Индикатор разряда батареи

Индикатор разряда аккумулятора

Лирическое отступление 1.
Нижеприведенный текст был написан в далеком теперь 2004 году и где-то выложен уже в интернете. Но я решил его привести и здесь — может кому и полезно и интересно будет. Править текст мне жутко лень, поэтому даю его как он был написан тогда.
Лирическое отступление 2.
Допускаю, что будет сделано другое изделие аналогичного назначения, некое подобие амперметра со шкалой в виде линейки светодиодов. Во всяком случае мысли такие бродят. Но лень — она такая… :-)))).

Индикатор разряда аккумулятора.

Предисловие.
Я 5 лет проездил на Запорожце, на котором стоял амперметр, и к этому прибору привык – всегда ясно видно, разряжается ли аккумулятор(АКБ) или заряжается. На тех автомобилях, где на холостых оборотах движка токовый баланс отрицателен (т.е. АКБ разряжается) или весьма близок к нулю, такая индикация оказывается весьма полезной. Во всяком случае при стоянии в вечерней пробке без нее можно и посадить АКБ.
После приобретения Москвича я увидел на нем вольтметр и решил, что не все ли равно — вольтметр ли, амперметр ли, — главное есть некая индикация состояния бортовой сети. Оказалось – вовсе нет. Во-первых, в Москвиче вольтметр просто паскудный, во-первых, из-за термозависимости своих показаний (весьма заметной – на жаре показывает меньше) и, во-вторых, точка его подключения, мягко говоря, неудачна – из-за падения напряжения на контактах подводящей сети собственно напряжение НА АКБ узнать невозможно (все видели как скачет стрелка вольтметра при работе поворотников). Но даже если бы он был хорошим, то все равно сказать идет заряд или разряд АКБ по вольтметру нельзя по многим другим причинам, в частности из-за термозависимости самого зарядного напряжения — для традиционных 12вольтовых свинцовых АКБ коэффициент зарядного напряжения примерно –40мв/град. Эту величину я, во-первых, вычитал в литературе (к сожалению не припомню где за давностью лет), во-вторых, измерял сам, правда опять-таки давно. АКБ был типа 6СТ55А, совершенно традиционного типа, черный.
А ведь главное (ИМХО) назначение прибора на панели – дать возможность оценить работу и состояние связки генератор-батарея. И вольтметр дает ее далеко не полностью. Ставить же традиционный амперметр не хочется главным образом из-за нежелания тащить лишние ( и довольно длинные ) незащищенные предохранителем провода, по которым будеть течь весь ток (за исключением стартерного), в том числе и ток тягового реле стартера при пуске (это 30-40а). Да и эстетика приборки пострадает – не получается у меня сделать красиво. Поразмыслив некоторое время, я решил, что при наличии вольтметра вполне будет достаточно красной лампочки, загорающейся при разряде АКБ, тем более, что такая лампочка на многих приборных панелях есть (вот только смысл ее показаний при традиционном подключении для меня непонятен). Решено – делаем индикатор разряда аккумулятора.

Расчет.
Оценить направление (и силу тоже) тока в/из АКБ можно по падению напряжения на каком-либо штатном проводе в проводке автомобиля, по которому течет интересующий нас ток. Провод, по которому течет весь ток в/из АКБ, — это провод, соединяющий минусовую клемму АКБ с корпусом авто. Оценим необходимую чувствительность измерительной схемы. Этот провод имеет сечение 16мм2. Примем его длину 0.5м. Тогда его сопротивление составит R=(удельное сопротивление меди)*(длина)/(сечение)=0.0175*0.5/16= 0.000546875ома или примерно 0.55миллиома. Надо решить, какое минимальное изменение тока должно переводить лампочку из состояния «полностью выключено» в состояние «полностью включена». Мои соображения такие:
Ток саморазряда АКБ с учетом утечек по поверхности может легко достигать величины 10мА.
Самая маленькая лампочка в приборке потребляет 100мА.
Полностью заряженная АКБ при токе разряда 100мА может работать примерно 500часов.
Так что порогового тока в 100мА достаточно. При таком тока падение на минусовом проводе АКБ составит 0.55мОм*100мА=55мкВ. Вот именно малая величина этого напряжения и создает все проблемы. А так идея проста – усилить это напряжение и управлять лампочкой.

