Индикатор заряда акб. Простой индикатор заряда и разряда аккумулятора

Мы сегодня изготовим простую конструкция помощника любого автолюбителя. Каждому водителю знакома ситуация, когда автомобильный аккумулятор разряжен в самый неудобный момент и чтобы остерегать таких случаев, нужен индикатор заряда и контроля автомобильного аккумулятора . Такой контроллер имеет три встроенных светодиодных индикатора — желтый, зеленый и красный.

Из-за компактных размеров монтажной платы, схему контроллера можно аккуратно приспособить на панели управления или где-нибудь в передней доске, в общем действовать нужно по обстоятельствам, ориентируясь особенностями панели управления вашего автомобиля.

Устройство реализовано всего на одной микросхеме, питается напрямую от бортовой сети 12 Вольт.

Само устройство было собрано по просьбе друга, который зимой жаловался на низкий уровень заряда аккумуляторной батареи. За всем процессом следит микросхема, которая работает очень точно.
Стабилитрон — подойдет любой, отечественный или импортный на любую мощность. Главное, подобрать стабилитрон с напряжением стабилизации 5.6 Вольт. Из наиболее распространенных стабилитронов отлично подходят КС156А, BZX55C5V6, BZX79-C5V6, BZX88C5V6 и другие.

Как мы знаем, напряжение в бортовой сети при заведенном автомобиле не превышает 14.4Вольт, а напряжение самой аккумуляторной батареи 12-13Вольт. Когда все нормально, то есть напряжение соответствует норме, то горит зеленый светодиод контроллера, когда оно выше пределов нормы, то горит красный, а когда напряжение на аккумуляторе ниже 12 Вольт, то загорается желтый светодиод.

При заведенном автомобиле очень редко может срабатывать красный светодиод, не волнуйтесь — это норма! Когда горит желтый светодиод, то аккумулятор нужно поставить на зарядку, ну а у кого нет зарядных устройств, не беда! на нашем сайте мы привели огромное количество схем зарядных устройств на любой вкус!

На счет корпуса для индикатора, думаю, если приспособить устройство, скажем под доской, то отпадает необходимость корпуса, просто зафиксируйте плату с помощью силикона или термоклея и устройство будет служить вам верой и правдой в течении долгого времени.

Некоторые аккумуляторы (обычно выше среднего уровня по качеству) имеют сверху (на лицевой панели), справа или слева зеленый индикатор (некоторые называют лампочкой). Этот «глазок» дает вам представление о заряде или разряде вашей батареи. Всего у него три основных положения, и не всегда оно светится зеленым светом. Сегодня я подробно расскажу, что это такое, и для чего вообще создано. А также разберем, почему может не гореть вообще …

Если честно, то этот индикатор создан лишь для того чтобы сигнализировать вам о вашей батарее, ведь как правило конструкция у них не разборная, а поэтому вы не можете залезть внутрь и посмотреть что у них с электролитом – элементарно посмотреть его уровень или замерить его плотность. Поэтому такая «лампочка» дает вам полное представление, по которому вы можете принять то или иное решение. Однако индикатор, не всегда может гореть зеленым цветом, как правило, здесь применяется три режима.

Режимы индикатора

Очень часто распространено такое сочетание: — зеленый, белый, черный. Однако некоторые производители, применяют сочетание: — зеленый, белый, красный. Но по сути это одно и тоже. Давайте пробежимся по этим показаниям.

Зеленый режим – полностью заряженная батарея, можно использовать в обычном штатном режиме. То есть зарядка не нужна.

Белый индикатор – он нам говорит о низком уровне электролита. В необслуживаемых такое тоже бывает, скорее всего, АКБ часто перезаряжали, и произошел выброс газообразного электролита через специальный клапан. Нужно разбирать и добавлять дистиллированной воды.

Черный или красный индикатор – это говорит нам о разряде нашего АКБ, причем показатель критичный, требуется обязательная подзарядка! Это важно! Если оставить батарею долго не подзаряженной она может выйти из строя.

