Простейший индикатор уровня заряда батареи

Простой и точный индикатор заряда-разряда АКБ

Простой и точный индикатор заряда-разряда АКБ

Сегодня статья будет с процессом сборки простого индикатора уровня заряда аккумуляторов, но с более высокоточной схемой, которая пригодна для реального использования и может стать отличным дополнением на панели приборов вашего автомобиля.

Индикатор построен на базе микросхемы ELM339, она в свою очередь представляет из себя четыре отдельных компаратора в едином корпусе.

Простой и точный индикатор заряда-разряда АКБ

Компаратор имеет два входа и один выход, он просто сравнивает напряжение на входах, исходя из этого на выходе получаем либо логический 0, либо единицу.

Простой и точный индикатор заряда-разряда АКБ

Использованный в схеме компаратор можно найти на платах компьютерного блока питания, ориентируйтесь по цифрам 339, буквы могут отличаться в зависимости от производителя.

Простой и точный индикатор заряда-разряда АКБ

В качестве индикаторов задействованы 3 миллиметровые светодиоды.

Схема работает очень простым образом, имеем источник опорного напряжения в лице стабилитрона, цепочки из резисторов представляют из себя делители, которые создают на входах компараторов определенное напряжение, назовем их пороговыми.

Простой и точный индикатор заряда-разряда АКБ

Компаратор постоянно сравнивает эти напряжения с напряжением, которые образуют делитель на резисторах R5 и R6, этот делитель снижает напряжение тестируемой батареи в три раза, если напряжение на прямом входе компаратора больше чем на инверсном, то на выходе получаем логическую единицу или напряжение питания.

Светодиод светится, если всё наоборот, то на выходе получаем логическую 0 или массу питания, светодиод в данном случае не светится.

Входные делители подобраны в узком диапазоне, поскольку схема предназначена для работы в качестве индикатора заряда 12-вольтовых аккумуляторов.

Маломощный диод 4148 защищает микросхему компаратора от обратной полярности.

Простой и точный индикатор заряда-разряда АКБ

Токо-ограничивающие резисторы для светодиодов подбираются с сопротивлением от 1 до 2,2 килом, можно ограничиться всего одним резистором.

Печатная плата довольно компактна, рисовал на скорую руку, но разводка неплохая, кстати её вы можете скачать в конце статьи.

Для проверки этой платы нам нужен лабораторный источник питания на котором нужно выставить напряжение около 13,5 — 14 вольт, имитируя полностью заряженный автомобильный аккумулятор.

Простой и точный индикатор заряда-разряда АКБ

Загораются сразу все светодиоды, постепенно снижая напряжение на блоке питания мы можем наблюдать потухание светодиодов при определенных напряжениях.

Горение только красных светодиодов означает, что аккумулятор почти разряжен.

Можно пересчитать входные делители и использовать схему для аккумуляторов с иным напряжением, кстати эту схему можно также применить и в зарядных устройствах.

Простой самодельный индикатор уровня заряда аккумулятора

Я поставил цель запилить максимально простой, но в то же время достаточно функциональный индикатор. Для отображения уровня заряда в нем используются 4 светодиода, логика работы проста:

  • Горят 4 светодиода — заряд 100% — 75%, напряжение 4.2В — 3.9В
  • 3 светодиода — 75% — 50%, напряжение 3.9В — 3.7В
  • 2 светодиода — 50% — 25%, напряжение 3.7В — 3.5В
  • 1 светодиод — 25% — 0%, напряжение 3.5В — 3.3В

Настройки и режимы работы

На гитхабе в разделе firmware лежат уже готовые «отполированные» мною бинарники прошивок (файлы all_leds.hex и single_led.hex), они рассчитаны на применение резисторов номиналами 18 кОм и 4.7 кОм в делителе напряжений. Но бывает так, что именно таких резисторов может не оказаться, либо может попасться кривой микроконтроллер (по даташиту у Attiny13A заявлена точность измерений ADC в районе 10%), тогда потребуется самостоятельно модифицировать и пересобрать прошивку для себя, сделать это можно в программе Atmel Studio.
Доступные для изменения настройки в прошивке:

UHI здесь задает порог напряжения, выше которого начинает работать индикация перезаряда, остальные (U100, U75, U50, U25) — пороги для зажигания соответствующих светодиодов. При напряжении ниже U25 срабатывает индикация низкого напряжения. Общая формула для вычисления этих пороговых значений в зависимости от номиналов резисторов и напряжения аккумулятора имеет вид:

Где Ubat — напряжение на входе, R1, R2 — значения сопротивлений резисторов делителя. В случае, если МК подключен через диод Шоттки, в формулу добавляется величина падения на диоде Ud:

Но, как я уже говорил, погрешность АЦП у этого типа МК довольно большая, поэтому занесенные мною в прошивку значения слегка отличаются от теоретических. В идеале можно добиться очень высокой точности, но только методом проб и ошибок на конкретном экземпляре микроконтроллера. Для использования индикатора в качестве простого показомера «заряжено» — «разряжено» подойдут и мои значения.
Помимо пороговых значений изменять можно еще 2 параметра: гистерезис UHYS и режим отображения USE_ALL_LEDS. Первый служит для предотвращения мерцания светодиодов при переходе через пороговые напряжения, чем выше значение — тем меньше вероятность мерцаний. Если никаких неожиданных миганий при работе индикатора вы не наблюдаете — то этот параметр трогать нет необходимости. Второй параметр, USE_ALL_LEDS, задает один из двух способов индикации: в случае наличия строки с этим параметром в индикации будут участвовать все «младшие» светодиоды, если же эту строку закомментировать или вовсе удалить — будет гореть только один светодиод, отвечающий за текущий уровень заряда. Как это выглядит — покажу дальше, а пока предлагаю приступить к сборке модуля.

DIY, DIY, DIY

В случае использования МК в исполнении DIP-8 удобнее всего собирать модуль навесным монтажом. В моем случае МК в SOIC-8, поэтому я буду делать плату буквально на коленке и покажу небольшой лайфхак, как можно легко от руки разводить платы для SMD. Первое, что нам для этого нужно — кусок текстолита, размером примерно 20×10мм:

Его даже не обязательно покупать, можно вырезать из ненужной платы какого-либо устройства, покрытые медью площадки такого маленького размера встречаются довольно часто. Далее шкурим и обезжириваем поверхность, затем примеряем наш МК:

Придерживая пинцетом, с помощью тонкого перманентного маркера наносим на будущую плату риски между контактами контроллера:

Так легко и просто мы получаем практически идеальное посадочное место под пайку, и так можно «обрисовать» практически любой SMD компонент:

Далее просто от руки дорисовываем места под резисторы делителя и выводы на светодиоды:

Осталось протравить нарисованную плату, сделать это легко и просто с помощью валяющихся у каждого дома ингредиентов, записываем рецепт:

  • Пол рюмки перекиси водорода из аптечки
  • Кидаем в нее половину чайной ложки поваренной соли
  • Добавляем чайную ложку лимонной кислоты
  • Перемешиваем до полного растворения компонентов, если плохо растворяется — смесь можно подогреть

Заливаем прошивку

Для заливки прошивок в контроллеры я приспособил Arduino Nano. Прямо в Arduino Studio есть специальный скетч, который заливается в Nano и превращает его в AVRISP программатор:

В коде скетча перед заливкой в Arduino необходимо предварительно раскомментировать строку #define USE_OLD_STYLE_WIRING:

В результате мы получаем удобный ISP программатор, который можно использовать с avrdude. Подключаем ардуину к микроконтроллеру в соответствии со схемой:

SOIC клипса в таких делах очень сильно выручает, но при ее отсутствии можно подпаяться напрямую к контроллеру. Конденсатор между RESET и GND можно не использовать, все должно работать и без него.
После подключения и проверки всех проводов пытаемся запустить прошивку командой, подставив нужное название файла:

Читайте также  Как заменить леску в триммере стальным тросом

В случае успеха на экране будет что-то типа такого:

Если ошибка — то проверяем в первую очередь провода и правильность установки софта/драйверов, правильность выбора COM-порта. По опыту скажу, что сломать Attiny при прошивке очень сложно, они практически не убиваемые. Ни внезапно отвалившаяся в процессе прошивки клипса, ни баги с софтом на компе ему не страшны. Единственное, чем можно запороть этот МК — это неправильными фьюзами.

