Схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах
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:
По способу отображения сигнала:
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?
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.
Индикатор низкого заряда АКБ без транзисторов с четким порогом срабатывания
Данный индикатор не имеет логических элементов, невероятно прост в сборке и крайне надежен в работе. Состоит всего из 5 элементов, спаивается за 5 минут без платы.
Индикатор предназначен для отслеживания критически низкого напряжения аккумуляторной батареи 12 В. При желании можно изменить номиналы элементов схемы и сделать индикатор на другое напряжение.
Понадобится
Как сделать индикатор разряда аккумуляторной батареи без транзисторов
Итак, сначала соберем, а потом определимся с принципом работы.
Берем отрезок медного провода (это будет «+» индикатора) и припаиваем к одному концу резистор, предварительно обрезав длинный вывод.
Затем к другому краю отрезка припаиваем стабилитрон катодом.
Между выводами резистора и анодом стабилитрона припаиваем светодиод. Полярность подключения светодиода показана на рисунке.
Откусываем лишние вывода.
Ниже припаиваем резистор к светодиоду и катод стабилитрона, смотрите фото.
Соединяем вывода перемычкой. Это будет «минус» индикатора.
Можно припаять дополнительные вывода. Схема индикатора собрана.
Проверка индикатора
Теперь если подать на него напряжение от заряженной батареи, то светодиод не будет гореть, так как батарея в норме.
Но следует напряжению опуститься ниже 10,5 В (критическое напряжение для кислотных АКБ), то светодиод тут же загорится. Причем порог срабатывания всего пару десятых Вольта.
Поэтому даже при медленном опускании напряжения светодиод загорается практически сразу, без начального подсвечивания.
Все это благодаря схеме, в которой светодиод имеет мостове включение. То есть когда напряжение выше 10,5 В в цепи светодиода присутствует почти нулевое значение. Как только напряжение падает ниже 10,5 В стабилитроны как бы закрываются, а резисторы стараются подтянуть светодиод каждый к своей шине питания. Вот такая простая и вполне практичная схема.
Смотрите видео
Поделки своими руками для автолюбителей
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.
Компаратор имеет два входа и один выход, он просто сравнивает напряжение на входах, исходя из этого на выходе получаем либо логический 0, либо единицу.
Использованный в схеме компаратор можно найти на платах компьютерного блока питания, ориентируйтесь по цифрам 339, буквы могут отличаться в зависимости от производителя.
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.
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.
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.
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.
Какие существуют индикаторы заряда автомобильного аккумулятора
Аккумулятор играет ключевую роль при запуске двигателя автомобиля. И насколько успешным будет этот запуск, во многом зависит от степени заряженности аккумуляторной батареи. А многие из нас контролируют уровень заряда АКБ? Называется, ответьте себе сами на этот вопрос. Поэтому высока вероятность того, что вы в один прекрасный день не заведёте автомобиль из-за дохлого аккумулятора. Собственно, сама проверка степени зарядки несложная. Нужно просто периодически измерять напряжение аккумулятора автомобиля мультиметром или вольтметром. Но было бы гораздо удобнее иметь простой индикатор, показывающий состояние заряда аккумулятора. О таких индикаторах пойдёт речь в этом материале.
Какие бывают индикаторы заряда автомобильного аккумулятора?
Технологии не стоят на месте и производители автомобильной техники изо всех сил стараются сделать поездки на автомобиле и его обслуживание максимально комфортным. Поэтому на современных автомобилях в бортовом компьютере, среди прочих функций, можно найти данные о напряжении аккумуляторной батареи. Но такие возможности есть далеко не на всех автомобилях. На старых авто может присутствовать аналоговый вольтметр, по которому достаточно сложно понять, в каком состоянии находится АКБ. Для новичков в автомобильном деле советуем ознакомиться с материалом о норме заряда аккумулятора автомобиля.
