротивления R1 и примеры на некоторые напряжения.

Схема индикатора разряда аккумулятора

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью делителя напряжения на резисторах R1 и R2. В случае индикатора разряда, светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше, чем необходимо. Поэтому в схему добавлен n-p-n транзистор.

Как можно видеть регулируемый стабилитрон регулирует отрицательный потенциал, поэтому в схему добавлен резистор R3, задачей которого является включение транзистора, когда TL431 выключен. Резистор этот на 11k, подобранный методом проб и ошибок. Резистор R4 служит для ограничения тока на светодиоде, его можно вычислить с помощью закона Ома.

Конечно, можно обойтись и без транзистора, но тогда светодиод будет гаснуть, когда напряжение упадет ниже выставленного уровня — схема ниже. Безусловно, такая схема не будет работать при низких напряжениях из-за отсутствия достаточного напряжения и/или тока для питания светодиода. Данная схема имеет один минус, который заключается в постоянном потреблении тока, в районе 10 мА.

Схема индикатора заряда аккумулятора

В данном случае индикатор заряда будет гореть постоянно, когда напряжение больше, чем то, которые мы определили с помощью R1 и R2. Резистор R3 служит для ограничения тока на диод.

Пришло время для того, что всем нравится больше всего — математики

Я уже говорил в начале, что напряжение пробоя может изменяться от 2,5В до 36В посредством входа «Ref». И поэтому, давайте попытаемся кое-что подсчитать. Предположим, что индикатор должен загореться при снижении напряжении аккумулятора ниже 12 вольт.

Сопротивление резистора R2 может быть любого номинала. Однако лучше всего использовать круглые числа (для облегчения подсчета), например 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).

Резистор R1 рассчитаем по следующей формуле:

R1=R2*(Vo/2,5В — 1)

Предположим, что наш резистор R2 имеет сопротивление 1к (1000 Ом).

Vo — напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12В).

R1=1000*((12/2,5) — 1)= 1000(4,8 — 1)= 1000*3,8=3,8к (3800 Ом).

Т. е. сопротивление резисторов для 12В выглядят следующим образом:

А здесь небольшой список для ленивых. Для резистора R2=1к, сопротивление R1 составит:

5В – 1к
7,2В – 1,88к
9В – 2,6к
12В – 3,8к
15В — 5к
18В – 6,2к
20В – 7к
24В – 8,6к

Для низкого напряжения, например, 3,6В резистор R2 должен иметь бОльшее сопротивление, например, 10к поскольку ток потребления схемы при этом будет меньше.

Источник

www.joyta.ru

Простейший индикатор уровня заряда батареи

Самое удивительное то, что схема индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи не содержит ни транзисторов, ни микросхем, ни стабилитронов. Только светодиоды и резисторы, включенные таким образом, что обеспечивается индикация уровня подведенного напряжения.

Схема индикатора

Работа устройства основывается на начальном напряжении включения светодиода. Любой светодиод — это полупроводниковый прибор, который имеет граничную точку напряжения, только превысив которую он начинает работать (светить). В отличии от лампы накаливания, которая имеет почти линейные вольтамперные характеристики, светодиоду очень близка характеристика стабилитрона, с резкой крутизной тока при увеличении напряжения.Если включить светодиоды в цепь последовательно с резисторами, то каждый светодиод начнет включаться только после того, как напряжение превысит сумму светодиодов в цепи для каждого отрезка цепи в отдельности. Порог напряжения открытия или начала загорания светодиода может колебаться от 1,8 В до 2,6 В. Все зависит от конкретной марки.В итоге, каждый светодиод загорается только после того, как загорелся предыдущий.

Сборка индикатора уровня заряда батареи

Схему я собрал на универсальной монтажной плате, спаяв вывода элементов между собой. Для лучшего восприятия я взял светодиоды разных цветов.Такой индикатор можно сделать не только на шесть светодиодов, а к примеру, на четыре.Использовать индикатор можно не только для аккумулятора, но для создания индикации уровня на музыкальных колонках. Подключив устройство к выходу усилителя мощности, параллельно колонке. Тем самым можно отслеживать критические уровни для акустической системы.Возможно найти и другие применения этой, по истине, очень простой схемы.

sdelaysam-svoimirukami.ru

Индикатор окончания заряда аккумулятора на светодиодах

Индикатор заряда аккумулятора – нужная штука в хозяйстве любого автомобилиста. Актуальность такого устройства возрастает многократно, когда холодным зимним утром автомобиль, почему-то, отказывается заводиться. В этой ситуации стоит определиться, то ли звонить другу, что бы тот приехал и помог завестись от своей батареи, либо аккумулятор приказал долго жить, разрядившись ниже критического уровня.

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Автомобильный аккумулятор состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторных батарей с напряжением питания 2,1 — 2,16В. В норме АКБ должен выдавать 13 — 13,5В. Нельзя допускать значительного разряда аккумуляторной батареи, поскольку при этом падает плотность и, соответственно, повышается температура промерзания электролита.

Чем выше износ аккумулятора, тем меньшее время он удерживает заряд. В тёплое время года это не критично, а вот зимой забытые во включённом состоянии габаритные огни к моменту возвращения способны полностью «убить» аккумулятор, превратив содержимое в кусок льда.

В таблице можно увидеть температуру промерзания электролита, в зависимости от степени заряженности агрегата.

Зависимость температуры промерзания электролита от степени заряда аккумулятора

Плотность электролита, мг/см. куб.	Напряжение, В (без нагрузки)	Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)	Степень заряда АКБ, %	Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1110	11,7	8,4	0,0	-7
1130	11,8	8,7	10,0	-9
1140	11,9	8,8	20,0	-11
1150	11,9	9,0	25,0	-13
1160	12,0	9,1	30,0	-14
1180	12,1	9,5	45,0	-18
1190	12,2	9,6	50,0	-24
1210	12,3	9,9	60,0	-32
1220	12,4	10,1	70,0	-37
1230	12,4	10,2	75,0	-42
1240	12,5	10,3	80,0	-46
1270	12,7	10,8	100,0	-60

Критическим считается падение уровня заряда ниже 70%. Все автомобильные электроприборы потребляют не напряжение, а ток. Без нагрузки даже сильно разряженный аккумулятор может показывать нормальное напряжение. Но при низком уровне, во время запуска двигателя, будет отмечаться сильная «просадка» напряжения, что является тревожным сигналом.

Своевременно заметить приближающуюся катастрофу возможно лишь в том случае, когда непосредственно в салоне установлен индикатор. Если во время работы автомобиля он постоянно сигнализирует о разрядке – пора ехать на СТО.

Какие существуют индикаторы

Многие АКБ, особенно необслуживаемые, имеют встроенный датчик (гигрометр), принцип работы которого основан на измерении плотности электролита.

Этот датчик контролирует состояние электролит и ценность его показателей относительна. Не очень удобно по несколько раз залазить под капот автомобиля, что бы проконтролировать состояние электролита в разных режимах работы.

Для контроля состояния АКБ значительно удобнее электронные приборы.

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

В автомагазинах продаётся множество таких устройств, различающихся дизайном и функционалом. Фабричные приборы условно делятся на нескольких типов.

По способу подключения:

к разъёму прикуривателя;
к бортовой сети.

По способу отображения сигнала:

аналоговые;
цифровые.

Принцип работы у них одинаков, определение уровня заряда АКБ и отображение информации в наглядном виде.

Принципиальная схема индикатора

Существуют десятки разнообразных схем контроля, но результат они выдают идентичный. Подобное устройство возможно собрать самостоятельно из подручных материалов. Выбор схемы и комплектующих зависит исключительно от ваших возможностей, фантазии и ассортимента ближайшего магазина радиотоваров.

Вот схема для понимания как работает индикатор заряда аккумулятора на светодиодах. Такую портативную модель можно собрать «на коленке» за несколько минут.

Д809 – стабилитрон на 9В ограничивает напряжение на светодиодах, а на трёх резисторах собран сам дифференциатор. Такой светодиодный индикатор срабатывает на силу тока в цепи. При напряжении 14В и выше сила тока достаточно для свечения всех светодиодов, при напряжении 12-13,5В светятся VD2 и VD3, ниже 12В — VD1.

Более продвинутый вариант при минимуме деталей можно собрать на бюджетном индикаторе напряжения — микросхеме AN6884 (KA2284).

Схема led индикатора уровня заряда АКБ на компараторе напряжения

Схема работает по принципу компаратора. VD1 – стабилитрон на 7,6В, он служит в качестве эталонного источника напряжения. R1 – делитель напряжения. При первоначальной настройке он выставляется в такое положение, чтобы при напряжении 14В светились все светодиоды. Напряжение, поступающее на входы 8 и 9, сравнивается через компаратор, а результат дешифруется на 5 уровней, зажигая соответствующие светодиоды.

Контроллер зарядки АКБ

Что бы отслеживать состояние аккума во время работы зарядного устройства, делаем контроллер заряда АКБ. Схема устройства и используемые компоненты максимально доступны, в то же время обеспечивают полный контроль над процессом подзарядки батарей.

Принцип работы контроллера следующий: пока напряжение на аккумуляторе ниже напряжения заряда – горит зелёный светодиод. Как только напряжение сравняется, открывается транзистор, зажигая красный светодиод. Изменение резистора перед базой транзистора меняет уровень напряжения, необходимого для открытия транзистора.

Это универсальная схема контроля, которую можно использовать как для мощных автомобильных аккумуляторов, так и для миниатюрных литиевых батареек-аккумуляторов.

svetodiodinfo.ru

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Успешный пуск автомобильного двигателя во многом зависит от состояния заряда аккумулятора. Регулярно проверять напряжение на клеммах с помощью мультиметра – неудобно. Гораздо практичнее воспользоваться цифровым или аналоговым индикатором, расположенным рядом с приборной панелью. Простейший индикатор заряда аккумулятора можно сделать своими руками, в котором пять светодиодов помогают отслеживать постепенный разряд либо заряд батареи.

Принципиальная схема

Рассматриваемая принципиальная схема индикатора уровня заряда представляет собой простейшее устройство, отображающее уровень заряда аккумулятора (АКБ) на 12 вольт.
Её ключевым элементом является микросхема LM339, в корпусе которой собрано 4 однотипных операционных усилителя (компаратора). Общий вид LM339 и назначение выводов показан на рисунке.
Прямые и инверсные входы компараторов подключены через резистивные делители. В качестве нагрузки используются индикаторные светодиоды 5 мм.

Диод VD1 служит защитой микросхемы от случайной смены полярности. Стабилитрон VD2 задаёт опорное напряжение, которое является эталоном для будущих измерений. Резисторы R1-R4 ограничивают ток через светодиоды.

Принцип работы

Работает схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах следующим образом. Застабилизированное с помощью резистора R7 и стабилитрона VD2 напряжение 6,2 вольт поступает на резистивный делитель, собранный из R8-R12. Как видно из схемы между каждой парой этих резисторов формируются опорные напряжения разного уровня, которые поступают на прямые входы компараторов. В свою очередь, инверсные входы объединены между собой и через резисторы R5 и R6 подключены к клеммам аккумуляторной батарее (АКБ).