Как видите эти цвета, дают определенные сигналы владельцу, заглядывайте изредка и тогда ваша батарея прослужит долго. Также хочу отметить — что этот индикатор, вообще не имеет никаких лампочек в своем строении, следующий пункт перевернет ваше представление …

Про лампочку – не лампочку

Хотел написать эту информацию сверху, однако так получается больше интриги. В строении этого датчика, не применяется вообще никаких лампочек — ни обычных накаливания (слаботочных) – как многие думают, ни светодиодных, ни еще каких-либо.

Здесь строение другое . По сути это обычный ареометр, только встроенный в корпус аккумулятора. Он автоматически измеряет плотность электролита, и при различных значениях всплывает – тот или иной шарик, который через увеличительную стеклянную трубку и лупу проецируется в специальное окошко. Нужно отметить, что шарики всплывают как бы по специальным канавкам, которые сделаны в форме пирамидки – это важно! ЗАПОМНИТЕ!

Если батарея заряжена, то всплывает зеленый шарик, и вы его видите в окошке. Если разряжена, то вплывает либо красный, либо вообще – никакой, поэтому вы видите черноту. А вот если нет электролита, то конец пирамидки как бы оголяется – вы видите ее конец в окошке, многие путают с белым цветом.

Применение бы, электрики в аккумуляторе, было бы не оправдано – даже если лампочка была бы низковольтной, она все равно бы высасывала часть энергии из батареи (а зимой это ой, как не нужно). ДА и если она перегорит, то владелец начнет нервничать.

Сейчас подробное видео, может кто-то не понял про пирамидку …

Почему не горит, даже после полной зарядки?

Очень частый вопрос, многие все же думают — что это лампочка и после зарядки она должна загораться! Как мы уже с вами разобрали, что это совсем не так. И вполне возможно, что при полном заряде зеленый индикатор не выйдет! ПОЧЕМУ?

ДА все просто:

• Зеленый шарик может просто «заедать» на этих «маленьких полозьях». Стоит батарею потрясти, и он займет свое место. Очень часто так бывает.
• Попала грязь от пластин, со временем пластины начинают осыпаться, электролит становится мутным, он имеет частички свинца, поэтому он препятствует индикатору нормально передавать информацию.
• Батарея действительно вышла из строя, такое тоже исключать нельзя, даже при длительных зарядках она не берет плотность.

Можно ли снять этот индикатор?

На большинстве батарей да, это окошко выкручивается схоже пробке – но его придется с силой крутить, даже можно сломать, мои знакомые выкручивали при помощи плоскогубцев с тонкими концами, причем в окошечке были сделаны маленькие «лунки» для зацепления. В общем – «колхоз», но теоритически снять можно! Также стоит помнить, что если вы его выкрутили — то безвоздушное пространство внутри, было нарушено, вполне возможно — что выйдет газообразный состав – «гремучий газ» или «HHO». Затем нужно будет добавлять дистиллированной воды. Так что всегда думайте, а нужно вам разбирать АКБ!

Собственно заканчиваю статью, информация четкая и по существу, думаю была вам полезна, читайте наш АВТОБЛОГ.

Индикатор заряда аккумулятора своими руками на двух светодиодах — правильно обслуживаемые аккумуляторы будут работать у вас хорошо и долю. Обслуживание подразумевает, в частности, регулярный контроль напряжения аккумулятора. Изображенная на Рисунке 1 схема подходит для большинства типов аккумуляторов. Она содержит опорный светодиод LED REF , работающий при постоянном токе 1 мА и обеспечивающий эталонный световой поток постоянной интенсивности, не зависящей от напряжения аккумулятора.

Это постоянство обеспечивается резистором R1 включенным последовательно со светодиодом. Поэтому, даже если напряжение полностью заряженного аккумулятора упадет до полного разряда, ток через него изменится всего на 10%. Таким образом, можно считать, что интенсивность излучения остается постоянной в диапазоне напряжений аккумулятора, соответствующем переходу от состояния полного заряда до полного разряда.

