Простой светодиодный измеритель напряжения аккумулятора. Делаем своими руками индикатор заряда аккумулятора (контроллер) — схема и компоненты

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. Её ключевым элементом является микросхема LM339, в корпусе которой собрано 4 однотипных операционных усилителя (компаратора). Общий вид LM339 и назначение выводов показан на рисунке. Прямые и инверсные входы компараторов подключены через резистивные делители. В качестве нагрузки используются индикаторные светодиоды 5 мм.

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

Печатная плата изготавливается из одностороннего фольгированного текстолита размером 40 на 37 мм, которую можно скачать . Она предназначена для монтажа DIP элементов следующего типа:

• 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

Мы сегодня изготовим простую конструкция помощника любого автолюбителя. Каждому водителю знакома ситуация, когда автомобильный аккумулятор разряжен в самый неудобный момент и чтобы остерегать таких случаев, нужен индикатор заряда и контроля автомобильного аккумулятора . Такой контроллер имеет три встроенных светодиодных индикатора — желтый, зеленый и красный.

Из-за компактных размеров монтажной платы, схему контроллера можно аккуратно приспособить на панели управления или где-нибудь в передней доске, в общем действовать нужно по обстоятельствам, ориентируясь особенностями панели управления вашего автомобиля.

Устройство реализовано всего на одной микросхеме, питается напрямую от бортовой сети 12 Вольт.

Само устройство было собрано по просьбе друга, который зимой жаловался на низкий уровень заряда аккумуляторной батареи. За всем процессом следит микросхема, которая работает очень точно.
Стабилитрон — подойдет любой, отечественный или импортный на любую мощность. Главное, подобрать стабилитрон с напряжением стабилизации 5.6 Вольт. Из наиболее распространенных стабилитронов отлично подходят КС156А, BZX55C5V6, BZX79-C5V6, BZX88C5V6 и другие.

Как мы знаем, напряжение в бортовой сети при заведенном автомобиле не превышает 14.4Вольт, а напряжение самой аккумуляторной батареи 12-13Вольт. Когда все нормально, то есть напряжение соответствует норме, то горит зеленый светодиод контроллера, когда оно выше пределов нормы, то горит красный, а когда напряжение на аккумуляторе ниже 12 Вольт, то загорается желтый светодиод.

При заведенном автомобиле очень редко может срабатывать красный светодиод, не волнуйтесь — это норма! Когда горит желтый светодиод, то аккумулятор нужно поставить на зарядку, ну а у кого нет зарядных устройств, не беда! на нашем сайте мы привели огромное количество схем зарядных устройств на любой вкус!

На счет корпуса для индикатора, думаю, если приспособить устройство, скажем под доской, то отпадает необходимость корпуса, просто зафиксируйте плату с помощью силикона или термоклея и устройство будет служить вам верой и правдой в течении долгого времени.

Индикатор заряда аккумулятора – нужная штука в хозяйстве любого автомобилиста. Актуальность такого устройства возрастает многократно, когда холодным зимним утром автомобиль, почему-то, отказывается заводиться. В этой ситуации стоит определиться, то ли звонить другу, что бы тот приехал и помог завестись от своей батареи, либо аккумулятор приказал долго жить, разрядившись ниже критического уровня.

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Автомобильный аккумулятор состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторных батарей с напряжением питания 2,1 — 2,16В. В норме АКБ должен выдавать 13 — 13,5В. Нельзя допускать значительного разряда аккумуляторной батареи, поскольку при этом падает плотность и, соответственно, повышается температура промерзания электролита.

Чем выше износ аккумулятора, тем меньшее время он удерживает заряд. В тёплое время года это не критично, а вот зимой забытые во включённом состоянии габаритные огни к моменту возвращения способны полностью «убить» аккумулятор, превратив содержимое в кусок льда.

В таблице можно увидеть температуру промерзания электролита, в зависимости от степени заряженности агрегата.

Критическим считается падение уровня заряда ниже 70%. Все автомобильные электроприборы потребляют не напряжение, а ток. Без нагрузки даже сильно разряженный аккумулятор может показывать нормальное напряжение. Но при низком уровне, во время запуска двигателя, будет отмечаться сильная «просадка» напряжения, что является тревожным сигналом.

Своевременно заметить приближающуюся катастрофу возможно лишь в том случае, когда непосредственно в салоне установлен индикатор. Если во время работы автомобиля он постоянно сигнализирует о разрядке – пора ехать на СТО.

Какие существуют индикаторы

Многие АКБ, особенно необслуживаемые, имеют встроенный датчик (гигрометр), принцип работы которого основан на измерении плотности электролита.

Этот датчик контролирует состояние электролит и ценность его показателей относительна. Не очень удобно по несколько раз залазить под капот автомобиля, что бы проконтролировать состояние электролита в разных режимах работы.

Для контроля состояния АКБ значительно удобнее электронные приборы.

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

В автомагазинах продаётся множество таких устройств, различающихся дизайном и функционалом. Фабричные приборы условно делятся на нескольких типов.

По способу подключения:

• к разъёму прикуривателя;
• к бортовой сети.

По способу отображения сигнала:

• аналоговые;
• цифровые.

Принцип работы у них одинаков, определение уровня заряда АКБ и отображение информации в наглядном виде.

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Существуют десятки разнообразных схем контроля, но результат они выдают идентичный. Подобное устройство возможно собрать самостоятельно из подручных материалов. Выбор схемы и комплектующих зависит исключительно от ваших возможностей, фантазии и ассортимента ближайшего магазина радиотоваров.

Вот схема для понимания как работает индикатор заряда аккумулятора на светодиодах. Такую портативную модель можно собрать «на коленке» за несколько минут.

Д809 – стабилитрон на 9В ограничивает напряжение на светодиодах, а на трёх резисторах собран сам дифференциатор. Такой светодиодный индикатор срабатывает на силу тока в цепи. При напряжении 14В и выше сила тока достаточно для свечения всех светодиодов, при напряжении 12-13,5В светятся VD2 и VD3 , ниже 12В — VD1 .

Более продвинутый вариант при минимуме деталей можно собрать на бюджетном индикаторе напряжения — микросхеме AN6884 (KA2284) .

Схема led индикатора уровня заряда АКБ на компараторе напряжения

Схема работает по принципу компаратора. VD1 – стабилитрон на 7,6В, он служит в качестве эталонного источника напряжения. R1 – делитель напряжения. При первоначальной настройке он выставляется в такое положение, чтобы при напряжении 14В светились все светодиоды. Напряжение, поступающее на входы 8 и 9, сравнивается через компаратор, а результат дешифруется на 5 уровней, зажигая соответствующие светодиоды.

Контроллер зарядки АКБ

Что бы отслеживать состояние аккума во время работы зарядного устройства, делаем контроллер заряда АКБ. Схема устройства и используемые компоненты максимально доступны, в то же время обеспечивают полный контроль над процессом подзарядки батарей.

Принцип работы контроллера следующий: пока напряжение на аккумуляторе ниже напряжения заряда – горит зелёный светодиод. Как только напряжение сравняется, открывается транзистор, зажигая красный светодиод. Изменение резистора перед базой транзистора меняет уровень напряжения, необходимого для открытия транзистора.

Это универсальная схема контроля, которую можно использовать как для мощных автомобильных аккумуляторов, так и для миниатюрных литиевых батареек-аккумуляторов.

Некоторые аккумуляторы (обычно выше среднего уровня по качеству) имеют сверху (на лицевой панели), справа или слева зеленый индикатор (некоторые называют лампочкой). Этот «глазок» дает вам представление о заряде или разряде вашей батареи. Всего у него три основных положения, и не всегда оно светится зеленым светом. Сегодня я подробно расскажу, что это такое, и для чего вообще создано. А также разберем, почему может не гореть вообще …

Если честно, то этот индикатор создан лишь для того чтобы сигнализировать вам о вашей батарее, ведь как правило конструкция у них не разборная, а поэтому вы не можете залезть внутрь и посмотреть что у них с электролитом – элементарно посмотреть его уровень или замерить его плотность. Поэтому такая «лампочка» дает вам полное представление, по которому вы можете принять то или иное решение. Однако индикатор, не всегда может гореть зеленым цветом, как правило, здесь применяется три режима.

Режимы индикатора

Очень часто распространено такое сочетание: — зеленый, белый, черный. Однако некоторые производители, применяют сочетание: — зеленый, белый, красный. Но по сути это одно и тоже. Давайте пробежимся по этим показаниям.

Зеленый режим – полностью заряженная батарея, можно использовать в обычном штатном режиме. То есть зарядка не нужна.

Белый индикатор – он нам говорит о низком уровне электролита. В необслуживаемых такое тоже бывает, скорее всего, АКБ часто перезаряжали, и произошел выброс газообразного электролита через специальный клапан. Нужно разбирать и добавлять дистиллированной воды.

Черный или красный индикатор – это говорит нам о разряде нашего АКБ, причем показатель критичный, требуется обязательная подзарядка! Это важно! Если оставить батарею долго не подзаряженной она может выйти из строя.

Как видите эти цвета, дают определенные сигналы владельцу, заглядывайте изредка и тогда ваша батарея прослужит долго. Также хочу отметить — что этот индикатор, вообще не имеет никаких лампочек в своем строении, следующий пункт перевернет ваше представление …

Про лампочку – не лампочку

Хотел написать эту информацию сверху, однако так получается больше интриги. В строении этого датчика, не применяется вообще никаких лампочек — ни обычных накаливания (слаботочных) – как многие думают, ни светодиодных, ни еще каких-либо.

Здесь строение другое . По сути это обычный ареометр, только встроенный в корпус аккумулятора. Он автоматически измеряет плотность электролита, и при различных значениях всплывает – тот или иной шарик, который через увеличительную стеклянную трубку и лупу проецируется в специальное окошко. Нужно отметить, что шарики всплывают как бы по специальным канавкам, которые сделаны в форме пирамидки – это важно! ЗАПОМНИТЕ!

Если батарея заряжена, то всплывает зеленый шарик, и вы его видите в окошке. Если разряжена, то вплывает либо красный, либо вообще – никакой, поэтому вы видите черноту. А вот если нет электролита, то конец пирамидки как бы оголяется – вы видите ее конец в окошке, многие путают с белым цветом.

Применение бы, электрики в аккумуляторе, было бы не оправдано – даже если лампочка была бы низковольтной, она все равно бы высасывала часть энергии из батареи (а зимой это ой, как не нужно). ДА и если она перегорит, то владелец начнет нервничать.

Сейчас подробное видео, может кто-то не понял про пирамидку …

Почему не горит, даже после полной зарядки?

Очень частый вопрос, многие все же думают — что это лампочка и после зарядки она должна загораться! Как мы уже с вами разобрали, что это совсем не так. И вполне возможно, что при полном заряде зеленый индикатор не выйдет! ПОЧЕМУ?

ДА все просто:

• Зеленый шарик может просто «заедать» на этих «маленьких полозьях». Стоит батарею потрясти, и он займет свое место. Очень часто так бывает.
• Попала грязь от пластин, со временем пластины начинают осыпаться, электролит становится мутным, он имеет частички свинца, поэтому он препятствует индикатору нормально передавать информацию.
• Батарея действительно вышла из строя, такое тоже исключать нельзя, даже при длительных зарядках она не берет плотность.

Можно ли снять этот индикатор?

На большинстве батарей да, это окошко выкручивается схоже пробке – но его придется с силой крутить, даже можно сломать, мои знакомые выкручивали при помощи плоскогубцев с тонкими концами, причем в окошечке были сделаны маленькие «лунки» для зацепления. В общем – «колхоз», но теоритически снять можно! Также стоит помнить, что если вы его выкрутили — то безвоздушное пространство внутри, было нарушено, вполне возможно — что выйдет газообразный состав – «гремучий газ» или «HHO». Затем нужно будет добавлять дистиллированной воды. Так что всегда думайте, а нужно вам разбирать АКБ!

Собственно заканчиваю статью, информация четкая и по существу, думаю была вам полезна, читайте наш АВТОБЛОГ.