13 схем индикаторов разряда Li-ion аккумуляторов: от простых к сложным
Для миниатюрной электронной аппаратуры и приборов, питающихся от аккумуляторных батарей или гальванических элементов, весьма полезным устройством является индикатор разрядки источника питания. Такой индикатор позволяет, обнаружив разрядку, своевременно предпринять меры для перезаряда аккумуляторов или замены гальванических элементов.
Рис. 1. Кривые разряда Ni-Cd аккумулятора.
Таким образом, для индикации разрядки подавляющего большинства гальванических источников питания достаточно регистрировать уменьшение их напряжения на величину примерно от 150 мВ у одного аккумулятора до 2…2,5 В у батареи из 8…10 гальванических элементов.
Обычно такие индикаторы реализуются на основе микросхем, уже включающих в себя компаратор напряжения. В других случаях для этого, как правило, используются операционные усилители, на которых также собирается компаратор.
Здесь предлагается индикатор, построенный на цифровой микросхеме. Его компаратор выполнен на КМОП — инверторе, в качестве которого применен базовый элемент микросхемы К561ЛН2.
Читайте также: Как правильно сделать кальян на воде дома – схема сборки хорошего самодельного устройства своими руками
Рис. 2.
Рис. 3.
Манипулятор на инверторах DD1.3, DD1.4 формирует импульсы для питания светодиода VD4 и управляет мультивибратором. При указанных на схеме номиналах времязадающей цепочки С1, R6 частота пререключения манипулятора приблизительно равна 3 Гц. Разделительные диоды VD3 и VD5 позволяют последовательно управлять манипулятором и мультивибратором.
Собранный индикатор поключается к любому прибору или устройству просто путем присоединения выводов 7 и 14 микросхемы К561ЛН2 к минусовой и плюсовой шинам питания соответственно.
Рис. 4.
Индикатор заряда автомобильного аккумулятора
Индикатор разряда аккумулятора в авто — схема
В ней я поменял только номинал стабилитрона с 6,2 в на 7,5 в. Срабатывания четкие. Светодиод загорается на нужной установке (регулируется подстроечным резистором R2). R2 лучше применять многооборотный, так как выставить им нужное напряжение не просто. Чувствительность в зоне срабатывания очень нежная и почти незримый поворот винта регулировки уносит нужное напряжение в сторону.
Настраивать необходимо, используя точный регулируемый лабораторный источник питания с цифровым вольтметром, показывающим десятые ( а лучше сотые, я параллельно включал цифровой тестер) доли вольт. Поскольку я возжелал видеть степень зарядки АКБ в градациях указанных выше, я собрал схему из трех таких блоков. Вот рисунок печатки:
При полной зарядке батареи напряжение на ней выше 12,7 в, при этом ни один светодиод не горит и все прекрасно (фото 1).
Первый блок зажигает зеленый светодиод при напряжении на клеммах АКБ менее 12,5 в, что соответствует около 75% заряда АКБ (фото 2).
Второй зажигает желтый светодиод при напряжении ниже 12,2 в, что есть около 50% заряда (Фото 3).
Ну а третий, красный, загорается при напряжении ниже 11,7 в или около 25% остаточного заряда АКБ (Фото 4).
Устройство подключено к клеммам аккумулятора стоящего в гараже автомобиля постоянно. Когда нужно, зайдя в гараж, без лишних «плясок» включаю выключатель на устройстве, наблюдаю, каким цветом горят «лампочки» и вижу здоров ли мой АКБ или его надо «подлечить».
Принцип работы
Под глазком индикатора имеется встроенный аэрометр – устройство, определяющее плотность залитого электролита. В зависимости от измеренных параметров, прибор сообщает владельцу машины, что требуется срочная подзарядка.
Аэрометр представляет собой трубку, в конце которой размещается цветной шарообразный поплавок. При хорошей зарядке плотность электролита высока, шарик выталкивается наверх. Его наблюдает хозяин авто через глазок.
При низком заряде батарейки плотность жидкости уменьшается, зеленый шарик тонет и в глазке видна только черная трубка.
В некоторых аккумуляторных батареях в качестве индикатора дополнительно служит красный шарик. При снижении плотности он поднимается наверх, когда тонет зеленый.
Кроме малого заряда в АКБ может быть слишком низкий уровень электролита. В этом случае в глазке наблюдается поверхность жидкости, а индикатор зарядки автомобильного аккумулятора показывает белый цвет.
Индикатор напряжения для сборок литиевых батарей 1-7S. Обзор электронного измерительного оборудования индикатора напряжения
- Зеленый. Этот цвет показывает, что батарея полностью заряжена, подзарядка в ближайшее время не нужна. Машиной можно пользоваться в обычном режиме.
- Красный индикатор на автомобильном аккумуляторе – это тревожный сигнал, показывающий, что требуется срочная подзарядка.
- Черный цвет сигнализирует о той же проблеме, что и красный. Он означает, что плотность электролита невысока, зелены шарик опустился на дно и в глазок видна лишь чернота трубки. Требуется срочная подзарядка.
- Белый глазок указывает на низкий уровень электролита. Проблема устраняется самостоятельно – аккумулятор разбирается, в него добавляется дистиллированная вода.
Схема индикатора
В электрической схеме контроля уровня заряженности аккумулятора на 12 Вольт не содержится ни стабилитронов, ни сложных микросхем, ни транзисторов. Она состоит из включенных последовательно резисторов и светодиодов.
Работа устройства основана на начальном напряжении загорания светодиода, представляющего собой полупроводник.
При включении с резисторами последовательно каждый светодиод загорается после превышения напряжением суммы светодиодов на соответствующем отрезке цепи.
Предел напряжения открытия или загорания светодиода находится в диапазоне 1,8-2,6 В в зависимости от его модели. Каждый последующий элемент начинает гореть после включения предыдущего.
Тестирование:
При питающем напряжении от 21V до 19,8V (4,2-3,95V на банку) горят все 4 индикатора (100% заряд):
При питающем напряжении в диапазоне от 19,7V до 18,8V (3,9-3,75V на банку) горят 3 индикатора (75% заряд):
При питающем напряжении в диапазоне от 18,7V до 17,9V (3,7-3,65V на банку) горят 2 индикатора (50% заряд):
При питающем напряжении в диапазоне от 17,8V до 16,9V (3,6-3,4V на банку) горят 2 индикатора (25% заряд):
При питающем напряжении менее 16,8V горит только индикатор питания красного цвета, показывающий, что для серьезной работы батарея уже не годится и ее необходимо зарядить:
При минимально допустимом напряжении 2,5V на банку (12,5V общее для 5S). Индикатор работает и сохраняет нормальную работоспособности вплоть до 3,5V:
Если посмотреть среднестатистический график разряда одной высокотоковой банки средним током 10А, то можно увидеть плавное, практически пропорциональное снижение напряжение по мере разряда аккумулятора:
Размеры самого индикатора — 31.5х20 мм, общие размеры — 43.5х20х9.5мм, расстояние между крепежными отверстиями — 36мм.
Содержание
- — более 3,9V на банку – горят все 4 индикатора (100%)
- — в диапазоне от 3,6V до 3,9V на банку – горят 3 индикатора (75%)
- — в диапазоне от 3,4V до 3,6V на банку – горят 2 индикатора (50%)
- — в диапазоне от 3,2V до 3,4V на банку – горит 1 индикатор 25%)