Световой поток измерительного светодиода LED VAR меняется в соответствии с изменениями напряжения аккумулятора. Расположив светодиоды поблизости друг от друга, вы получите возможность легко сравнивать яркость их свечения, и, таким образом, определять статус аккумулятора. Используйте светодиоды с диффузно-рассеивающей линзой, поскольку приборы с прозрачной линзой раздражают ваши глаза. Обеспечьте достаточную оптическую изоляцию светодиодов, чтобы свет одного светодиода не попадал на линзу другого.

Работа измерительного светодиода

Измерительный светодиод работает при токе, меняющемся от 10 мА при полностью заряженном аккумуляторе до значений менее 1 мА при полном разряде. Стабилитрон D z с последовательным резистором R 2 необходимы для того, чтобы ток имел резкую зависимость от напряжения батареи. Сумма напряжения стабилитрона и падения напряжения на светодиоде должна быть чуть меньше, чем самое низкое напряжение аккумулятора. Это напряжение падает на резисторе R 2 . Изменения напряжения батареи вызывают большие изменения тока резистора R 2 . Если напряжение равно примерно 1 В, через светодиод LED VAR течет ток 10 мА, и он светится намного ярче, чем LED REF . Если напряжение ниже 0.1 В, интенсивность свечения LED VAR var будет меньше, чем у LED REF . показывая, что аккумулятор разряжен.

Индикатор заряда аккумулятора своими руками — непосредственно после окончания зарядки аккумулятора напряжение на нем превышает 13 В. Для схемы это безопасно, поскольку ток ограничен значением 10 мА. Если светодиоды горят ярко, быстро отпустите кнопку S 1 1(чтобы не допустить их повреждения (Рисунок 2). Хотя в примере на Рисунке 2 индикатор заряда подключен к 12-вольтовой свинцово-кислотной аккумуляторной батарее, вы без труда можете адаптировать эту схему к другим типам аккумуляторов. Кроме того, вы можете использовать ее для контроля напряжения.

Два зеленых светодиода индуцируют состояние, когда заряд батареи превышает 60%. Набор красных светодиодов показывает, что заряд аккумулятора упал ниже 20%. Светодиоды LED REFG и LED REFR подключены через резисторы R 1 и R 2 сопротивлением 10 кОм. Последовательное измерительными светодиодами, яркость свечения которых изменяется, включены стабилитроны и резисторы R 3 и R 4 сопротивлением 100 Ом. Диоды D 1 , D 2 и D 3 задают требуемое напряжение ограничения. Зависимость яркости свечения светодиодов от состояния аккумулятора показана в Табпице1.

Для расчета интенсивности свечения зеленого измерительного светодиода можно использовать следующее выражение:

V BATT = 10 G x 100 +V D1 +V D2 +V LEDG +V DZ1

V BATT =10 3 x 100+0.6+0.6+1.85+9.1=1225B.

Падение напряжения на используемых светодиодах при прямом токе 1 мА равно 1.85 В. Если характеристики светодиодов отличаются, сопротивления резисторов необходимо пересчитать. При этом напряжении светодиоды светятся одинаково, что соответствует заряду аккумулятора на 60%. Описание свинцово-кислотных аккумуляторов можно найти в. Для расчета интенсивности свечения красного измерительного светодиода можно использовать следующее выражение:

V BATT = I R x IOO+V D3 +V LEDR +V ZD2

При токе зеленого светодиода 1 мА

V BATT =10 -3 x 100 +0.6 + 1.85 + 9.1 =11.65 В.

