Принцип работы индикатора заряда аккумулятора: Индикатор заряда автомобильного аккумулятора – Аккумуляторы WESTA

Настройка схемы выполняется подключением ее к регулируемому блоку питания и проверкой корректного отображения цвета элементов в требуемом режиме.

Паять светодиоды нужно на специальные проводки, а не к плате напрямую. Это позволит компактно и удобно расположить индикаторное устройство внутри автомобильной приборной панели.

Самостоятельно собранную плату нужно прикрепить к внутренней поверхности приборной панели, подключить к прикуривателю либо к бортовой сети. Светодиоды, припаянные к проводкам, выводятся на наружную сторону панели.

Принцип работы индикатора заряда аккумулятора

Постоянно заряженная аккумуляторная батарея (АКБ) не только обеспечит надежный запуск двигателя автомобиля, но и сохранит время своей безотказной работы в течение длительного времени. Отсюда возникает необходимость постоянно контролировать уровень заряда аккумулятора. Существуют разные методы — оперативные, не требующие снятия АКБ с борта автомобиля, и проверочные работы с применением дополнительных устройств контроля. В статье описаны оперативные методы контроля, которыми надо периодически пользоваться.

Виды индикаторов заряда автомобильного аккумулятора

Не многие автолюбители знают цифровые значения напряжения аккумуляторной батареи, достаточные для уверенного запуска двигателя автомобиля. Особенно эта проблема актуальна для новичков. Бортовые компьютеры современных автомобилей выдают потребителю большой объем необходимой информации, среди которой присутствует и напряжение холостого хода АКБ. Аналоговые вольтметры старых автомобилей имеют шкалу, дающую информацию о напряжении аккумулятора.

Поэтому возникает необходимость в наличии индикаторов, способных оценить готовность аккумуляторной батареи к запуску двигателя и сообщить о результатах водителю в виде визуального сообщения. Можно выделить следующие разновидности таких индикаторов:

• встроенный, показывающий состояние аккумуляторной батареи, расположенный непосредственно на корпусе АКБ;
• индикаторы зарядки аккумулятора, выпускаемые сторонними производителями, имеющие шкалу допустимых и запрещенных для начала запуска значений напряжения АКБ, уровень заряда, выраженный в процентах от полного его значения.

Встроенные имеют аккумуляторы средней и высокой ценовой шкалы преимущественно необслуживаемого типа. Для использования индикаторов сторонних производителей необходимо провести дополнительные работы по их установке в салоне автомобиля (на видном месте) и подключению к аккумуляторной шине автомобильной электрической проводки.

Встроенный индикатор заряда

Этот индикатор аккумулятора, называемый многими автолюбителями “сигнальной лампочкой”, представляет собой гидрометр. Его круглое сигнальное окошко находится на верхней крышке корпуса АКБ. Основным чувствительным элементом поплавкового прибора является шарик зеленого цвета, перемещающийся по профилю-трубке, встроенной в арматуру, и имеющей форму треугольника. Его угол направлен вертикально вверх по оси корпуса аккумулятора. Шарик перемещается в среде электролита, заполняющего внутренние полости отсеков аккумуляторной батареи.

От глазка (окошка) индикатора аккумулятора проложена трубка световода. Ее нижняя часть заканчивается конической призмой напротив верхнего угла трубки-профиля, по которой перемещается сигнальный шарик. Световод предназначен для визуального контроля его положения.

Трубка-профиль, встроенная в арматуру, световод, линза глазка индикатора составляют единую конструкцию, имеющую крепление на корпусе АКБ посредством винтового соединения в районе глазка. В случае крайней необходимости она может быть извлечена наружу (что весьма нежелательно).

Принцип действия встроенного индикатора

Шарик зеленого цвета выполнен из материала плотностью (1,26-1.27) г/см 3 . Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора при нормальных условиях составляет 1,27 г/см 3 . На сенсор действует выталкивающая сила, пропорциональная плотности жидкости, в которой он находится.

Плотность электролита в аккумуляторе зависит от степени его заряженности. При разряженной батарее не создается достаточной выталкивающей силы, и шарик под действием силы тяжести “скатывается” в нижнюю точку профиля, по которому он перемещается. Глазок окрашен черным цветом — цвет материала, из которого изготовлен профиль.

По мере зарядки АКБ плотность электролита увеличивается. Начиная с уровня заряда 65 процентов от максимального значения, выталкивающая сила электролита преодолевает составляющую силы тяжести, действующую на шарик, и он начинает перемещаться по профилю к его высшей точке. В ней, при достаточном освещении, можно видеть зеленый цвет глазка. “Горит индикатор аккумулятора” — такое выражение можно иногда услышать из уст горе-знатоков аккумуляторов автомобилей.

Возможна ситуация, при которой индикатор аккумулятора имеет белый цвет. При этом в глазок можно наблюдать поверхность электролита. В этом случае эксплуатация АКБ должна быть прекращена — требуется доливка дистиллированной воды.

Некоторые производители аккумуляторных батарей в трубку-профиль помещают второй индикаторный шарик красного цвета. Плотность материала, из которого он изготовлен, позволяет ему занимать верхнее положение в трубке-профиле при пониженной плотности электролита (1,23-1,25) г/см 3 . В случае недостаточного заряда АКБ при такой технологии глазок индикатора аккумулятора будет окрашен красным цветом.

Промышленные индикаторы зарядки

Изделия сторонних производителей представляют собой электронные устройства, оценивающие готовность АКБ к запуску двигателя по результатам измерения напряжения холостого хода на аккумуляторных шинах. Аналоговые или цифровые вольтметры отображают результаты измерения на графических индикаторах в виде секторов разных цветов — зеленый/красный.

Они не измеряют, как ареометры, уровень плотности электролита. Его проблематично измерить в герметичных отсеках аккумулятора автомобиля, готовящегося к поездке.

Индикаторы аккумулятора своими руками

Необоснованно завышенная цена промышленных приборов уровня напряжения АКБ заставляет автомобилистов, знакомых с основами радиотехники и обладающих навыками пайки, изготавливать эти устройства самостоятельно. Специально для них выпускается популярный конструктор (DC-12 В) с набором радиодеталей, на основе которого можно самостоятельно собрать индикатор разряда аккумулятора.

Устройство информирует пользователя о достижении измеряемого напряжения одного из трех уровней, определяемых номиналами элементов схемы. Если загорелся индикатор аккумулятора — соответствующий уровень напряжения достигнут.

Заключение

Индикатор аккумулятора лишь сигнализирует пользователю о состоянии критических значений его показателей. Для встроенного в АКБ элементы таким показателем является плотность электролита и его уровень в том аккумуляторном элементе (банке), в котором он установлен.

При этом не учитывается температура окружающей среды. Электронные индикаторы дают оценку пороговых значений напряжения на аккумуляторной шине автомобиля, что дает очень приблизительное представление о степени заряженности аккумулятора. Только полная диагностика специальными приборами даст полную картину состояния АКБ.

Практически каждому владельцу автомобиля знакома ситуация, когда ни с того ни с сего машина не заводится, а в последствии выясняется, что причина в разряженном аккумуляторе. Чтобы избежать такого, нужно следить за уровнем заряда, а для проверки достаточно только заглянуть под капот.

Для чего нужен глазок у автомобильного аккумулятора

Многие автомобильные аккумуляторы оснащены специальным прибором, который измеряет и показывает степень заряженности батареи. Встроенный индикатор заряда находится на лицевой (верхней) стороне устройства и похож на глазок – посмотрев на него, автовладелец быстро понимает, что всё в порядке либо необходима подзарядка.

Интересно! Многие думают, что это лампочка, которая загорается разными цветами. Однако никакой лампочкой устройство не оснащено. Всё, что видит человек, заглядывая в глазок – это цветной шарик или пустота.

Как работает индикатор и насколько он точен

Под маленьким глазком скрывается встроенный аэрометр (прибор, измеряющий плотность жидкости). Внутри аккумулятора электролит и, измеряя его плотность, прибор сообщает, есть ли необходимость в зарядке.

Устройство прибора

Аэрометр представляет собой небольшую трубку, в конце которой находится поплавок в виде цветного шарика. Если аккумулятор заряжен хорошо, плотность электролита высокая, и шарик поднимается наверх. Именно его и видит автовладелец через лупу глазка.

При недостаточном заряде плотность электролита падает, и зеленый шарик тонет. Вместо него видна только трубка устройства черного цвета и глазок кажется черным. В некоторых аккумуляторах помимо зеленого есть еще и красный шарик. Именно он всплывает наверх при понижении плотности, сменяя зелёный.

Помимо недостаточного заряда в аккумуляторе может быть недостаток электролита. В таком случае в глазке видна поверхность жидкости, и индикатор приобретает белый цвет.

