Схема индикатора тока заряда
Если зарядное устройство (ЗУ) для автомобильных аккумуляторов не имеет амперметра, трудно гарантировать их надежную зарядку. Возможно ухудшение (пропадание) контакта на клеммах батареи, обнаружить которое достаточно трудно. Вместо амперметра предлагаю простой индикатор буквально из нескольких деталей. Он включается в разрыв «плюсового» провода от ЗУ к АБ.
Рис. 1. Индикатор тока заряда Схема на рис.1 представляет собой транзисторный ключ VT1, включающий светодиод HL1, когда через R1 протекает заданный ток. В этом случае падения напряжения на резисторе R1 (более 0,6 В) достаточно для открывания транзистора VT1 и зажигания HL1. Для конкретного аккумулятора номинал R1 подбирается так, чтобы светодиод зажигался при требуемом зарядном токе. По яркости его свечения можно приблизительно оценить зарядный ток. Резистор R1 — проволочный, изготавливается из 6. 12 витков обмоточного провода диаметром 1 мм. Можно использовать проволоку с высоким удельным сопротивлением (нихром) или резистор промышленного изготовления, например, ПЭВР-10.
Рис. 2. Индикатор тока заряда на КР293КП4 На рис.2 показана аналогичная схема, но с применением оптоэлектронного ключа КР293КП4. Такие оптроны популярны сегодня среди радиолюбителей, они позволяют конструировать радиоэлектронные устройства с минимальным количеством элементов. Резистор, ограничивающий ток в цепи светодиода оптрона, не нужен, так как для уверенного срабатывания ключа необходимо напряжение на контактах 3,4 порядка 1,1. 1,5 В. Ток в этой цепи — 10. 15 мА. Особенность схемы — в подключении исполнительного устройства на оптронном ключе. Как видно из рисунка, вход оптрона (светодиод) включается у клеммы «+» ЗУ с одной стороны, и у соответствующей клеммы «+» АБ — с другой. Резистором, на котором падает напряжение, в данном случае является сам соединительный провод между ЗУ и АБ, имеющий длину 0,8. 1,5 м. При надежном контакте в клеммах, падения напряжения на нем достаточно для срабатывания оптронного ключа. Контакты 5, 6 VU1 замыкаются , в цепи HL1 течет ток, и светодиод горит. При использовании этого индикатора в приборах с большим напряжением питания, например, для зарядки АБ грузовых автомобилей с напряжением бортовой сети 24 В, необходимо подобрать величину R1, чтобы ток через светодиод не превышал максимально допустимый. Такие индикаторы тока можно применить и в других конструкциях, где необходим контроль тока нагрузки. Включаются они аналогичным способом — между нагрузкой и источником питания.
Кашкаров А. 
Опубликована: 2005 г. 
0 
1
Вознаградить Я собрал 0 0
Оценить статью
- Техническая грамотность
Оценить Сбросить
Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.
Комментарии (4) 
| Я собрал ( 0 ) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
0 
Алексей 08.06.2015 12:01 #
Ошибку в рис. 2 исправьте. В плюсовой цепи должен стоять низкоомный резистор, аналогично рис.1. Иначе, схема мертвая, т.к. светодиод оптрона закорочен разъемом.
0
ё — маё 22.02.2016 02:02 #
Там подразумевается 1.5 метровый провод, на котором будет падение напряжения от 1.1В достаточного для отпирания оптрона.
0
Алексей 23.02.2016 21:38 #
И как вы себе представляете этот «подразумевающийся» провод? Какой длины и сечения? В зарядках обычно используются хорошие провода сечением не менее 2,5 квадрата. Никогда на нем не будет падения 1,1 в, можете проверить. Идем дальше. Какое зарядное у вас неизвестно. Какой ток выдает? Стабилизирует ли? Допустим какой-нибудь автолюбитель возьмет простейший транс с мостом, подберет провод для полузаряженного аккумулятора. И будет радоваться жизни. Затем варианты:
1. Подключит глубоко разряженный аккумулятор.
2. Подскочит напряжение в сети.