Поскольку при таком напряжении оба красных светодиода светятся одинаково, это означает, что аккумулятор заряжен на 20%. Светодиод LED VARG varg не горит. Рисунок 3 показывает, что оба измерительных светодиода светятся ярче опорных, сообщая о том, что аккумулятор заряжен на 100%

Простейший вариант показан на Рисунке 1. Если напряжение на клемме B+ равно 9 В, будет светиться только зеленый светодиод, поскольку напряжение на базе Q1 равно 1.58 В, в то время, как напряжение на эмиттере, равное падению напряжения на светодиоде D1, в типичном случае составляет 1.8 В, и Q1 удерживается в закрытом состоянии. По мере уменьшения заряда батареи напряжение на светодиоде D2 остается практически неизменным, а напряжение на базе уменьшается, и в какой-то момент времени Q1 начнет проводить ток. В результате часть тока станет ответвляться в красный светодиод D1, и эта доля будет увеличиваться до тех пор, пока в красный светодиод не потечет весь ток.

Рисунок 1.	Базовая схема монитора напряжения батареи.

Для типичных элементов двухцветного светодиода различие в прямых напряжениях составляет 0.25 В. Именно этим значением определяется область перехода от зеленого цвета свечения к красному. Полная смена цвета свечения, задаваемая соотношением сопротивлений резисторов делителя R1 и R2, происходит в диапазоне напряжений

Середина области перехода от одного цвета к другому определяется разностью напряжений на светодиоде и на переходе база-эмиттер транзистора и равна приблизительно 1.2 В. Таким образом, изменение B+ от 7.1 В до 5.8 В приведет к смене зеленого свечения на красное.

Различия в напряжениях будут зависеть от конкретных комбинаций светодиодов и, возможно, их будет недостаточно для полного переключения цветов. Тем не менее, предлагаемую схему все равно можно использовать, включив диод последовательно с D2.

На Рисунке 2 резистор R1 заменен стабилитроном, в результате чего область перехода становится намного более узкой. Делитель больше не оказывает влияния на схему, и полная смена цвета свечения происходит при изменении напряжения B+ всего на 0.25 В. Напряжение точки перехода будет равно 1.2 В + V Z . (Здесь V Z - напряжение на стабилитроне, в нашем случае равное примерно 7.2 В).

Недостатком такой схемы является ее привязка к ограниченной шкале напряжений стабилитронов. Еще больше усложняет ситуацию тот факт, что низковольтные стабилитроны имеют слишком плавный излом характеристики, не позволяющий точно определить, каким будет напряжение V Z при малых токах в схеме. Одним из вариантов решения этой проблемы может быть использование резистора, включенного последовательно со стабилитроном, чтобы иметь возможность небольшой подстройки за счет некоторого увеличения напряжения перехода.

При показанных сопротивлениях резисторов схема потребляет ток порядка 1 мА. Со светодиодами повышенной яркости этого достаточно для использования прибора внутри помещения. Но даже такой небольшой ток весьма значителен для 9-вольтовой батареи, поэтому вам придется выбирать между дополнительным потреблением тока и риском оставить питание включенным, когда необходимости в нем нет. Скорее всего, после первой внеплановой замены батареи вы почувствуете пользу от этого монитора.

Схему можно преобразовать таким образом, чтобы переход от зеленого к красному свечению происходил в случае повышения входного напряжения. Для этого транзистор Q1 надо заменить на NPN и поменять местами эмиттер и коллектор. А с помощью пары NPN и PNP транзисторов можно сделать оконный компаратор.

С учетом довольно большой ширины переходной области, схема на Рисунке 1 лучше всего подходит для 9-вольтовых батарей, в то время как схема на Рисунке 2 может быть адаптирована для других напряжений.

Длительная эксплуатация аккумуляторной батареи автомобиля достигается её поддержанием в заряженном состоянии. При этом вредны как перезаряд, так и переразряд аккумулятора.
Автолюбителям, особенно весьма далеким от техники, удобна простая оценка уровня заряда аккумулятора по принципу: «пониженный», «норма», «повышенный».

Если для наглядности использовать светодиоды разных цветов, оценить ситуацию можно, бросив взгляд на устройство.