Погрешности в работе индикатора

Не стоит безоговорочно верить показателю индикатора и полностью на него полагаться. Судя по многочисленным отзывам автолюбителей, в его работе есть погрешности, и он не всегда показывает реальное состояние аккумулятора. Причина может быть в следующем:

• плотность электролита меняется в зависимости от температуры – холод повышает его плотность, и индикатор будет показывать норму при том, что аккумулятор на самом деле почти разряжен;
• стеклянные и пластиковые части прибора могут повредиться из-за высокой температуры и повлиять на его точность;
• аккумулятор состоит из 6 банок, а прибор установлен только в одной и отображает данные только по ней, ситуация же в остальных банках может существенно отличаться и влиять на общую работу всего АКБ.

Автолюбители отмечают еще один недостаток такого индикатора – чтобы проверить заряд нужно открыть капот и заглянуть под него. Конечно же, гораздо удобнее, когда данные отображаются прямо в салоне автомобиля.

Обозначения цветов

Глазок у аккумулятора предполагает три цвета – зелёный, белый и черный, в зависимости от заряда батареи и состояния электролита. В некоторых устройствах используется еще один цвет – красный. У каждого цвета есть своё значение, благодаря которому автолюбитель понимает, заряжен или разряжен аккумулятор.

• Зеленый индикатор на аккумуляторе. Если глазок зелёный – можете быть спокойны. Это означает, что батарея заряжена, и подзарядка не требуется. Можно пользоваться автомобилем в обычном режиме.
• Красный индикатор на аккумуляторе. Красный глазок — то тревожный сигнал, сообщающий автомобилисту, что АКБ разряжен и требует срочной подзарядки. В этом случае нужно незамедлительно достать его из авто и полностью зарядить.

Внимание! Не оставляйте АКБ полностью разряженным надолго, это может вывести его из строя.

• Черный индикатор на аккумуляторе. Черный глазок имеет то же значение, что и красный. Плотность электролита понизилась, зелёный шарик утонул, и вы видите в глазке черноту трубки. Требуется зарядка.
• Белый индикатор на аккумуляторе. Если глазок белый, значит в аккумуляторе недостаточно электролита. Это можно поправить самостоятельно, разобрав устройство и долив в него дистиллированную воду.

Почему после зарядки может не загореться зеленый цвет

Некоторые сталкиваются с тем, что даже после длительной зарядки цвет глазка не становится зелёным. У этого есть несколько причин:

• зелёный шарик просто застрял в узком проходе и не встал на нужное место – слегка потрясти АКБ, чтобы сдвинуть его;
• грязь от пластин, которые со временем осыпаются, мешает индикатору показывать правильное значение;
• аккумулятор вышел из строя.

Глазок на аккумуляторе – удобный способ проверить степень его заряженности, однако многие автолюбители утверждают, что это бесполезный наворот и полностью полагаться на его значения не стоит. Для точной проверки заряда лучше измерьте напряжение с помощью нагрузочной вилки.

Как работает встроенный индикатор заряда аккумулятора автомобиля?

Лампочки в индикаторе нет.

Какой принцип работы аккумуляторного индикатора?

Как в индикаторе меняются цвета?

Чаще всего такие индикаторы установлены в необслуживаемых аккумуляторах.

У меня есть такой и честно говоря, не вижу особой пользы от него, да и надо смотреть под определённым углом и с определённым освещением чтобы хоть что-то там разглядеть.

А принцип работы и устройство того самого индикатора, простое.

Правильное название этого индикатора (“прибора”) гидрометр.

Он же поплавковый индикатор, состоит из окошка (“глазка”), световода, “ножки” и поплавка.

Реагирует на плотность электролита в аккумуляторе.

Если плотность хорошая, то шарик зелёного цвета который есть в индикаторе, всплывает по трубке

Если плотность электролита не достаточная, то тот самый зелёный шарик уже не всплывает на поверхность, он тонет и видна только чёрная трубка

Это говорит о том что аккумулятор нуждается в зарядке.

Не во всех аккумуляторах (тот что стоит у меня сейчас его нет) есть ещё и 2 шарик, красного цвета, при пониженной плотности электролита поднимается по трубке именно он.

Такая индикация состояния заряда аккумулятора и его плотности, устанавливается как на обслуживаемых, так и необслуживаемых аккумуляторных батареях. Называется это устройство «гидрометр»

Да, действительно, лампочки как таковой в нем нет, а цвет он меняет благодаря разноцветным поплавкам поднимающимся под линзу световода изготовленного из стекла, в зависимости от состояния электролита аккумулятора.

Вот так выглядит это устройство извлеченное из блока аккумуляторной батареи –

Поплавок может быть один – зеленый, а могут быть и пара – красный и зеленый (в зависимости от модели)

Но принцип действия их одинаков – шарики-поплавки подобраны из материалов определенной плотности, который будут всплывать или тонуть в зависимости от плотности электролита и степени заряда батареи.

Вот они и видны нашему глазу в окошке индикатора – то зеленым цветом, то красным, то бесцветным или черным, создавая иллюзию меняющей цвет лампочки.

Принцип работы идентичен принципу работы много поплавкового ареометра для измерения плотности электролита, например, такому:

В нём всплывают поплавки разных цветов, каждый из которых соответствует определённой плотности электролита (и подписан какой именно).

Я полностью согласен с ответом, уважаемого мною, Сурчанина, что от этой опции, скорее, больше вреда, чем пользы, т.к. притупляет бдительность не сильно компетентного водителя. Успокаивает его неоправданно. Не позволяет следить за уровнем плотности и количеством электролита во всех банках.

Лишает возможности регулировать уровень, путём добавления дистиллированной воды в каждую отдельную банку.

Всё ведёт к тому, чтобы водитель чаще покупал новый аккумулятор и не вдавался в лишние подробности.

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

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

Принципиальная схема

Рассматриваемая принципиальная схема индикатора уровня заряда представляет собой простейшее устройство, отображающее уровень заряда аккумулятора (АКБ) на 12 вольт.

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

Принцип работы

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

В процессе заряда (разряда) аккумулятора постепенно изменяется напряжение на инверсных входах, что приводит к поочередному переключению компараторов. Рассмотрим работу операционного усилителя OP1, который отвечает за индикацию максимального уровня заряда АКБ. Зададим условие, если заряженный аккумулятор имеет напряжение 13,5 В, то последний светодиод начинает гореть. Пороговое напряжение на его прямом входе, при котором засветится этот светодиод, рассчитаем по формуле:
U_OP1+ = U_{СТ VD2} – U_R8,
U_{СТ VD2} =U_R8+ U_R9+ U_R10+ U_R11+ U_R12 = I*(R8+R9+R10+R11+R12)
I= U_{СТ VD2} /(R8+R9+R10+R11+R12) = 6,2/(5100+1000+1000+1000+10000) = 0,34 мА,
U_R8 = I*R8=0,34 мА*5,1 кОм=1,7 В
U_OP1+ = 6,2-1,7 = 4,5 В

Это означает, что при достижении на инверсном входе потенциала величиной более 4,5 вольт компаратор OP1 переключится и на его выходе появится низкий уровень напряжения, а светодиод засветится. По указанным формулам можно рассчитать потенциал на прямых входах каждого операционного усилителя. Потенциал на инверсных входах находят из равенства: U_OP1- = I*R5 = U_БАТ – I*R6.

Печатная плата и детали сборки

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

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

что значит красный, белый, черный или зеленый глазок, почему он может не гореть?

Автор Акум Эксперт На чтение 6 мин Просмотров 13к. Опубликовано 13.07.2020

Очень часто на необслуживаемых, а порой и на обслуживаемых автомобильных аккумуляторах можно встретить так называемый глазок – индикатор, который светится разными цветами. Для чего он нужен и что обозначает тот или иной цвет? Сегодня  мы выясним этот вопрос.

Как работает индикатор заряда?

Индикатор на аккумуляторе, о котором шла речь выше, является простейшим ареометром. Он предназначен для отображения состояния АКБ и примерной оценки ее готовности к работе. Чтобы лучше понять, как им пользоваться, кратко рассмотрим принцип работы этого индикатора.

 Глазок состояния аккумулятора

Такие индикаторы имеют разную конструкцию, но все имеют один принцип работы, основанный на всплытии поплавков при определенной плотности электролита. Рассмотрим однопоплавковую конструкцию.

Из рисунка мы видим, что зеленый шарик, имеющий заданный вес относительно своего размера, всплывает при определенной плотности среды и тонет, если плотность этой среды уменьшается. Предположим, плотность электролита (а это и есть среда), равняется нормальной, для заряженной АКБ – примерно 1.27. Шарик всплыл, а световод отобразил его присутствие на поверхности. Мы увидели зеленый «глазок» – батарея в порядке.

В процессе разряда аккумулятора плотность электролита в нем падает. В определенный момент (для шарика, конечно) она становится критической, и шарик тонет. Конусная линза-световод не видит его, а смотрит на корпус ареометра, который выполнен из черного пластика. Что это означает? В результате мы наблюдаем черный “глазок” – плотность электролита низкая, а значит, батарея разряжена до определенной степени. До какой – зависит от того, при какой плотности тонет шарик.