3. Окислится и пропадет контакт в плюсовом проводе — в условиях гаражной сырости и перепада температур не редкость.
Дальше можно не продолжать, из-за резкого увеличения тока жизнь оптрона измерится милисекундами.
Вывод: схема 2 крайне ненадежна и неудобна.
Схема 1 намного жизнеспособнее.
+1
Терорист 24.02.2016 00:48 #
Схемы из разряда «на заметку», перед применением «обработать напильником». Если заострить внимание на авторстве материала, то лишние вопросы отпадают сами собой.
Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317
1999-2024 Сайт-ПАЯЛЬНИК ‘cxem.net’
При использовании материалов сайта, обязательна
ссылка на сайт ПАЯЛЬНИК и первоисточник
Простой индикатор уровня заряда аккумулятора 3,7 В
Где только сейчас не применяются литий-ионные аккумуляторы напряжением 3,7 В. Самодельщики особенно часто используют их везде где только это возможно. Такие батареи всем хороши, но имеют ряд недостатков, одним из которых является то, что если батарею разряжать ниже минимального значения, то срок ее работы сокращается в геометрической прогрессии. И чтобы этого избежать, и всегда контролировать уровень ее заряда, предлагаю собрать наипростейший индикатор на одном транзисторе, который всегда подскажет в каком состоянии находится аккумулятор.
Понадобится:
- Транзистор BC547, распространенный, найти его не проблема.
Сборка индикатора уровня для батареи 3,7 В
Закрепляем транзистор и отгибаем коллектор и эмиттер в стороны.
Между базой и эмиттером припаиваем резистор на 220 Ом. А к коллектору резистор 1 кОм.
К резистору 1 кОм допаиваем последовательно резистор 220 Ом. Такая цепь нужна для того, чтобы точно подобрать общее сопротивление.
Припаиваем диод.
Теперь красный светодиод.
А затем и зеленый.
Припаиваем провода питания.
Испытания
Индикатор имеет пороговое значение в районе 3,3 В. Это значит, что если напряжение ниже этого значения — горит красный, а если выше — зеленый.
Очень удобная «малютка», которую можно встроить куда угодно и всегда знать о состоянии батареи. Цепочкой из двух последовательно включенных резисторов можно регулировать пороговое значение переключения состояния.
Форумы сайта «Отечественная радиотехника ХХ века»
Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Первое новое сообщение • 26 сообщений • Страница 1 из 1
TohanFro Сообщения: 6 Зарегистрирован: 26 мар 2023, 16:55
Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Здравствуйте, форумчане!
Нужна схема индикатора завершения зарядки аккумулятора. Может у кого-то уже есть готовое решение? Например, в заводских зарядках для лития есть такой индикатор: когда идет заряд горит красный светодиод, когда заряд окончен(аккумулятор перестает потреблять ток) загорается зеленый. Я заряжаю аккумулятор обычным блоком питания и туда нужно добавить такую схему чтобы визуально видеть когда завершен заряд (когда потребление аккумулятором снижается например, до 0,1 А)
TohanFro
Shuare Сообщения: 4200 Зарегистрирован: 19 сен 2009, 14:18 Откуда: СПб Благодарил (а): 818 раз Поблагодарили: 496 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Ну простейший вариант — взять готовую зарядку с индикацией для литий-ионного, но снизить выходное напряжение с 4,2 до 3,6в
Это наша с тобою земля,
Это наша с тобой биография.
Shuare
TohanFro Сообщения: 6 Зарегистрирован: 26 мар 2023, 16:55
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Там аккумулятор на 12,8 В 18 А/ч. Готовая зарядка дорого обойдется, да и для этих целей уже есть БП! Нужна только схема индикации.
TohanFro
Shuare Сообщения: 4200 Зарегистрирован: 19 сен 2009, 14:18 Откуда: СПб Благодарил (а): 818 раз Поблагодарили: 496 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
26 мар 2023, 19:19
Там аккумулятор на 12,8 В 18 А/ч.
Сдается мне, что еще нужна и схема балансировки, чтобы не получить перезаряд отдельных банок. В общем, от лабораторного источника можно заряжать, только контролируя напряжение на каждой банке
Это наша с тобою земля,
Это наша с тобой биография.