В процессе заряда (разряда) аккумулятора постепенно изменяется напряжение на инверсных входах, что приводит к поочередному переключению компараторов. Рассмотрим работу операционного усилителя OP1, который отвечает за индикацию максимального уровня заряда АКБ. Зададим условие, если заряженный аккумулятор имеет напряжение 13,5 В, то последний светодиод начинает гореть. Пороговое напряжение на его прямом входе, при котором засветится этот светодиод, рассчитаем по формуле:UOP1+ = UСТ VD2 – UR8,UСТ VD2 =UR8+ UR9+ UR10+ UR11+ UR12 = I*(R8+R9+R10+R11+R12)I= UСТ VD2 /(R8+R9+R10+R11+R12) = 6,2/(5100+1000+1000+1000+10000) = 0,34 мА,UR8 = I*R8=0,34 мА*5,1 кОм=1,7 ВUOP1+ = 6,2-1,7 = 4,5 В

Это означает, что при достижении на инверсном входе потенциала величиной более 4,5 вольт компаратор OP1 переключится и на его выходе появится низкий уровень напряжения, а светодиод засветится. По указанным формулам можно рассчитать потенциал на прямых входах каждого операционного усилителя. Потенциал на инверсных входах находят из равенства: UOP1- = I*R5 = UБАТ – I*R6.

Печатная плата и детали сборки

Печатная плата изготавливается из одностороннего фольгированного текстолита размером 40 на 37 мм, которую можно скачать здесь. Она предназначена для монтажа DIP элементов следующего типа:

резисторы МЛТ-0,125 Вт с точностью не менее 5% (ряд Е24)R1, R2, R3, R4, R7, R9, R10, R11– 1 кОм,R5, R8 – 5,1 кОм,R6, R12 – 10 кОм;
диод VD1 любой маломощный с обратным напряжением не ниже 30 В, например, 1N4148;
стабилитрон VD2 маломощный с напряжением стабилизации 6,2 В. Например, КС162А, BZX55C6V2;
светодиоды LED1-LED5 – индикаторные типа АЛ307 любого цвета свечения.

Данную схему можно использовать не только для контроля напряжения на 12 вольтовых аккумуляторах. Пересчитав номиналы резисторов, расположенных во входных цепях, получаем светодиодный индикатор на любое желаемое напряжение. Для этого следует задаться пороговыми напряжениями, при которых будут включаться светодиоды, а затем воспользоваться формулами для пересчёта сопротивлений, приведенные выше.

Читайте так же

ledjournal.info

Схемы индикаторов разряда li-ion аккумуляторов для определения уровня заряда литиевой батареи (например, 18650)

Вариант №1

Начнем, пожалуй, с простенькой схемки на стабилитроне и транзисторе:

Разберем, как она работает.

Вариант №2

В следующей схеме использована микросхема TL431, представляющая собой прецизионный стабилизатор напряжения.

Вариант №3

А вот простая схема индикатора разрядки li-ion аккумулятора на двух транзисторах:
Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Старые советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107).

Вариант №4

Схема на двух полевых транзисторах, потребляющая в ждущем режиме буквально микротоки.

Вариант №5

На трех транзисторах:

Не смотря на громоздкий вид схемы, готовая плата имеет достаточно скромные габариты:

С коллектора VT2 можно брать сигнал, разрешающий подключение нагрузки: 1 — разрешено, 0 — запрещено.

Транзисторы BC848 и BC856 можно заменить на ВС546 и ВС556 соответственно.

Вариант №6

Эта схема мне нравится тем, что она не только включает индикацию, но и отрубает нагрузку.

*катод TL431 подключить ко 2-ому выводу LM393.

Вариант №7

Схема с применением так называемых мониторов напряжения. Их еще называют супервизорами и детекторами напряжения (voltdetector»ами). Это специализированные микросхемы, разработанные специально для контроля за напряжением.

Вот, например, схема, поджигающая светодиод при снижении напряжения на аккумуляторе до 3.1V. Собрана на BD4731.

Аналогичным образом можно применить любой другой супервизор на любое другое напряжение.

Вот еще несколько вариантов на выбор:

на 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
на 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
серия MN1380 (или 1381, 1382 — они отличаются только корпусами). Для наших целей лучше всего подходит вариант с открытым стоком, о чем свидетельствует дополнительная циферка «1» в обозначении микросхемы — MN13801, MN13811, MN13821. Напряжение срабатывания определяется буквенным индексом: MN13811-L как раз на 3,0 Вольта.

Также можно взять советский аналог — КР1171СПхх:

В зависимости от цифрового обозначения, напряжение детекции будет разным:

Пример готовой схемы, оповещающей о севшей батарейке с помощью вспыхивающего светодиода приведен ниже:

Еще одна схема с моргающим светодиодом будет рассмотрена ниже.

Вариант №8

Крутая схема, запускающая моргание светодиода, если напряжение на литиевом аккумуляторе упадет до 3.0 Вольта:

Вариант №9

Схема на 74HC04.

Схема потребляет от батареи около 2 мА, так что ее тоже надо включать после выключателя питания.

Вариант №10

В качестве светодиодов нужно брать только светодиоды красного свечения, т.к. они обладают самым малым прямым напряжением при работе. Если, например, взять синие светодиоды, то при севшем до 3х вольт аккумуляторе, они, скорее всего, вообще не загорятся.

Сама микросхема потребляет около 2.5 мА, плюс 5 мА на каждый зажженный светодиод.

Типичный график разряда Li-ion аккумулятора, приведенный ниже, наглядно демонстрирует данное обстоятельство:

Полный контроль над моментами включения светодиодов дает схема, представленная ниже.

Вариант №11

Схема работоспособна вплоть до напряжения 2 Вольта, потребляет меньше миллиампера (не считая светодиода).

Вариант №12

Как пример приведем простейшую схему на контроллере ATMega328.

Светодиод взят трехцветный (от светодиодной ленты), но задействованы только красный и зеленый.

Готовую программу (скетч) можно скачать по этой ссылке.

Вариант №13

Чаще всего PCB-плата представляет собой вот такую схемку:

Микросборка 8205 — это два миллиомных полевика, собранных в одном корпусе.

Как, наверное, не сложно догадаться, схемы могут быть использованы и наоборот — в качестве индикатора заряда.

electro-shema.ru

Индикатор для проверки и контроля уровня зарядки АКБ

У светодиодов, используемых в схеме, потребляемый ток очень мал, менее15(mA). Те, кого это не устраивает, могут поставить в разрыв тактовую кнопку, в этом случае проверка АКБ будет произведена путем включения кнопки, и аналитики цвета загоревшегося светодиода.Плату необходимо защитить от воды и укрепить на аккумуляторной батарее. Получился примитивный вольтметр с постоянным источником энергии, состояние АКБ можно проверить в любой момент.

Контроль был произведен при помощи блока питания лабораторного на стабилизаторе линейном LM 317, срабатывание устройства четкое, возможно свечение двух светодиодов одновременно. Для точной настройки рекомендовано применять резисторы для подстройки (фото 2), с их помощью максимально точно можно отрегулировать напряжения, при которых загорятся светодиоды.Работа индикаторной схемы уровня зарядки аккумуляторной батареи. Главная деталь микросхема LM393 либо LM358 (аналоги КР1401СА3 / КФ1401СА3), в которой два компаратора (фото 5).

Как видим из (фото 5) есть восемь ножек, четыре и восемь – питание, остальные – входы и выходы компаратора. Разберем принцип работы одного из них, выводов три, входов два (прямой (не инвертирующий) «+» и инвертирующий «-») выход один. Напряжение опорное поступает на инвертирующий «+» (с ним сравнивается подаваемое на инвертирующий «-» вход).Если на прямом больше напряжение, чем на входе инвертирующем, (-) питания будет на выходе, в том случае когда наоборот (напряжения на инвертирующем большее, чем на прямом) на выходе (+) питания.

Разделитель напряжения включает в себя три резистора 100 кОм, 10 кОм,82 кОм. Определенное напряжение «оседает» на данных пассивных компонентах, далее оно подается на вход инвертирующий.

В итоге первый даст «-» на выходе, второй же «+», загорится светодиод красного цвета.

В современной практике еще встречаются автомобили, на которых нет ни бортового компьютера, ни табло с индикатором заряда аккумуляторной батареи. Передвижение без индикатора чревато полной остановкой двигателя и невозможностью в дальнейшем запустить его.

Индикатор заряда аккумулятора выполняет две функции: показывает зарядку тока аккумулятора от генератора и информативно величину заряда АКБ. Существует несколько способов устранить эту недоработку у автомобиля. Один из них самый простой, сделать своими руками устройство показывающее зарядку батареи.

В доступных источниках есть много предложений изготовления цифровой цепи тока такого устройства. Оно имеет достаточно простой вид. Для этого нужны навыки по пайке радиодеталей и желание собрать устройство своими руками. Выбрать светодиод, стабилитрон, макетную плату и резисторы. Схема индикатора заряда АКБ приведена на рисунке ниже.

Принцип работы

Светодиодный индикатор благодаря наличию трех цветов светодиодов может показывать различные фазы зарядки тока. Начало зарядки. Рабочую середину. Предупреждение окончания процесса. Это схема дает нам возможность контролировать весь рабочий цикл батареи.

Спаять детали своими руками несложно, но для начала сделай проверку тестером. Если все детали исправны можно сделать сборку по схеме. Прозванием тестером светодиодный выход. Определяем выход низкого напряжения тока от шести до одиннадцати вольт.

Это светодиод красного цвета. От одиннадцати до тринадцати вольт – желтый. Более тринадцати — будет светодиод зеленого цвета. Схема имеет простой набор деталей и работает надежно.

Интересно! АКБ выдает на светодиод определенное напряжение тока. Он загорается. Так мы определяем начало и окончания заряда АКБ.

Если у вас нет каких, либо комплектующих, то нужно посмотреть в интернете аналогичные схемы и своими руками доработать устройство. Схема будет также показывать надежно индикацию заряда тока батареи.

Для автомобиля важно, чтобы схема работала не постоянно, а только когда водитель находился за рулем. Рекомендуется после окончания работы своими руками полученное устройство смонтировать под рулевым колесом и соединить с замком зажигания. В этом случае индикатор будет работать только при включенном зажигании автомобиля.

Мы видим, что после окончания работ, своими руками можно создать удобный и необходимый для надежной эксплуатации автомобиля индикатор заряда батареи. Себестоимость такого изделия будет не высокой.

Важно! Надежность индикатора и удобность его размещения позволяет эффективно устранить не доработку конструкторов – производителей автомобилей.

С одной стороны любое устройство, будь то транспортное средство или простая кухонная утварь, кажется совершенной и доработанной с технической точки зрения. Не требующей вмешательства человеческой мысли и грамотных рук.

