Индикатор заряда аккумулятора своими руками

Данный индикатор заряда аккумулятора основан на регулируемом стабилитроне TL431. С помощью двух резисторов можно установить напряжение пробоя в диапазоне от 2,5 В до 36 В.

Приведу две схемы применения TL431 в качестве индикатора заряда/разряда аккумулятора. Первая схема предназначена для индикатора разрядки, а вторая для индикатора уровня заряда.

Единственная разница — это добавление n-p-n транзистора, который будет включать какой-либо сигнализатор, например, светодиод или зуммер. Ниже приведу способ вычисления сопротивления R1 и примеры на некоторые напряжения.

Схема индикатора разряда аккумулятора

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью делителя напряжения на резисторах R1 и R2. В случае индикатора разряда, светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше, чем необходимо. Поэтому в схему добавлен n-p-n транзистор.

Как можно видеть регулируемый стабилитрон регулирует отрицательный потенциал, поэтому в схему добавлен резистор R3, задачей которого является включение транзистора, когда TL431 выключен. Резистор этот на 11k, подобранный методом проб и ошибок. Резистор R4 служит для ограничения тока на светодиоде, его можно вычислить с помощью закона Ома.

Конечно, можно обойтись и без транзистора, но тогда светодиод будет гаснуть, когда напряжение упадет ниже выставленного уровня — схема ниже. Безусловно, такая схема не будет работать при низких напряжениях из-за отсутствия достаточного напряжения и/или тока для питания светодиода. Данная схема имеет один минус, который заключается в постоянном потреблении тока, в районе 10 мА.

Схема индикатора заряда аккумулятора

В данном случае индикатор заряда будет гореть постоянно, когда напряжение больше, чем то, которые мы определили с помощью R1 и R2. Резистор R3 служит для ограничения тока на диод.

Пришло время для того, что всем нравится больше всего — математики

Я уже говорил в начале, что напряжение пробоя может изменяться от 2,5В до 36В посредством входа «Ref». И поэтому, давайте попытаемся кое-что подсчитать. Предположим, что индикатор должен загореться при снижении напряжении аккумулятора ниже 12 вольт.

Сопротивление резистора R2 может быть любого номинала. Однако лучше всего использовать круглые числа (для облегчения подсчета), например 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).

Резистор R1 рассчитаем по следующей формуле:

R1=R2*(Vo/2,5В — 1)

Предположим, что наш резистор R2 имеет сопротивление 1к (1000 Ом).

Vo — напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12В).

R1=1000*((12/2,5) — 1)= 1000(4,8 — 1)= 1000*3,8=3,8к (3800 Ом).

Т. е. сопротивление резисторов для 12В выглядят следующим образом:

R1= 3,8к

R2=1к

А здесь небольшой список для ленивых. Для резистора R2=1к, сопротивление R1 составит:

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

Для низкого напряжения, например, 3,6В резистор R2 должен иметь бОльшее сопротивление, например, 10к поскольку ток потребления схемы при этом будет меньше.

Источник

Электрические аккумуляторы повсеместно применяются в нашей жизни. Они используются как первичные электрохимические источники электропитания для переносных или передвижных электроприборов. К примеру, для телефонов, ноутбуков, автомобилей, шуруповёртов, квадрокоптеров, игрушек.

Индикатор заряда аккумулятора

Аккумулятор представляет собой сложную конструкцию. Он при зарядке накапливает в себе электроэнергию за счёт физико-химических процессов (электролиза), при подключении нагрузки отдаёт энергию, то есть происходит разряд (разряжается).

При правильном обслуживании необходимо постоянно следить за основным параметром – уровнем зарядки. В этом владельцу поможет индикатор заряда аккумулятора. Он вовремя подскажет, какой параметр вышел из нормы (плотность, уровень электролита), и требуется ли вмешательство.

Применяются разнообразные индикаторы. По назначению они равные, по функциональным элементам – многообразные: от электромеханических до интеллектуальных.

Технические данные аккумуляторов

Основные применяемые типы аккумуляторов:

• Щелочные – Ni-Cd,
• Ni-MH – никель-металлогидридные,
• кислотные – аккумуляторы для автомобилей,
• Li-ion – литий-ионные,
• Li-po – литий-полимерные.

При эксплуатации аккумулятора необходимо учитывать его функциональные характеристики, такие как:

• значение ёмкости,
• выходное напряжение,
• размеры,
• сколько весит,
• допустимое минимальное напряжение,
• срок эксплуатации,
• коэффициент полезного действия,
• диапазон рабочей температуры,
• рабочий ток заряда и разряда.

К сведению. Все параметры указываются для 20 или 25 °С.

Аккумулятор для автомобиля (АКБ) состоит из 6 последовательно соединённых аккумуляторных секций с напряжением питания каждой 2,1-2,16 В, на хорошей батарее напряжение 13-13,5 В.