Конструкция выполнена на элементах для поверхностного монтажа, отличается простотой, малым током потребления, достаточной точностью определения технического состояния аккумуляторной батареи и удобством считывания результатов.

Проект является продолжением SMD практикума:

Принципиальная схема индикатора напряжения аккумулятора

показана на рис. 1, за основу взята схема из .

Рис. 1. Схема индикатора автомобилиста

Устройство состоит из делителя напряжения R1 – R5, четырех компараторов, в качестве которых используется счетверенный операционный усилитель DA1, источника опорного напряжения DA2, представляющего собой стабилизатор с фиксированным выходным напряжением Uоп=5 В и пятиуровневого индикатора напряжения на разноцветных светодиодах HL1 – HL5.

Делитель напряжения R1 – R5 обеспечивает требуемые пороги срабатывания компараторов, выбранные следующим образом:
- более 14,8 В – недопустимо большое напряжение (перезаряд аккумулятора), которое опасно выкипанием электролита;
- 12,5…14,8 В – нормально заряженная батарея;
- 11,8…12,5 В – остаток заряда позволяет эксплуатировать аккумулятор (продлить дальнейший разряд);
- 10,8…11,8 В – необходимо срочно подзарядить аккумулятор во избежание сульфатации;
- менее 10,8 В – «мы теряем его». Требуется провести восстановление аккумулятора и решить вопрос его дальнейшей эксплуатации.

Устройство индикации HL1 – HL5 реализовано таким образом, что срабатывание каждой последующей ячейки вызывает погасание предыдущей. При этом засвечивание двух индикаторов одновременно исключено .

Для крайних (аварийных) диапазонов индикации использованы светодиоды HL1, HL5 красного свечения.
Для диапазона менее 10,8 В применен мигающий светодиод HL1, а более 14,8 В – обычный HL5.
Далее, следуя логике технического состояния аккумулятора: HL2 – оранжевый светодиод, HL3 – желтый и HL4 – зеленый (норма).

Резисторы R8 – R11 – токоограничивающие. Токоограничивающий резистор R12 для мигающего светодиода HL1 в принципе не нужен, но не мешает его работе и позволяет при необходимости установить обычный светодиод.

Указанные на принципиальной схеме рис. 1 номиналы делителя R1 – R5 обеспечивают достаточную точность срабатывания компараторов для указанных выше пороговых напряжений и опорном напряжении Uоп=5 В.

Вид передней панели индикатора показан на рис. 2.

Рис. 2. Передняя панель индикатора

Расчет делителя напряжения приведен в прилагаемом файле «Расчет делителя.xls ».
При необходимости делитель легко пересчитывается указанием других требуемых порогов срабатывания компараторов.

Например, пороги срабатывания устройства, выбранные на основе опыта бывалых автоэлектриков, изображены на рис. 3.

Рис. 3. Еще один вариант передней панели индикатора

Резисторы делителя R1 – R5 могут быть пересчитаны для контроля аккумуляторной батареи на работающем двигателе автомобиля (рис. 4).

Рис. 4. Уровни порогов срабатывания индикатора для контроля аккумуляторной батареи на работающем двигателе

В таблице приведены параметры резисторов делителя R1 – R5 для реализации трех указанных выше применений индикатора.

Резистором R7 устанавливается точное значение опорного напряжение Uоп=5 В, вызванное разбросом выходных напряжение интегрального стабилизатора DA2 в бОльшую сторону.

При эксплуатации пробника нельзя сбрасывать со счетов закон Мерфи, который подсказывает, что все, что можно перепутать, будет перепутано. Все, что нельзя перепутать, тоже будет перепутано.
Для защиты от неверного подключения индикатора к аккумулятору установлены диоды VD1 и VD2.

Диод VD1, шунтирующий блокировочный конденсатор С1, предотвращает его переполюсовку, а также защищает входы DA1. Диод VD2 берет под защиту цепи питания микросхем DA1 и DA2.
Теперь «переполюсовка» совершенно не страшна индикатору.