Схема.
Схема предлагаемого устройства на Fig1.

По сути это дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления примерно 5500 и полосой пропускания 1/25Гц. Столь узкая полоса обусловлена тем, что, как показали эксперименты, реальный измеряемый ток даже при полностью выключенных всех потребителях (кроме системы зажигания, разумеется) и работающем на 3000 оборотах двигателе является переменным со значительной постоянной составляющей. А отрицателен он бывает, по-видимому, во-первых, из-за пульсирующей формы напряжения вырабатываемого генератором, и, во-вторых, из-за импульсного характера потребления тока системой зажигания. Подробно я с этими причинами не разбирался, но факт есть – при отключении конденсатора C1 (именно он задает столь низкую полосу пропускания усилителя, или, правильнее задает достаточно большое время усреднения входного наряжения) лампа моргает почти при любом режиме работы движка. Теперь о назначении деталей и возможных заменах. Труднее всего заменить операционник AD8628. Для работы в этой схеме критичны следующие параметры:
1. Самое важное – напряжение смещения и (!) его температурные дрейфы. Надо чтобы во всем температурном диапазоне это напряжение не выходило за расчетные 50мкВ. Это пожалуй труднее всего обеспечить. Собственно говоря AD8628 был выбран в первую очередь именно по этому параметру.
2. Необходимо, чтобы входы усилителя нормально работали при напряжении на них, равным минусу источника питания.
3. Необходимо, чтобы выход усилителя мог дотягивать почти до минуса источника питания, иначе транзистор VT1 не закроется.
4. Входной ток усилителя не должен превышать 10наноампер, иначе погрешность от него будет сравнима с измеряемым напряжением. Это требование можно ослабить, уменьшив в несколько раз резисторы R2 и R3, но тогда может потребоваться увеличение емкости C1, а применять здесь электролитический конденсатор нежелательно.
5. Собственное усиление должно быть не менее чем в 10 раз выше требуемого, т.е. не менее 50тысяч, но сейчас это слабое ограничение.
Усиление задается отношением резисторов R3 / R2, при этом отношение резисторов R6 / R5 должно быть хотя бы примерно таким же – это обеспечит усиление разностной составляющей входного напряжения. Резистором R6 можно в небольших пределах подстроить точку срабатывания. У меня при его отсутствии (R6=бесконечность) лампочка загоралась при токе разряда примерно 300мА.
Диод VD3 формирует виртуальный ноль выхода дифференциального усилителя. То есть при идеальных условиях (R3 / R2 = R6 / R5, все смещения 0 и т.п.) выходное напряжение будет отсчитываться от правого по схеме вывода резистора R6. Хочется, чтобы напряжение на этом выводе равнялось начальному напряжению база-эмиттер транзистора VT1. Для этого и предназначен диод VD3, заодно выполняя роль какого-никакого термокомпенсирующего элемента напряжения база-эмиттер транзистора VT1. Заменяется легко на любой маломощный кремниевый диод, КД522 например.
Резистор R1 (мощность рассеяния 0.5Вт), стабилитрон VD1, диод VD3, конденсаторы С2 и С3 образуют источник питания усилителя. Стабилитрон VD1 должен быть на напряжение не выше указанного, так как предельное напряжение питания AD8628 составляет 5.5в. Из отечественных подойдет КС139. Стабилитрон на 4.7в я бы не рекомендовал.
Диод VD2 – защита от обратных выбросов по питанию. Замена та же, что и для VD3 (КД522). Транзистор VT1 заменяется на КТ815, КТ817.
Часть схемы, обведенная пунктиром, смонтирована на печатной плате(фото платы Fig2.)

Плата имеет размер 12х48мм и закреплена прямо на земляном проводе, являющимся датчиком тока. На схеме он обозначен жирной синей линией. Сам провод был куплен в магазине, кажется под названием Положительный провод от ВАЗ2101, имеет длину около 75см.

Очень важная часть – монтаж.
Измерительный провод зачищается около клемм (сами клеммы отрывать не надо – они будут использоваться по прямому назначению), пропаивается насквозь и в этих местах к ним припаиваются провода, идущие к точкам ХР2, ХР4, ХР5. Как пример – фото Fig3.