То есть у нас есть два варианта: батарея в норме или разряжена. Но есть третий вариант: уровень электролита очень низкий. В этом случае независимо от плотности шарик никак не может добраться до своего места у световода, но свет отражается уже не от черного корпуса ареометра, а от пониженного уровня электролита. Мы видим совсем другой цвет. Обычно это белый, но при загрязнении электролита он может меняться от желтого до светло-серого. В любом случае спутать его с любым другим тестовым невозможно.

Есть и еще один вариант ареометра – двухпоплавковый. Здесь в работе участвуют два шарика: зеленый и красный. Основное отличие от однопоплавковой системы – присутствие кольцевой призмы, передающей изображение на световод. Поднимаясь, шарик того или иного цвета оказывается в поле зрения призмы. Если он поднимется еще выше, то из ее поля зрения он уйдет.

В зависимости от плотности электролита в поле зрения световода оказывается тот или иной шарик, при критическом снижении уровня ни один шарик не виден: один располагается слишком низко, другой – чересчур высоко.

Обозначения цветов

А теперь разберемся, какие есть обозначения цвета индикатора на аккумуляторе. Как мы выяснили, цветов в зависимости от конструкции ареометра может быть несколько.

Зеленый

Зеленый цвет индикатора присутствует во всех типах ареометров. Если «глазок» имеет такой цвет, то с батареей все в порядке, она заряжена минимум на 80%. О состоянии АКБ можно не беспокоиться.

Красный

Красный индикатор на аккумуляторе означает, что уровень электролита слишком низкий. Требуется доливка воды и связанное с этим техническое обслуживание: зарядка, проверка плотности и т. п. Такой цвет может появиться только в двухпоплавковых конструкциях. Правда, тут возникает один существенный вопрос – как произвести все эти манипуляции в необслуживаемых батареях. Похоже, производители таких батарей с индикаторами просто издеваются.

Белый

Белый цвет индикатора означает необходимость либо долить воды, либо просто зарядить аккумулятор. Все будет зависеть от типа встроенного ареометра. В однопоплавковой системе это низкий уровень, в двухпоплавковой – низкий заряд.

Черный

В однопоплавковой конструкции черный “глазок” (“лампочка” не горит) означает низкий заряд батареи. Насколько он низкий, сказать сложно. В аккумуляторах российских производителей это порядка 70%. У зарубежных он может оказаться на уровне 40-50%. В двухпоплавковых ареометрах черного цвета нет. За низкий заряд отвечает белый цвет.

Почему на аккумуляторе не горит индикатор заряда?

Вопрос покажется странным – ведь ничто нигде не горит, но, задавая его, люди имеют в виду отсутствие реагирование агрегата на заряд-разряд. Мы уже знаем конструкцию встроенных ареометров и можем ответить на этот вопрос. Тут есть два варианта:

1. Уровень электролита в ячейке (банке) слишком низок: заряжай не заряжай – ничего в показаниях прибора не изменится.
2. Шарик-поплавок просто «залип». Конструкция и исполнение ареометра не предусматривает какие-либо трения, воздушные пробки и прочее. Все сделано предельно просто обычной штамповкой и отливкой.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Полезно! Если индикатор не реагирует на наши действия с зарядкой/разрядкой, просто пробуем в буквальном смысле встряхнуть аккумуляторную батарею. Поплавки оживут и покажут реальное состояние АКБ.

Как узнать, какой ареометр установлен?

Для того чтобы узнать, какой ареометр установлен в батарее и на какой цвет ориентироваться, конечно, не нужно демонтировать прибор из АКБ. Для этого достаточно просто посмотреть на сопроводительные надписи, нанесенные рядом с индикатором, и сориентироваться в цветах.

 Судя по сопроводительным надписям и цветовой индикации, этот ареометр имеет однопоплавковую конструкцию

Насколько точен индикатор?

Начнем с того, что индикатор отображает состояние только одной ячейки (банки). Что творится в остальных пяти, неизвестно. Кроме того, обычно индикатор устанавливают в средние ячейки, а они меньше подвержены износу, чем крайние.

Далее, поскольку ареометр имеет один-два поплавка, то ни о какой точности вообще речи быть не может. У отечественных производителей за низкий заряд принято 70% емкости, у зарубежных – нередко 50%. То есть более-менее точно узнать степень заряда в этих диапазонах просто невозможно.

Ну и, конечно, подобные ареометры имеют простую конструкцию. В них могут создаваться газовые пробки, шарик может «залипать», что приводит не только к большой погрешности, но и к полному отказу индикатора. Таким образом, доверять встроенному в аккумулятор ареометру не стоит. Взглянуть перед поездкой под капот машины можно, но нужно быть готовым, что состояние АКБ совсем не то, какое показывает «глазок».

На этом разговор о встроенных в автомобильные аккумуляторы ареометрах можно закончить. Теперь мы знаем, как он устроен, что показывает и насколько его показаниям можно доверять.

Мастерим индикатор напряжения АКБ сами: высокое качество с минимальными затратами

От качества зарядки аккумулятора зависит, насколько успешно пройдет запуск автомобиля. Не многие водители следят за степенью зарядки АКБ. В статье рассматривается такое полезное устройство как индикатор заряда автомобильного аккумулятора: как устроен, работает, дается инструкция и видео, как его самостоятельно изготовить.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Характеристика индикатора уровня заряда батареи

На современных автомобилях с бортовым компьютером водитель имеет возможность получить информацию об уровне зарядки аккумуляторной батареи. Старые модели оборудованы аналоговыми вольтметрами, но они не отражают истиной картины состояния аккумулятора. Индикатор напряжения (ИН) аккумулятора — вариант иметь оперативную информацию о напряжении батареи.

Предназначение и устройство

На ИН возложены две функции – показывать, как заряжается АКБ от генератора, и информировать о величине заряда аккумулятора автомобиля. Проще всего собрать такое устройство своими руками. Схема самодельного устройства простая. Приобретя необходимые детали, легко собрать индикатор своими руками. Таким образом можно сэкономить, так как себестоимость прибора получается низкой (автор видео — AKA KASYAN).

Принцип действия

Индикатор уровня заряда имеет три светодиодные лампочки разных цветов. Обычно это: красный, зеленый и синий. Каждый из цветов имеет свою информативную нагрузку. Красный цвет означает низкую зарядку, которая является критичной. Синий цвет соответствует рабочему режиму. Зеленый цвет говорит о полной заряженности аккумулятора.

Разновидности

ИН могут быть размещены на аккумуляторных батареях в виде гидрометра или в виде отдельных устройств с информационным дисплеем.  Встроенные ИН обычно размещают на необслуживаемых АКБ. Они оснащаются поплавковым индикатором (гидрометром). Он имеет простую конструкцию.

Выпускаются заводские ИН:

1. DC-12 В. Устройство представляет собой конструктор. С его помощью можно контролировать заряженность АКБ и работоспособность реле-регулятора.
2. Для тех, у кого машина оборудована вторым аккумулятором, полезным устройством будет панель с индикатором от TMC. Это панель из алюминия с размещенным на ней вольтметром и переключателем с одной батареи на другую.
3. ИН Signature Gold Style и Faria Euro Black Style – определяют уровень заряда аккумулятора. Но их стоимость слишком высокая, поэтому на них небольшой спрос.

Руководство по изготовлению устройства в домашних условиях

Самым простым и дешевым вариантом является ИН, изготовленный своими руками. Его назначение – контролировать, как работает АКБ при значении напряжения в бортовой сети в пределах 6-14В.

Чтобы прибор не работал постоянно, его следует подключать через замок зажигания. В этом случае он будет работать, когда вставлен ключ.

Для схемы понадобятся следующие детали:

• печатная плата;
• резисторы: 2 сопротивлением 1 кОМ, 1 сопротивлением 2 кОм и 3 сопротивлением 220 Ом;
• транзисторы: ВС547 — 1 и ВС557 — 1;
• стабилитроны: один на 9,1 В, один на 10 В;
• светодиодные лампочки (RGB): красный, синий, зеленый.

У светодиодов с помощью тестера нужно определить и проверить выводы, чтобы они соответствовали цвету. Собирается прибор согласно схеме.

Компоненты примеряют на плату и вырезают ее соответствующих размеров. Желательно компоновать комплектующие так, чтобы они занимали поменьше места.

Светодиоды лучше припаивать к проводам, а не на плату, чтобы индикаторы удобнее было размещать на приборной панели.

По изготовленному устройству нельзя определить конкретные значения напряжения батареи, можно лишь ориентироваться в каких пределах оно находится:

• красный горит, если напряжение от 6 до 11 В;
• синий соответствует напряжению от 11 до 13 В;
• зеленый означает полную зарядку, то есть напряжение превышает 13 В.