С другой, всегда найдутся грамотные «Кулибины», для которых это устройство кажется не совершенным и требует усовершенствования и технической доработки.

На этом и строится прогрессивный технический прогресс. Вроде простая, но при этом жизненно необходимая наглядная индикация процесса зарядки аккумуляторной батареи автомобиля, не спроектированная конструкторами нашла свою простую разработку простыми почитателями мира науки и техники.

С помощью двух резисторов можно установить напряжение пробоя в диапазоне от 2,5 В до 36 В.

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью R1 и R2. В случае индикатора разряда, светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше, чем необходимо. Поэтому в схему добавлен n-p-n транзистор.

Пришло время для того, что всем нравится больше всего — математики

Резистор R1 рассчитаем по следующей формуле:

R1=R2*(Vo/2,5В — 1)

Предположим, что наш резистор R2 имеет сопротивление 1к (1000 Ом).

Vo — напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12В).

R1=1000*((12/2,5) — 1)= 1000(4,8 — 1)= 1000*3,8=3,8к (3800 Ом).

Т. е. сопротивление резисторов для 12В выглядят следующим образом:

А здесь небольшой список для ленивых. Для резистора R2=1к, сопротивление R1 составит:

5В – 1к
7,2В – 1,88к
9В – 2,6к
12В – 3,8к
15В — 5к
18В – 6,2к
20В – 7к
24В – 8,6к

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Зависимость температуры промерзания электролита от степени заряда аккумулятора
Плотность электролита, мг/см. куб.	Напряжение, В (без нагрузки)	Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)	Степень заряда АКБ, %	Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1110	11,7	8,4	0,0	-7
1130	11,8	8,7	10,0	-9
1140	11,9	8,8	20,0	-11
1150	11,9	9,0	25,0	-13
1160	12,0	9,1	30,0	-14
1180	12,1	9,5	45,0	-18
1190	12,2	9,6	50,0	-24
1210	12,3	9,9	60,0	-32
1220	12,4	10,1	70,0	-37
1230	12,4	10,2	75,0	-42
1240	12,5	10,3	80,0	-46
1270	12,7	10,8	100,0	-60

Какие существуют индикаторы

Для контроля состояния АКБ значительно удобнее электронные приборы.

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

По способу подключения:

к разъёму прикуривателя;
к бортовой сети.

По способу отображения сигнала:

аналоговые;
цифровые.

Принцип работы у них одинаков, определение уровня заряда АКБ и отображение информации в наглядном виде.

Принципиальная схема индикатора

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Д809 – стабилитрон на 9В ограничивает напряжение на светодиодах, а на трёх резисторах собран сам дифференциатор. Такой светодиодный индикатор срабатывает на силу тока в цепи. При напряжении 14В и выше сила тока достаточно для свечения всех светодиодов, при напряжении 12-13,5В светятся VD2 и VD3 , ниже 12В — VD1 .

Более продвинутый вариант при минимуме деталей можно собрать на бюджетном индикаторе напряжения — микросхеме AN6884 (KA2284) .

Схема led индикатора уровня заряда АКБ на компараторе напряжения

Схема работает по принципу компаратора. VD1 – стабилитрон на 7,6В, он служит в качестве эталонного источника напряжения. R1 – делитель напряжения. При первоначальной настройке он выставляется в такое положение, чтобы при напряжении 14В светились все светодиоды. Напряжение, поступающее на входы 8 и 9, сравнивается через компаратор, а результат дешифруется на 5 уровней, зажигая соответствующие светодиоды.

Контроллер зарядки АКБ

Светодиодный индикатор уровня заряда обычной или аккумуляторной батареи, где все пороги устанавливаются с помощью потенциометров, можно собрать по приведённой в данном материале схеме. Огромным плюсом является то, что он работает с батареями от 3 до 28 В.

Схема индикатора разряда аккумулятора

Сами светоизлучающие диодные индикаторы бывают различных типов и цветов, рекомендуемые показаны на самой схеме. Из-за различий в прямом падении напряжения, токоограничивающие резисторы должны быть скорректированы для достижения наилучшей производительности и однородности свечения. По схеме R18-R22 предлагаются одинакового сопротивления — обратите внимание, что эти резисторы в итоге не должны быть равны. Однако, если все они одного цвета, одного номинала резистора будет достаточно.

Цвет светодиода — уровень заряда

Красный : от 0 до 25%
Оранжевый : 25 — 50%
Желтый : 50 — 75%
Зеленый : 75 — 100%
Синий : >100% напряжения

Здесь LM317 работает как простой источник опорного напряжения 1.25 В. Минимальное входное напряжение должно превышать выходное напряжение на значение в пару вольт. Минимальное входное напряжение = 1,25 В + 1,75 В = 3 В. Хотя LM317 имеет минимальную нагрузку по даташиту 5 мА, не обнаружен ни один экземпляр, который не функционировал бы при 3,8 мА. Именно резистор R5 (330 Ом) обеспечивает минимальную нагрузку.

При испытаниях оценивался уровень заряда 4,5 В батареи, именно для неё и приводятся напряжения на схеме. Настройка происходит так: сначала должны быть определены напряжения срабатывания каждого компаратора в соответствии с уровнем разряда батареи, потом напряжение должно быть разделено по коэффициенту деления делителя напряжения. Так, для 4,5 В АКБ, оно выглядит следующим образом:

Пороговое значение напряжений

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

Работа индикатора состояния АКБ

Микросхема LM317 U3 — это 1.25 вольтовый источник опорного напряжения. Резисторы R5 и R6 образуют делитель напряжения, что снижает напряжение батареи до уровня, который находится недалеко от значения опорного напряжения. Элемент U2A является усилителем, так что независимо от того, сколько ток потребления этого узла, напряжение остается стабильным. Резисторы R8 — R11 обеспечивают высокое сопротивление на входы компаратора. U1 состоит из четырёх компараторов, которые сравнивают опорное напряжение потенциометров с напряжением батареи. ОУ LM358 U2B — тоже работает как своеобразный компаратор, который контролирует светодиод низшего порядка.

На граничных значениях напряжения светодиоды могут светить не чётко, как правило происходит мерцание между двумя соседними светодиодами. Чтобы предотвратить это, небольшое количество напряжения положительной обратной связи добавляется через R14 — R17.

Тестирование индикатора

Если тестирование проводится непосредственно с аккумулятора, обратите внимание, что защита от обратной полярности не предусмотрена. Лучше изначально цепи питания подключать через резистор 100 Ом, чтобы ограничить возможные неисправности. А после определения того, что полярность правильная, этот резистор может быть удален.

Упрощённая версия индикатора

Для тех, кто хочет собрать устройство попроще, микросхема U2, все диоды и некоторые резисторы могут быть устранены. Советуем начать с этой версии, а затем, убедившись в нормальной работе, собирать полную версию индикатора разряда аккумулятора. Всем удачи в запуске!

Индикатор напряжения автомобильного аккумулятора. Схема

В этой схеме индикатора напряжения автомобильного аккумулятора операционный усилитель DA1 (LM358) работает как двухпороговый оконный компаратор, измеряющий входное напряжение, идущее от ползунка потенциометра R2.

Регулировка с помощью потенциометра вызывает смещение диапазона измерения в пределах определенного диапазона при сохранении постоянных пороговых уровней напряжения.

Стенд для пайки со светодиодной подсветкой

Материал: АБС + металл + акриловые линзы. Светодиодная подсветка…

Операционный усилитель DA1.1 представляет собой компаратор, который обнаруживает уменьшение напряжения ниже нижнего предела (около 10 В). Высокое состояние на выходе DA1.1 включает светодиод HL2, указывая на очень плохое состояние автомобильного аккумулятора.

Если напряжение батареи превышает 13,6 В, на выходе ОУ DA1.2 появляется высокий уровень, что указывает на хороший заряд аккумулятора. Это состояние обозначается свечением светодиода HL1.

Если входное напряжение находится в диапазоне 10 … 13,6 В, то на выходах обоих компараторов будет низкий уровень (светодиоды HL1 и HL2 не светятся). В такой ситуации транзистор VT1 (BC547) закрыт, что в свою очередь приводит к открытию транзистора VT2 (BC547) и, следовательно, включению светодиода HL3.

Компараторы не имеют гистерезиса, поэтому возможно мерцание светодиодов при входном напряжении близком к порогу переключения. Отсутствие гистерезиса немного повышает точность измерения. Если необходимо использовать компараторы с гистерезисом, то достаточно подключить резисторы с сопротивлением примерно 390…680 кОм между выходами усилителей DA1.1 и DA1.2 и их неинвертирующими входами.

Поскольку для измерений, проводимых компараторами, необходимо некоторое опорное напряжение, в схему добавлен стабилизатор (78L08 ) напряжение малой мощности DA2.

Работа индикатора напряжения в Proteus:

Паяльная станция 2 в 1 с ЖК-дисплеем

Мощность: 800 Вт, температура: 100…480 градусов, поток возду…

Скачать файл Proteus (17,2 KiB, скачано: 317)

Индикатор низкого заряда батареи

Таймер 555

В статье представлена простая схема индикатора низкого заряда батареи, основой которой является 555 микросхема.

Многим электронным схемам, такие как системы аварийного освещения, зарядные устройства, системы бесперебойного питания и т.д., желательно иметь в своем составе индикацию низкого заряда батареи, чтобы избежать чрезмерной разрядки аккумуляторной батареи, т. к. глубокий разряд значительно сокращает срок службы батареи.

Схема индикатора низкого заряда батареи, которая описана в данной статье, включает в себя только один таймер 555 и несколько резисторов, этого будет достаточно, чтобы продлить срок эксплуатации дорогого источника питания.

Работу схемы можно понять из следующего описания:

В состав микросхемы 555 входит два компаратора, которые и используются для работы в данной схеме. Когда на вход 2 подведен потенциал величиной ниже чем 1/3 от Vcc ( Uпит. ), на выходном контакте 3 присутствует высокий потенциал, т.е. логическая 1.

Вышеуказанный факт указывает также на то, что напряжение переключения на контакте 2 зависит от величины напряжения, подводимого на вывод 8 микросхемы. Это означает это напряжение на выводе 8 должно находиться на каком-то постоянном уровне.

Поэтому в предлагаемой конструкции напряжение питания микросхемы фиксируется использованием опорного стабилитрона.

Настройка схемы сводится к тому, чтобы уровень напряжения на входе 2 микросхемы достиг значения, равного 1/3 U стабилитрона, что будет соответствовать предельно допустимому уровню разряда контролируемой АКБ.

Приведенные выше настройки можно выполнить, применив блок питания с регулируемым выходным напрядением, установив Uвых равное предельно допустимому напряжению разряда АКБ.