Провода идущие к точкам ХР2 и ХР5 – это РАЗНЫЕ провода! Они должны соединяться ТОЛЬКО на отрицательной акуумуляторной клемме измерительного провода. Иначе измерительная схема будет видеть не только падение напряжения на измерительном проводе, но еще и на этом объединенном куске. А при сечении провода 0.5мм2, длине 30см и потребляемом токе 20мА (это при выключенной лампочке, при включенной 120мА) падение напряжения на этом куске составит 210мкВ – не годится. Никаких механических контактов, разъемных соединений и т.п. между измерительным проводом и точками ХР2, ХР4 и ХР5 не допускается – ТОЛЬКО ПАЙКА. На механических контактах получите неконтролируемое падение напряжения, вплоть до полной потери контакта при таких ничтожных токах и напряжениях в этой измерительной цепи.

Читайте также  Самодельная LED лампа на 3 Вт

Настройка.
Единственное что можно понастраивать при правильно монтаже – подобрать резистор R6 для точной установки порога переключения схемы. Делать можно так – один источник (12в, 120мА) подключаем к точкам ХР1 и ХР5, лампочку(индикаторная из приборки, маленькая бесцокольная) к ХР1 и ХР3. Измерительный провод подключен к схеме, естественно. Если лампочка горит вполнакала – все! Если горит ярко — R6 надо увеличивать, не горит – уменьшать. Но лучше, если есть второй достаточно мощный источник (нужен ток около 1А), то пропуская через измерительный провод ток(создавая этот ток например при помощи балластного резистора дабы не сжечь источник) известной величины (то есть нужен амперметр) и направления, можно узнать получившийся порог переключения и решить – а надо ли его настраивать. Порог переключения схемы плавный, полностью лапочка переходит из горящего в негорящее состояние при изменении тока по измерительному проводу примерно на 50мА. Кроме того при такой настройке следует учесть инерционность самой схемы – при малом отличии тока от порогового переключение длится несколько секунд.

Смонтированная и настроенная плата промыта спиртом и покрыта уретановым лаком для защиты от внешних воздействий, затем закреплена на измерительном проводе с помощью термоусадочной трубки. Фото готового изделия – Fig4.

При монтаже на Автомобиль заменяем штатный минусовой провод на это изделие, отсоединяем ВСЕ имеющиеся дополнительные провода от минусовой клеммы АКБ (если таковые есть), присоединяем их к корпусу автомобиля. Если этого не сделать, то индикатор не будет учитывать токи, текущие по этим дополнительным проводам. Еще маленькое замечение – индикатор не учитывает тока, который он потребляет сам.

10 схем индикаторов разряда Li-ion аккумуляторов

10 схем индикаторов разряда Li-ion аккумуляторов

Индикатор разряда Li-ion аккумулятора отражает уровень оставшегося заряда и помогает избегать разочарований из-за внезапно разрядившихся элементов питания. Зная, что аккумулятор скоро сядет, можно заблаговременно поставить его на зарядку и избежать простоя в работе приборов. Разработкой схем индикаторов разряда Li-ion аккумуляторов занимались многие радиолюбители. Результатом их труда стало множество схемотехнических решений разной степени сложности.

В этой статье приведены 10 популярных схем, которые относительно просты в реализации. Собранные по ним индикаторы информируют о малом напряжении на ячейке, но не защищают ее от глубокого разряда. Для этой цели используются присоединенные к элементам питания платы защиты или самостоятельное отключение нагрузки пользователем.

Схема 1 – на стабилитроне и транзисторе

При величине напряжения выше 3,25 В стабилитрон пребывает в пробое, транзистор – в закрытом состоянии, и ток полностью идет через зеленый светодиод. При падении напряжения до его значений в диапазоне 3+1,2 В происходит открытие транзистора, и ток распределяется между светодиодами. Между цветами происходит плавный переход. Чем ярче горит красный индикатор, тем сильнее разрядился элемент. При 3 В цветового перехода нет – светится красная лампочка.

