Νομίζω ότι αυτό το θέμα θα είναι σχετικό με όσους έχουν περισσότερα από δύο αυτοκίνητα. Κατά κανόνα, το ένα χρησιμοποιείται το χειμώνα, το άλλο το καλοκαίρι. Δηλαδή, ένας από αυτούς κάθεται σε γκαράζ ή πάρκινγκ μια σεζόν το χρόνο. Και ενώ στέκεται εκεί, δεν ξέρουμε πώς πάει η μπαταρία του. Όχι, φυσικά μπορείτε να το "δοκιμάζετε" περιοδικά με ένα βολτόμετρο ή να αγοράζετε μια έτοιμη ένδειξη, από την οποία υπάρχουν πολλά στο ίδιο Ali-express (για παράδειγμα, εισάγεται στον αναπτήρα). Ήθελα όμως να φτιάξω τον δικό μου δείκτη που θα δείχνει ενδιάμεσες τιμές της υπολειπόμενης φόρτισης της μπαταρίας. Λοιπόν, για παράδειγμα, περισσότερα από 75%, 75%, 50% και 25% χρέωση. Επιπλέον, θα ήθελα να είμαι τόσο τεμπέλης για την υγεία της μπαταρίας που δεν χρειάζεται να σκαρφαλώσω ξανά κάτω από το καπό του αυτοκινήτου και να αποσυσκευάσω άσκοπα τον φορτιστή.
Έψαχνα για αποδεκτά σχήματα στο Διαδίκτυο για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μάζεψα μερικά. Αλλά δεν είναι το ίδιο. Η υστέρηση της ένδειξης είναι τέτοια που θα ήταν καλύτερα να μην υπήρχε· είναι ευκολότερο και πιο αξιόπιστο να μετρηθεί αυτή η ένδειξη με έναν ελεγκτή. Είτε οι ρυθμίσεις είναι αιωρούμενες και δεν υπάρχει σταθερότητα, είτε γενικά η φωτεινότητα του LED αλλάζει ομαλά ανάλογα με την τάση στην μπαταρία και πηγαίνετε να μάθετε τι έχει. Και μετά βρήκα ένα διάγραμμα σε κάποια πορτογαλική τοποθεσία. Είναι απλό σε σημείο αναξιοπρέπειας και φαίνεται ότι πρέπει να λειτουργεί. Είναι χτισμένο στον επιχειρησιακό ενισχυτή UA741. Εδώ είναι:
Σε αυτό, άλλαξα μόνο την τιμή της διόδου zener από 6,2 V σε 7,5 V. Οι πράξεις είναι ξεκάθαρες. Η λυχνία LED ανάβει στην επιθυμητή ρύθμιση (ρυθμίζεται με το κόψιμο της αντίστασης R2). Είναι καλύτερα να χρησιμοποιήσετε το R2 πολλαπλών στροφών, καθώς η ρύθμιση τους στην απαιτούμενη τάση δεν είναι εύκολη. Η ευαισθησία στη ζώνη σκανδάλης είναι πολύ ήπια και μια σχεδόν αόρατη περιστροφή της βίδας ρύθμισης οδηγεί την επιθυμητή τάση στο πλάι.
Είναι απαραίτητο να διαμορφώσετε χρησιμοποιώντας μια ακριβή, ρυθμιζόμενη εργαστηριακή πηγή ισχύος με ψηφιακό βολτόμετρο που δείχνει τα δέκατα (ή καλύτερα, τα εκατοστά, ενεργοποίησα παράλληλα έναν ψηφιακό ελεγκτή) του βολτ. Επειδή ήθελα να δω τον βαθμό φόρτισης της μπαταρίας στις διαβαθμίσεις που υποδεικνύονται παραπάνω, συναρμολόγησα ένα κύκλωμα τριών τέτοιων μπλοκ. Εδώ είναι ένα σχέδιο της σφραγίδας:
Όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, η τάση σε αυτήν είναι πάνω από 12,7 V, ενώ δεν ανάβει ούτε ένα LED και όλα είναι καλά (φωτογραφία 1).
Το πρώτο μπλοκ ανάβει το πράσινο LED όταν η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας είναι μικρότερη από 12,5 V, που αντιστοιχεί περίπου στο 75% της φόρτισης της μπαταρίας (φωτογραφία 2).
Το δεύτερο ανάβει το κίτρινο LED όταν η τάση είναι κάτω από 12,2 V, που είναι περίπου 50% φόρτιση (Φωτογραφία 3).
Λοιπόν, το τρίτο, κόκκινο, ανάβει όταν η τάση είναι κάτω από 11,7 V ή περίπου το 25% της υπολειπόμενης φόρτισης της μπαταρίας (Φωτογραφία 4).