Проверяем работоспособность

После удачной прошивки модуль должен сразу заработать, потому что на него подается питание через программатор. Для большей уверенности необходимо подключить его к регулируемому источнику питания и прогнать диапазон 3В — 5В и проверить, что все светодиоды и режимы индикации работают. За неимением ЛБП выйти из положения можно с помощью наборов различных элементов питания: при работе от одной CR2032 модуль должен мигать красным светодиодом, сигнализируя о слишком низком напряжении; при питании от 3xAA или 2xCR2032 должен напротив мигать белый светодиод, обозначая превышение допустимого для Li-ion напряжения. Если при проверке на ЛБП выясняются расхождения с заявленными пороговыми напряжениями и индикацией, то для повышения точности можно методом проб и ошибок найти более точные значения UHI, U100, U.

Примеры работы в гифках

Изменение напряжения от 4.2В до 3.3В и обратно:

Индикация превышения допустимого напряжения:

Те же примеры с удаленной из прошивки строкой USE_ALL_LEDS:

Индикация низкого напряжения:

Продолжаем DIY

Модуль прошит, проверен и отлажен, теперь осталось разместить его в напечатанном ранее корпусе. Вставляем плату:


Для надежности внутренности я залил эпоксидной смолой:

Как оказалось, сделал я это зря) Эпоксидка при застывании расширилась и немного повела корпус, для целей фиксации все же лучше использовать герметик или термоклей.
Переднюю часть для красоты шкурим и тем самым матируем:

Итоговый вид:


Разница в яркости немного портит впечатление, но при желании это можно легко решить.

Выводы

По функциональности самодельный модуль ни в чем не уступает покупным, и при этом имеет кучу преимуществ:

Индикатор заряда аккумулятора

Индикатор заряда аккумулятора

Очень удивительно, что во многих автомобилях, пусть даже донехочу напичканной всякой электроникой отсутствует банальный индикатор заряда АКБ . Как определить уровень заряда аккумулятора особенно зимой, когда аккумуляторы особо уязвимы?

Для решения данной проблемы я и смастерил индикатор, схема и сборка которой не займет много времени и особых профессиональных навыков, но базовые умения должны присутствовать. Еще одним плюсом сборки – маленькая себестоимость по отношению к дешевым китайским аналогам, качество которых оставляет желать лучшего.

Схема.

Схема-Индикатор заряда аккумулятора

В схеме присутствуют светодиоды, цвета которых и будут обозначать степень зарядки – Красный – от 6-ти до 11-ти вольт; Синий – от 11-ти до 13-ти вольт; Зеленый от 13 вольт. Советую также ознакомиться со статьей “ Как определить катод и анод у светодиода

Запитывать схему рекомендуется от замка зажигания, чтобы индикатор не работал постоянно.

Необходимые элементы:
  • Резисторы:
    • 1 КОм – 2 шт;
    • 220 ОМ – 3 шт;
    • 2 КОм – 1 шт.
    • ВС547 – 1 шт;
    • BC557 – 1 шт.
    • RGB светодиод – 3 шт.(можно любые светодиоды)
    • 9.1 v – 1 шт; (9v1)
    • 10 v – 1 шт.

    Плата

    Проверяем светодиод тестером на работоспособность, определяем выводы.

    Далее примеряем элементы к плате и вырезаем кусок, необходимой величины.

    Вырезаем плату

    Далее необходимо приклеить светодиод к плате и начать монтаж деталей. Светодиоды рекомендуется выводить на проводах, а не припаивать намертво к плате, так как (скорее всего) эти индикаторы вы будете фиксировать где-то в приборной панели вашего авто. А для наглядности сборки они будут установлены прямо на плате.

    Установка светодиода на плату

    Транзисторы.

    Транзисторы.

    Транзисторы.

    Конечная сборка.

    Конечная сборка.

    Заключение.