При реализации этой схемы могут возникнуть трудности с поиском стабилитронов, обеспечивающих нужный порог срабатывания. Еще один ее недостаток – постоянное энергопотребление около 1 мА.

Схема 2 – на микросхеме TL431 в роли стабилизатора напряжения

Порог срабатывания зависит от делителя R2-R3 и здесь равен 3,2 В. Когда вольтаж достигает этой величины, микросхема прекращает шунтировать светодиод, и он загорается. Это сигнал пользователю о скорой разрядке элемента питания.

Схема 3 – на паре транзисторов

Здесь границы срабатывания определяют транзисторы R2, R3. Вместо старых моделей уместно использовать BC237, BC238 или BC317 взамен КТ3102 и BC556 или BC557 вместо КТ3107.

Схема 4 – на паре полевых транзисторов

В режиме ожидания она потребляет минимальные токи. Транзисторы нужны n-канальные с минимальным напряжением отсечки. При питании нагрузки на затворе транзистора VT1 при участии делителя R1-R2 создается положительное напряжение. Если оно превышает напряжение отсечки транзистора, происходит его открытие, затвор VT2 притягивается на землю и закрывается. По мере снижения напряжения VT1 закрывается, а VT2 – открывается, обеспечивая сияние светодиода. Это знак о необходимости подзарядить элемент питания.

Схема 5 – на 3-х транзисторах

Схема обеспечивает высокую точность – между светящимся и несветящимся светодиодом хватает отличия в 0,01 В. При включенном индикаторе потребляется ток 3 мА, при отключенном – 0,3 мА. Вместо транзисторов BC848 и BC856 подходят ВС546 и ВС556.

Схема 6 – с отключением нагрузки

Она обеспечивает индикацию и отключение нагрузки при критическом падении напряжения, но сама продолжает потреблять ток около 15–20 мА.

Схема 7 – с мониторами напряжения

Мониторы, супервизоры или детекторы напряжения представляют собой микросхемы, созданные для отслеживания напряжения. По этой схеме светодиод начинает светиться при падении напряжения до 3,1 В. BD47xx с открытым выходным коллектором ограничивает выходной ток на границе 12 мА, поэтому светодиод можно подключать напрямую. Главные преимущества этого варианта – простота реализации и малое энергопотребление.

Схема 8 – на инверторе 74HC04

Используются стабилитроны с рабочим вольтажом менее напряжения срабатывания – на 2–2,7 В. Граница срабатывания подстраивается посредством резистора R2. Энергопотребление – порядка 2 мА.

Схема 9 – на контроллере ATMega328

Предусматривает использование микроконтроллера ATMega328 с интегрированным источником опорного напряжения и входом АЦП. Светодиод используется 3-цветный, но синий цвет не задействуется. Контроллер управляет светодиодами через ШИМ и выдает индикацию путем смешения цветов:

  1. мигающий зеленый – соответствует напряжению 4,2 В;
  2. зеленый – 4,1 В;
  3. оба цвета – в промежутке от 3,5 до 4,1 В;
  4. мигающий красный – ниже 3,5 В.

Схема 10 – на микросхеме LM3914

Линия из 10 светодиодов информирует пользователя о степени разряда элемента питания. Пороговые напряжения (минимальное DIV_LO и максимальное DIV_HI) определяет делитель R3-R4-R5. Для экономии энергии рекомендуется подключить 9-й вывод на землю. В результате будет светиться не линия светодиодов, а один, который соответствует текущему напряжению. Энергопотребление этой схемы – порядка 2,5 мА и еще по 5 мА на каждый светящийся светодиод.

Индикатор разряда батареи

индикатор разряда

Li-ion очень капризен к переразряду и чтобы не убить аккумулятор, решил сделать самодельный индикатор разряда аккумулятора для шуруповерта. Переделку аккумулятора шуруповерта под Li-ion описывал ранее. Светодиод на корпусе акб должен загораться и гореть при падении напряжения ниже заданного уровня.

Для чего нужен индикатор разряда аккумулятора.

Например, вы используете литий-ионые аккумуляторы без платы защиты. Чтобы не перегрузить их случайно можно поставит обычный плавкий предохранитель ампер на 30. Берем автомобильный или делаем самодельный из медной жилы сечением 0.5мм2.