Индикатор напряжения аккумулятора можно устанавливать в любом месте салона. Удобнее всего размещать его в нижней части рулевой колонки: светодиоды будут хорошо видны, и не будут мешать управлению. Кроме того, прибор легко будет подключить к замку зажигания. После установки водитель сможет всегда знать, насколько заряжена батарея его автомобиля и заряжать свой аккумулятор в случае необходимости.

Цена вопроса

Если покупать готовый индикатор зарядки АКБ, то возможны варианты, представленные ниже:

Видео «Самодельный индикатор уровня заряда АКБ»

На видео демонстрируется, как изготовить индикатор заряда аккумулятора своими руками (автор ролика — Паяльник TV).

Глазок индикатор заряда аккумулятора

ПОДБОР АККУМУЛЯТОРА ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ

ПОДБОР АККУМУЛЯТОРА ПОД АВТОМОБИЛЬ

Большинство современных автомобильных аккумуляторов с заводов изготовителей комплектуются встроенными глазками-индикаторами заряда аккумуляторной батареи. Также можно приобрести аккумулятор, в котором глазок является не встроенным, а съемным и вкручивается вместо одной из шести пробок. Некоторые автомобилиста считают, что там установлена лампочка, но они ошибаются. Принцип глазка автомобильной аккумуляторной батареи больше похож на поплавок, который показывает 3 состояния АКБ. Рассмотрим каждый по отдельно.

Глазок аккумулятора зеленый

Этот цвет индикатора показывает, что аккумулятор в порядке. Плотность электролита выше 12,5, поэтому более легкий шарик индикатора, который имеет зеленый цвет вплотную прилегает к глазку.

Глазок индикатора красный

Красный цвет индикатора заряда аккумулятора означает, что плотность АКБ упала ниже 12,5, шарик индикатор утонул в электролите и электролит пропускает в глазок красный цвет, который нанесен на дне индикатора.

Глазок индикатора белый или черный

Как правило, эти цвета означают, что шарик находится на самом дне индикатора по причине низкого уровня электролита. А так сам индикатор находится вне электролита (который для индикатора является светопроводником), Вы не можете видеть красный цвет дна индикатора.

Обратите внимание, что у некоторых производителей АКБ цвет индикатора отличается от приведенных в статье примеров. К примеру у АКБ Актех и Зверь красный индикатор обозначает низкий уровень электролита, а черный низкий разряд АКБ.

Аккумулятор это химический источник тока, для исправной работы которого должны протекать определенные химические процессы. В процессе разряда аккумулятора, серная кислота “прилипает” к отрицательному электроду, образуя нерастворимый сульфат свинца, оставл

Очень часто от продавцов в автомагазинах можно услышать рекомендации о гибридных аккумуляторах. Так что же такое гибридный аккумулятор? Гибридный аккумулятор для автомобиля внешне не отличим от других кислотных аккумуляторов, не считая обозначения на этик

В жигулевскую эпоху завести одну машину от другой было в порядке вещей. А сейчас?

Сохранить Отменить

Ваш комментарий успешно добавлен и будет опубликован после просмотра модератором.

Сделайте свой индикатор заряда батареи

Обычно в мобильных телефонах уровень заряда батареи отображается в виде точек или полосок. Это позволяет легко определить уровень заряда батареи. Здесь мы представляем схему индикатора уровня заряда батареи, которая позволяет узнать уровень заряда батареи устройства по количеству горящих светодиодов. Всего используется десять светодиодов. Таким образом, если горят три светодиода, это означает, что емкость аккумулятора составляет 30 процентов.

В отличие от мобильных телефонов, где функция индикатора уровня заряда батареи интегрирована с другими функциями, здесь все это делает только одна микросхема компаратора (LM3914).LM3914 использует десять компараторов, которые встроены в сеть делителей напряжения на основе правила деления тока. Таким образом, он делит уровень заряда батареи на десять частей.

Цепь индикатора уровня заряда батареи

Схема получает питание для своей работы от батареи самого устройства. Он использует десять светодиодов, подключенных в 10-точечном режиме. Использование светодиодов разного цвета упрощает распознавание уровня напряжения на основе выполненной калибровки. Красные светодиоды (от LED1 до LED3) указывают на то, что заряд батареи менее 40%.

Оранжевые светодиоды (от LED4 до LED6) показывают емкость аккумулятора от 40 до менее 70 процентов, а зеленые светодиоды (от LED7 до LED10) указывают на емкость аккумулятора от 70 до менее 100 процентов. Яркость светодиодов можно регулировать, изменяя значение предустановки VR2 между контактами 6 и 7.

Диод D1 предотвращает подключение батареи с обратной полярностью. Десятый светодиод светится только тогда, когда аккумулятор полностью заряжен, т. Е. Аккумулятор полностью заряжен.Когда аккумулятор полностью заряжен, транзистор T1 драйвера реле активирует реле RL1. Это останавливает зарядку аккумулятора через нормально разомкнутые (замыкающие) контакты реле RL1.

Для калибровки подключите переменный регулируемый источник питания 15 В и сначала установите его на 3 В. Медленно регулируйте VR1, пока не загорится светодиод 1. Теперь увеличьте входное напряжение до 15 В с шагом 1.

2 В, пока не загорится соответствующий светодиод (от LED2 до LED10).

Теперь схема готова показать любое значение напряжения батареи относительно максимального напряжения.Поскольку количество светодиодов равно десяти, мы можем легко рассмотреть один светодиод на 10% максимального напряжения.

Строительство

Подключите напряжение от любой проверяемой батареи к входным датчикам цепи. По количеству горящих светодиодов можно легко узнать состояние батареи. Допустим, горят пять светодиодов. В этом случае емкость аккумулятора составляет от 50 до 59 процентов от максимального значения.

Соберите схему на печатной плате общего назначения. Откалибруйте его и положите в коробку.

Заинтересованы? ознакомьтесь с другими проектами электроники.

Индикатор автомобильного аккумулятора – Electronics-Lab.com

Описание

Это действительно полезный инструмент для вашего автомобиля. Он использует три светодиода для визуальной индикации уровня заряда автомобильного аккумулятора. Когда горит красный светодиод, напряжение аккумулятора низкое, зеленый – сигнал ОК, а оранжевый – предупреждение о перезарядке аккумулятора.Вся схема размещена на небольшом ПК. доску и может быть легко установлен в любом месте приборной панели.

Технические характеристики

• Рабочее напряжение: 12 В постоянного тока
• Макс. ток: 40 мА

Как это работает

Принцип работы схемы очень прост. Первый светодиод D1 соединен последовательно с R2 и D4 и загорается, когда напряжение батареи ниже 11,5 В. Если напряжение выше 12 В, стабилитрон Z3 смещает транзистор TR1 в достаточной степени, чтобы включить его, и при этом загорится индикатор. второй светодиод D2, который горит зеленым светом и указывает на нормальное напряжение аккумуляторной батареи.Поскольку падение напряжения между коллектором и эмиттером меньше, чем прямое падение напряжения D4, первый светодиод не получает достаточного напряжения для зажигания и выключается. Если теперь напряжение батареи поднимается выше 13,5 В, то аналогичным образом включается транзистор TR2 и загорается третий светодиод, указывая на потенциальную неисправность. Стабилитроны используются для обеспечения опорных напряжений с большей точностью.

Схема

Детали

печатная плата

Вставка

Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь на использование файлов cookie. подробнее Принять

Настройки файлов cookie на этом веб-сайте установлены на «разрешить использование файлов cookie», чтобы обеспечить вам наилучшее качество просмотра. Если вы продолжаете использовать этот веб-сайт без изменения настроек файлов cookie или нажимаете «Принять» ниже, вы соглашаетесь с этим.

Закрыть

Индикатор заряда аккумулятора 12 В: 7 шагов (с изображениями)

Есть несколько способов уменьшить общую мощность, потребляемую схемой. Я использовал следующие методы:

Дисплей

При нажатии кнопки светодиодный дисплей включается, а светодиоды автоматически выключаются через 30 секунд.Это приводит к экономии 120 мА.

Напряжение микроконтроллера

При работе AtMega328P при 5 В потребляется больше энергии, чем при работе при 3,3 В. Я выбрал стабилизатор с малым падением напряжения на 3,3 В.

Регулятор напряжения

Стандартный регулятор 7805 имеет ток около 20 мА. При использовании 78L05 это снижается до 3,5 мА. Но, используя стабилизатор с малым падением напряжения, такой как LP2950 3,3 В, его можно снизить до 0,1 мА.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Если вам не требуется энергосбережение, вы можете использовать 78L05

Скорость и выбор осциллятора

Из таблиц, ток AtMega328P может быть снижен с тока примерно 10 мА. до 1 мА, выбрав внутренний генератор на 8 МГц, по сравнению с внешним кварцевым резонатором на 16 МГц.