    Данная схема тестировалась около получаса (не на авто) прогоном напряжения. Источником тока был обычный блок питания с регулируемым напряжением от ноутбука. Одним единственным сбоем срабатываения было, то что при переходе от красного и от синего цветов индикатор немного тупил, это связано с тем, что падения напряжения было очень резким и тестер не успевал вовремя фиксировать это, а на обычный АКБ – работать сборка будет безотказно.

    Также советую ознакомиться с еще одним вариантом изготовления таких индикаторов – Простой высокоточный индикатор разряда АКБ и Простой индикатор разряда АКБ

    Удачи на дорогах.

    Автор: Скрыльников Валерий. г. Москва.

    ОБЯЗАТЕЛЬНО .

    Приборы, действия и свойства которых вам мало известны, особенно самоделки, подключайте через предохранители.

    Металлоискатель своими руками

    01

    В этой статье будет рассмотрена схема и пошаговая инструкция по изготовлению металлоискателя Volksturm S. Схема металлоискателя Volksturm S не очень сложная и если следовать рекомендациям, то вы соберёте своими руками отличный металлоискатель. Металлоискатель Volksturm S достаточно чувствительный и с его помощью можно легко обнаружить монету, на глубине 20 см, а крупные металлические предметы, на глубине до 80 см.

    Индикатор разряда аккумулятора

    image

    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!

    «Ноль» и «земля»: в чем отличие?

    image

    В России и в странах СНГ, используется заземляющий принцип, когда нулевой проводник соединяется с заземляющим контуром. У многих людей может возникнуть «законный» вопрос: если они контактируют между собой, то для чего тянуть столько проводов – достаточно провести повсюду двойную жилу (фазу и нулевую линию) и будет возможность заземляться посредством нулевой жилы! Однако в такой постановке вопроса скрывается один технический нюанс, который превращает данное решение не только в бесполезную игрушку, но в некоторых случаях и в довольно опасную затею.

    Антенна для приёма цифровых каналов DVB-T2

    109

    В том случае, если вы проживаете в городе, то вам совсем не обязательно иметь большую и громоздкую ТВ-антенну, тем более устанавливать ее на крышу и протягивать длинный кабель. Каналы цифрового телевидения стандарта DVB-T2 можно неплохо принимать и на комнатную, так как мощности передающих вышек вполне хватает для нормального приема. Сегодня вы узнаете как сделать миниатюрную домашнюю антенну для DVB-T2 по типу «Биквадрат» за 15 минут своими руками. Ее так же называю антенной Харченко. Этот мастер-класс спасёт вас от необходимости покупки дорогих китайских аналогов.

    Усилитель на микросхеме TDA2003 своими рукамивоими руками

    undefined

    В этой статье вы узнаете как сделать усилитель на микросхеме TDA2003 своими руками. Достаточно простая схема усилителя на популярной микросхеме TDA2003, все детали доступны, собрать такой усилитель не составит труда, а наша пошаговая инструкция по сборке усилителя на микросхеме TDA2003 вам в этом поможет! На базе данного усилителя, можно собрать портативную колонку или сделать акустику для компьютера, в общем идей для творчества достаточно. ))

    Мигание дополнительного стоп сигнала на микросхеме NE555 своими руками!

    undefined

    Некоторые автолюбителе устанавливают на заднее стекло дополнительный стоп сигнал, который, при нажатии на педаль тормоза, загорается вместе со штатными стопами. Вот и мне захотелось поставить такие же, что я и сделал, но мне не понравилось то, что они постоянно горят, начал я тогда искать схему мигающего стоп сигнала. Все схемы которые мне попадались, были или слишком сложные либо не рабочие.

    Переделка вольтметра в термометр на LM35 или приставка для измерения температуры к недорогому мультиметру!

    undefined

    Для изготовления приставки потребуется всего две детали, это температурный датчик LM35 и подстроечный резистор 10-100 кОм.
    LM35 — это прецизионный интегральный датчик температуры с широким диапазоном измерения температур, высокой точностью, калиброванным выходом по напряжению. Датчик температуры LM35 способен измеряеть температуру в пределах от -55 до +150°C с коэффициентом 10 мВ/°C, питается напряжением 4–30 В, потребление тока менее 60 мкА. Этот датчик так-же используется в бортовом компьютере автомобиля «Мультитроникс» для измерения температур.