Для того, чтобы не переразрядить АКБ больше нужного предела используем приведенный ниже индикатор разряда, светодиод которого загорится, когда аккумулятор разрядиться до установленного уровня. Балансировку осуществляем при заряде для этого я вывел на корпус разъем.

разъем для балансировки аккумулятора

Также можно настроить схему на промежуточную разрядку например 50% или 75%-типа скоро сядет. Или даже использовать несколько схем настроенных на разные напряжения. Например, три. Один загорается при 75%, второй при 50%, а третий при 25% от заряда.

Схема самодельного индикатора.

Итак к схеме (нарыл в интернете). Схема собрана, проверена, заработала сразу.

Схема индикатора разряда аккумулятора

В схеме используется TL431.

распиновка TL431Очень удобная штука, я вам скажу. Многие схемы с ней сильно упрощаются. Так что можете закупать их сразу пачку, как я.

На ее основе можно так же сделать и балансир для аккумулятора, но об этом в другой раз.

Брал TL431 у китайцев здесь . У них пачка стоит, как у нас одна штука.

Транзистор BC547 очень распространен, стоит копейки и есть в любом магазине радиокомпонентов. Можно купить и у китайцев , но он и так очень дешевый. Если только тоже пачку взять.

Резисторов я уже закупил в свое время разных номиналов. Вот очень дешевый набор резисторов , который еще долго будет вас радовать.

R1*(у меня)=4,6K; R2=1К; R3=11К(подобран под транзистор BC547); R4=1,5К(подбираем под светодиод в зависимости от напряжения питания схемы).

Светодиод берем любой маломощный трех миллиметровый , просто smd не удобно монтировать в корпус.

Расчет резистора R1 под необходимое напряжение срабатывания схемы осуществляется по формуле: R1=R2*(Vo/2,5В — 1).

Я рассчитывал чтобы индикатор загорался при 14В, то есть при 3,5В на банку (мой АКБ состоит из четырех АКБ номиналом 3.7В). В полностью заряженном состоянии 16.8В (по 4.2В на банку). Возьмем R2 равный 1К. (При настройке на низкие напряжения, например 3.6В, необходимо R2 брать 10К).

Итак рассчитываем на 14В. R2=1КОм=1000 Ом. R1=1000*(14В/2,5В-1)=1000*(5,6-1)=1000*4.6=4600 Ом = 4,6КОм (Для шуруповерта на 14.4В (4 банки по 3,7В), переделанного на литий).

Читайте также  Массажный коврик для ребенка своими руками

Для 12В (3 банки по 3,7В) шуруповерта, переделанного на литий: срабатывание при 10,5В R2=1К R1=1000*(10,5/2,5-1)= 3,2КОм .

Для 18В (5 банок по 3,7В) шуруповерта, переделанного на литий: срабатывание при 17,5В R2=1К R1=1000*(17,5/2,5-1)= 6КОм .

Список значений R1 при R2=1КОм для тех кому лень считать:

  • 5В – 1К
  • 7,2В – 1,88К
  • 9В – 2,6К
  • 10,5В — 3,2К
  • 12В – 3,8К
  • 14В — 4,6К
  • 15В — 5К
  • 17,5В — 6К
  • 18В – 6,2К
  • 20В – 7к
  • 24В – 8,6к

Готовый индикатор разряда аккумулятора шуруповерта.

индикатор разряда акб для шуруповерта

Работает четко, стабильно. В настройке не нуждается.

Для сборки покупал у китайцев с бесплатной доставкой:
Набор резисторов из 30 номиналов по 10шт . Вего 300 шт.
Пачка TL431 за копейки.
Пачка BC547 .

Удачной сборки индикатора! Вопросы и предложения пишем в комментариях ниже.

Пару дополнений по схеме, можно и упростить и сделать универсальной.

В статье просчитаны номиналы R1 и четко видно диапазон от 1 до 10 кОм, поэтому можно поставить подстроечный резистор, и регулировать схему под конкретную батарею, а не перепаивать.

Транзистор лишний, для мощной нагрузки эта схема правильная, а индикаторный светодиод можно включать сразу на катод tl431, резистор нужен.

Схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах

Автомобильный аккумулятор

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

Встроенный индикатор зарядаМногие 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.

Как устроен встроенный индикатор заряда АКБ

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.

Индикаторы заряда АКБ

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

Принцип работы индикатора заряда

Принципиальная схема индикатора

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

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.

Схема простейшего индикатора заряда АКБ

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

Индикатор 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.

Принципиальная схема контроллера заряда АКБПринцип 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.

Самодельный индикатор разряда LiPo.

Решил сегодня выложить еще одну статью. Опять таки не претендую на «открытие», поскольку все велосипеды изобретены уже давно ! Просто однажды мы собирались на полёты, индикаторов разряда батерей в наличии не было вообще никаких, поэтому пришлось срочно придумывать и срочно делать девайсы, чтобы не загубить аккумуляторы. Да, устройства простенькие, в нех нет пищалки. Но супер яркие светодиоды хорошо видны даже в солнечный день и поэтому за сохранность аккумуляторов мы были спокойны. Я согласен, что девайсы получились простейшие, на уровне 80х годов. Тем не менее
с поставленой задачей они успешно справляются ! Глядишь, кому то пригодятся !

Известно, что Li Po аккумуляторам противопоказан разряд ниже 3,2 Вольт на банку. Разряд ниже этой величины приводит к скорому выходу аккумулятора из строя. Поэтому контроль напряжения предельного разряда каждой банки аккумулятора крайне желателен. Отсечка
двигателя регулятором скорости не может гарантировать своевременное отключение
аккумулятора. Поэтому имеет смысл применить дополнительную защиту, в качестве которой может использоваться светодиодный индикатор разряда аккумулятора.

В данной схеме в качестве компаратора применен прецизионный регулируемый стабилитрон TL431. Порог выставляется делителем напряжения в цепи УЭ (управляющего электрода) 15 ком (нижний по схеме резистор) и 4,3 ком (верхний резистор).
При этом соотношении резисторов срабатывание стабилитрона TL431 происходит при напря
жении банки 3,2 Вольт. Когда напряжение на аккумуляторе находится в пределах 3,2….4,2 В,
стабилитрон TL431 открыт, падения напряжения на нем недостаточно для работы светодиода и он погашен. Когда напряжение аккумулятора достигает 3,2 В, стабилитрон закрывается, а светодиод загорается от тока, протекающего через резистор 2 ком.

Индикатор состоит из трех одинаковых ячеек, что позволяет побаночно контролировать 1S, 2S и 3S аккумуляторы. При добавлении еще одной – двух ячеек, можно контролировать 4S и 5S
аккумуляторы. Светодиоды я использовал синие суперяркие, они, как мне кажется, наиболее
заметны днем. От звуковой сигнализации я отказался, поскольку звук слышно сравнительно недалеко, а увеличивать габариты и вес не хотел. Вполне достаточно светодиодов, тем более,
что после посадки модель все равно берешь в руки и незаметить включение светодиода просто
невозможно !

Штырьковые контакты я взял от негодной платы электроники винчестера с IDE интерфейсом.
Вставляются они, конечно, в балансирный разъем аккумулятора. Балансирные разъемы я
вывожу наружу из корпуса модели для зарядки аккумулятора без его извлечения из модели.
Закрепляю платку Индикатора на корпусе модели скотчем. Потом можно легко переставить
на другую модель.

Настройка. Настройку делаем каждой ячейки по очереди ! Для настройки нужно три обычные батарейки по 1,5 Вольта, соединенные последовательно, переменный резистор 470 Ом и цифровой мультиметр. Переменный резистор 470 Ом включаем реостатом последовательно с плюсовым проводом батарейки. Таким образом получим источник напряжения 4,5 В.
Берем 2х контактный подходящий по шагу разъем и припаиваем к нему только два провода
от батарейки “ — ” и “ + ” . Как говорилось выше, “ + ” проходит через переменный резистор. Переменный резистор ставим в положение, соответствующее минимальному сопротивлению и подключаем разъем к соответствующим контактам нижней (или верхней) ячейки. Поскольку резистор установлен в положении минимального сопротивления, к ячейке приложено полное напряжение 4,5 В и светодиод гореть не должен. Затем разъем по очереди подключаем к двум другим ячейкам и убеждаемся, что все светодиоды погашены.
Затем плавно увеличиваем сопротивления переменного резистора, контролируя при этом
мультиметром напряжение на выходе резистора относительно минусового провода. При увеличении сопротивления резистора напряжение, подводимое к ячейке, начнет плавно уменьшаться и при достижении 3,18…..3,2 Вольт должен загореться светодиод. При уменьшении сопротивления резистора , т. е. при возрастании подводимого к ячейке напряжения выше 3,2 В , светодиод снова погаснет. Таким образом, переставляя разъем по очереди на соответствующие контакты, проверяем все ячейки. Порог включения можно изменять
подбором резистора 4,3 ком. При этом его можно составить из 2х резисторов, например