Такие индикаторы заряда выпускаются и сторонними производителями. Их достаточно легко разместить где-нибудь в салоне и подключить в бортовую сеть. Кроме того, в интернете есть несложные схемы изготовления индикаторов заряда своими руками.
Давайте, разберём все эти разновидности индикаторов для АКБ подробнее.
Вернуться к содержанию
Встроенный индикатор заряда на аккумуляторе
Встроенные индикаторы заряда можно встретить преимущественно на необслуживаемых автомобильных аккумуляторах. Это поплавковый индикатор, который ещё называют гидрометром. Давайте, посмотрим, из чего он состоит и как работает. На фотографии ниже можно посмотреть, как этот индикатор выглядит на корпусе аккумулятора.
Встроенный индикатор автомобильного аккумулятора
Индикатор снятый с аккумулятора
Схематично устройство встроенного индикатора АКБ можно представить следующим образом.
Схематическое устройство индикатора заряда АКБ
Принцип действия у большинства гидрометров следующий. Индикатор может показывать три различных положения в следующих ситуациях:
Аккумулятор требует зарядки
Требуется долив воды
Следует отметить, что для проверки заряда аккумулятора по встроенному индикатору в АКБ, нужно открыть капот, протереть «глазок» и посмотреть. Большинство автолюбителей заглядывают под капот от случая к случаю. Поэтому хотелось бы иметь некий прибор, показывающий степень заряда АКБ прямо в салоне. И такие устройства были разработаны производителями автомобилей и сторонними компаниями.
Дополнительно рекомендуем прочитать статью про самостоятельное обслуживание аккумулятора.
Фабричные индикаторы заряда АКБ
Сегодня в продаже можно найти достаточно интересные устройства для контроля уровня зарядки аккумулятора по его напряжению. Давайте рассмотрим некоторые из них.
Индикатор уровня заряда аккумуляторной батареи DC-12 В
Это устройство продаётся в виде конструктора. Оно подойдёт для тех, кто дружит с электротехникой и паяльником.
Схема индикатора зарядки
Основные характеристики индикатора DC-12 В:
Панель с индикатором от TMC
Этот индикатор может заинтересовать тех, кто установил себе второй аккумулятор в машину.
Индикаторы Faria Euro Black Style и Signature Gold Style
В магазинах можно найти индикаторы уровня заряда аккумулятора 12В от фирмы Faria (США).
Signature Gold Style
Индикатор заряда аккумуляторной батареи своими руками
В завершение рассмотрим, как сделать индикатор заряда аккумулятора своими руками. В сети есть огромное количество всевозможных схем для создания подобных индикаторов. Была выбрана одна, наиболее распространённая схема, по сборке которой было достаточно много положительных отзывов.
Устройство предназначено для контроля работы автомобильной АКБ с напряжением в бортовой сети от 6 до 14 вольт. В принципе, оно похожа на вышеупомянутый набор DC-12 В, который продаётся в магазинах. Это и не удивительно, поскольку принцип действия тот же.
Для сборки индикатора потребуются:
Схема для сборки индикатора своими руками
Старайтесь скомпоновать комплектующие на печатной плате так, чтобы они занимали как можно меньше места. Перед пайкой светодиодов проверьте их тестером на соответствие цвета и контактов. Лучше паяйте светодиоды не напрямую к плате, а выносите их на проводах, чтобы потом было удобнее устанавливать индикатор на автомобильной панели приборов.
Этот самодельный индикатор демонстрирует определённый уровень зарядки АКБ, не выводя конкретного значения напряжения. Корректная работа:
SMD практикум № 2! Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста
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.
Содержание / Contents
↑ Принципиальная схема индикатора напряжения аккумулятора
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.
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.
Резисторы делителя R1 – R5 могут быть пересчитаны для контроля аккумуляторной батареи на работающем двигателе автомобиля (рис. 4).
В таблице приведены параметры резисторов делителя R1 – R5 для реализации трех указанных выше применений индикатора.
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.
↑ Сборка индикатора
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
↑ Источники
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.