    Схема защита для аккумулятора от разряда

    undefined

    Сегодня вы узнаете как сделать простое устройство защиты аккумуляторов от разряда, оно способно работать на больших токах и его можно применить для самоделок с использованием аккумуляторов или установить её в автомобиль и оно будет отключать фары, если вы вдруг забыли их выключить.

    5 интересных схем для начинающих радиолюбителей

    undefined

    Доброго времени суток! Если вы только познаете увлекательный мир радиоэлектроники, то советую обратить внимание на эту подборку из пяти схем для начинающего радиолюбителя! Схемы не сложные, поэтому собрать их не составит особого труда, в конце поста есть видео, в котором подробно рассказывается о каждой схеме, для чего нужна, принцип работы, а так же другая полезная информация. Надеюсь вам понравится!

    Рация на трёх транзисторах: схема и конструкция

    undefined

    Это схема коротковолновой радиостанции содержит в своем составе всего три транзистора. Самая простая рация для повторения начинающими радиолюбителями. Конструкция была взятая из старенького журнала, но актуальности своей ни капли не потеряла. Единственное, что устарело, так это радио компоненты, которые необходимо заменить на современные аналоги, в результате характеристики радиопереговорного устройства улучшатся.

    Простая схема миллиомметра

    Занимаясь недавно отладкой своей схемы, я обнаружил короткое замыкание слоя питания на землю. Миллиомметра или тестера с эквивалентными возможностями для поиска коротких замыканий у меня не было. Поэтому я вошел в Интернет, чтобы найти описание простого миллиомметра. Я нашел ответ в технической документации производителя, в который излагались основы

    Маломощный генератор прямоугольных импульсов

    Во многих аудио, автомобильных и измерительных приложениях требуются недорогие, но высокостабильные и точные генераторы прямоугольных импульсов, способные отдавать в нагрузку достаточный ток. Интерес к дешевым способам реализации высококачественных приложений имеется всегда. Изображенная на Рисунке 1 схема состоит из бюджетного сдвоенного операционного усилителя (ОУ) с дополнительной функцией отключения и нескольких пассивных компонентов.

    Тестер для проверки блокировочных конденсаторов

    Блокировочные конденсаторы применяются в большинстве схем, но при плохих импульсных характеристиках эффект их использования может совсем не соответствовать ожидаемому. Очень немного статей, если таковые вообще существуют, затрагивают тему измерения импульсных характеристик блокировочных конденсаторов. На Рисунке 1 показана схема, предназначенная для таких измерений. Она в течение примерно 1 мс заряжает проверяемый

    Схема, объединяющая функции смесителя и усилителя

    Во многих приложениях последовательность цепей преобразователя частоты состоит из буфера, желательно с некоторым дополнительным усилением по напряжению, смесителя, и элементов фильтрации. Вместо использования усилителя перед входом смесителя вы можете просто объединить функции смесителя и усилителя в одном приборе. В предлагаемой недорогой схеме используется усилитель, имеющий вход запрета. Когда прямоугольные импульсы гетеродина управляют выводом запрета, эти импульсы перемножается с входным сигналом, в результате чего происходит преобразование частоты.

    Накладной индикатор напряжения (заряда) для модернизации литиевых батарей и сборок

    Аккумуляторный электроинструмент все больше набирает популярность, поскольку предлагает большую свободу действий и позволяет не зависеть от сети 220V, что дает возможность работать в удаленных местах. Единственный их минус – это автономность, которая напрямую зависит от используемых батарей, поэтому в комплекте их всегда несколько. Но не все модели оборудованы индикатором заряда, поэтому дабы компенсировать данный недостаток без значительных капиталовложений, предлагаю познакомиться с недорогим накладным индикатором для различных Li-Ion батарей. Если заинтересовались, милости прошу…

    Приобрести индикатор заряда можно здесь

    Содержание

    Внешний вид:

    Индикатор напряжения (заряда) поставляется в обычном пакете, на котором имеется небольшая наклейка с указанием рабочего диапазона напряжения:

    Поскольку существует около десятка вариантов под различные сборки, а маркировка на корпусе отсутствует, рекомендую пакетик не терять или продублировать маркером на плате.