Важно! Не допускается снижение напряжения ниже 9 вольт, поскольку из-за особенностей процессов, происходящих в батареях, садится плотность, что повышает температуру промерзания электролита и ускоряет разрушение электродов. В свою очередь, уменьшается и срок службы аккумулятора.

Разновидности индикаторов заряда аккумулятора

Контроллер заряда аккумулятора

Разделяют индикаторы по методу подключения и индикации сигнала. Зарядка – это сложный процесс, поэтому в основном индикаторы информируют только об окончании зарядки в аналоговом или цифровом виде.

Для каждого типа аккумулятора необходимы адекватные схемы и конструкции зарядки, электроизмерительные или электронные. Так, для телефонов и ноутбуков используются импульсные зарядки, которые должны обладать интеллектом, в них используют микропроцессоры. Электронный контроллер ШИМ Weswen применяется для зарядки аккумуляторных батарей для независимого электроснабжения домов.

Одним из простых является встроенный индикатор заряда батареи, который выполнен в виде глазка. Устанавливается в одну из банок автомобильного аккумулятора. Разновидность работы индикатора с двумя шариками показана на рис. ниже.

Встроенный индикатор зарядки аккумулятора

Индикатор представляет собой пластмассовый цилиндр с плавающими шариками зелёного и красного цветов. В работе индикатора используется принцип ареометра. Красный шарик реагирует только на уровень электролита, зелёный – на уровень и плотность электролита. Есть варианты и с одним зелёным шариком.

Используются ещё и электроизмерительные индикаторы в виде стрелочных вольтметров. Один из них показан на рис. ниже. Подключается параллельно, в цепи аккумулятора.

Электроизмерительный индикатор напряжения на батареи

Устанавливается как на приборной панели, так и в удобном месте. При нормальном напряжении на аккумуляторе стрелка должна находиться в пределах последнего зелёного сектора. Если стрелка показывает ниже 75%, то требуется подзарядка. Нахождение стрелки в начале шкалы (красный сектор) говорит о том, что аккумулятор неисправен.

Опытные владельцы аккумуляторов могут использовать простые готовые цифровые индикаторы. Один из таких изображён на рис. ниже

Цифровой вольтметр

Он просто показывает напряжение в данное время. Владельцу самому решать, что делать. При диагностике аккумулятора можно использовать стрелочный или цифровой тестер.

Радиолюбители могут использовать индикацию, сделанную своими руками. В основном изготавливают схемы разнообразных индикаторов для контроля заряда аккумулятора на световых индикаторах, двух или больше. Схемное решение устройств индикации зависит от сложности зарядки.

Важно! Чем проще зарядка, тем сложнее должна быть схема индикации.

На рис. ниже изображена схема проверки степени зарядки на 5 индикаторах.

Схема контроля напряжения на светодиодах

На рисунке изображена одна из возможных эл.схем, собранная на компараторе Lm339 с термокомпенсацией. HL1 будет гореть при недозаряженном или плохом аккумуляторе. HL2 – это недозаряд, значит, требуется зарядка. HL3 – напряжение в норме. HL4 – небольшой перезаряд. HL5 – недопустимый перезаряд. Остановить зарядку необходимо при загорании HL4.

Нужно отметить! Во время работы будет гореть только один световой индикатор. Таких вспомогательных плат можно разработать столько, на сколько хватит знаний и необходимости.

В современных гаджетах, использующих питание от аккумуляторных батарей, зарядки делают более сложными, чтобы создать оптимальные условия работы батареи. Например, в зарядках для шуруповёртов используются импульсные блоки с применением запрограммированных контроллеров. В таких автоматических зарядках два состояния индикации: разряжен и заряжен. Для удобства в качестве световых индикаторов применяются и жидкокристаллические индикаторы.

В нынешних авто за состоянием аккумулятора следят главный модуль, модуль управления двигателем и датчик, который следит за параметрами батареи. Электронная система автомобиля сама следит за правильной эксплуатацией аккумулятора. Водителю остаётся только наблюдать за информацией на экране дисплея.

Развивается использование батарей при автономном электроснабжении домов. Ветрогенераторы и солнечные панели объединяются в общую электросеть, и аккумуляторы управляются с помощью ШИМ контроллера, например, от компании WESWEN.

Необходимо постоянно следить за работоспособностью аккумуляторных батарей. Для этого предназначены указатели заряда. Простые устройства – просто следят, а контроллеры контролируют и управляют подзарядкой аккумулятора.

Видео

Зарядка для телефона без розетки

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.

Читайте также:  Аккумулятор ноутбука полностью не заряжается

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.

Читайте также:  Срок годности и эксплуатации аккумулятора автомобиля

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.

Используемые источники:

• http://www.joyta.ru/9375-prostoj-indikator-zaryada-i-razryada-akkumulyatora/
• https://amperof.ru/elektropribory/indikator-zaryada-akkumulyatora.html
• https://istochnikipitaniy.ru/stati/indikator-zaryada.html