Допустимый порог напряжения для 12-ти вольтового кислотного аккумулятора -10,8 В (1,8 В на банку). Подаем на схему сигнализатора это напряжение, регулировкой подстроечного резистора P1 добиваемся включения светодиода. Все, схема настроена. Теперь положение движка подстроечника фиксируем клеем, чтобы не сбить настройку.

Дополнив эту схему выходным каскадок, как здесь, можно добавть звуковое оповещение или отключить разряженную АКБ.

Рис. 1 Схема индикатора разряда батареи

Список деталей

R1, R3 = 10K
R2 = 100K
IC1 = 555
Р1 = 100K предустановка
Z1 = стабилитрон, имеющий напряжение ниже , чем напряжение батареи.

PS: проверка схемы моделированием в программе LTspice IV
D1- стабилитрон на 5 В, взят из библиотеки программы, светодиод D2 также из библиотеки. Резистор R4,R5-это подстроечник P1(рис. 1).

Рис. 2 Моделирование индикатора разряда в программе LTspice IV

Как видно из диаграммы (Рис. 2), при падении напряжения питания (синяя линия) до 10,74 В, появляется скачкообразный рост напряжения на светодиоде D2 (зеленый график).

Данная схема также может быть индикатором заряда батареи, для этого потенциометром P1, нужно добиться отключения светодиода при напряжении 14,2- 14,5 В ( для 12-ти вольтовой батареи).

Смотрите также: Приставка автомат к зарядному устройству

Универсальный индикатор разряда аккумулятора

Ни одно переносное электронное устройство, будь то портативная колонка для телефона, сам телефон, плеер и т.д. не обходится без аккумулятора. Огромной популярностью сейчас пользуются литий-ионные аккумуляторы номинальным напряжением 3,7 вольт, они компактны, относительно недороги и могут иметь большую ёмкость. Их недостатком является то, что они бояться глубокого разряда (ниже 3 вольт), поэтому при их использовании необходимо периодически следить за напряжением на аккумуляторе, иначе он может попросту сломаться от переразряда. При создании самодельных портативных устройств бывает не лишним устанавливать внутрь модуль, показывающий, на каком уровне находится напряжение в данный момент. Схема именно такого модуля представлена ниже. Главное её преимущество в универсальности – границы срабатывания индикации настраиваются в широких пределах, поэтому схему можно использовать как для индикации напряжения на низковольтных литий-ионных аккумуляторах, так и на автомобильных.

Схема

Схема содержит 5 светодиодов, каждый из которых загорается при определённом напряжении на аккумуляторе. Порог срабатывания светодиодов 1-4 задаётся подстроечными резисторами, а 5 светодиод загорается при самом минимальном напряжении на аккумуляторе. Таким образом, если горят все 5 светодиодов, значит аккумулятор полностью заряжен, а если горит только первый – значит аккумулятор уже давно пора поставить на зарядку. В схеме используются 4 компаратора для сравнения напряжения аккумулятора с опорным, все они содержатся в одном корпусе микросхемы LM239. Для создания опорного напряжения, равного 1,25 вольт используется микросхема LM317LZ. Делитель из резисторов R1 и R2 понижает напряжение аккумулятора до уровня ниже 1,25 вольт для того, чтобы компараторы могли сравнить его с опорным. Таким образом, если схема будет использовать с автомобильным аккумулятором на 12 вольт, сопротивление резистора R6 нужно поднять до 120-130 кОм. Светодиоды для наглядности восприятия показаний желательно применить разных цветов, например, синий, зелёный, жёлтый, белый и красный.

Сборка индикатора

Скачайте плату:

Вся схема изготавливается на печатной плате размерами 35 х 55 мм. Изготовить её можно методом ЛУТ, что я и сделал. Несколько фотографий процесса:

Отверстия сверлятся сверлом 0,8 мм, дорожки после сверления желательно залудить. После изготовления платы можно приступать к установке на неё деталей – в первую очередь устанавливаются перемычки и резисторы, затем всё остальное. Светодиоды можно вывести с платы на проводах, а можно и запаять в один ряд на плату. Для подключения проводов к аккумулятору лучше всего использовать сдвоенный винтовой клеммник, а микросхему желательно установить в панельку – тогда её можно будет заменить в любой момент. Важно не перепутать цоколёвку микросхемы LM317LZ, первый её вывод должен соединяться с минусом схемы, а третий с плюсом. После завершения сборки нужно обязательно смыть остатки флюса с платы, проверить правильность монтажа, прозвонить соседние дорожки на замыкание.

Испытания и настройка

Теперь можно брать любой аккумулятор, подсоединять его к плате и проверять работоспособность схемы. Первым делом после подключения аккумулятора проверяем напряжение на 2 выводе LM317LZ, там должно быть 1,25 вольт. Затем проверяем напряжение в точке соединения резисторов R1 и R2, там должно быть около 1 вольта. Теперь можно взять вольтметр и регулируемый источник напряжения и вращением подстроечных резисторов выставить нужные пороги срабатывания для каждого из светодиодов. Для литий-ионного аккумулятора оптимально будет выставить следующие пороги срабатывания: LED1 – 4.1 B, LED2 – 3,9 B, LED3 – 3,7 B, LED4 – 3,5 вольт. При подключении к схеме тестируемого аккумулятора обязательно нужно соблюдать полярность, иначе схема может выйти из строя.

На видео наглядно продемонстрирована работа индикатора. При подключении первого аккумулятора загорелись 4 светодиода, значит напряжение на нём лежит в пределах 3,7 – 3,9 вольт, второй и третий аккумуляторы зажгли только три светодиода, значит напряжением на них находится в пределах 3,5 – 3,7 вольт.

Смотрите видео работы индикатора

Простые схемы контроля напряжения аккумулятора

В этом посте описаны простые схемы контроля заряда аккумулятора или схемы состояния аккумулятора. Первая конструкция представляет собой схему монитора напряжения с 4 светодиодами, использующую универсальную микросхему LM324. Идея была предложена г-жой Пияли.

Технические характеристики

У меня есть проект, не могли бы вы мне помочь:
1. В основном это схема индикатора напряжения аккумулятора.
2. Выход трансформатора составляет 6 В, 12 В, 24 В соответственно., в зависимости от поставляемого входа. O / p — это переменный ток
3. преобразовав его в постоянный ток, я должен разработать схему, которая будет определять и отображать напряжение o / p с помощью цветных светодиодных ламп. Например,
Синий светодиод — 6 В
Зеленый светодиод — 12 В
Красный светодиод — 24 В
4. Схема должна быть максимально компактной по своей природе.
.
Запрос:
1. Следует ли использовать схему компаратора?
2.как определить разницу. уровни напряжения?
3. Требуется реле?
.
Пожалуйста, рассмотрите как можно скорее.

1) Конструкция

В предлагаемой схеме контроля напряжения батареи с использованием 4 светодиодов используются компараторы в виде операционных усилителей от IC LM324.

Эта ИС намного универсальна, чем другие аналоги операционных усилителей, благодаря более высокому уровню допуска напряжения и наличию четырех операционных усилителей в одном корпусе.

В предлагаемой схеме светодиодного монитора / индикатора напряжения батареи были использованы все четыре операционных усилителя, хотя некоторые из них могут быть исключены, если они не требуются или в зависимости от технических характеристик отдельных пользователей.

Как видно из принципиальной схемы, конфигурация проста, но результат слишком эффективен.

Здесь инвертирующие контакты всех четырех операционных усилителей зафиксированы на фиксированном опорном уровне, определяемом значением стабилитрона, которое не является критическим и может иметь любое значение, близкое к предложенному в списке деталей.

Неинвертирующие контакты oipamp сконфигурированы как входы датчиков и оканчиваются переменными резисторами или предустановками.

Как отрегулировать пороги

Предустановку следует отрегулировать следующим образом:

Изначально держите все рычаги ползунка предустановок смещенными в сторону заземления, чтобы потенциал на неинвертирующих контактах стал нулевым.

Используя источник регулируемого переменного тока, подайте на схему первое контролируемое напряжение, начиная с самого низкого значения.

Отрегулируйте P1 так, чтобы на указанном выше уровне просто загорался белый светодиод. Закрепите P1 с помощью клея.

Затем подайте второе более высокое напряжение или увеличьте напряжение до следующего уровня, который необходимо контролировать, и отрегулируйте P2 так, чтобы желтые светодиоды просто загорались. Это должно немедленно выключить белый светодиод.

Аналогично действуйте с P3 и P4.Печать всех предустановок после их установки.

Показанная схема индикатора батареи сконфигурирована в режиме «точки», что означает, что в любой момент светится только один светодиод, указывающий на соответствующий уровень напряжения.

Если вы хотите, чтобы он реагировал в режиме «гистограммы», просто отсоедините катоды всех светодиодов от существующих точек и соедините их все с землей или отрицательной линией.

Принципиальная схема

Список деталей для цепи монитора состояния батареи

R1 — R4 = 6K8
R5 = 10K
P1 — P4 = 10k предустановок
A1 —- A4 = LM 324
z1 = 3.Стабилитрон 3 В
Светодиоды = 5 мм, цвет по индивидуальному заказу.

Вышеупомянутая схема также может быть сконфигурирована следующим образом:

Как это работает

Обсуждаемый светодиодный вольтметр обычно используется для отслеживания зарядки и разрядки аккумуляторной батареи транспортного средства. Из-за своего крошечного размера его можно разместить практически в любом месте приборной панели. В основе устройства лежит недорогой четырехъядерный операционный усилитель типа LM324, который может питаться напрямую от автомобильного аккумулятора.

Сравнение напряжения батареи и опорного напряжения с каждого из четырех входов операционного усилителя генерирует показания напряжения.Опорное напряжение генерируется с помощью стабилитрона, подключенного к резистору смещения R1 и обеспечивающего ток примерно 6 мА. В качестве напряжения стабилитрона было выбрано напряжение 5V6, поскольку стабилитроны, работающие в диапазоне от 5 до 6 В, обладают наивысшей термической стабильностью.

ВСЕ СВЕТОДИОДНЫЕ КАТОДЫ ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ЛИНИИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ.

2) Изменение вышеуказанных 4 индикаторов состояния батареи с мигающими светодиодами

4-х светодиодный индикатор состояния батареи, описанный выше, можно соответствующим образом изменить для включения его с помощью мигающих светодиодных индикаторов, как показано на следующей диаграмме:

R1 = 2k2
R2 = 100 Ом
LED = 20 мА 5 мм тип
C1 = от 100 мкФ до 470 мкФ в зависимости от предпочтительной частоты мигания

В статье показан простой метод использования микросхемы LM3915 для контроля напряжения батареи, начиная с 1.От 5 В до 24 В с 10 дискретными шагами с использованием 10 светодиодных индикаторов.

3) Использование микросхемы LM3915 для 10-ступенчатой функции

Третья схема, описанная ниже, позволяет вам точно визуализировать, какое напряжение имеет ваша батарея в каждом конкретном случае во время зарядки.