Параметры индикатора автомобилиста:
Диапазон входных напряжений: 6…20 В;
Потребляемый ток: 15 мА.

Детали индикатора

Все резисторы SMD удобного для монтажа типоразмера 1206. Резисторы делителя R1 – R5 имеют точность 1%, остальные - 5%.

Конденсаторы С1, С3 танталовые типоразмера В на напряжение 25 В, С2 – керамический.

Светодиод HL1 – красный мигающий, HL2 – HL5 практически любые требуемых цветов свечения.

Я применил обычные светодиоды, но печатная плата позволяет установить и элементы для поверхностного монтажа.

Список деталей:
DA1 – Микросхема операционного усилителя LM324DR, корпус SO-14 – 1 шт.,
DA2 – Микросхема стабилизатора +5 В 78L05ABDR2, корпус SO8-150-1.27 – 1 шт.,
VD1, VD2 – Диод 1N4148W, корпус SOD-123 – 2 шт.,
HL1 – Светодиод LED DFL-3014SRC-B, кр. миг. d=3 мм – 1 шт.,
HL2 – Светодиод КИПД66Ж-Р, оранж. d=3 мм – 1 шт.,
HL3 – Светодиод КИПД66А-Ж; желт. d=3 мм – 1 шт.,
HL4 – Светодиод LED BL-BG3331K, зел. d=3 мм – 1 шт.,
HL5 – Светодиод 354ED кр. d=3 мм – 1 шт.,
R1 – Чип резистор F1206-16 кОм– 1 шт.,
R2 – Чип резистор F1206-1,2 кОм – 1 шт.,
R3 – Чип резистор F1206-750 Ом – 1 шт.,
R4 – Чип резистор F1206-1,8 кОм – 1 шт.,
R5, R6 – Чип резистор F1206-10 кОм – 2 шт.,
R7 – Чип резистор J1206-470 Ом (подбирается при налаживании) – 1 шт.,
R8 – R12 – Чип резистор J1206-1,5 кОм – 5 шт.,
C1, C2 – Конденсатор 4,7/25V танталовый B – 2 шт.,
C3 – Конденсатор 1206 0,1µF-Y5V 80-20% ЧИП – 1 шт.,
Печатная плата 38×30 мм.

Сборка индикатора

Печатная плата с размещением элементов показана на рис. 5.

Рис. 5. Вид печатных дорожек и размещение элементов на печатной плате

Вначале монтируют все элементы, за исключением резистора R7, подбираемого при налаживании. Все элементы, кроме двух перемычек, устанавливают со стороны печатных дорожек.

Налаживание индикатора напряжений

Для налаживания понадобится регулируемый источник питания.
Целесообразно на время налаживания, на место резистора R7 включить реостатом переменный резистор 1 кОм.
С помощью регулируемого источника питания устанавливается напряжение 14,8 В, и вращением ручки переменного резистора добиваются начала зажигания светодиода HL5.

Измеряют сопротивление рабочей части резистора и устанавливают на место R7 резистор ближайшего номинала.
Далее проверяют другие пороги срабатывания индикатора и убеждаются в их соответствии выбранным.
При допуске резисторов R1 – R5 в 1% уточнения сопротивлений делителя обычно не требуется.

Итоги

Предлагаемый SMD практикум позволяет получить опыт в создании надежной и полезной конструкции.
Контроль за состоянием аккумулятора автомобиля рекомендуется осуществлять минимум два раза в год (весной и осенью). Своевременное приведение аккумулятора в рабочее состояние продлевает срок его эксплуатации.
Внешний вид собранного индикатора уровня заряда аккумулятора приведен во вводной части статьи.

Файлы

Схему, печатную плату и файл с расчетом делителя можно взять тут:
▼ 🕗 19/01/16 ⚖️ 38,23 Kb ⇣ 68