Shuare
YSW Сообщения: 197 Зарегистрирован: 18 фев 2023, 20:49 Откуда: Краснодар Благодарил (а): 33 раза Поблагодарили: 23 раза
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
TohanFro , Вам уже проясняли на https://forum.cxem.net/index.php?/topic . %BA%D0%B8/ или повторение мать учения?
Борисович Сообщения: 3587 Зарегистрирован: 13 дек 2016, 14:22 Откуда: Тверская область Благодарил (а): 290 раз Поблагодарили: 735 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Что то полагаю совсем совсем не стоит
давать какие то советы по зарядке
любых литиевых аккумуляторов
ПОДРУЧНЫМИ СРЕДСТВАМИ.
Что бы вдруг КРАЙНИМ не оказаться
Борисович
Сантехник Сообщения: 2423 Зарегистрирован: 28 фев 2011, 16:56 Откуда: Аул. Новосибирск Благодарил (а): 35 раз Поблагодарили: 59 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
TohanFro , Чем не устраивает цифровой индикатор тока и напряжения за 300руб? Вам прям нужно чтоб дискретный светодиод чего то маячил, а по величине показаний не определите?
Вот такой готовой фигни недостаточно?
Сантехник
Shuare Сообщения: 4200 Зарегистрирован: 19 сен 2009, 14:18 Откуда: СПб Благодарил (а): 818 раз Поблагодарили: 496 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Коллеги, повторю — чтобы не получить веселые картинки, которые показал Борисович , обязательно нужна балансировка, т.е. контроль напряжения на каждой банке. Как крайний вариант — выдрать плату из батареи от ноута и осмысленно ее переделать
Это наша с тобою земля,
Это наша с тобой биография.
Shuare
TohanFro Сообщения: 6 Зарегистрирован: 26 мар 2023, 16:55
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Shuare, BMS плата конечно есть и она балансирует банки. Мне просто нужна доп. плата индикации, что заряд закончился!
Борисович, Между Li-ion и LiFePo4 есть большая разница!
Сантехник, можно рассмотреть как простой вариант.
Shuare, для таких целей существуют BMS платы
TohanFro
torneb Сообщения: 493 Зарегистрирован: 20 ноя 2016, 18:39 Откуда: Минск Благодарил (а): 51 раз Поблагодарили: 82 раза
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
26 мар 2023, 21:23
Shuare, BMS плата конечно есть и она балансирует банки. Мне просто нужна доп. плата индикации, что заряд закончился!
Борисович, Между Li-ion и LiFePo4 есть большая разница!
Сантехник, можно рассмотреть как простой вариант.
Shuare, для таких целей существуют BMS платы
На TL431 делают подобное.
У каждого свой путь, свой позор и своя слава.
torneb
twoporylyj Сообщения: 1045 Зарегистрирован: 01 ноя 2020, 21:07 Благодарил (а): 65 раз Поблагодарили: 50 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Вот для интереса чисто посмотрел на алике «lifepo4 bms». Оно есть. Дофига. Недорого.
А, читал невнимательно, BMS там уже есть. Если оно умеет зарядку останавливать при достижении напряжения, то индикатором окончания может служить некое устройство, определяющее падение тока зарядки почти до нуля.
twoporylyj
TohanFro Сообщения: 6 Зарегистрирован: 26 мар 2023, 16:55
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
26 мар 2023, 22:11
Вот для интереса чисто посмотрел на алике «lifepo4 bms». Оно есть. Дофига. Недорого.
А, читал невнимательно, BMS там уже есть. Если оно умеет зарядку останавливать при достижении напряжения, то индикатором окончания может служить некое устройство, определяющее падение тока зарядки почти до нуля.
Вот мне и нужна максимально простая схема такого устройства!
TohanFro
torneb Сообщения: 493 Зарегистрирован: 20 ноя 2016, 18:39 Откуда: Минск Благодарил (а): 51 раз Поблагодарили: 82 раза
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
У каждого свой путь, свой позор и своя слава.
torneb
YSW Сообщения: 197 Зарегистрирован: 18 фев 2023, 20:49 Откуда: Краснодар Благодарил (а): 33 раза Поблагодарили: 23 раза
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
https://www.joyta.ru/11517-sxema-zaryad . q24620rva/
Собирайте по схеме,соберёте?Упрощение контроля заряда приведёт к деградации банок.Как из сказки». не гонялся бы ты поп за дешевизной. «-себе дороже выйдет.
twoporylyj Сообщения: 1045 Зарегистрирован: 01 ноя 2020, 21:07 Благодарил (а): 65 раз Поблагодарили: 50 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Нет там упрощения, если BMS имеется, и прекращает заряд автоматом именно когда надо. А эта доп. примочка чисто индикатор, что пора выключать.
Вот ежели BMS прекращать не умеет, тогда согласен, такими простыми и грубыми средствами батарею угробить только так. Не поджечь, у lifepo4 вроде как с пожаробезопасностью неплохо, но угробить так, что ёмкость «ой, куда-то улетучится».
twoporylyj
Shuare Сообщения: 4200 Зарегистрирован: 19 сен 2009, 14:18 Откуда: СПб Благодарил (а): 818 раз Поблагодарили: 496 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
26 мар 2023, 22:40
Вот ежели BMS прекращать не умеет, тогда согласен, такими простыми и грубыми средствами батарею угробить только так.
Здесь все проще — достаточно не превышать 3,65в на банку (лучше — 3,6). Т.е. 14,4в на выходе блока питания гарантирует не-убивание батареи
Это наша с тобою земля,
Это наша с тобой биография.
Shuare
FAI4 Сообщения: 14906 Зарегистрирован: 07 сен 2014, 20:33 Откуда: Брянск Благодарил (а): 155 раз Поблагодарили: 537 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
26 мар 2023, 17:00
Здравствуйте, форумчане!
Нужна схема индикатора завершения зарядки аккумулятора. Может у кого-то уже есть готовое решение? Например, в заводских зарядках для лития есть такой индикатор: когда идет заряд горит красный светодиод, когда заряд окончен(аккумулятор перестает потреблять ток) загорается зеленый. Я заряжаю аккумулятор обычным блоком питания и туда нужно добавить такую схему чтобы визуально видеть когда завершен заряд (когда потребление аккумулятором снижается например, до 0,1 А)
распишите алгоритм работы устройства подробнее.
Нужен только контроль порога снижения тока (0,1А ) или еще что-то нужно?
Не забывайте Закон Ома
FAI4
Сантехник Сообщения: 2423 Зарегистрирован: 28 фев 2011, 16:56 Откуда: Аул. Новосибирск Благодарил (а): 35 раз Поблагодарили: 59 раз
Re: Схема индикатора окончания заряда для LiFePo4
Схема индикатора завершения зарядки аккумулятора Вам нафиг не нужна, Абсолютно.
По напряжению нефиг ловить. У нормальных LiFePo4 по ВАХ практически прямая. Вы характеристики посмотрите сначала. Зачастую максимальное 3,4В
На пальцах: при заряде 100% на единичном элементе (аккумуляторе) рабочее = 3,2В, а при разряде 90% напряжение 3,1В.
В рабочем диапазоне изменения не значительные, колебания в питающей сети могут больше влиять, приводить к ложным срабатываниям индикатора, дополнительный стабилизатор лепить?
Только по току. Пороговое устройство делать? Ладно, что подразумевать под:
26 мар 2023, 17:00
Я заряжаю аккумулятор обычным блоком питания
Регулируемый, не регулируемый, со стабилизацией напряжения или тока? Каким током заряжаете, какая характеристика, ручной, автомат? Чего мы гадать то должны.
Берём самый тяжёлый случай — самый простой нерегулируемый не стабилизированный БП.
Решение банально и в интернете на 1000раз обмусолено в темах перевода инструмента на литий. Берётся DC-DC китайский преобразователь с 3 подстроечниками, с регулировкой тока и напряжения, и пороговым отключением, там и светодиоды по окончании процесса загораются. Для наглядности на выходе ампер-вольтметр (картинка выше) присобачить.
Есть готовые регулируемые преобразователи с цифровым индикатором тока, напряжения и количества заряда А/Ч. до 10А. Читайте, выбирайте.
Я таким образом все возможные аккумуляторы в щадящем режиме заряжаю.
13 схем индикаторов разряда Li-ion аккумуляторов: от простых к сложным
Что может быть печальнее, чем внезапно севший аккумулятор в квадрокоптере во время полета или отключившийся металлоискатель на перспективной поляне? Вот если бы можно было бы заранее узнать, насколько сильно заряжен аккумулятор! Тогда мы могли бы подключить зарядку или поставить новый комплект батарей, не дожидаясь грустных последствий.
И вот тут как раз рождается идея сделать какой-нибудь индикатор, который заранее подаст сигнал о том, что батарейка скоро сядет. Над реализацией этой задачи пыхтели радиолюбители всего мира и сегодня существует целый вагон и маленькая тележка различных схемотехнических решений — от схем на одном транзисторе до навороченных устройств на микроконтроллерах.
Далее будут представлены только те индикаторы разряда li-ion аккумуляторов, которые не только проверены временем и заслуживают вашего внимания, но и с легкостью собираются своими руками.
Внимание! Приведенные в статье схемы только лишь сигнализируют о низком напряжении на аккумуляторе. Для предупреждения глубокого разряда необходимо вручную отключить нагрузку либо использовать контроллеры разряда.
Вариант №1
Начнем, пожалуй, с простенькой схемки на стабилитроне и транзисторе:
Разберем, как она работает.
Пока напряжение выше определенного порога (2.0 Вольта), стабилитрон находится в пробое, соответственно, транзистор закрыт и весь ток течет через зеленый светодиод. Как только напряжение на аккумуляторе начинает падать и достигает значения порядка 2.0В + 1.2В (падение напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1), транзистор начинает открываться и ток начинает перераспределяться между обоими светодиодами.
Если взять двухцветный светодиод, то мы получим плавный переход от зеленого к красному, включая всю промежуточную гамму цветов.
Типовое различие прямого напряжения в двухцветных светодиодах составляет 0.25 Вольта (красный зажигается при более низком напряжении). Именно этой разницей определяется область полного перехода между зеленым и красным цветом.
Таким образом, не смотря на свою простоту, схема позволяет заранее узнать, что батарейка начала подходить к концу. Пока напряжение на аккумуляторе составляет 3.25В или более, горит зеленый светодиод. В промежутке между 3.00 и 3.25V к зеленому начинает подмешиваться красный — чем ближе к 3.00 Вольтам, тем больше красного. И, наконец, при 3V горит только чисто красный цвет.
Недостаток схемы в сложности подбора стабилитронов для получения необходимого порога срабатывания, а также в постоянном потреблении тока порядка 1 мА. Ну и, не исключено, что дальтоники не оценят эту задумку с меняющимися цветами.
Кстати, если в эту схему поставить транзистор другого типа, ее можно заставить работать противоположным образом — переход от зеленого к красному будет происходить, наоборот, в случае повышения входного напряжения. Вот модифицированная схема:
Вариант №2
В следующей схеме использована микросхема TL431, представляющая собой прецизионный стабилизатор напряжения.
Порог срабатывания определяется делителем напряжения R2-R3. При указанных в схеме номиналах он составляет 3.2 Вольта. При снижении напряжения на аккумуляторе до этого значения, микросхема перестает шунтировать светодиод и он зажигается. Это будет сигналом к тому, что полный разряд батареи совсем близок (минимально допустимое напряжение на одной банке li-ion равно 3.0 В).
Если для питания устройства применяется батарея из нескольких последовательно включенных банок литий-ионного аккумулятора, то приведенную выше схему необходимо подключить к каждой банке отдельно. Вот таким образом:
Для настройки схемы подключаем вместо батарей регулируемый блок питания и подбором резистора R2 (R4) добиваемся зажигания светодиода в нужный нам момент.
Вариант №3
А вот простая схема индикатора разрядки li-ion аккумулятора на двух транзисторах:Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Старые советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107).
Вариант №4
Схема на двух полевых транзисторах, потребляющая в ждущем режиме буквально микротоки.
При подключении схемы к источнику питания, положительное напряжение на затворе транзистора VT1 формируется с помощью делителя R1-R2. Если напряжение выше напряжение отсечки полевого транзистора, он открывается и притягивает затвор VT2 на землю, тем самым закрывая его.
В определенный момент, по мере разряда аккумулятора, напряжение, снимаемое с делителя становится недостаточным для отпирания VT1 и он закрывается. Следовательно, на затворе второго полевика появляется напряжение, близкое к напряжению питания. Он открывается и зажигает светодиод. Свечение светодиода сигнализирует нам о необходимости подзаряда аккумулятора.
Транзисторы подойдут любые n-канальные с низким напряжением отсечки (чем меньше — тем лучше). Работоспособность 2N7000 в этой схеме не проверялась.
Вариант №5
На трех транзисторах:
Думаю, схема не нуждается в пояснениях. Благодаря большому коэфф. усиления трех транзисторных каскадов, схема срабатывает очень четко — между горящим и не горящим светодиодом достаточно разницы в 1 сотую долю вольта. Потребляемый ток при включенной индикации — 3 мА, при выключенном светодиоде — 0.3 мА.
Не смотря на громоздкий вид схемы, готовая плата имеет достаточно скромные габариты:
С коллектора VT2 можно брать сигнал, разрешающий подключение нагрузки: 1 — разрешено, 0 — запрещено.
Транзисторы BC848 и BC856 можно заменить на ВС546 и ВС556 соответственно.
Вариант №6
Эта схема мне нравится тем, что она не только включает индикацию, но и отрубает нагрузку.
Жаль только, что сама схема от аккумулятора не отключается, продолжая потреблять энергию. А жрет она, благодаря постоянно горящему светодиоду, немало.
Зеленый светодиод в данном случае выступает в роли источника опорного напряжения, потребляя ток порядка 15-20 мА. Чтобы избавиться от такого прожорливого элемента, вместо источника образцового напряжения можно применить ту же TL431, включив ее по такой схеме*:
*катод TL431 подключить ко 2-ому выводу LM393.
Вариант №7
Схема с применением так называемых мониторов напряжения. Их еще называют супервизорами и детекторами напряжения (voltdetector’ами). Это специализированные микросхемы, разработанные специально для контроля за напряжением.
Вот, например, схема, поджигающая светодиод при снижении напряжения на аккумуляторе до 3.1V. Собрана на BD4731.
Согласитесь, проще некуда! BD47xx имеет открытый коллектор на выходе, а также самостоятельно ограничивает выходной ток на уровне 12 мА. Это позволяет подключать к ней светодиод напрямую, без ограничительных резисторов.
Аналогичным образом можно применить любой другой супервизор на любое другое напряжение.
Вот еще несколько вариантов на выбор:
- на 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
- на 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
- серия MN1380 (или 1381, 1382 — они отличаются только корпусами). Для наших целей лучше всего подходит вариант с открытым стоком, о чем свидетельствует дополнительная циферка «1» в обозначении микросхемы — MN13801, MN13811, MN13821. Напряжение срабатывания определяется буквенным индексом: MN13811-L как раз на 3,0 Вольта.
Также можно взять советский аналог — КР1171СПхх:
В зависимости от цифрового обозначения, напряжение детекции будет разным:
Сетка напряжений не очень-то подходит для контроля за li-ion аккумуляторами, но совсем сбрасывать эту микросхему со счетов, думаю, не стоит.
Неоспоримые достоинства схем на мониторах напряжения — чрезвычайно низкое энергопотребление в выключенном состоянии (единицы и даже доли микроампер), а также ее крайняя простота. Зачастую вся схема умещается прямо на выводах светодиода:
Чтобы сделать индикацию разряда еще более заметной, выход детектора напряжения можно нагрузить на мигающий светодиод (например, серии L-314). Или самому собрать простейшую «моргалку» на двух биполярных транзисторах.
Пример готовой схемы, оповещающей о севшей батарейке с помощью вспыхивающего светодиода приведен ниже:
Еще одна схема с моргающим светодиодом будет рассмотрена ниже.
Вариант №8
Крутая схема, запускающая моргание светодиода, если напряжение на литиевом аккумуляторе упадет до 3.0 Вольта:
Эта схема заставляет вспыхивать сверхяркий светодиод с коэффициентом заполнения 2.5% (т.е. длительная пауза — коротка вспышка — опять пауза). Это позволяет снизить потребляемый ток до смешных значений — в выключенном состоянии схема потребляет 50 нА (нано!), а в режиме моргания светодиодом — всего 35 мкА. Сможете предложить что-нибудь более экономичное? Вряд ли.
Как можно было заметить, работа большинства схем контроля за разрядом сводится к сравнению некоего образцового напряжения с контролируемым напряжением. В дальнейшем эта разница усиливается и включает/отключает светодиод.
Обычно в качестве усилителя разницы между опорным напряжением и напряжением на литиевом аккумуляторе используют каскад на транзисторе или операционный усилитель, включенный по схеме компаратора.
Но есть и другое решение. В качестве усилителя можно применить логические элементы — инверторы. Да, это нестандартное использование логики, но это работает. Подобная схема приведена в следующем варианте.
Вариант №9
Схема на 74HC04.
Рабочее напряжение стабилитрона должно быть ниже напряжение срабатывания схемы. Например, можно взять стабилитроны на 2.0 — 2.7 Вольта. Точная подстройка порога срабатывания задается резистором R2.
Схема потребляет от батареи около 2 мА, так что ее тоже надо включать после выключателя питания.
Вариант №10
Это даже не индикатор разряда, а, скорее, целый светодиодный вольтметр! Линейная шкала из 10 светодиодов дает наглядное представление о состоянии аккумулятора. Весь функционал реализован всего на одной-единственной микросхеме LM3914:
Делитель R3-R4-R5 задает нижнее (DIV_LO) и верхнее (DIV_HI) пороговые напряжения. При указанных на схеме значениях свечению верхнего светодиода соответствует напряжение 4.2 Вольта, а при снижении напряжения ниже 3х вольт, погаснет последний (нижний) светодиод.
Подключив 9-ый вывод микросхемы на «землю», можно перевести ее в режим «точка». В этом режиме всегда светится только один светодиод, соответствующий напряжению питания. Если оставить как на схеме, то будет светиться целая шкала из светодиодов, что нерационально с точки зрения экономичности.
В качестве светодиодов нужно брать только светодиоды красного свечения, т.к. они обладают самым малым прямым напряжением при работе. Если, например, взять синие светодиоды, то при севшем до 3х вольт аккумуляторе, они, скорее всего, вообще не загорятся.
Сама микросхема потребляет около 2.5 мА, плюс 5 мА на каждый зажженный светодиод.
Недостатком схемы можно считать невозможность индивидуальной настройки порога зажигания каждого светодиода. Можно задать только начальное и конечное значение, а встроенный в микросхему делитель разобьет этот интервал на равные 9 отрезков. Но, как известно, ближе к концу разряда, напряжение на аккумуляторе начинает очень стремительно падать. Разница между аккумуляторами, разряженными на 10% и 20% может составлять десятые доли вольта, а если сравнить эти же аккумуляторы, только разряженненные на 90% и 100%, то можно увидеть разницу в целый вольт!
Типичный график разряда Li-ion аккумулятора, приведенный ниже, наглядно демонстрирует данное обстоятельство:
Таким образом, использование линейной шкалы для индикации степени разряда аккумулятора представляется не слишком целесообразным. Нужна схема, позволяющая задать точные значения напряжений, при которых будет загораться тот или иной светодиод.
Полный контроль над моментами включения светодиодов дает схема, представленная ниже.
Вариант №11
Данная схема является 4-разрядным индикатором напряжения на аккумуляторе/батарейке. Реализована на четырех ОУ, входящих в состав микросхемы LM339.
Схема работоспособна вплоть до напряжения 2 Вольта, потребляет меньше миллиампера (не считая светодиода).
Разумеется, для отражения реального значения израсходованной и оставшейся емкости аккумулятора, необходимо при настройке схемы учесть кривую разряда используемого аккумулятора (с учетом тока нагрузки). Это позволит задать точные значения напряжения, соответствующие, например, 5%-25%-50%-100% остаточной емкости.
Вариант №12
Ну и, конечно, широчайший простор открывается при использовании микроконтроллеров со встроенным источником опорного напряжения и имеющих вход АЦП. Тут функционал ограничивается только вашей фантазией и умением программировать.
Как пример приведем простейшую схему на контроллере ATMega328.
Хотя тут, для уменьшения габаритов платы, лучше было бы взять 8-миногую ATTiny13 в корпусе SOP8. Тогда было бы вообще шикарно. Но пусть это будет вашим домашним заданием.
Светодиод взят трехцветный (от светодиодной ленты), но задействованы только красный и зеленый.
Готовую программу (скетч) можно скачать по этой ссылке.
Программа работает следующим образом: каждые 10 секунд опрашивается напряжение питания. Исходя из результатов измерений МК управляет светодиодами с помощью ШИМ, что позволяет получать различные оттенки свечения смешением красного и зеленого цветов.
Свежезаряженный аккумулятор выдает порядка 4.1В — светится зеленый индикатор. Во время зарядки на АКБ присутствует напряжение 4.2В, при этом будет моргать зеленый светодиод. Как только напряжение упадет ниже 3.5В, начнет мигать красный светодиод. Это будет сигналом к тому, что аккумулятор почти сел и его пора заряжать. В остальном диапазоне напряжений индикатор будет менять цвет от зеленого к красному (в зависимости от напряжения).
Вариант №13
Ну и на закуску предлагаю вариант переделки стандартной платы защиты (их еще называют контроллерами заряда-разряда), превращающий ее в индикатор севшего аккумулятора.
Эти платы (PCB-модули) добываются из старых батарей мобильных телефонов чуть ли не в промышленных масштабах. Просто подбираете на улице выброшенный аккумулятор от мобилы, потрошите его и плата у вас в руках. Все остальное утилизируете как положено.
Внимание. Попадаются платы, включающие защиту от переразряда при недопустимо низком напряжении (2.5В и ниже). Поэтому из всех имеющихся у вас плат необходимо отобрать только те экземпляры, которые срабатывают при правильном напряжении (3.0-3.2V).
Чаще всего PCB-плата представляет собой вот такую схемку:
Микросборка 8205 — это два миллиомных полевика, собранных в одном корпусе.
Внеся в схему некоторые изменения (показаны красным цветом), мы получим прекрасный индикатор разряда li-ion аккумулятора, практически не потребляющий ток в выключенном состоянии.
Так как транзистор VT1.2 отвечает за отключение зарядного устройства от банки аккумулятора от при перезаряде, то он в нашей схеме лишний. Поэтому мы полностью исключили этот транзистор из работы, разорвав цепь стока.
Резистор R3 ограничивает ток через светодиод. Его сопротивление необходимо подобрать таким образом, чтобы свечение светодиода было уже заметным, но потребляемый ток еще не был слишком велик.
Кстати, можно сохранить все функции модуля защиты, а индикацию сделать с помощью отдельного транзистор, управляющий светодиодом. То есть индикатор будет загораться одновременно с отключением аккумулятора в момент разряда.
Вместо 2N3906 подойдет любой имеющийся под рукой маломощный p-n-p транзистор. Просто подпаять светодиод напрямую не получится, т.к. выходной ток микросхемы, управляющий ключами, слишком мал и требует усиления.
Пожалуйста, учитывайте тот факт, что схемы индикаторов разряда сами потребляют энергию аккумулятора! Во избежание недопустимого разряда, подключайте схемы индикаторов после выключателя питания или используйте схемы защиты, предотвращающие глубокий разряд.
Как, наверное, не сложно догадаться, схемы могут быть использованы и наоборот — в качестве индикатора заряда.