если поставить 2 ком + 2 ком = 4 ком (порог включения 3,14 В) , а 3,3 ком + 1 ком = 4,3 ком
(порог включения 3,18 В) У меня резистор 4,3 ком составлен из двух (3,3 ком + 1 ком) , что видно на фотографиях . Размеры печатной платы 3х ячеечного Индикатора 30 х 30 мм.
Регулируемый стабилитрон TL431 — широко распространенная деталь и продается в радиомагазинах. Кроме того, они используются практически в любом импульсном блоке питания (адаптере) для управления оптроном защиты.
Сделал несколько штук, работают нормально, обеспечивают своевременную индикацию.
Поэтому рекомендую для повторения авиамоделистами – радиолюбителями !

Общий вид.

Принципиальная схема.


Вид со стороны деталей. Размер платы 30 х 30 мм.

Вид со стороны дорожек. Размер платы 30 х 30 мм.

Светодиоды любые супер яркие, синего свечения. Синие лучше всего заметны в солнечный день.

13 схем индикаторов разряда Li-ion аккумуляторов: от простых к сложным


«ВЭФ 216» отличается от других приёмников способом подключения светодиода. Напряжение индикации сети с блока питания A3 попадает в точку «35» главной платы А4. Светодиод подключён к ней через пару XP8-XS8, а ограничивающий резистор R78 (1k2) запаян одним концом на «землю». Чтобы использовать это на всю катушку и не распахивать плату паяльником, я переделывал выходной каскад индикатора. Из ключа он превращался в эмиттерный повторитель с его главной особенностью: напряжение на нагрузке равно напряжению на базе транзистора. Это здорово усложняло настройку — напряжение зависит от NE555 и порога, на который настроена TL431. К тому же, пришлось бы пересчитывать резисторы на плате A2. В этот раз я решил отвязать светодиод от «земли» и включить его в коллектор транзистора — как на индикаторе «317-го». И пусть наш технолог Саня гордится, как я унифицирую похожие изделия.


На главной плате «ВЭФа» надо удалить R78 (1k2) и соединение от главного фильтра C2 до точки «35». Это позволит подвести провода от выхода индикатора к разъёму XP8-XS8. Дежурный источник питания A2 удобнее всего подключить всё к тому же C2.


Индикатор остался там же, где и все предыдущие, а источнику дежурного питания нашлось место неподалёку. Обе платы сидят на толстом слое термоклея. Крепление вполне надёжное и обратимое — когда понадобится снять модули, то поможет фен. Немного прогрев детали, надо подковырнуть их плоской отвёрткой или провести ретракцию стоматологическим шпателем — действие зависит от инструмента.


И вот он, утерянный оттенок из 2014-го! Я по-прежнему предпочитаю сетевому шнуру аккумуляторы, но хотя бы могу видеть этот красивый цвет, когда они садятся.

Поделиться:

Индикатор разряда аккумулятора

В этой статье будет рассмотрена схема и пошаговая инструкция по изготовлению индикатора разряда аккумулятора. Схема индикатора разряда аккумулятора достаточно проста и повторить её не составит труда. Если всё собрано согласно схеме, то устройство должно заработать сразу без каких либо настроек. Индикатор разряда будет полезен для различных приборов, что бы можно было следить за состоянием аккумулятора, тем более что схема универсальная!

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 индикатор разряда аккумулятора

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 Индикатор разряда аккумулятора

Печатная плата устройства имеет размеры 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 индикатора

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: