Индикатор за напрежение на батерията на LM3914. Най-простият индикатор за нивото на зареждане на батерията Направи си сам 12V LED индикатор за напрежение на батерията

Много е важно да се контролира разреждането на всяка батерия, тъй като всяка от тях има определено прагово напрежение, под което не може да се разреди, в противен случай батерията ще загуби значителна част от капацитета си, ще се разгради по-бързо и няма да може да произвежда обявения ток, ще трябва да си купите нов, но не е евтин.

В тази статия ще разкажа и покажа как да направите много прост индикатор за напрежение за 12V оловно-киселинни батерии, широко използвани в автомобили, както и скутери, мотоциклети и други превозни средства. Ако разбирате принципа на работа на индикаторната верига и предназначението на всяка част, можете да я настроите за почти всеки тип акумулаторна батерия, като промените рейтингите на определени електронни компоненти.

Електрическа схема с посочените номинални стойности може да ви даде приблизителна информация за стойността на напрежението на клемите на батерията с три светодиода. По принцип можете да изберете всеки цвят на светодиода, който харесвате, но препоръчвам да използвате точно същия цвят като моя, те дават ясна представа за позицията на батерията благодарение на асоциациите.

Така че, когато зелената светлина свети, напрежението на батерията е нормално (от 11,6 до 13 волта), ако бялата светлина свети, това означава U = 13 или повече, а когато свети ярко червената светлина, тогава е спешно да изключите товара и да поставите батерията на презареждане с ток от 0,1C, напрежение 11,5 волта и по-ниско, батерията е разредена с повече от 80 процента. Нека ви напомня, че тези стойности са приблизителни и вашите ще се различават леко поради вариацията в характеристиките на използваните компоненти.

Консумацията на ток на такава LED сирена е малка, до 15 mA. За тези, които се притесняват от това, няма значение; От този момент нататък батерията се проверява чрез натискане на бутон и анализ на цвета на сиянието.

Защитаваме платката от вода и я прикрепяме към батерията, сега е много удобно - примитивен волтметър винаги е с източник на ток, можете да го тествате във всяка секунда.

Печатната платка е направена миниатюрна, само 2,2 сантиметра. В моя случай използвам чипа lm358 в пакет DIP-8. Препоръчително е да вземете резистори с точност от 1% (прецизност), с изключение на тези, ограничаващи тока. Могат да се използват почти всякакви светодиоди (3 мм, 5 мм) с ток 20 mA.

Проверката се извършва с помощта на лабораторен блокхрана на линеен стабилизатор LM317, както се вижда от снимката, отговорът е ясен, два светодиода могат да светят, последният ще бъде правилен. За по-прецизни настройки горещо препоръчвам използването на стрингови резистори, тъй като на платка номер две, с тяхна помощ много точно ще регулирате напрежението, при което ще светят светодиодите.

Нека анализираме работата на веригата на светодиодния индикатор за нивото на напрежението на батерията. Най-важната част е, разбира се, микросхемата LM393 или LM358 (аналогично на KR1401CA3 / KF1401CA3), в средата има два компаратора (триъгълници).

Както можете да видите от фигурата по-долу, има само осем крака, осмото и четвъртото са захранване, а останалите са входовете и изходите на компараторите. Нека първо вземем един, за да обясним работата му, три изхода, два входа (директен (неинвертиращ) „+“ и инвертиращ „–“) и един изход. Неинвертиращият (+) вход се захранва с референтно напрежение (това, с което ще се сравнява напрежението, подадено към инвертиращия (-) вход).

Ако U на директния вход е по-голямо от това на инвертиращия вход, тогава на изхода имаме захранващ минус, а ако обратното (при инвертиращото напрежение има по-голяма стойност на напрежението, отколкото при директния), тогава при изхода има захранване плюс.

Ценеровият диод е свързан към веригата наобратно (т.е. анода към минуса и катода към плюса), има така наречения работен ток, при който ще се стабилизира добре, погледнете графиката по-долу и вие ще разбере всичко.

Този ток е различен за ценерови диоди с различна мощност и напрежение; документацията за ценерови диоди показва минимума (Iz) и максимален ток(Izrm) стабилизация. Изберете този, от който се нуждаете в тези интервали, минимумът е достатъчен за нас - тази стойност на тока се постига благодарение на резистор.

И ето прости изчисления: общо U = 10 волта, нашият ценеров диод е 5,6 волта, това означава 10-5,6 = 4,4 волта. Според документацията (datasheet) min Ist=5 mA. Разглеждаме R=4,4 V / 0,005 A = 880 Ohm. Стойността на съпротивлението на резистора може леко да се отклонява, като моята, нищо страшно, основното е, че токът не е по-малък от Iz.

Троен делител на напрежение, състоящ се от резистори 100 kOhm, 10 kOhm и 82 kOhm. На всяко от тези пасивни компоненти“урежда” определено напрежение. Подава се към инвертиращия вход.

В зависимост от степента на разреждане/зареждане на батерията върху тях падат различни напрежения. Веригата е изградена по такъв начин, че ценеровият диод ZD1 5V6 доставя 5,6 волта на директните входове (обръщение U, с което ще се сравнява напрежението на индиректните входове). И ако, например, батерията е силно разредена, тогава на индиректния вход на първия компаратор се подава по-ниско напрежение, отколкото на директния, а на входа на втория се подава по-високо напрежение.

Така първият дава минус, а вторият положителен - свети само червено. Зелено светва, когато компаратор I дава плюс, а II дава минус. Бяло, когато и двата дават положителен изход, поради това последните два светодиода могат да светят наведнъж.

Точно по-долу вижте снимката на готовия индикатор за напрежение.

И също така искам да отбележа една точка, ако имате кола Opel и искате да направите нещо с нея, например да настроите или просто да я ремонтирате, тогава има отлична компания, която прави точно това.

Светодиодите отдавна се използват в различни сфери на живота и дейността на хората. Благодарение на своите качества и технически характеристики те придобиха широка популярност. Въз основа на тези източници на светлина се създават оригинални дизайни на осветление. Ето защо много потребители доста често имат въпроса как да свържат светодиод към 12 волта там. Тази тема е много актуална, тъй като такава връзка има фундаментални различияот други видове лампи. Моля, обърнете внимание, че се използват само светодиоди D.C.. Голямо значениетрябва да спазва полярността при свързване, в противен случай светодиодите просто няма да работят.

Характеристики на свързване на светодиоди

В повечето случаи допълнителните светодиоди изискват ограничаване на тока с помощта на резистори. Но понякога е напълно възможно да се направи без тях. Например, фенерчета, ключодържатели и други сувенири с LED крушкизахранвани от батерии, свързани директно. В тези случаи текущото ограничение възниква поради вътрешно съпротивлениебатерии. Мощността му е толкова ниска, че просто не е достатъчна за изгаряне на осветителните елементи.

Въпреки това, ако са свързани неправилно, тези източници на светлина изгарят много бързо. Бърз спад се наблюдава, когато нормалният ток започне да действа върху тях. Светодиодът продължава да свети, но вече не може да изпълнява пълноценно функциите си. Такива ситуации възникват, когато няма ограничителен резистор. При подаване на захранване лампата се поврежда само за няколко минути.

Една от възможностите за неправилно свързване към 12-волтова мрежа е увеличаването на броя на светодиодите във веригите на по-мощни и сложни устройства. В този случай те са свързани последователно, въз основа на съпротивлението на батерията. Ако обаче една или повече крушки изгорят, цялото устройство излиза от строя.

Има няколко начина за свързване на 12-волтови светодиоди, чиято верига ви позволява да избегнете повреди. Можете да свържете един резистор, въпреки че това не гарантира стабилна работа на устройството. Това се дължи на значителни разлики в полупроводниковите устройства, въпреки факта, че те могат да бъдат от една и съща партида. Те имат свои собствени техническа характеристика, се различават по ток и напрежение. Ако токът надвиши номиналната стойност, един от светодиодите може да изгори, след което останалите електрически крушки също ще се повредят много бързо.

В друг случай се предлага да свържете всеки светодиод с отделен резистор. Оказва се един вид ценеров диод, който осигурява правилна работа, тъй като токовете стават независими. въпреки това тази схемасе оказва твърде обемист и претоварен с допълнителни елементи. В повечето случаи не остава нищо друго освен да свържете светодиодите към 12 волта там последователно. С тази връзка веригата става възможно най-компактна и много ефективна. За неговата стабилна работа трябва да се внимава предварително да се увеличи захранващото напрежение.

Определяне на полярността на светодиода

За да разрешите въпроса как да свържете светодиоди към верига от 12 волта, трябва да определите полярността на всеки от тях. Има няколко начина за определяне на полярността на светодиодите. Стандартната електрическа крушка има един дълъг крак, който се счита за анод, тоест плюс. Късият крак е катодът - отрицателен контакт със знак минус. Пластмасовата основа или глава има разрез, указващ местоположението на катода - минус.

При друг метод трябва внимателно да погледнете вътре в стъклената крушка на светодиода. Лесно можете да видите тънкия контакт, което е плюс, и контакта във формата на флаг, което съответно ще бъде минус. Ако имате мултицет, можете лесно да определите полярността. Трябва да настроите централния превключвател в режим на набиране и да докоснете контактите със сондите. Ако червената сонда докосне положителния, светодиодът трябва да светне. Това означава, че черната сонда ще бъде притисната към минуса.

Ако обаче крушките са неправилно свързани за кратко с грешен поляритет, нищо лошо няма да им се случи. Всеки светодиод може да работи само в една посока и повреда може да възникне само ако напрежението се увеличи. Номиналната стойност на напрежението за един светодиод е от 2,2 до 3 волта, в зависимост от цвета. При свързване на LED ленти и модули, работещи на 12 волта и по-високи, към веригата трябва да се добавят резистори.

Изчисляване на LED връзки в 12 и 220 волтови вериги

Отделен светодиод не може да бъде директно свързан към 12V източник на захранване, защото ще изгори веднага. Необходимо е да се използва ограничителен резистор, чиито параметри се изчисляват по формулата: R= (Upit-Upad)/0,75I, в която R е съпротивлението на резистора, Upit и Upad са захранващото и падащото напрежение, I е токът, преминаващ през веригата, 0,75 - коефициент на надеждност на светодиода, който е постоянна стойност.

Като пример можем да вземем веригата, използвана за свързване на 12-волтови светодиоди в кола към батерия. Първоначалните данни ще изглеждат така:

• Upit = 12V - напрежение в акумулатора на автомобила;
• Upad = 2.2V - LED захранващо напрежение;
• I = 10 mA или 0.01A - ток на отделен светодиод.

Съгласно формулата по-горе, стойността на съпротивлението ще бъде: R = (12 - 2,2)/0,75 x 0,01 = 1306 ома или 1,306 kohms. По този начин най-близката би била стандартна стойност на резистора от 1,3 kOhm. Освен това ще трябва да изчислите минималната мощност на резистора. Тези изчисления се използват и когато се решава как да се свърже мощен светодиоддо 12 волта там. Предварително е определена действителната стойност на тока, която може да не съвпада с посочената по-горе стойност. За това се използва друга формула: I = U / (Rres. + Rlight), в която Rlight е съпротивлението на светодиода и се определя като Up.nom. / Ином. = 2,2 / 0,01 = 220 ома. Следователно токът във веригата ще бъде: I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 A.

В резултат на това действителният спад на напрежението на светодиода ще бъде равен на: Udrop.light = Rlight x I = 220 x 0,007 = 1,54 V. Крайната стойност на мощността ще изглежда така: P = (Usupply - Udrop)² / R = (12 - 1,54)²/ 1300 = 0,0841 W). За практично свързване се препоръчва леко да се увеличи стойността на мощността, например до 0,125 W. Благодарение на тези изчисления е възможно лесно да свържете светодиод към 12-волтова батерия, за да свържете правилно един светодиод към автомобилен акумулаторпри 12V, веригата допълнително ще се нуждае от резистор от 1,3 kOhm, чиято мощност е 0,125 W, свързан към всеки LED контакт.

Изчислението се извършва по същата схема като за 12V. Като пример вземаме същия светодиод с ток 10 mA и напрежение 2,2 V. Тъй като мрежата използва променлив ток с напрежение 220V, изчислението на резистора ще изглежда така: R = (Up.-Up.) / (I x 0,75). Като вмъкнем всички необходими данни във формулата, получаваме реалната стойност на съпротивлението: R = (220 - 2,2) / (0,01 x 0,75) = 29040 Ohm или 29,040 kOhm. Най-близката стандартна стойност на резистора е 30 kOhm.

След това се извършва изчисляването на мощността. Първо се определя стойността на действителния ток на потребление: I = U / (Rres. + Rlight). Съпротивлението на светодиода се изчислява по формулата: Rlight = Up.nom. / Ином. = 2,2 / 0,01 = 220 ома. Следователно токът в електрическа веригаще бъде: I = 220 / (30000 + 220) = 0,007A. В резултат на това действителният спад на напрежението на светодиода ще бъде както следва: Udrop.light = Rlight x I = 220 x 0,007 = 1,54 V.

За определяне се използва формулата: P = (Uпит. - Uпад.)² / R = (220 -1,54)² / 30000 = 1,59 W. Стойността на мощността трябва да се увеличи до стандартните 2W. По този начин, за да свържете един светодиод към мрежа с напрежение 220V, ще ви е необходим резистор 30 kOhm с мощност 2W.

Но в мрежата тече променлив ток и крушката ще гори само в една полуфаза. Светлината ще мига бързо с 25 мигания в секунда. За човешкото око това е напълно невидимо и се възприема като постоянно сияние. В такава ситуация са възможни обратни повреди, което може да доведе до преждевременна повреда на светлинния източник. За да се избегне това, е инсталиран диод с обратна посока, за да се осигури баланс в цялата мрежа.

Грешки при свързване

12V батерии са много популярни (обикновено 7Ah запечатана оловно-киселинна батерия). Няколко пъти се опитах да създам модерен потребителски измервател на състоянието на зареждане (SOC), който показва нивата на напрежение с помощта на светодиоди. Всеки клиент обаче изисква собствена функционалност от такова устройство, като разликите често са в изискването за показване на минималните и максималните стойности на напрежението.

Ако трябва да осигурите звуково предупреждение при достигане ниско нивонапрежение, тогава трябва да се наблюдават три нива на напрежение. Стандартният метод използва потенциометри за настройка, но ако има нужда от второ и трето звуково предупреждение, тогава този метод става неприемлив.

По време на тестването се оказа, че диапазонът на тока във веригите е от 45 mA до 150 mA. Стандартно устройствоМониторингът на батерията, базиран на LM3914, разрежда батерия от 7 Ah в рамките на 46 часа.

Целта на този проект е да се създаде индикатор за батерия със следните компоненти и характеристики:

• Лед индикатор
• Регулируемо максимално ниво на напрежение
• Регулируемо минимално ниво на напрежение
• 3 регулируеми нива на праг на аларма (обикновено 50%, 30%, 20%)
• Звуковата аларма не трябва да е досадна и трябва да има функция за заглушаване
• Минимален брой бутони
• Ниска консумация на енергия.

За този проект използвах микро микроконтролера ATmega328P.

Стъпка 1: LED индикатор

Проектът използва прост и удобен Лед индикатор. Лентовият индикатор има 6 светодиода, които показват различни нива на напрежение:

• LED 6 - 100%
• LED 5 - 80%
• LED 4 - 60%
• LED 3 - 40%
• LED 2 - 20%
• LED 1 - 0%

Светодиодът 0% е програмно свързан с минималното ниво на напрежение.
Светодиодът е 100% софтуерно обвързан с максималното ниво на напрежение.

Скалата на дисплея между 0% и 100% е линейна. При 0% ще свети само светодиод 1, а при 100% ще светят всички светодиоди.

За да пести енергия, LED индикаторът не свети винаги. За да включите индикатора, трябва да натиснете бутона и след 30 секунди автоматично изключванеиндикатор.

Стъпка 2: Нива на напрежение и аларма

За точно измерване на напрежението е необходимо да се намали напрежението на батерията. За целта се използва делител на напрежение, който намалява напрежението до 1,1 V с помощта на резистори с номинална стойност 1 mOhm и 82 kOhm. Тъй като вътрешният източник референтно напрежение ADC е конфигуриран за напрежение от 1,1 V, което ще ви позволи да сравните и измерите максималното напрежение до 14,45 V.

Необходимо е да се следят 5 нива на напрежение:

• Максимално ниво на напрежение
• Минимално ниво на напрежение
• 1 ниво на аларма понижено напрежение
• Ниво на аларма за ниско напрежение 2
• Ниво 3 аларма за ниско напрежение

Вместо да използвам потенциометри, реших да използвам необичаен метод. Използвайки софтуерна програма, записах нивата на напрежение и съхраних различни резултати от A/D преобразуване в EEPROM памет.

Индикаторните светодиоди показват последователността на програмата. Използва се само един бутон за включване на светодиодите и влизане в режим на програмиране.

Стъпка 3: Звукова аларма

За генериране на звуков сигнал се използва стандартен пиезо звуков сигнал. Системата осигурява три нива на авариен звуков сигнал:

• Аларма 1 бипка веднъж за няколко секунди. Този вид звуков сигнализацията може да бъде деактивирана.
• Аларма 2 бипка два пъти в рамките на няколко секунди. Този тип звукова аларма може да бъде деактивирана.
• Аларма 3 бипка три пъти в рамките на няколко секунди. Този тип звукова аларма не може да бъде деактивирана.

Ако алармата е изключена, можете да активирате функцията за автоматично нулиране, за да я включите отново, когато батерията е напълно заредена. Използвах функцията за нулиране, която се активира отново звукова аларма, ако нивото на напрежението на батерията надвишава 60%.

Стъпка 4: Минимален брой бутони

Всички функции се изпълняват с един бутон.

Индикатор

Натиснете бутона, за да включите индикатора. LED индикаторът ще се включи и ще се изключи автоматично след 30 секунди.

Сигнализация

Бутонът ви позволява да изключите звука в режими Аларма 1 и 2.

Програмиране

За да влезете в режим на програмиране, натиснете и задръжте бутона за 5 секунди, докато устройството е захранвано.

Стъпка 5: Ниска консумация на енергия

Има няколко начина за намаляване на консумацията на енергия на устройството:

Индикатор

LED индикаторът не свети постоянно (може да се включи с бутон, след което автоматично се изключва след 30 секунди). В резултат на това могат да бъдат спестени 120 mA.

Захранващо напрежение на микроконтролера

Микроконтролерът ATmega328P работи при 5 V и консумира значително повече, отколкото при 3,3 V. Затова оптимизирах напрежението до 3,3 V с помощта на регулатор на пари.

Волтажен регулатор

Стандартният регулатор 7805 консумира около 20 mA ток. При използване на 78L05 IC, консумацията на ток е 3,5 mA. Въпреки това, когато използвате LP2950 3.3V, консумацията на ток пада до 0.1mA.

Избор на тактова честота

Съдейки по листа с данни на ATm ega328P, консумацията на ток може да бъде намалена от 10 mA на 1 mA чрез избор на вътрешен тактов генератор от 8 MHz, в сравнение със стандартната честота от 16 MHz.

Избрах тактова честота от 8 MHz за проекта за най-добро съотношение скорост/производителност. За да направите това обаче, е необходимо да препрограмирате конфигурационните регистри на ATm ega328P с помощта на .

Забележка:
Ако не искате да сменяте предпазители, тогава микроконтролерът ще работи на 16 MHz. Моля, променете стойностите на delay() и Millis() на действителни стойности в ms.

Режим на сън

Като поставите микроконтролера AtMega328P в режим на заспиване, можете също да спестите енергия. В този режим повечето микроконтролери изключват интерфейсните модули, което позволява намаляване на консумацията на ток до 0,001 mA. В този режим обаче микроконтролерът вече не работи и в нашия случай не измерва напрежението.

Таймер за наблюдение се използва за събуждане на микроконтролера от режим на заспиване. Задаването на таймер за събуждане на микроконтролера на всеки 8 секунди значително ще намали консумацията на енергия.

Енергоспестяващи резултати

Използвайки горните техники, консумацията на енергия на веригата беше намалена от 80 mA на 0,12 mA, когато устройството беше в режим на заспиване. Средно веригата консумира 0,28 mA.

Без използването на енергоспестяващи функции веригата разрежда батерия от 7 Ah за приблизително 2,8 дни. Когато използвате енергоспестяващи функции, същата батерия ще се изтощи след 3,5 години.

Стъпка 6: Контур

За проектиране на печатни платки използвах безплатната версия. Всички компоненти, с изключение на бутона, са инсталирани на печатна електронна платка. Сглобяването на устройството не създава никакви проблеми, с изключение на светодиодите. Те трябва да са точно позиционирани на еднакво разстояние.

Тъй като веригата се захранва при 3,3 V, някои пиезо зумери, проектирани за 5 V, не работят. Следователно високочестотният високоговорител трябва да бъде свързан към източник на напрежение 12 V и управляван чрез транзистор. Изберете стойността на резистора R6, за да получите добър звук.

Стъпка 7: Калибрирайте устройството

За да калибрирате устройството, трябва да използвате източник регулируемо напрежениеи мултицет.

Влизане в режим на калибриране

Натиснете и задръжте бутона
- Свържете устройството към източник на захранване
- След 5 секунди устройството ще издаде непрекъснат звуков сигнал
- Освободете бутона
- Устройството ще издаде 6 бипкания (зададено е максимално напрежение)
- Горният светодиод ще светне
- Устройството е влязло в режим на калибриране. За да излезете от режима, изключете захранването, без да натискате бутона.
- Регулирайте изхода на захранването до максималното изходно напрежение, показано на LED индикатора (обикновено 12,7 V)
- Щракнете върху бутона
- Устройството ще издаде 5 звукови сигнала (зададено е минимално напрежение)
- Най-долният светодиод ще светне
- Регулирайте изхода на захранването до минималното изходно напрежение, показано на LED индикатора (обикновено 11,8 V)
- Щракнете върху бутона
- Устройството ще издаде 4 бипкания (настройка на аларма 1)
- 4-те долни светодиода ще светнат
- Регулирайте изхода на захранването до ниво на напрежение на Аларма 1 (обикновено 12,4 V)
- Щракнете върху бутона
- Устройството ще издаде 3 бипкания (настройка на аларма 2)
- 3-те долни светодиода ще светнат
- Регулирайте изхода на захранването до ниво на напрежение на Аларма 2 (обикновено 12,2 V)
- Щракнете върху бутона
- Устройството ще издаде 2 звукови сигнала (настройка на аларма 3)
- В този случай 2-те долни светодиода ще светят
- Регулирайте изхода на захранването до ниво на напрежение на аларма 3 (обикновено 12,0 V)
- Щракнете върху бутона
- След това устройството ще издаде 1 звуков сигнал, което означава край на процедурата по калибриране. LED индикаторът ще светне за 30 секунди.

Всички програмирани стойности се съхраняват в EEPROM паметта, така че калибрирането се извършва само веднъж.

Списък на радиоелементите

Какво може да бъде по-тъжно от внезапно изтощена батерия в квадрокоптер по време на полет или изключване на метален детектор на обещаваща поляна? Сега само ако можехте да разберете предварително колко е заредена батерията! След това можем да свържем зарядното устройство или да инсталираме нов комплект батерии, без да чакаме тъжни последици.

И тук се ражда идеята да се направи някакъв индикатор, който да дава сигнал предварително, че батерията скоро ще се изтощи. Радиолюбители от цял ​​свят работят върху изпълнението на тази задача и днес има цяла кола и малка количка с различни схемни решения - от схеми на един транзистор до сложни устройства на микроконтролери.

внимание! Диаграмите, представени в статията, показват само ниско напрежение на батерията. За предупреждение дълбоко изпусканетрябва ръчно да изключите товара или да използвате .

Опция 1

Нека започнем, може би, с проста схема, използваща ценеров диод и транзистор:

Нека да разберем как работи.

Докато напрежението е над определен праг (2,0 волта), ценеровият диод е в повреда, съответно транзисторът е затворен и целият ток преминава през зеления светодиод. Веднага щом напрежението на батерията започне да пада и достигне стойност от порядъка на 2,0 V + 1,2 V (спад на напрежението при прехода база-емитер на транзистора VT1), транзисторът започва да се отваря и токът започва да се преразпределя между двата светодиода.

Ако вземем двуцветен светодиод, получаваме плавен преход от зелено към червено, включително цялата междинна гама от цветове.

Типичната разлика в напрежението в двуцветни светодиоди е 0,25 волта (червеното свети при по-ниско напрежение). Именно тази разлика определя зоната на пълен преход между зелено и червено.

Така, въпреки своята простота, схемата ви позволява да знаете предварително, че батерията е започнала да се изтощава. Докато напрежението на батерията е 3,25 V или повече, зеленият светодиод свети. В интервала между 3.00 и 3.25V червеното започва да се смесва със зелено - колкото по-близо до 3.00 волта, толкова повече червено. И накрая при 3V свети само чисто червено.

Недостатъкът на схемата е сложността на избора на ценерови диоди за получаване на необходимия праг на реакция, както и постоянната консумация на ток от около 1 mA. Е, възможно е далтонистите да не оценят тази идея със смяната на цветовете.

Между другото, ако поставите различен тип транзистор в тази схема, тя може да бъде накарана да работи по обратния начин - преходът от зелено към червено ще се случи, напротив, ако входното напрежение се увеличи. Ето модифицираната диаграма:

Вариант №2

Следната схема използва чипа TL431, който е прецизен регулатор на напрежението.

Прагът на реакция се определя от делителя на напрежението R2-R3. С номиналните стойности, посочени в диаграмата, това е 3,2 волта. Когато напрежението на батерията падне до тази стойност, микросхемата спира да заобикаля светодиода и светва. Това ще бъде сигнал, че батерията е напълно разредена (минимум допустимо напрежениена една литиево-йонна банка е 3,0 V).

Ако за захранване на устройството се използва батерия от няколко последователно свързани батерии литиево-йонна батерия, тогава горната верига трябва да бъде свързана към всяка банка поотделно. Като този:

За да конфигурираме веригата, свързваме вместо батерии регулируем блокзахранване и избор на резистор R2 (R4) ние гарантираме, че светодиодът светва в момента, в който се нуждаем.

Вариант #3

И ето една проста диаграма на индикатор за разреждане литиево-йонна батерияна два транзистора:
Прагът на реакция се задава от резистори R2, R3. Старите съветски транзистори могат да бъдат заменени с BC237, BC238, BC317 (KT3102) и BC556, BC557 (KT3107).

Вариант No4

Схема с два полеви транзистора, която буквално консумира микротокове в режим на готовност.

Когато веригата е свързана към източник на захранване, положително напрежение на вратата на транзистора VT1 се генерира с помощта на разделител R1-R2. Ако напрежението е по-високо от напрежението на прекъсване полеви транзистор, той се отваря и издърпва затвора VT2 към земята, като по този начин го затваря.

В определен момент, когато батерията се разрежда, напрежението, отстранено от делителя, става недостатъчно за отключване на VT1 и той се затваря. Следователно напрежение, близко до захранващото напрежение, се появява на вратата на втория превключвател на полето. Отваря се и светва светодиода. Светещият светодиод ни сигнализира, че батерията трябва да се презареди.

Всички n-канални транзистори с ниско напрежение на прекъсване ще направят (колкото по-ниско, толкова по-добре). Ефективността на 2N7000 в тази схема не е тествана.

Вариант #5

На три транзистора:

Мисля, че диаграмата няма нужда от обяснение. Благодарение на големия коеф. усилване на три транзисторни стъпала, схемата работи много ясно - между светещ и несветещ светодиод е достатъчна разлика от 1 стотна от волта. Консумацията на ток при включена индикация е 3 mA, при изключен светодиод - 0,3 mA.

Въпреки обемистия външен вид на веригата, готовата платка има доста скромни размери:

От колектора VT2 можете да вземете сигнал, който позволява свързването на товара: 1 - разрешено, 0 - забранено.

Транзисторите BC848 и BC856 могат да бъдат заменени съответно с BC546 и BC556.

Вариант #6

Харесвам тази схема, защото не само включва индикацията, но и прекъсва товара.

Единственото жалко е, че самата верига не се изключва от батерията, продължавайки да консумира енергия. И благодарение на постоянно горящия светодиод, яде много.

Зеленият светодиод в този случай действа като източник на референтно напрежение, консумиращ ток от около 15-20 mA. За да се отървете от такъв ненаситен елемент, вместо източник на референтно напрежение, можете да използвате същия TL431, като го свържете съгласно следната схема *:

*свържете катода TL431 към 2-рия щифт на LM393.

Вариант №7

Верига, използваща така наречените монитори за напрежение. Те се наричат ​​също контролери и детектори на напрежението специализирани чипове, предназначен специално за мониторинг на напрежението.

Ето, например, схема, която светва светодиод, когато напрежението на батерията падне до 3,1 V. Сглобен на BD4731.

Съгласете се, не може да бъде по-просто! BD47xx има изход с отворен колектор и също така самоограничава изходния ток до 12 mA. Това ви позволява да свържете светодиод към него директно, без ограничаващи резистори.

По същия начин можете да приложите всеки друг надзорник към всяко друго напрежение.

Ето още няколко опции за избор:

• при 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
• при 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
• Серия MN1380 (или 1381, 1382 - те се различават само по корпусите си). За нашите цели опцията с отворен дренаж е най-подходяща, както се вижда от допълнителния номер „1“ в обозначението на микросхемата - MN13801, MN13811, MN13821. Напрежението на отговор се определя от буквения индекс: MN13811-L е точно 3,0 волта.

Можете също да вземете съветския аналог - KR1171SPkhkh:

В зависимост от цифровото обозначение напрежението на откриване ще бъде различно:

Решетката на напрежението не е много подходяща за наблюдение на литиево-йонни батерии, но не мисля, че си струва напълно да отстъпите тази микросхема.

Безспорните предимства на схемите за наблюдение на напрежението са изключително ниската консумация на енергия при изключване (единици и дори части от микроампера), както и изключителната им простота. Често цялата верига пасва директно на LED клемите:

За да направите индикацията за разреждане още по-забележима, изходът на детектора за напрежение може да бъде зареден на мигащ светодиод (например серия L-314). Или сами сглобете прост "мигач", като използвате два биполярни транзистора.

Пример за завършена верига, която уведомява за изтощена батерия с помощта на мигащ светодиод, е показан по-долу:

Друга схема с мигащ светодиод ще бъде разгледана по-долу.

Вариант No8

Хладна верига, която започва да мига светодиода, ако напрежението е включено литиева батерияще падне до 3,0 волта:

Тази верига кара суперярък светодиод да мига с работен цикъл от 2,5% (т.е. дълга пауза - кратко мигане - пауза отново). Това ви позволява да намалите консумацията на ток до абсурдни стойности - в изключено състояние веригата консумира 50 nA (нано!), А в режим на мигане на светодиода - само 35 μA. Можете ли да предложите нещо по-икономично? Едва ли.

Както можете да видите, работата на повечето вериги за контрол на разреждането се свежда до сравняване на определено референтно напрежение с контролирано напрежение. Впоследствие тази разлика се усилва и включва/изключва светодиода.

Обикновено транзисторна каскада или операционен усилвател, свързан съгласно схемата на компаратора.

Но има и друго решение. Като усилвател могат да се използват логически елементи - инвертори. Да, това е нетрадиционна употреба на логика, но работи. Подобна диаграма е показана в следната версия.

Вариант No9

Електрическа схема за 74HC04.

Работното напрежение на ценеровия диод трябва да бъде по-ниско от напрежението на реакция на веригата. Например, можете да вземете ценерови диоди от 2,0 - 2,7 волта. Финото регулиране на прага на реакция се задава от резистор R2.

Веригата консумира около 2 mA от батерията, така че също трябва да се включи след превключвателя на захранването.

Вариант No10

Това дори не е индикатор за разреждане, а по-скоро цяло led волтметър! Линейна скала от 10 светодиода дава ясна картина на състоянието на батерията. Цялата функционалност е реализирана само на един чип LM3914:

Делителят R3-R4-R5 задава долното (DIV_LO) и горното (DIV_HI) прагово напрежение. При стойностите, посочени в диаграмата, светенето на горния светодиод съответства на напрежение от 4,2 волта, а когато напрежението падне под 3 волта, последният (долният) светодиод ще изгасне.

Като свържете 9-ия щифт на микросхемата към земята, можете да го превключите в точков режим. В този режим винаги свети само един светодиод, съответстващ на захранващото напрежение. Ако оставите както е на схемата, тогава ще светне цяла скала от светодиоди, което е нерационално от икономическа гледна точка.

Като светодиоди трябва да вземете само червени светодиоди, защото имат най-ниско директно напрежение по време на работа. Ако например вземем сини светодиоди, тогава ако батерията падне до 3 волта, те най-вероятно изобщо няма да светят.

Самият чип консумира около 2,5 mA, плюс 5 mA за всеки светещ светодиод.

Недостатък на схемата е невъзможността за индивидуално регулиране на прага на запалване на всеки светодиод. Можете да зададете само началната и крайната стойност, а вграденият в чипа разделител ще раздели този интервал на 9 равни сегмента. Но, както знаете, към края на разреждането напрежението на батерията започва да пада много бързо. Разликата между батериите, разредени с 10% и 20%, може да бъде десети от волта, но ако сравните едни и същи батерии, разредени само с 90% и 100%, можете да видите разлика от цял ​​волт!

Типична графика за разреждане на литиево-йонна батерия, показана по-долу, ясно демонстрира това обстоятелство:

Следователно използването на линейна скала за показване на степента на разреждане на батерията не изглежда много практично. Нуждаем се от схема, която ни позволява да зададем точните стойности на напрежението, при които ще светне определен светодиод.

Пълният контрол върху това кога светодиодите се включват се дава от схемата, представена по-долу.

Вариант №11

Тази схема е 4-цифрен индикатор за напрежението на батерията/батерията. Внедрено на четири операционни усилвателя, включени в чипа LM339.

Веригата работи до напрежение от 2 волта и консумира по-малко от милиампер (без да броим светодиода).

Разбира се, за да се отрази реалната стойност на използвания и оставащия капацитет на батерията, е необходимо да се вземе предвид кривата на разреждане на използваната батерия (като се вземе предвид тока на натоварване) при настройка на веригата. Това ще ви позволи да зададете точни стойности на напрежението, съответстващи например на 5%-25%-50%-100% от остатъчния капацитет.

Вариант No12

И, разбира се, най-широк обхват се отваря при използване на микроконтролери с вграден източник на референтно напрежение и ADC вход. Тук функционалността е ограничена само от вашето въображение и умения за програмиране.

Като пример ще дадем най-простата схемана контролера ATMega328.

Въпреки че тук, за да намалите размера на дъската, би било по-добре да вземете 8-кракия ATTiny13 в пакета SOP8. Тогава би било абсолютно прекрасно. Но нека това да ви бъде домашното.

Светодиодът е трицветен (от LED лента), но се използват само червено и зелено.

Готовата програма (скица) можете да изтеглите от този линк.

Програмата работи по следния начин: на всеки 10 секунди се проверява захранващото напрежение. Въз основа на резултатите от измерването MK управлява светодиодите с помощта на PWM, което ви позволява да получите различни нюанси на светлината чрез смесване на червени и зелени цветове.

Прясно заредена батерия произвежда около 4.1V - зеленият индикатор светва. По време на зареждане на батерията има напрежение от 4,2 V и зеленият светодиод ще мига. Веднага щом напрежението падне под 3,5 V, червеният светодиод ще започне да мига. Това ще бъде сигнал, че батерията е почти празна и е време да я заредите. В останалата част от диапазона на напрежението индикаторът ще промени цвета си от зелен на червен (в зависимост от напрежението).

Вариант No13

Е, за начало предлагам опцията за преработване на стандартната защитна платка (те също се наричат), превръщайки я в индикатор за изтощена батерия.

Тези платки (PCB модули) са извлечени от стари батерии мобилни телефонипочти в индустриален мащаб. Просто взимате от улицата изхвърлена батерия за мобилен телефон, изкормвате я и платката е в ръцете ви. Изхвърлете всичко останало по предназначение.

Внимание!!! Има платки, които включват защита от преразреждане при неприемливо ниско напрежение (2,5 V и по-ниско). Следователно от всички платки, които имате, трябва да изберете само онези копия, които работят при правилното напрежение (3.0-3.2V).

Най-често печатната платка изглежда така:

Microassembly 8205 е две милиомни полеви устройства, събрани в един корпус.

Правейки някои промени в диаграмата (показана в червено), получаваме отличен индикатор литиево-йонен разрядбатерия, която практически не консумира ток, когато е изключена.

Тъй като транзисторът VT1.2 е отговорен за изключването зарядно устройствоот батерията при презареждане, тогава той е излишен в нашата схема. Следователно, ние напълно елиминирахме този транзистор от работа, като прекъснахме дренажната верига.

Резисторът R3 ограничава тока през светодиода. Неговото съпротивление трябва да бъде избрано по такъв начин, че блясъкът на светодиода вече да е забележим, но консумираният ток все още не е твърде висок.

Между другото, можете да запазите всички функции на защитния модул и да направите индикацията с помощта на отделен транзистор, който управлява светодиода. Тоест индикаторът ще светне едновременно с изключване на батерията в момента на разреждане.

Вместо 2N3906, всеки под ръка ще свърши работа pnp с ниска мощносттранзистор. Простото запояване на светодиода директно няма да работи, защото... Изходният ток на микросхемата, която управлява превключвателите, е твърде малък и изисква усилване.

Моля, вземете предвид факта, че самите вериги на индикатора за разреждане консумират енергия от батерията! За да избегнете неприемливо разреждане, свържете индикаторните вериги след превключвателя на захранването или използвайте защитни вериги, .

Както вероятно не е трудно да се досетите, веригите могат да се използват и обратно - като индикатор за заряд.