Я решил использовать внутренний генератор, работающий на частоте 8 МГц, поскольку он дает наилучшие характеристики скорости / мощности. Однако недостатком является то, что регистры конфигурации AtMega328P необходимо программировать с помощью AVRDude. Я использую этот сайт (http://www.engbedded.com/cgi-bin/fcx.cgi? P_PREV = & P …, чтобы получить правильные конфигурации регистров.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Если вы не хотите менять предохранители конфигурации, MCU должен работать на внешнем генераторе 16 МГц. Измените любые значения delay () и Millis () на фактические значения в миллисекундах.

Спящий режим

Переведя AtMega328P в спящий режим, можно дополнительно снизить энергопотребление. В режиме SLEEP большинство интерфейсов MCU выключены. В этом режиме MCU может потреблять всего 0,001 мА. Однако MCU больше не работает или, в данном случае, не измеряет напряжение.

Время сторожевого таймера используется для вывода MCU из режима сна. Настройка сторожевого таймера для пробуждения MCU каждые 8 ​​секунд гарантирует, что потребляемая мощность будет еще меньше.

Дополнительную информацию о режимах энергосбережения можно найти на http://www.gammon.com.au/forum/?id=11497.

Результаты энергосбережения

Используя описанные выше методы энергосбережения, я смог снизить ток в цепи с 80 мА до 0,12 мА, когда устройство находится в спящем режиме. В целом схема потребляет около 0,28 мА.

Таким образом, до энергосбережения схема разрядит 7Ач аккумулятор примерно за 2,8 дня.

После энергосбережения потребуется около 3.5 лет, чтобы схема разряжала такой же аккумулятор.

Обслуживание автомобильных аккумуляторов и устранение неполадок при зарядке

Для обеспечения максимальной надежности и производительности промышленных и автомобильных аккумуляторов необходимо надлежащее обслуживание. Батарея прослужит дольше, будет более эффективной и надежной, если о ней позаботиться. Как и в случае с вашим банковским счетом, если вы продолжаете снимать и ничего не вносить обратно, то вскоре у вас ничего не останется.

Основы батареи:

Батареи хранят электрическую энергию постоянного тока (DC) в форме химической энергии.

Свинцово-кислотная батарея состоит из пластин, свинца и оксида свинца с 35% -ным раствором серной кислоты (h3SO4) и 65% -ным водным раствором.

Раствор или электролит запускает химическую реакцию с образованием электронов. Ареометр проверяет количество серной кислоты в электролите. (Ареометр – это прибор, используемый для измерения удельного веса жидкостей, т. Е. Сравнения отношения плотности жидкости к плотности воды.)

Если электронов меньше, то ареометр показывает низкие показания.Когда мы перезаряжаем аккумулятор, сера возвращается в электролит с положительных пластин аккумулятора.

Обычно срок службы батарей может составлять от 6 до 48 месяцев, но лишь 25% всех батарей живут до 48 месяцев.

Типы аккумуляторов

1. Запуск (или проворачивание) : Предназначен для обеспечения быстрого всплеска энергии (как в пусковых двигателях) и имеет большее количество пластин. Пластины более тонкие (большая площадь поверхности) и существенно другой состав материала.
2. Батарея глубокого цикла : Разработана для обеспечения более долгой подачи энергии. Аккумуляторы глубокого разряда имеют более толстую пластину и могут выдерживать большее количество циклов более глубокой разрядки.

Нужно ли заряжать аккумулятор?

Если стартер двигателя не включает двигатель или свет тусклый, это означает, что у вас разряженная батарея. Трудный запуск двигателя из-за медленного запуска также является признаком разряженной аккумуляторной батареи.

Если аккумулятор разряжен, его необходимо перезарядить, чтобы восстановить полную мощность и предотвратить возможное повреждение аккумулятора.Пластины ячеек сульфатируются, если батарея разряжена или батарея остается разряженной в течение нескольких дней. Накопление сульфата на пластинах снижает производительность аккумулятора.

Уровень заряда зависит от концентрации кислоты в аккумуляторе. Уровень заряда можно проверить ареометром.

Ареометр имеет поплавок, содержащийся в стеклянном сосуде с резиновой грушей, для втягивания электролита в трубку. Некоторые ареометры имеют несколько цветных шариков вместо одного поплавка, но считывание показаний устройства такое же.Цветные плавающие шарики указывают на полностью заряженный аккумулятор, а отсутствие плавающих шариков указывает на полностью разряженный аккумулятор.

Таблица для

**

1,265 (удельный вес) указывает на полностью заряженную батарею, 1,230 означает заряд 75%, 1,190 означает заряд 50%, 1,160 означает заряд 25% и 1,120 или меньше указывает на разряженный аккумулятор.

Некоторые батареи содержат встроенный ареометр для индикации состояния заряда. Индикатор заряда считывает одну ячейку как средний уровень заряда для всех ячеек батареи.Линза ареометра обеспечивает визуальную индикацию состояния электролита. Зеленый кружок указывает на то, что аккумулятор заряжен на 75% или более и в порядке. Отсутствие точки (зеленый шар не виден) означает, что батарея разряжена и ее необходимо перезарядить. Яркий или желтый индикатор означает, что уровень электролита внутри упал слишком низко.

В герметичных батареях, не имеющих встроенного индикатора заряда, состояние заряда можно определить, проверив напряжение холостого хода батареи с помощью вольтметра.Значение 12,70 вольт указывает на полностью заряженный аккумулятор; 12,40 В – это 75% заряда, 12,20 В – 50%, а 12,00 В – 25%.

Зачем нужно заряжать аккумулятор раз в месяц?

Батарея разряжается ежедневно до 0,5–1% в режиме ожидания. Эта скорость разряда увеличивается, когда климат теплый. Чтобы решить эту проблему, отсоединяйте клеммы аккумулятора, когда он не используется в течение длительного времени.

Почему низкие температуры вызывают проблемы с аккумулятором?

В зимний период эффективность зарядки аккумулятора снижается.Из-за густого масла в холодную погоду двигатели проворачиваются сильнее, что значительно увеличивает нагрузку на аккумулятор.

Что такое нормальный тариф?

Обычно батареи разной емкости требуют разной скорости заряда. Аккумулятор следует заряжать с медленной скоростью, равной 1/10 его заданной емкости. Для полной зарядки автомобильных аккумуляторов обычно требуется около 20 часов, а для двухколесных аккумуляторов требуется 10 часов в режиме непрерывной зарядки.

Что такое CCA, CA, AH и RC?

Это стандартные спецификации, которые производитель аккумуляторов использует для оценки выходной мощности и емкости аккумулятора.

Ампер холодного пуска (CCA) – это измерение количества ампер, которое батарея может выдавать при 0 ° F в течение 30 секунд и не опускаться ниже 7,2 вольт.

CA – это ток запуска, измеренный при 32 ° F. Этот рейтинг также называется судовым током запуска (MCA) .

Ампер-час (Ач) – это номинальное значение, обычно встречающееся в батареях глубокого разряда. Если батарея рассчитана на 200 ампер-часов, она будет обеспечивать 5 ампер в течение 40 часов или 40 ампер в течение 5 часов.

Резервная емкость (RC) – это количество минут, в течение которых полностью заряженный аккумулятор при 80 ° F будет разряжать 25 ампер до тех пор, пока уровень заряда аккумулятора не упадет ниже 10.5 вольт

Описание этапов зарядки аккумулятора

1. Ускоренная зарядка : Это первый этап, на котором аккумулятор потребляет максимальный ток для повышения напряжения до 90%. Диапазон напряжений от 11 до 15 вольт.
2. Абсорбционная зарядка : Вторая стадия, на которой напряжение остается постоянным, а ток медленно уменьшается.
3. Капельная зарядка: Третья ступень, на которой напряжение снижается до более низкого уровня (от 12,5 до 13,5 В) для уменьшения выделения газов.Он предназначен для поддержания здоровья уже заряженного электролита аккумулятора.

A Контрольный список обслуживания аккумулятора

1. Регулярно проводите осмотр и техническое обслуживание, особенно в жаркую погоду.
2. Всегда поддерживайте уровень электролита между нижней и верхней линиями, отмеченными на лицевой стороне аккумулятора.
3. Никогда не оставляйте аккумулятор в разряженном состоянии.
4. Заряжайте аккумулятор раз в месяц.
5. Следите за тем, чтобы аккумулятор был чистым, сухим и свободным от грязи.Очистите клеммы аккумулятора для предотвращения коррозии.
6. Берегите аккумулятор от сильных ударов и сотрясений.
7. Проверить кабели, зажимы на наличие повреждений или утечек.
8. Не используйте нерегулируемое зарядное устройство большой мощности для зарядки аккумуляторов.
9. Плотно закройте крышки.
10. Не отсоединяйте кабели аккумуляторной батареи при работающем двигателе.
11. Не добавляйте воду из-под крана, так как она может содержать минералы, загрязняющие электролит. Добавлять только дистиллированную воду.

Как правильно утилизировать аккумулятор?