    В моем случае индикатор рассчитан на отображение приблизительного заряда для Li-Ion 5S батареи с напряжением 18V (при полном заряде 21V). Выглядит весьма симпатично:

    Основные преимущества данной модели заключаются в весьма небольших габаритах и возможности монтажа прямо на корпус батареи, например, на двусторонний скотч или клей. Для этого с обратной стороны электронные компоненты отсутствуют и дорожки заизолированы лаком:

    От пользователя требуется лишь подключиться к выводам батареи. Можно монтировать как снаружи корпуса, так и изнутри, но придется позаботиться о соответствующих отверстиях напротив светодиодов. К тому же индикатор имеет всего два провода и не требует отдельного источника питания (третьего провода), поэтому очень прост в монтаже.

    Индикатор очень прост в работе. На корпусе присутствует одна механическая кнопка, при нажатии на которую в течение пяти секунд отображается приблизительный заряд батареи:

    Градация немного грубоватая, но общее представление дать может. Алгоритм у всех вариаций одинаковый, пороговые значения и количество индикаторов привязаны к следующим значениям напряжения (по заявления продавца):

    • — более 3,9V на банку – горят все 4 индикатора (100%)
    • — в диапазоне от 3,6V до 3,9V на банку – горят 3 индикатора (75%)
    • — в диапазоне от 3,4V до 3,6V на банку – горят 2 индикатора (50%)
    • — в диапазоне от 3,2V до 3,4V на банку – горит 1 индикатор 25%)

    Именно такой формы существует две модели, отличающиеся цветом корпуса:

    Как по мне, большинство корпусов темные и индикатор черного цвета будет для них более предпочтителен.

    Габариты:

    Размеры индикатора составляют всего 40мм*15мм*2,5мм:

    По факту корпус оказался чуть толще и если учитывать толщину клеящего слоя, то в целом получается высота около 3мм:

    Если сравнивать с минивольтметром, обзор на который я недавно выкладывал, то последний компактнее, но гораздо толще, что предусматривает установку только внутри корпуса:

    Обозреваемый индикатор в этом плане просто шикарный:

    Ну и по традиции сравнение с тысячной банкнотой и коробком спичек:

    Тестирование:

    Потребление индикатора составляет около 20mA:

    При питающем напряжении от 21V до 19,8V (4,2-3,95V на банку) горят все 4 индикатора (100% заряд):

    При питающем напряжении в диапазоне от 19,7V до 18,8V (3,9-3,75V на банку) горят 3 индикатора (75% заряд):

    При питающем напряжении в диапазоне от 18,7V до 17,9V (3,7-3,65V на банку) горят 2 индикатора (50% заряд):

    При питающем напряжении в диапазоне от 17,8V до 16,9V (3,6-3,4V на банку) горят 2 индикатора (25% заряд):

    При питающем напряжении менее 16,8V горит только индикатор питания красного цвета, показывающий, что для серьезной работы батарея уже не годится и ее необходимо зарядить:

    При минимально допустимом напряжении 2,5V на банку (12,5V общее для 5S). Индикатор работает и сохраняет нормальную работоспособности вплоть до 3,5V:

    Если посмотреть среднестатистический график разряда одной высокотоковой банки средним током 10А, то можно увидеть плавное, практически пропорциональное снижение напряжение по мере разряда аккумулятора:

    Если сопоставить его с параметрами индикатора, то за исключением первой и последней градации значения сходятся. При снижении напряжения ниже 3,2V, даже при небольшой нагрузке, банка дает ощутимую просадку, поэтому работать с батареей уже не всегда возможно, хотя для 25% индикации хотелось бы видеть более низкий порог (3,45-3,2V). Во всяком случае, общее представление об остаточном заряде батареи получить можно, а это главное.

    Выводы:

    Отличный индикатор для быстрой модернизации литиевых батарей. Из плюсов могу отметить: низкую стоимость, компактность, неплохую градацию и возможность размещения снаружи корпуса. Монтируется за 15 минут, при этом обеспечивает владельца очень полезной информацией. Однозначно рекомендую!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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