LM3915 — это, по сути, 10-ступенчатая схема драйвера светодиода с точечным / линейным режимом, которая обеспечивает последовательный 10-ступенчатый светодиодный дисплей, соответствующий изменяющимся уровням напряжения, установленным на его выводе # 5 входного сигнала.

Этот вход может быть настроен на любой уровень напряжения от 1 до 35 В для получения соответствующего последовательного считывания напряжений, подаваемых на этот вывод.

В предлагаемой 10-ступенчатой схеме индикатора и контроля заряда батареи мы предполагаем, что батарея имеет напряжение 12 В, которое необходимо контролировать, функционирование схемы может быть понято следующим образом для вышеупомянутого условия:

Транзистор на правом конце настроен как эмиттерный повторитель, воспроизводящий сильноточный стабилитрон с постоянным напряжением, установленным на 3 В.

Это необходимо для того, чтобы светодиоды не потребляли чрезмерный ток, излишне нагревая ИС.

Напряжение батареи также подается на контакт № 5 через сеть делителя напряжения, состоящую из резистора 10 кОм и предустановки 10 кОм.

Все выходы ИС соединены с 10 отдельными светодиодами для получения необходимых 10 индикаторов шагов. Цвет светодиодов может быть любым.

Как настроить описанную выше цепь индикатора состояния батареи.

Все довольно просто.
Подайте уровень напряжения полной зарядки в точке, обозначенной «к плюсу аккумулятора», и к массе.
Теперь отрегулируйте предустановку так, чтобы последний светодиод загорался при этом уровне напряжения.
Готово! Теперь ваша схема настроена.
Для калибровки просто разделите вышеупомянутый уровень полного заряда на 10.
Для данного случая предположим, что уровень полного заряда составляет 15 В, тогда 15/10 = 1,5 В, что означает, что каждый светодиод будет обозначать приращение 1,5 В. Например, если 8-й светодиод просто включен, это будет означать 1,5 x 7 = 10,5 В, 8-й светодиод = 12 В, 9-й светодиод = 13,5 В и так далее.
Точно так же схему можно использовать с любой батареей, и ее нужно просто настроить в соответствии с приведенными выше рекомендациями для достижения предлагаемого 10-ступенчатого контроля уровня заряда батареи.

Принципиальная схема

Схема контроля напряжения автомобильного аккумулятора

Первую концепцию, описанную выше, можно также модифицировать как автомобильный вольтметр с 4 светодиодами, который позволит нам непрерывно контролировать уровень напряжения аккумуляторной батареи нашего автомобиля в любой момент.

Основные характеристики

Для достижения вышеупомянутой функции он должен быть размещен где-нибудь на приборной панели автомобиля, чтобы группа из 4 светодиодов оставалась выступающей, на каждом из которых указывается напряжение аккумулятора в данный момент.Схема предназначена для выполнения следующего:

— 1-й светодиод с батареей 11 В
— 1-й и 2-й светодиоды с батареей 12 В
— 1-й, 2-й и 3-й светодиоды с батареей 13 В
— 1-й, 2-й, 3-й и 4-й ( все) Светодиоды загораются при батарее 14V

Описание работы

Когда напряжение батареи падает до 11 или 12 вольт, может потребоваться зарядка. Если его около 13 вольт, значит, он в приемлемом состоянии. При 14 вольт он полностью заряжен. Цвета светодиодов указывают на это состояние.

Основными компонентами схемы являются всего несколько операционных усилителей, используемых в качестве компараторов.

Инвертирующие входы этих операционных систем устанавливаются на фиксированные опорные напряжения с помощью резистора R1 и стабилитрона D1, который может быть рассчитан на 3,3 В или более, но ниже 6 В.

Неинвертирующие входы операционных усилителей настраиваются с помощью резисторов R2, R3, R4, R5, R6. Это могут быть рассчитанные постоянные резисторы или они могут быть заменены предварительно заданными значениями 1 кОм, чтобы можно было осуществить желаемую настройку для включения светодиода при соответствующих напряжениях батареи.

Напряжение батареи подается на неинвертирующие входы операционных усилителей через показанные схемы делителей напряжения, образованные выводами R4 и R6.

В зависимости от напряжения батареи, напряжение на неинвертирующем выводе будет изменяться и будет создавать высокий уровень напряжения на выходе компаратора, активируя соответствующий светодиод для необходимых индикаций.

Принципиальная схема

Список деталей для схемы

— IC1: LM324, интегрированный (четыре операционных усилителя в одной интегральной схеме) Схема
— D1: 3.Стабилитрон 3 В, 1/4 Вт
— D2 = D3 = D4 = D5: Диоды LED (2 красных, 1 желтый или желтый, 1 зеленый)

— R1 = 1K
— R2 ….. R6: все 1K preset

+ 12V: автомобильный аккумулятор, напряжение которого должно измеряться.

Еще одна простая схема 4-х светодиодного монитора батареи показана на следующем изображении с использованием IC LM324:

Простой мониторинг батареи! ИС с «разделенным выходным напряжением питания»!

Делительные резисторы не нужны! Никаких переключателей не требуется! Никаких расчетов не требуется! »

— Простой и высокоточный мониторинг батареи! «Напряжение питания разделенное на выход» —

Изделие, которое работает от батареи, нуждается в функции контроля заряда батареи, чтобы отслеживать оставшийся заряд.Обычно это делается с помощью резистора делителя, который делит напряжение питания и вводит его в АЦП микроконтроллера. Резистор делителя используется для разделения напряжения питания, чтобы предотвратить превышение контролируемого напряжения батареи над выдерживаемым напряжением используемого микроконтроллера. Для экономии заряда батареи ток, протекающий через резистор делителя, контролируется транзистором. (Красная часть на рисунке ниже)
По мере добавления дополнительных частей для реализации требуемых функций выбор частей становится более сложным.

При расчете сопротивления резистора делителя необходимо учитывать внутреннее сопротивление подключенного АЦП. Если этот импеданс не учитывается при определении сопротивления, требуемое напряжение не будет подаваться на АЦП, что делает невозможным надлежащее наблюдение за батареей. Сопротивление включенного транзистора, которое функционирует как переключатель, также может влиять на точность вывода в зависимости от значения сопротивления.
Увеличение количества компонентов также может потребовать увеличения размера смонтированной платы.Микросхема с разделенным выходным напряжением питания может использоваться для решения вышеупомянутых проблем, связанных с «сложностью выбора деталей», «увеличением количества деталей» и «увеличением размера установленной платы».

ИС с разделенным выходным напряжением питания — это ИС, которая имеет функцию деления напряжения батареи и вывода напряжения, которое может быть введено в АЦП. (Красная часть на рисунке ниже)

ИС с разделенным выходным напряжением питания оснащена не только резистором делителя для деления напряжения, но также объединяет выходной аналоговый буфер и выходной переключатель ВКЛ / ВЫКЛ.
Разделенное напряжение выводится через буфер аналогового вывода, поэтому внутренний импеданс АЦП никогда не становится проблемой.
Интеграция переключателя и включение и выключение выхода позволяет снизить потребление тока. Микросхема с разделенным выходным напряжением питания решает проблемы расчета сопротивления и выбора.
Поскольку резистор делителя, выходной аналоговый буфер и выходной переключатель ВКЛ. / ВЫКЛ. Интегрированы, нет чрезмерного количества деталей, которые нужно проверять, и установленную плату можно сохранить компактной.

ABLIC разрабатывает и производит ИС источника питания с разделенным выходным напряжением питания, что решает проблемы, возникающие при разделении напряжения источника питания с помощью резистора делителя.

ABLIC был удостоен награды за выдающиеся достижения в категории полупроводниковых устройств в номинации «Полупроводник года 2018», спонсируемой Electronic Device Industry News, за сверхвысокопроизводительные понижающие преобразователи серии S-85S1P с разделенным выходным напряжением питания.

Схема монитора батареи

Иногда мы сталкиваемся с общей проблемой при выполнении любого проекта, связанного с батареей или источником питания — мы не знаем, заряжена или разряжена батарея.Существует один распространенный метод проверки батареи — вольтметр, доступный в мультиметрах . Но здесь мы разработали эту схему монитора батареи , чтобы проверить состояние заряда батареи. В этой схеме мы можем легко проверить батареи, подключив их к цепи. Здесь несколько светодиодов используются для отображения состояния батареи.

Компоненты цепи

LM358 — 2
Резистор 10 кОм — 1
Резистор 220 Ом — 4
POT 10 кОм — 4
Хлебная доска -1
Батарея 9 В
Разъем аккумулятора -1
светодиод — 4

Микросхема LM358

LM358 — это сдвоенный малошумящий операционный усилитель , который имеет два операционных усилителя в одном кристалле.Это операционный усилитель общего назначения, который может быть настроен во многих режимах, таких как компаратор, сумматор, интегратор, усилитель, дифференциатор, инвертирующий режим, неинвертирующий режим и т. Д.

Принципиальная схема и пояснения

В этой схеме монитора батареи мы использовали две ИС двойного компаратора LM358 для сравнения напряжений. Компаратор сконфигурирован в неинвертирующем режиме, и потенциометр 10 K подключен к его инвертирующему выводу, а провод положительного полюса испытательной батареи подсоединен к неинвертирующим контактам компаратора.Неинвертирующие контакты всех компараторов соединены между собой. Четыре зеленых светодиода подключены к выходным контактам компараторов через резистор 220 Ом для индикации состояния заряда батареи. А для питания цепи использовалась 9-вольтовая батарея или адаптер.

Рабочий

Здесь мы установили опорные напряжения для каждого компаратора с помощью потенциометра. Для первого компаратора мы установили опорное напряжение 8,0 В, для второго компаратора 7,0 В, для третьего 6.0 Вольт и последние 5,0 Вольт.

Номер компаратора	Состояние светодиода	Опорное напряжение	Постоянный
1	Все ПО	8,0 В	Хорошо
2	Первый ВЫКЛ	7,0 В	Умеренная
3	Первые два ВЫКЛ	6.0 Вольт	НИЗКИЙ
4	Последний ВКЛ	5,0 В	О смерти
	Все ВЫКЛ		умирают

Работа с этим проектом монитора батареи очень проста. Когда мы подключаем любую батарею к клемме батареи, светодиоды будут светиться в зависимости от напряжения батареи.

Предположим, что если напряжение тестируемой батареи превышает 8,0 В, то все четыре светодиода будут гореть. Это означает, что батарея стоит в хорошем состоянии. Если напряжение батареи больше 7,0 В и меньше 8,0 В, то последние три светодиода загорятся, а первый погаснет. Это означает, что батарея стоит в умеренном состоянии. Если напряжение батареи больше 6,0 вольт и меньше 7,0 вольт, то первые два светодиода погаснут, а последние два светодиода загорятся. Если напряжение батареи больше 5.0 В и менее 6,0 В, тогда первые три светодиода погаснут, а последний светодиод загорится. Это означает, что батарея разряжена. А если напряжение батареи меньше 5 вольт, светодиод не загорится, что означает, что напряжение батареи ниже 5 вольт. Можно считать, что аккумулятор разряжен.

Для демонстрации этого проекта я добавил дополнительный потенциометр для изменения напряжения тестовой батареи. И его принципиальная схема показана ниже.

Как контролировать состояние заряда в Small B

Аннотация: Многие из сегодняшних портативных бытовых электронных устройств питаются от небольших батареек типа «таблетка» или «таблетка».Пользователи, конечно же, ожидают длительного времени автономной работы и надежной информации об уровне заряда. Однако может быть довольно сложно эффективно контролировать работоспособность и состояние заряда (SOC) этих батарей, не оказывая значительного влияния на указанный SOC. Из этой заметки по применению вы узнаете, как простые схемы мониторинга малой мощности для небольших батарей могут решить эту проблему.

Контроль напряжения и температуры батареи

Перед системными инженерами

стоит важная задача при составлении бюджета потребляемой мощности.Смотря на система в целом, микроконтроллеры / микропроцессоры служат «мозгами», надежно управляющими системой и выполнение необходимых функций. Обычно энергоемкий контроллер — это рабочая лошадка системы, поэтому он не имеет смысл поручить контроллеру всю работу делать. Чтобы предотвратить рассеяние мощности системы, контроллер должен оставаться в спящем состоянии в течение длительных периодов времени, поскольку он ищет флаги, присутствующие на выводах GPI.

Для непрерывного мониторинга жизненно важных функций системы многие инженеры обращаются к схемам с низким энергопотреблением.Эти схемы помечают микроконтроллер (обычно в виде прерываний) для выполнения требуемой обязанности при возникновении какого-либо события. Мониторинг и контроль состояния аккумуляторной батареи — еще одна из их важнейших функций. Когда аккумулятор Напряжение на входе ниже требуемого, аккумулятор разряжен и требует подзарядки. Аналогично, когда выходная мощность батареи выше, чем требуется, флаг может быть установлен, когда батарея полностью заряжена и не требует дальнейшая зарядка. Также важно следить за температурой корпуса батареи, так как это дает ценную информацию. от условий нагрузки, температуры окружающей среды или наличия неисправности.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) или компаратор с функцией окна обеспечивает простое решение для контроля напряжение и температура аккумулятора. Есть также сложные мониторы батареи и датчики уровня топлива, разработанные. специально для этой функции. Но необходимо делать осторожный компромисс, сохраняя мощность, скорость, точность, стоимость и форм-фактор (ограниченное пространство) в виду. Разным системам могут потребоваться разные приоритеты вышеупомянутый список, влияющий на общий дизайн системы. Перед проверкой контроля напряжения аккумуляторной батареи и Мониторинг температуры с использованием компараторов, это руководство по применению сначала охватывает некоторые основные, но важные, информация о батареях.

Ограничения по вторичным батареям

Вторичные или аккумуляторные батареи различаются по своему химическому составу и структуре. Эти различия, в свою очередь, определяют удельную мощность (максимальный ток, подаваемый на нагрузку), срок службы и тепловую мощность. стабильность аккумуляторных ячеек. Также необходимо учитывать компромиссы: чем выше удельная мощность, тем ниже рейтинг безопасности, срок службы, стоимость и наоборот.

Вторичные батареи изнашиваются, обладают жизненным циклом заряда-разряда и имеют определенные ограничения, в том числе:

Величина тока, которую они могут обеспечить для заданного диапазона выходного напряжения с течением времени.
Количество потребляемого тока (во время зарядки)
Максимальное безопасное напряжение (уровень напряжения, до которого они могут быть заряжены)
Минимальное безопасное напряжение (уровень напряжения, при котором они могут использоваться)
Количество тепла или холода, которое они могут выдержать

Каждое из этих ограничений влияет на срок службы батареи.Несоблюдение этих условий может привести к тому, что аккумулятор изнашиваться раньше или даже вспыхивать. Вышеупомянутые рейтинги меняются в зависимости от емкости аккумулятора, которая составляет прямо пропорционально форм-фактору или размеру.

Вторичные батареи для портативной электроники

Таблица 1 показывает типичные характеристики наиболее распространенных типов вторичных / перезаряжаемых одноэлементных батарей.

Максимальное безопасное рабочее напряжение — это напряжение, которое считается полностью заряженным и готовым к работе.Попытка зарядить больше возможна, но сопряжена с риском (иногда катастрофическим) сокращения продолжительности жизни.
Минимальное напряжение отключения или отключения — это напряжение, предполагающее, что ячейка разряжена. Понижение напряжения батареи ниже точки отсечки сокращает срок службы батареи.
Срок службы и срок службы различаются. Каждый раз, когда батарея проходит цикл от заряда до разряда, считается продолжительностью цикла. Чем чаще вы заряжаете / разряжаете свои смартфоны, тем короче ваш срок службы можно ожидать.

Таблица 1. Типичные характеристики вторичных / перезаряжаемых одноэлементных батарей

Тип батареи	Максимальное безопасное рабочее напряжение	Напряжение разряда или минимальное напряжение отсечки	Номинальное напряжение (В _BAT)	Средний срок службы	Средний саморазряд (% разряд / месяц)
Литий-ионный
Оксид лития-кобальта (LiCoO ₂)	4.2	2,5	3,6	750	от 1 до 2
Литий, никель, марганец, кобальт (LiNiMnCoO ₂)	4,2	2,5	3,6	1500	от 1 до 2
Литий-фосфат железа (LiFePO ₄)	3,6	2,0	3,2	1500	от 1 до 2
Литий-ионный полимер
Литий-полимерный	4.2	2,0	3,6	400	от 1 до 2
Никель
Никель кадмий *	1,45	0,9	1,2	2000	от 10 до 15
Металлогидрид никеля *	1,3	1	1,2	1500	от 10 до 15
* Три одиночные ячейки используются для типичных 3.Выход батареи 6 В.

Как указано в таблице 1, литиевые полимеры могут иметь небольшой срок службы, но их форм-фактор, вес и Максимально-минимальное номинальное напряжение (плотность заряда) дает больше преимуществ. В портативной электронике никелевый сплав Обычно используются комбинированные и литий-ионные комбинированные батареи. Эти типы приложений редко используют свинцово-кислотные батареи, так как они обычно слишком тяжелые (удельная энергия). Повторяющиеся циклы полной разрядки оказывают чрезмерное давление на химические свойства этих батарей, сокращая их срок службы.Пока они среди самые дешевые доступные батареи, свинцово-кислотные и никель-кадмиевые типы вредны для окружающей среды и в основном используется в автономных / резервных источниках питания.

Саморазрядка и расчет мощности

Саморазряд относится к снижению емкости аккумулятора из-за внутренних нежелательных химических реакций. Вот почему срок годности сокращается, даже если аккумулятор не используется. Рассмотрим литий-ионный полимерный аккумулятор с номиналом 1000 мАч. Уровень емкости, или C-rate, обозначает скорость, с которой батарея разряжается до максимума. емкость.1C означает, что аккумулятор может обеспечить ток 1000 мА в течение одного часа, пока он полностью не разрядится. Сходным образом, 0,5C означает, что аккумулятор может обеспечивать ток 500 мА в течение двух часов, пока он не разрядится.

Очень разумное приближение для разрядки аккумулятора емкостью 1000 мАч за месяц составляет примерно или ток разряда.

Следовательно, саморазряд 1% емкости в месяц (из Таблицы 1) эквивалентен 1% разрядного тока 0,001388C, что составляет (1% от 1000 мАч / 720 часов) ≈ 14 мкА.

Если прикладная схема потребляет меньше тока разряда, аккумулятор ограничен сроком хранения, не ток, потребляемый схемой приложения. MAX40000 / MAX40001 (площадь основания 1,11 x 0,76 мм) и Компараторы со сверхнизким энергопотреблением MAX40003 / MAX40004 (площадь основания 0,73 мм x 0,73 мм) имеют внутренний источник опорного сигнала с током покоя менее 1 мкА. Более низкий ток покоя сопоставим с током типичного саморазряда. скорость ячеек батареи, что делает эти устройства лучшим выбором для мониторинга мощности при ее рассеянии. требования жесткие.

Состояние батареи

с помощью компаратора Micro-Power На рисунке 1 показан простой компаратор, отслеживающий состояние батареи. Выходное напряжение компаратора меняется от от высокого к низкому в случае полностью заряженного напряжения и от низкого к высокому для передачи напряжения полностью разряженной батареи. Для получения правильных выходных состояний в схеме реализован внешний гистерезис и выбранные пороги.

Входное напряжение / напряжение батареи	Выходной переход
V _BAT V _{H-> L}	По убыванию
V _BAT V _{L-> H}	По возрастанию

Рисунок 1.Компаратор с функцией гистерезиса для индикации напряжений «заряженной» и «разряженной» батареи.

Показанные компараторы представляют собой компактные устройства с внутренним эталоном, потребляющие 900 нА тока покоя. Реализация схемы с резисторами большого номинала гарантирует, что общий рабочий ток сопоставим с типичная скорость саморазряда ячеек батареи. Схема работает от напряжения питания 1,7 В. и требует тока питания менее 2 мкА. Это гарантирует, что даже для аккумулятора с минимальным остатком заряда, схема по-прежнему выдает правильное выходное состояние.

В таблице 2 приведены типичные значения компонентов для реализации точек срабатывания для мониторинга батареи V _BAT (V _{H-> L} и V _{L-> H}).

Таблица 2. Типичные значения компонентов для мониторинга батареи (V _DD = V _PULLUP = 1,8 В, V _SS = GND)

Тип батареи	Оксид лития-кобальта / литий-никель-марганец-кобальт	Литий-полимерный	Литий-фосфат железа	Никель-кадмий * / Никель-металлогидрид *
Точки срабатывания	В _{H-> L} = 4.0 В В _{L-> В} = 2,64 В	В _{H-> L} = 4,0 В V _{L-> H} = 3,2 В	В _{H-> L} = 3,4 В V _{L-> H} = 2,2 В	В _{H-> L} = 3,4 В V _{L-> H} = 3,0 В
Двухтактный выход (MAX40000)	RA = 6,02 МОм	RA = 3,7 МОм	RA = 2 МОм	RA = 2 МОм
	RB = 1 МОм	RB = 1 МОм	RA = 4.6 МОм 903 10	RB = 1 МОм
	R1 = 5,4 МОм	R1 = 5,4 МОм	R1 = 5,4 МОм	R1 = 1,54 МОм
	R2 = 2,7 МОм	R2 = 3,01 МОм	R2 = 3,01 МОм	R2 = 10 МОм
	R3 = 15,4 МОм	R3 = 15,4 МОм	R3 = 15,4 МОм	R3 = 20 МОм
Опция выхода с открытым стоком (MAX40001)	R _{НАПРЯЖЕНИЕ} = 2,2 МОм	R _PULLUP = 2.2 МОм	R _{НАПРЯЖЕНИЕ} = 2,2 МОм	R _{НАПРЯЖЕНИЕ} = 2,2 МОм
* Три одиночных элемента используются для типичного выхода батареи 3,6 В.

В таблице 2 представлены типичные значения характеристических компонентов для реализации приложения мониторинга состояния батареи. По сравнению с таблицей 1 определенное пороговое значение обеспечивает более узкую полосу гистерезиса, что позволяет подушка для допусков и вариаций компонентов.Вся схема обеспечивает точность ± 1% по точкам срабатывания с 0,5% резисторы с допуском для схемы, показанной на рисунке 1. Для повышения точности, резисторы с более жесткими допусками использоваться.

Контроль напряжения Li-Ion / Ni-Cd батареи
MAX9065 — это однокристальное решение для контроля напряжения батареи. Он имеет два внутренних компаратора с внутренним эталоном и цепочку резисторов, образующих оконный компаратор. Все, что для этого требуется, — это подключить выход батареи ко входам IN и VCC.Кроме того, устройство может работать с напряжением питания от 1,0 В. Это позволяет приложению работать, даже если батарея разряжена. Устройство бывает двух типов: MAX9065E и MAX9065A. MAX9065E контролирует одноэлементные литий-ионные элементы, а MAX9065A обеспечивает мониторинг никель-кадмиевых батарей.

На рис. 2 показан подход с двумя компараторами, решающий задачу мониторинга литий-ионных и никель-кадмиевых аккумуляторов. Соответствующая поездка внутренние точки уменьшают количество компонентов и площадь с точностью ± 1%.

Схема приложения, показанная на Рисунке 2, потребляет менее 1 мкА и может работать с входным напряжением питания всего 1,0 В, поэтому приложение может работать, даже если батарея разряжена.

MAX9065E Эксплуатация
Входное напряжение / напряжение батареи	Выход
В _BAT> 4,2 В	Низкий
3,0 летучая мышь	Высокая
V _BAT	Низкая
MAX9065A Эксплуатация
Вход / Напряжение батареи	Выход
V _BAT> 1.2В	Низкий
0,6 летучая мышь	Высокая
V _BAT	Низкая

Рис. 2. Контроль литий-ионных, никель-кадмиевых аккумуляторов с помощью MAX9065.

Монитор температуры

Чрезмерно высокая температура часто сигнализирует о проблеме и может необратимо повредить электронное устройство. Есть различные возможные причины, включая высокую температуру окружающей среды, чрезмерное рассеивание мощности или неправильный аккумулятор. зарядка / разрядка.Причина в том, что каждый раз, когда температура слишком высока, система должна быть отключена на защита.

На рисунке 3 показана простая схема с использованием MAX40004-го при использовании отрицательного температурного коэффициента (NTC). термистор для контроля температуры устройства. Обычно его кладут рядом с аккумулятором, чтобы убедиться, что он температура окружающей среды очень близка к температуре аккумулятора.

Сопротивление термистора NTC обратно пропорционально температуре. Например, термистор номиналом 100 кОм с 0.5% допуск при + 25 ° C составляет 100 кОм, но соответствующее сопротивление будет примерно 8,8 кОм при + 85 ° C. R1 — это 1,08 МОм, а R2 — 120 кОм. При + 85 ° C напряжения на неинвертирующем входе компаратора достаточно для отключения выход на низкий. Внутренний гистерезис устройства обеспечивает гистерезис 15 ° C для снижения чувствительности к шуму.

Компаратор, показанный на Рисунке 3, доступен в компактном 4-контактном WLP и требует менее 500 нА ток покоя. Приложение потребляет менее 2 мкА от общего тока питания.

Рисунок 3. Контроль температуры с помощью MAX40004.

Сводка

Требуя небольшого бюджета мощности или вообще не требуя, схемы контроля и защиты батареи могут предложить критический блок в мобильные и носимые электронные устройства.

Другие ресурсы / ссылки

BatteryUniversity.com
Batteryspace.com
Указание по применению 3616, «Добавление дополнительного гистерезиса к компараторам»

проектирование и изготовление монитора напряжения — для B.Темы и материалы проектов Sc, HND и OND

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ МОНИТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

РЕФЕРАТ

Монитор напряжения показывает состояние такого устройства, как аккумулятор, просто светящимися светодиодами. Например, горят шесть светодиодов, значит, осталось 60% заряда батареи. Эта работа объясняет вам, как устроен монитор напряжения. Это устройство можно использовать для проверки автомобильного аккумулятора или инвертора.Таким образом, используя эту схему, мы можем увеличить срок службы батареи. Сердцем этой схемы монитора напряжения является микросхема LM3914. Эта ИС принимает входное аналоговое напряжение и управляет 10 светодиодами линейно в соответствии с входным аналоговым напряжением. В этой схеме нет необходимости подключать резисторы последовательно со светодиодами, потому что ток регулируется микросхемой. Это устройство предназначено для контроля от 1,5 В до 24 В постоянного тока. Схема будет работать даже при напряжении аккумулятора 3 В. Рабочее напряжение этой ИС составляет от 3 до 25 В постоянного тока. Микросхема содержит регулируемый эталон и точный 10-ступенчатый делитель.Эта ИС также может действовать как секвенсор. В этой работе основное внимание уделяется использованию этого устройства для контроля уровня напряжения батареи, другими словами, это называется монитором уровня заряда батареи.

ГЛАВА ПЕРВАЯ
1.0 ВВЕДЕНИЕ
Знание количества энергии, оставшейся в батарее, по сравнению с энергией, которая была в ней, когда она была полностью заряжена, дает пользователю представление о том, сколько времени батарея будет продолжать работать до того, как ей потребуется подзарядка.
Это было бы легко, если бы аккумулятор мог разряжаться с постоянной скоростью. Заряд в батарее равен току, умноженному на время, в течение которого он протекал. К сожалению, здесь есть две проблемы. Во всех практических батареях ток разряда непостоянен, но уменьшается по мере разряда батареи, обычно нелинейным образом. Следовательно, любое измерительное устройство должно иметь возможность интегрировать ток с течением времени. Во-вторых, этот метод зависит от разрядки аккумулятора, чтобы узнать, сколько в нем заряда.В большинстве приложений, за исключением, возможно, квалификационных испытаний, пользователю (или системе) необходимо знать, сколько заряда находится в элементе, не разряжая его.
Невозможно также напрямую измерить эффективный заряд батареи, отслеживая фактический заряд, вложенный в нее во время зарядки. Это связано с кулоновской эффективностью батареи. Потери в батарее во время цикла заряда-разряда означают, что батарея будет заряжать меньше во время разряда, чем было заложено в нее во время зарядки.
Кулоновский КПД или прием заряда — это мера того, сколько полезной энергии доступно во время разряда по сравнению с энергией, используемой для заряда элемента.
В настоящее время используются мониторы напряжения, которые обеспечивают или дают непрерывное считывание состояния батареи. Этот метод, конечно, требует монитора для предоставления данных измерения текущего состояния батареи, памяти для хранения батареи.

1.1 ЦЕЛЬ ПРОЕКТА
Низкое напряжение или чрезмерная зарядка аккумуляторов может привести к разбуханию пластин и вызвать внутреннее короткое замыкание.Это сокращает срок службы батареек, даже если у вас нет коротких замыканий. Это также приводит к тому, что пластины изнашиваются быстрее, чем при обычной зарядке. Плавающий заряд для баланса — это не плохая перезарядка, вызывающая выкипание большого количества воды.
Целью данной работы является создание устройства, которое будет указывать и сообщать пользователю о состоянии батареи устройства, просто подсвечивая количество светодиодов.

1.2 ЗНАЧЕНИЕ ПРОЕКТА

Все аккумуляторные батареи имеют определенный уровень заряда и разряда, они могут получить повреждения, если напряжение батареи превысит этот уровень.Это устройство — схема контроля напряжения аккумуляторной батареи, используемая для индикации состояния аккумуляторной батареи путем наблюдения за ними. Монитор напряжения сообщит вам о состоянии батареи устройства, просто подсвечивая количество светодиодов.

1.3 ПРИМЕНЕНИЕ ПРОЕКТА
Эту схему монитора напряжения можно использовать с инвертором или с автомобильным аккумулятором; он покажет вам состояние вашей батареи. Так что, прежде чем батарея разрядится, вы можете ее перезарядить.

в автомобилях

Некоторые автомобили оснащены измерителем состояния аккумуляторной батареи для контроля заряда стартерной батареи. Этот измеритель, по сути, является вольтметром, но он также может быть отмечен цветными зонами для облегчения визуализации.
Многие новые автомобили больше не предлагают вольтметры и амперметры; вместо этого эти автомобили обычно имеют фонарь с изображением автомобильного аккумулятора. Это может вводить в заблуждение, так как его можно спутать с индикатором неисправной батареи, когда на самом деле он указывает на проблему с системой зарядки автомобиля.
В качестве альтернативы можно установить амперметр. Это указывает на то, заряжается или разряжается аккумулятор. На рисунке справа амперметр обозначен как «Генератор переменного тока», а символы — «C» (заряд) и «D» (разряд). Нажмите на картинку, чтобы увеличить ее.
Амперметры и вольтметры по отдельности или вместе могут использоваться для оценки рабочего состояния автомобильного аккумулятора и системы зарядки.

В электронных устройствах

Монитор напряжения — это функция многих электронных устройств.В мобильных телефонах индикатор заряда батареи обычно имеет форму гистограммы — чем больше полосок отображается, тем лучше уровень заряда батареи.

В компьютерах

Компьютеры могут сигнализировать пользователям о необходимости замены внутренней резервной батареи. Портативные компьютеры, в которых используются аккумуляторные батареи, обычно дают пользователю информацию об оставшемся времени работы от аккумулятора. Это устройство также можно использовать в следующих местах:

Телекоммуникации
Кабельное / широкополосное телевидение
Критически важные объекты
Системы ИБП
Финансовые учреждения
Горное дело
Транспортные операции
Больницы
Аварийное освещение
Колл-центры
Поставщики и производители аккумуляторов.
Сервисные группы батарей
Медицина / Биотехнологии. Все для того, чтобы узнать напряжения своих устройств.

1.4 ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА СВЕТОДИОДНОГО СВЕТА В ПРОЕКТЕ

Энергоэффективность — светодиоды теперь способны выдавать 135 люмен / ватт
Длительный срок службы — 50 000 часов или более при правильной конструкции
Rugged — светодиоды также называются «твердотельным освещением (SSL), поскольку они сделаны из твердого материала без нити накала, трубки или лампы, которые могли бы сломаться».
Без периода прогрева — светодиод загорается мгновенно — в наносекундах
Не зависит от низких температур — светодиоды «любят» низкие температуры и включаются даже при минусовой погоде.
Направленный — С помощью светодиодов вы можете направить свет туда, куда хотите, при этом свет не будет теряться зря
Превосходная цветопередача — светодиоды не размывают цвета, как другие источники света, такие как флуоресцентные, что делает их идеальными для дисплеев и розничной торговли.
Экологичность — светодиоды не содержат ртути и других опасных веществ
Управляемый — Светодиоды можно регулировать по яркости и цвету

1.5 ОГРАНИЧЕНИЕ ПРОЕКТА
1. Данное устройство может показывать только напряжение от 1,5В до 24В.
2. Показывает уровень напряжения с помощью светодиодов.
3. Рабочее напряжение этой ИС составляет от 3 до 25 В постоянного тока.
1.6 ОБЪЕМ ПРОЕКТА
Монитор напряжения — это простая и недорогая система мониторинга аккумуляторной батареи, предназначенная для контроля напряжения в цепочке аккумуляторных батарей. для условий повышенного и пониженного напряжения.Монитор напряжения батареи VM-100 используется в приложениях 1,5–24 В и считывает состояние шины батареи, обнаруживает различные напряжения постоянного тока с помощью контактных щупов. Мониторинг напряжения аккумуляторной батареи обеспечит критическую защиту аккумуляторных элементов и продлит срок службы аккумуляторной системы. Перенапряжение может привести к перезарядке и перегреву батарей, что может вызвать необратимое разрушение элементов. Пониженное напряжение также приведет к необратимому повреждению аккумулятора, если его не устранить. Измерение напряжения батареи с помощью этого устройства позволит пользователю определить, насколько заряжены его батареи, и при необходимости предпринять немедленные корректирующие действия.

1,7 ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОЕКТА

Переносной
Имеет измерительный зонд, помеченный черным (–ve) и красным (+ ve).
Высокая надежность и долговечность
Простая установка
Контролирует напряжение в батареях 1,5 — 24 В.

1.8 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПРОЕКТА
Различные этапы разработки этого проекта были должным образом разделены на пять глав, чтобы облегчить всестороннее и краткое чтение.В этом тезисе проекта проект организован последовательно следующим образом:
Первая глава этой работы посвящена введению в монитор напряжения. В этой главе обсуждались предыстория, значение, объективные ограничения и проблема монитора напряжения.
Вторая глава посвящена обзору литературы по монитору напряжения. В этой главе была рассмотрена вся литература, относящаяся к этой работе.
Третья глава посвящена методологии проектирования. В этой главе обсуждались все методы, задействованные во время проектирования и строительства.
Глава четвертая посвящена анализу тестирования. Были проанализированы все тесты, которые привели к точной функциональности.
Глава пятая содержит заключение, рекомендации и ссылки.

Этот материал представляет собой полный и хорошо проработанный проектный материал строго для академических целей, который был одобрен разными преподавателями из разных высших учебных заведений. Мы делаем аннотацию и первую главу видимыми для всех.

Все темы проекта на этом сайте состоят из 5 (пяти) глав.Каждый Материал проекта включает: Аннотация + Введение + и т. Д. + Обзор литературы + методология + и т. Д. + Заключение + Рекомендация + Ссылки / Библиография.

Кому « СКАЧАТЬ » Полный материал по данной теме выше нажмите «ЗДЕСЬ»

Хотите наши Банковские счета ? пожалуйста, нажмите ЗДЕСЬ

Для просмотра других связанных тем нажмите ЗДЕСЬ

К « САММИТ » новых тем, разработайте новую тему ИЛИ вы не видели свою тему на нашем сайте, но хотите подтвердить ее доступность нажмите ЗДЕСЬ

Хотите, чтобы мы провели исследование по вашей новой теме? если да, нажмите « ЗДЕСЬ »

У вас есть вопросы по поводу нашей почты / услуг? нажмите ЗДЕСЬ , чтобы получить ответы на свои вопросы

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами любым из следующих способов:

Мобильный номер: +2348146561114 или +23470153 [Mr.Невинный]

Адрес электронной почты : [email protected]

Watsapp № : +2348146561114

ЕСЛИ ВЫ УДОВЛЕТВОРЕНЫ НАШИ УСЛУГАМИ, ПОЖАЛУЙСТА, НЕ ЗАБЫВАЙТЕ ПРИГЛАШАТЬ ДРУЗЕЙ И КУРСОВ НА НАШУ СТРАНИЦУ.

adc — слаботочный делитель для контроля напряжения батареи

adc — слаботочный делитель для контроля напряжения батареи — Electrical Engineering Stack Exchange

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

0
+0
Авторизоваться Подписаться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 3 года, 10 месяцев назад

Просмотрено 2k раз

\ $ \ begingroup \ $

Я работаю над датчиком малой мощности и хочу измерить напряжение его батареи.

Напряжение батареи слишком велико для моего входа АЦП, поэтому я разделил его с помощью пары резисторов 1 МОм и конденсатора 100 Н, чтобы входная емкость АЦП не нагружала его слишком сильно во время выборки и не влияла на результаты.

Проблема в том, что резисторный делитель все время разряжает несколько мкА, а это далеко не идеально. Есть ли общее решение этой проблемы с низкой стоимостью спецификации?

Я подумал о переключении N-канального МОП-транзистора на основание делителя, но это позволило бы входу АЦП плавать слишком высоко.Установить P-канал на шину + ve будет сложно.

Существуют ли специальные АЦП, которые могут измерять сверх положительной шины питания?

Любые предложения приветствуются.

Создан 30 окт.

МайклМайкл

321 серебряный знак1010 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 5 \ $ \ begingroup \ $

Используйте такую простую схему.МОП-транзистор с P-каналом может быть другим слаботочным устройством — показанное как раз то, что показано в схематическом инструменте.

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Идея состоит в том, чтобы подключить сигнал GP_OUT к вашему MCU и получить такой высокий уровень программного обеспечения во время выполнения аналого-цифрового измерения. Я показываю использование резисторов 100 кОм для делителя, но их, возможно, потребуется уменьшить в зависимости от входного импеданса входного вывода A / D.По моему опыту, резисторы 1Meg, используемые для этой цели, приводят к слишком большой погрешности измерения.

Потребуется некоторая задержка от установки высокого уровня GP_OUT до тех пор, пока не будет дана команда на аналого-цифровое преобразование, чтобы разрешить установку аналого-цифрового входа.

Обратите внимание, что когда NPN-транзистор выключен, единственной нагрузкой на батарею является ток утечки.

Создан 30 окт.

Майкл КарасМайкл Карас

54.1,977 золотых знаков6161 серебряный знак127127 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 2

Не тот ответ, который вы ищете? Посмотрите другие вопросы с метками adc или задайте свой вопрос.

Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Делитель напряжения

— Контроль слаботочных батарей

Вам действительно нужен линейный регулятор? Работа микроконтроллера при полном напряжении батареи значительно упростит задачу.Кроме того, регулятор и микроконтроллер всегда будут потреблять энергию, даже в энергосберегающих режимах, постоянно разряжая батарею. Взгляните на спецификации и помните об этом.

Поскольку вход АЦП (обычного АЦП выборки и хранения, например, в AVR µC) будет потреблять ток только при фактической выборке значения, переходный процесс с низким входным импедансом можно компенсировать простым добавлением конденсатора:

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Максимальная частота дискретизации, конечно, будет ограничена таким образом, поскольку конденсатору потребуется время для перезарядки через большой резистор перед следующей дискретизацией, но я предполагаю, что вы в любом случае не будете измерять больше, чем, скажем, один раз в секунду. .

Время, необходимое для перезарядки конденсатора, можно установить, изменяя его емкость и / или R1. Больше R1 = меньше «потерь» энергии + меньше макс. частота дискретизации. Меньшая емкость будет заряжаться быстрее для данного резистора и так далее.
Вы захотите максимизировать значение R1, а затем, возможно, потребуется минимизировать значение C1 для достижения желаемой частоты дискретизации.

Минимальная емкость зависит от количества заряда, который АЦП потребляет для выборки, который, в свою очередь, определяется емкостью буфера выборки АЦП.Для устройств AVR я, кажется, помню, что это значение указано в таблице данных. Для других микроконтроллеров я не могу сказать, но 1 мкФ на диаграмме, вероятно, будет более чем достаточно в любом случае, и его можно уменьшить примерно в 10 раз. Об этом расскажут характеристики АЦП.

Редактировать:

Я нашел это в таблице данных Atmel для ATmega1284p. Конденсатор буфера S&H рассчитан на 14 пико фарад, поэтому пары нано фарад для C1 должно быть достаточно.

Устройство контроля напряжения аккумулятора, схема и настройка

Устройство контроля напряжения аккумулятора автомобиля, принципиальная и монтажная схема, принцип работы, сборка устройства и его настройка.

Принципиальная схема устройства контроля напряжения аккумулятора.

Принцип работы устройства контроля напряжения аккумулятора.

Монтажная схема устройства контроля напряжения аккумулятора.

Сборка схемы устройства контроля аккумулятора.

Настройка устройства контроля напряжения аккумулятора.

Похожие статьи:

Схемы индикаторов разряда li-ion аккумуляторов для определения уровня заряда литиевой батареи (например, 18650)

Вариант №1

Вариант №2

Вариант №3

Вариант №4

Вариант №5

Вариант №6

Вариант №7

Вариант №8

Вариант №9

Вариант №10

Вариант №11

Вариант №12

Вариант №13

Индикатор для проверки и контроля уровня зарядки АКБ

Индикатор напряжения аккумулятора своими руками. Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

Делаем схему контроля зарядки аккумулятора для авто

Простой индикатор заряда и разряда аккумулятора

Схема индикатора разряда аккумулятора

Схема индикатора заряда аккумулятора

Простейший индикатор уровня заряда батареи

Схема индикатора

Сборка индикатора уровня заряда батареи

Индикатор окончания заряда аккумулятора на светодиодах

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Какие существуют индикаторы

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

Контроллер зарядки АКБ

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Принципиальная схема

Принцип работы

Печатная плата и детали сборки

Схемы индикаторов разряда li-ion аккумуляторов для определения уровня заряда литиевой батареи (например, 18650)

Вариант №1

Вариант №2

Вариант №3

Вариант №4

Вариант №5

Вариант №6

Вариант №7

Вариант №8

Вариант №9

Вариант №10

Вариант №11

Вариант №12

Вариант №13

Индикатор для проверки и контроля уровня зарядки АКБ

Принцип работы

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Какие существуют индикаторы

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Контроллер зарядки АКБ

Схема индикатора разряда аккумулятора

Цвет светодиода — уровень заряда

Пороговое значение напряжений

Работа индикатора состояния АКБ

Тестирование индикатора

Упрощённая версия индикатора

Индикатор напряжения автомобильного аккумулятора. Схема

Индикатор низкого заряда батареи

Универсальный индикатор разряда аккумулятора

Схема

Сборка индикатора

Испытания и настройка

Смотрите видео работы индикатора

Простые схемы контроля напряжения аккумулятора

Технические характеристики

1) Конструкция

Как отрегулировать пороги

Принципиальная схема

3) Использование микросхемы LM3915 для 10-ступенчатой функции