Батареи, аккумуляторные контейнеры, электролит, свинец и соединения нельзя сжигать, их следует утилизировать в соответствии с действующим законодательством и правилами и положениями местных властей.

Меры предосторожности

Батарейный отсек должен хорошо вентилироваться, чтобы предотвратить скопление газа во время зарядки.

Запрещается использовать открытый огонь вблизи аккумулятора или для проверки уровня электролита. Также короткое замыкание, вызванное инструментом, может вызвать воспламенение аккумуляторных газов.

При работе с аккумуляторами всегда надевайте защитные очки и перчатки.

Батареи содержат серную кислоту, которая может вызвать серьезные ожоги. Избегать попадания на кожу и глаза.

Справочная информация

Схема индикатора полного заряда аккумулятора с использованием двух транзисторов

Эта небольшая схема будет предупреждать пользователя о достижении аккумулятором уровня полного заряда (избыточного заряда) во время зарядки с помощью светодиода. В схеме используется всего пара транзисторов в качестве основных активных компонентов.

Основная особенность

Главной особенностью этой конструкции является не только ее миниатюрный дизайн, но и характеристики напряжения питания, которые могут составлять всего 2 В, что означает, что ее можно использовать для всех батарей в диапазоне от 2 В до 60 В с небольшими изменениями

Я уже обсуждал аналогичную концепцию, которая предназначена для прямо противоположной функции, то есть для указания нижнего порога разряда батареи.

Теперь давайте посмотрим, как данная схема предназначена для работы и как ее можно настроить для выполнения требуемой индикации предупреждения о разряде батареи.

Мы рассмотрим две простые конструкции: первая включает светодиод при полном уровне заряда батареи, а вторая может использоваться для обратного, то есть выключаться при установленном заданном значении.

Светодиодный индикатор включается, когда аккумулятор полностью заряжен

Схема, показанная ниже, предназначена для включения светодиодного индикатора, как только подключенный аккумулятор достигает полного уровня заряда.

Как исправить предустановки

Чтобы настроить схему, пользователь должен подать на схему желаемый верхний уровень заряда и отрегулировать предустановку так, чтобы светодиодный индикатор только начинал ярко светиться на этом уровне.

Видеоклип:

Выключение светодиода при полной батарее

Следующая схема сконфигурирована для принудительного или выключения светодиода, когда батарея достигает максимального уровня заряда.

Для пользователей, которые хотят видеть выключение светодиода на верхнем пороге, можно использовать показанный выше дизайн, работу можно понять по следующим пунктам:

Согласно требованию, светодиодное освещение должно начать уменьшаться, как только батарея приближается к установленному порогу полной зарядки.

Процедура настройки пресета на самом деле очень проста.

Пользователь должен подать напряжение питания, которое может быть равным желаемому высокому уровню заряда аккумулятора, а затем осторожно отрегулировать предустановку с помощью отвертки, чтобы светодиод просто выключился на желаемом уровне.

Для Например, предположим, что схема индикатора была установлена ​​для контроля уровня заряда 12 В аккумулятора при 14,3 В, тогда предустановка может быть изменена, чтобы убедиться, что светодиод просто начинает выключаться при напряжении около 14 В.

Дизайн печатной платы

Цепь индикатора тока батареи – отключение зарядки по току

В этом посте мы узнаем о простом датчике тока батареи со схемой индикатора, который определяет количество тока, потребляемого батареей во время зарядки. Представленные конструкции также имеют автоматическое отключение, когда аккумулятор перестает потреблять ток при полном уровне заряда.

Почему ток падает при зарядке аккумулятора

Мы уже знаем, что при первоначальной зарядке аккумулятор потребляет большее количество тока, и по мере того, как он достигает полного уровня заряда, это потребление начинает снижаться, пока не достигнет почти нуля.

Это происходит потому, что изначально аккумулятор находится в разряженном состоянии и его напряжение ниже, чем напряжение источника. Это вызывает относительно большую разницу потенциалов между двумя источниками.

Из-за этой большой разницы потенциал от более высокого источника, которым является выход зарядного устройства, начинает стремиться к батарее с гораздо большей интенсивностью, вызывая большее количество тока, поступающего в батарею.

По мере того, как батарея заряжается до полного уровня, разность потенциалов между двумя источниками начинает закрываться, пока два источника не будут иметь одинаковые уровни напряжения.

Когда это происходит, напряжение от источника питания не может протолкнуть дополнительный ток к батарее, что приводит к снижению потребления тока.

Это объясняет, почему разряженная батарея изначально потребляет больший ток и минимальный ток, когда он полностью заряжен.

Обычно большинство индикаторов зарядки аккумулятора используют уровень напряжения аккумулятора для индикации состояния зарядки, здесь вместо напряжения для измерения состояния зарядки используется величина тока (в амперах).

Использование тока в качестве параметра измерения позволяет более точно оценить состояние зарядки аккумулятора. Схема также способна отображать мгновенное состояние подключенного аккумулятора, переводя его текущую потребляемую мощность во время зарядки.

Использование LM338 Простая конструкция

Простую схему зарядного устройства с отсечкой по току можно построить, соответствующим образом изменив стандартную схему регулятора LM338, как показано ниже:

Я забыл добавить диод на положительной линии аккумулятора, поэтому, пожалуйста, убедитесь, что добавьте его, как показано на следующей исправленной диаграмме.

Как это работает

Работа вышеуказанной схемы довольно проста.

Мы знаем, что когда контакт ADJ микросхемы LM338 или LM317 замыкается на линию заземления, микросхема отключает выходное напряжение. Мы используем эту функцию отключения ADJ для реализации текущего обнаруженного отключения.

При подаче входного питания конденсатор 10 мкФ отключает первый BC547, так что LM338 может нормально функционировать и обеспечивать необходимое напряжение для подключенной батареи.

Это подключает аккумулятор, и он начинает зарядку, потребляя указанное количество тока в соответствии с его номиналом в ампер-часах.

Это создает разность потенциалов на резисторе Rx, считывающем ток, который включает второй транзистор BC547.

Это гарантирует, что первый BC547, подключенный к выводу ADJ IC, останется отключенным, в то время как батарея будет заряжаться нормально.

По мере зарядки аккумулятора разность потенциалов на Rx начинает падать. В конечном итоге, когда аккумулятор почти полностью заряжен, этот потенциал падает до уровня, при котором он становится слишком низким для второго базового смещения BC547, что приводит к его отключению.

Когда второй BC547 выключается, первый BC547 включается и заземляет контакт ADJ IC.

LM338 теперь отключается, полностью отключая аккумулятор от источника питания.

Rx можно рассчитать по формуле закона Ома:

Rx = 0,6 / минимальный зарядный ток

Эта схема LM338 поддерживает батарею емкостью до 50 Ач с IC, установленным на большом радиаторе. Для аккумуляторов с более высоким номиналом Ач может потребоваться модернизация ИС с помощью внешнего транзистора, как описано в этой статье.

Использование микросхемы LM324

Вторая конструкция представляет собой более сложную схему с использованием микросхемы LM324, которая обеспечивает точное пошаговое определение состояния аккумулятора, а также полное отключение аккумулятора, когда потребляемый ток достигает минимального значения.

Как светодиоды показывают состояние батареи

Когда батарея потребляет максимальный ток, КРАСНЫЙ светодиод горит.

По мере того, как аккумулятор заряжается и ток на Rx пропорционально падает, КРАСНЫЙ светодиод погаснет, а ЗЕЛЕНЫЙ светодиод загорится.

По мере дальнейшей зарядки батареи зеленый светодиод погаснет, а желтый загорится.

Затем, когда аккумулятор почти полностью заряжен, желтый светодиод погаснет, а белый загорится.

Наконец, когда аккумулятор полностью заряжен, белый светодиод также выключится, что означает, что все светодиоды выключатся, указывая на нулевое потребление тока аккумулятором из-за полностью заряженного состояния.

Работа схемы

Ссылаясь на показанную схему, мы можем увидеть четыре операционных усилителя, сконфигурированных как компараторы, где каждый операционный усилитель имеет свои собственные предварительно настраиваемые входы измерения тока.

Резистор Rx высокой мощности формирует компонент преобразователя тока в напряжение, который определяет потребляемый ток батареей или нагрузкой, преобразует его в соответствующий уровень напряжения и подает его на входы операционных усилителей.

Вначале батарея потребляет наибольшее количество тока, которое вызывает соответствующее наибольшее падение напряжения на резисторе Rx.

Предустановки установлены таким образом, что, когда батарея потребляет максимальный ток (уровень полной разрядки), неинвертирующий контакт 3 всех 4 операционных усилителей имеет более высокий потенциал, чем контрольное значение контакта 2.

Поскольку в этот момент на выходах всех операционных усилителей высокий уровень, горит только КРАСНЫЙ светодиод, подключенный к A4, а остальные светодиоды остаются выключенными.

Теперь, когда батарея заряжается, напряжение на Rx начинает падать.

В соответствии с последовательной настройкой предустановок, напряжение на выводе 3 A4 падает немного ниже вывода 2, в результате чего на выходе A4 становится низкий уровень, а КРАСНЫЙ светодиод гаснет.

При низком уровне вывода A4 загорается светодиод вывода A3.

Когда аккумуляторная батарея заряжается немного больше, потенциал контакта 3 операционного усилителя A3 падает ниже его контакта 2, в результате чего на выходе A3 становится низкий уровень, в результате чего гаснет ЗЕЛЕНЫЙ светодиод.

При низком уровне вывода A3 загорается светодиод вывода A2.

Когда аккумулятор немного заряжается, потенциал контакта 3 контакта A3 падает ниже его контакта 2, в результате чего выходной сигнал A2 становится нулевым, что приводит к отключению желтого светодиода.

При низком уровне выходного сигнала A2 загорается белый светодиод.

Наконец, когда батарея почти полностью заряжена, потенциал на выводе 3 A1 падает ниже его вывода 2, в результате чего выход A1 становится нулевым, и белый светодиод гаснет.

Когда все светодиоды выключены, это означает, что батарея полностью заряжена, а ток через Rx достиг нуля.

Принципиальная схема

Список деталей для предлагаемой схемы индикатора тока батареи

• R1 —- R5 = 1k
• P1 —– P4 = 1k предварительных настроек
• A1 —– A4 = LM324 IC
• Диод = 1N4007 или 1N4148
• Rx = Как объяснено ниже

Во-первых, мы должны рассчитать диапазон максимального и минимального напряжения, развиваемого на Rx в зависимости от диапазона тока. расходуется аккумулятором.

Предположим, что заряжаемая батарея – это батарея 12 В 100 Ач, а максимальный предполагаемый диапазон тока для нее составляет 10 ампер. И мы хотим, чтобы этот ток развивался около 3 В по Rx.

Используя закон Ома, мы можем вычислить значение Rx следующим образом:

Rx = 3/10 = 0,3 Ом

Мощность = 3 x 10 = 30 Вт.

Теперь 3 В – это максимальный диапазон в руке. Теперь, поскольку контрольное значение на выводе 2 операционного усилителя установлено с помощью диода 1N4148, потенциал на выводе 2 будет около 0.6 В.

Таким образом, минимальный диапазон может составлять 0,6 В. Таким образом, это дает нам минимальный и максимальный диапазон между 0,6 В и 3 В.

Мы должны установить такие предустановки, чтобы при 3 В все напряжения на контакте 3 А1 на A4 выше, чем на выводе 2.

Далее, мы можем предположить, что операционные усилители отключаются в следующей последовательности:

При 2,5 В на Rx выход A4 становится низким, при 2 В выход A3 становится низким, при 1,5 В A2 выход становится низким, при 0,5 В выход A1 становится низким

Помните, хотя при 0.5 В на Rx все светодиоды выключены, но 0,5 В все еще может соответствовать току в 1 ампер, потребляемому батареей. Мы можем рассматривать это как уровень плавающего заряда и позволять батарее оставаться подключенной в течение некоторого времени, пока мы, наконец, не удалим ее.

Если вы хотите, чтобы последний светодиод (белый) оставался гореть до тех пор, пока на Rx не будет достигнуто почти нулевое напряжение, в этом случае вы можете удалить опорный диод с вывода 2 операционных усилителей и заменить его резистором, чтобы этот резистор вместе с R5 создает падение напряжения около 0.2 В на выводе 2.

Это гарантирует, что белый светодиод на A1 отключится только тогда, когда потенциал на Rx упадет ниже 0,2 В, что, в свою очередь, будет соответствовать почти полностью заряженному и съемному аккумулятору.

Как установить предустановки.

Для этого вам понадобится фиктивный делитель потенциала, построенный с использованием потенциометра 1K, подключенного к клеммам питания, как показано ниже.

Сначала отсоедините предварительно установленную связь P1 — P4 от Rx и соедините ее с центральным контактом потенциометра 1 K, как указано выше.

Сдвиньте центральные рычаги всех предустановок операционного усилителя в сторону потенциометра 1K.

Теперь отрегулируйте потенциометр 1K так, чтобы напряжение 2,5 В проходило через его центральное плечо и заземляющий рычаг. Вы увидите, что в этот момент горит только КРАСНЫЙ светодиод. Затем отрегулируйте предустановку A4 P4 так, чтобы КРАСНЫЙ светодиод просто погас. Это мгновенно включит зеленый светодиод A3.

После этого отрегулируйте потенциометр 1K, чтобы снизить напряжение на его центральном выводе до 2V. Как указано выше, отрегулируйте предварительную настройку A3 P3 так, чтобы зеленый просто отключался. При этом загорится желтый светодиод.

Затем отрегулируйте потенциометр 1K так, чтобы на его центральном контакте было 1,5 В, и отрегулируйте предустановку P2 P2 так, чтобы желтый светодиод просто погас. При этом загорится белый светодиод.

Наконец, отрегулируйте потенциометр 1K, чтобы понизить потенциал его центрального вывода до 0,5 В. Отрегулируйте предустановку A1 P1 так, чтобы белый светодиод просто отключался.

На этом предустановленные настройки окончены и сделаны!

Удалите потенциометр 1K и повторно подключите предустановленное выходное соединение обратно к Rx, как показано на первой диаграмме.

Вы можете начать зарядку рекомендованного аккумулятора и посмотреть, как светодиоды будут реагировать соответствующим образом.

Добавление автоматического отключения

Когда ток снижается почти до нуля, реле может быть отключено для обеспечения автоматического отключения в цепи цепи батареи, измеряемой током, как показано ниже:

Как это работает

Когда питание При включении конденсатор 10 мкФ вызывает кратковременное заземление потенциала контакта 2 операционных усилителей, что позволяет на выходе всех операционных усилителей повышаться до высокого уровня.

Транзистор драйвера реле, подключенный к выходу A1, включает реле, которое соединяет аккумулятор с источником заряда через замыкающие контакты.

Теперь батарея начинает потреблять заданное количество тока, вызывая необходимый потенциал для развития на Rx, который определяется контактом 3 операционных усилителей через соответствующие предварительные настройки P1 — P4.

Тем временем, 10 мкФ заряжается через R5, который восстанавливает опорное значение на выводе 2 операционного усилителя до 0,6 В (падение напряжения на диоде).

Когда батарея заряжается, выходы операционного усилителя реагируют соответственно, как объяснялось ранее, до тех пор, пока батарея не будет полностью заряжена, в результате чего выход A1 станет низким.

При низком уровне на выходе A1 транзистор выключает реле и аккумулятор отключается от источника питания.

Еще одна полезная конструкция отсечки аккумуляторной батареи с датчиком тока

Работа этой конструкции на самом деле проста. Напряжение на инвертирующем входе фиксируется предустановкой P1 на уровне, который чуть ниже падения напряжения на группе резисторов R3 — R13, что соответствует рекомендуемому току зарядки аккумулятора.

При включении питания C2 вызывает появление высокого уровня при неинвертировании операционного усилителя, что, в свою очередь, вызывает высокий уровень на выходе операционного усилителя и включение полевого МОП-транзистора.

МОП-транзистор проводит и позволяет подключать батарею к источнику заряда, позволяя зарядному току проходить через блок резисторов.

Это позволяет создавать на неинвертирующем входе ИС напряжение выше, чем на инвертирующем выводе, который фиксирует выход операционного усилителя на постоянном высоком уровне.

Теперь полевой МОП-транзистор продолжает работать, и батарея заряжается до тех пор, пока ток, потребляемый батареей, значительно не уменьшится при полном уровне заряда батареи.Напряжение на блоке резисторов теперь падает, так что инвертирующий вывод операционного усилителя теперь находится выше, чем неинвертирующий вывод операционного усилителя.

Из-за этого на выходе операционного усилителя становится низкий уровень, полевой МОП-транзистор выключается, и, наконец, зарядка аккумулятора прекращается.

Простая схема индикатора уровня заряда батареи с использованием операционного усилителя

В современном мире мы используем батареи почти во всех электронных гаджетах, от вашего портативного мобильного телефона, цифрового термометра, умных часов до электромобилей, самолетов, спутников и даже роботов-вездеходов, используемых на Марс, батарея которого продержалась около 700 солей (марсианских дней).Можно с уверенностью сказать, что без изобретения этих электрохимических накопителей, известных как батареи, мир, каким мы его знаем, не существовал бы. Существует много различных типов батарей, таких как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, литий-ионные и т. Д. С появлением технологий мы видим новые изобретенные батареи, такие как воздушно-литиевые, твердотельные литиевые батареи и т. Д., Которые имеют более высокую мощность. емкость накопителя энергии и высокий диапазон рабочих температур. Мы уже обсуждали больше о батареях и о том, как они работают в наших предыдущих статьях.В этой статье мы узнаем, как спроектировать простой индикатор уровня заряда батареи 12 В, , используя операционный усилитель.

Хотя уровень заряда батареи – это неоднозначный термин, потому что мы не можем реально измерить оставшийся в батарее заряд, если мы не используем сложные вычисления и измерения с использованием системы управления батареями. Но в простых приложениях у нас нет роскоши этого метода, поэтому мы обычно используем простой метод для оценки уровня заряда батареи на основе напряжения разомкнутой цепи , который действительно хорошо работает для свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В, поскольку их кривая разряда почти линейна от 13.8–10,1 В, которые обычно считаются его верхним и нижним крайними пределами. Ранее мы также создали индикатор уровня заряда батареи на базе Arduino и схему мониторинга напряжения нескольких ячеек, вы также можете проверить их, если вам интересно.

В этом проекте мы спроектируем и построим индикатор уровня заряда батареи 12 В с помощью микросхемы LM324 на базе четырехканального компаратора OPAMP, которая позволяет нам использовать 4 компаратора на базе OPAMP на одной микросхеме. Мы измерим напряжение батареи и сравним его с заранее заданным напряжением, используя LM324 IC, и включим светодиоды для отображения выходного сигнала, который мы получаем.Давайте прыгнем прямо в это, ладно?

• LM324 Quad OPAMP IC
• 4 × светодиодные фонари (красные)
• Резистор 1 × 2,5 кОм
• Резистор 5 × 1 кОм
• Резистор 1 × 1,6 кОм
• 4 × 0,5 кОм Резистор
• 14-контактный держатель микросхемы
• Винтовой зажим для печатной платы
• Перфорированная плита
• Набор для пайки

LM324 – это микросхема с четырьмя операционными усилителями, интегрированная с четырьмя операционными усилителями , питающимися от общего источника питания.Диапазон дифференциального входного напряжения может быть равен диапазону напряжения источника питания. Входное напряжение смещения по умолчанию очень низкое и составляет 2 мВ. Диапазон рабочих температур составляет от 0 ° C до 70 ° C при температуре окружающей среды, тогда как максимальная температура перехода может достигать 150 ° C. Как правило, операционные усилители могут выполнять математические операции и могут использоваться в различных конфигурациях, таких как усилитель, повторитель напряжения, компаратор и т. Д. Таким образом, используя четыре OPAMP в одной микросхеме, вы сэкономите место и уменьшите сложность схемы.Он может питаться от одного источника питания в широком диапазоне напряжений от -3 В до 32 В, что более чем достаточно для проверки уровня заряда батареи до 24 В.

Полная схема, используемая в индикаторе батареи 12 В , представлена ​​ниже. Я использовал батарею 9 В для иллюстрации на изображении ниже, но предполагаю, что это батарея 12 В.

Если вам не нравятся графические схемы, вы можете проверить их на изображении ниже.Здесь Vcc и Земля – ​​это клеммы, которые должны быть подключены к плюсу и минусу батареи 12 В соответственно.

Теперь давайте приступим к пониманию работы схемы. Для простоты мы можем разделить схему на 2 разные части.

Секция эталонных напряжений:

Во-первых, нам нужно решить, какие уровни напряжения мы хотим измерить в цепи, и вы можете соответствующим образом разработать схему резисторного делителя напряжения.В этой схеме D2 представляет собой эталонный стабилитрон с номиналом 5,1 В и 5 Вт, поэтому он будет регулировать выходное напряжение до 5,1 В. Сопротивление 4 кОм подключено последовательно к заземлению, поэтому падение напряжения примерно 1,25 В будет на каждом резисторе, который мы будем использовать для , сравнивая с напряжением батареи . Эталонные напряжения для сравнения составляют приблизительно 5,1 В, 3,75 В, 2,5 В и 1,25 В.

Кроме того, есть еще одна схема делителя напряжения, которую мы будем использовать для сравнения напряжений батареи с напряжениями, выдаваемыми делителем напряжения, подключенным к стабилитрону.Этот делитель напряжения важен, потому что, настраивая его значение, вы будете определять точки напряжения, за пределами которых вы хотите загореться соответствующие светодиоды. В этой схеме мы последовательно выбрали резистор 1,6 кОм и резистор 1,0 кОм, чтобы обеспечить коэффициент деления 2,6.

Таким образом, если верхний предел батареи составляет 13,8 В, то соответствующее напряжение, выдаваемое делителем потенциала, будет 13,8 / 2,6 = 5,3 В, что больше, чем 5,1 В, заданное первым опорным напряжением стабилитрона, поэтому все светодиоды будут светится, если напряжение батареи 12.5 В, т.е. ни полностью заряжен, ни полностью разряжен, тогда соответствующее напряжение будет 12,5 / 2,6 = 4,8 В, что означает, что оно меньше 5,1 В, но больше трех других опорных напряжений, поэтому три светодиода загорятся, а один нет. Таким образом, мы можем определить диапазоны напряжения для включения отдельного светодиода.

Секция компаратора и светодиодов:

В этой части схемы мы просто управляем разными светодиодами для разных уровней напряжения. Поскольку IC LM324 является компаратором на основе OPAMP, поэтому всякий раз, когда неинвертирующий терминал определенного OPAMP имеет более высокий потенциал, чем инвертирующий терминал, выход OPAMP будет повышен до приблизительно уровня напряжения VCC, который в нашем случае является напряжением батареи. .Здесь светодиод не загорится, потому что напряжения на аноде и катоде светодиода равны, поэтому ток не будет течь. Если напряжение инвертирующего терминала выше, чем напряжение неинвертирующего терминала, то выход OPAMP будет понижен до уровня GND, следовательно, светодиод загорится, потому что на его терминалах есть разность потенциалов.

В нашей схеме мы подключили неинвертирующую клемму каждого OPAMP к резистору 1 кОм цепи делителя потенциала, подключенной к батарее, а инвертирующие клеммы подключены к различным уровням напряжения от делителя потенциала, подключенного к стабилитрону.Таким образом, всякий раз, когда распределенное напряжение батареи ниже, чем соответствующее опорное напряжение этого OPAMP, выход будет повышен, и светодиод не будет гореть, как объяснялось ранее.

Вызовы и улучшения:

Это довольно грубый и основной метод аппроксимации напряжения батареи, и вы можете дополнительно изменить его, чтобы считывать диапазон напряжения по вашему выбору, добавив дополнительный резистор последовательно с делителем потенциала, подключенным через 5.Стабилитрон 1 В, таким образом, вы можете получить большую точность в меньшем диапазоне, чтобы вы могли определять больше уровней напряжения в меньшем диапазоне для реальных приложений, таких как свинцово-кислотная батарея.

Вы также можете связать разные цветные светодиоды для разных уровней напряжения и, если вам нужна гистограмма. Я использовал только один LM324 в этой схеме, чтобы упростить ее, вы можете использовать n количество микросхем компаратора и с n резисторами, последовательно соединенными с стабилитроном опорного напряжения, вы можете иметь столько опорных напряжений для сравнения, сколько захотите. что еще больше повысит точность вашего индикатора.

Теперь, когда мы закончили проектирование схемы, нам нужно изготовить ее на печатной плате. Если вы хотите, вы также можете сначала протестировать его на макетной плате, чтобы увидеть, как он работает, и отладить ошибки, которые вы можете увидеть в схеме. Если вы хотите избавиться от хлопот по пайке всех компонентов вместе, вы также можете спроектировать свою собственную печатную плату в AutoCAD Eagle, EasyEDA или Proteus ARES или любом другом программном обеспечении для проектирования печатных плат, которое вам нравится.

Поскольку LM324 может работать с широким диапазоном источников питания в диапазоне от -3 В до 32 В, вам не нужно беспокоиться о предоставлении какого-либо отдельного источника питания для LM324 IC, поэтому мы использовали только одну пару винтовых клемм для печатной платы, которые будут быть напрямую подключенным к клеммам аккумулятора и питать всю печатную плату. Вы можете проверить уровни напряжения от мин. 5,5 В до макс. 15 В. с помощью этой схемы. Я настоятельно рекомендую вам добавить еще один резистор последовательно в делитель потенциала через стабилитрон и уменьшить диапазон напряжений каждого светодиода.

Если вы хотите увеличить диапазон тестирования напряжения с 12 В до 24 В, поскольку LM324 способен тестировать аккумулятор до 24 В, вам просто нужно изменить коэффициент деления напряжения делителя напряжения, подключенного к аккумулятору, чтобы сделать их сопоставимыми с уровнями напряжения. задается опорной схемой стабилитрона, а также удваивает сопротивление, подключенное к светодиодам, чтобы защитить его от протекания через них сильного тока.

Полную работу этого руководства можно также найти в видео по ссылке ниже.Надеюсь, вам понравилось это руководство и вы узнали что-то полезное, если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев или вы можете использовать наши форумы для других технических вопросов.