Χρησιμοποίησα τις ρυθμίσεις τάσης για τις μπαταρίες AGM (αυτές τις έχω στα αυτοκίνητά μου). Για τα συνηθισμένα όξινα, μπορούν να αλλάξουν σε άλλα. Η σανίδα τοποθετήθηκε σε μια μικρή θήκη (40 mm x 70 mm). Στη θήκη τοποθέτησα έναν πρόσθετο διακόπτη μικρού μεγέθους στο σπάσιμο του θετικού καλωδίου για ευκολία, ώστε να μην αφαιρούνται οι σφιγκτήρες από τους ακροδέκτες της μπαταρίας όταν δεν απαιτούνται μετρήσεις και για να μην καταναλώνει η συσκευή, αν και μικρή (περίπου 20 mA, που προσδιορίζεται κυρίως από το ρεύμα των LED καύσης) ρεύμα από την μπαταρία . Ένα διπλό κόκκινο-μαύρο καλώδιο με σφιγκτήρες στα άκρα συνδέεται με την μπαταρία από τη συσκευή (Φωτογραφία 5).
Η συσκευή είναι μόνιμα συνδεδεμένη στους ακροδέκτες της μπαταρίας ενός αυτοκινήτου που είναι σταθμευμένο στο γκαράζ. Όταν χρειάζεται, μπαίνοντας στο γκαράζ, χωρίς περιττό «χορό», ανοίγω τον διακόπτη της συσκευής, παρατηρώ τι χρώμα είναι αναμμένα τα «φώτα» και βλέπω αν η μπαταρία μου είναι υγιής ή αν χρειάζεται «περιποίηση».
» ελήφθη ένα σχόλιο με ενδιαφέρουσες προτάσεις για τη βελτίωση του σχεδιασμού.
Δεδομένου ότι η ένδειξη χαμηλής μπαταρίας (άρθρο 3 του σχολίου) συνιστάται να χρησιμοποιείται σε οποιαδήποτε αυτόνομη ηλεκτρονική συσκευή, για να αποφευχθούν απροσδόκητες βλάβες ή αστοχία εξοπλισμού την πιο ακατάλληλη στιγμή που η μπαταρία είναι χαμηλή, η κατασκευή ένδειξης χαμηλής μπαταρίας καλύπτεται από ξεχωριστό άρθρο.
Η χρήση δείκτη αποφόρτισης είναι ιδιαίτερα σημαντική για τις περισσότερες μπαταρίες λιθίου με ονομαστική τάση 3,7 βολτ (για παράδειγμα, οι σημερινές δημοφιλείς μπαταρίες 18650 και παρόμοιες ή κοινές μπαταρίες ιόντων λιθίου επίπεδης πλάκας από τηλέφωνα αντικατάστασης smartphone), επειδή πραγματικά «αντιπαθούν» τις εκφορτίσεις κάτω από 3,0 βολτ και έτσι αποτυγχάνουν. Είναι αλήθεια ότι τα περισσότερα από αυτά θα πρέπει να έχουν ενσωματωμένα κυκλώματα προστασίας έκτακτης ανάγκης από βαθιά εκφόρτιση, αλλά ποιος ξέρει τι είδους μπαταρία έχετε στα χέρια σας μέχρι να την ανοίξετε (η Κίνα είναι γεμάτη μυστήρια).
Αλλά το πιο σημαντικό, θα ήθελα να μάθω εκ των προτέρων ποια φόρτιση είναι διαθέσιμη αυτήν τη στιγμή στην μπαταρία που χρησιμοποιείται. Τότε θα μπορούσαμε να συνδέσουμε τον φορτιστή εγκαίρως ή να εγκαταστήσουμε μια νέα μπαταρία χωρίς να περιμένουμε θλιβερές συνέπειες. Επομένως, χρειαζόμαστε μια ένδειξη που θα δίνει ένα σήμα εκ των προτέρων ότι η μπαταρία θα εξαντληθεί σύντομα εντελώς. Για την υλοποίηση αυτής της εργασίας, υπάρχουν διάφορες λύσεις κυκλωμάτων - από κυκλώματα σε ένα μόνο τρανζίστορ έως εξελιγμένες συσκευές σε μικροελεγκτές.
Στην περίπτωσή μας, προτείνεται να φτιάξετε έναν απλό δείκτη εκφόρτισης μπαταρίας λιθίου, ο οποίος μπορεί εύκολα να συναρμολογηθεί με τα χέρια σας. Ο δείκτης εκφόρτισης είναι οικονομικός και αξιόπιστος, συμπαγής και ακριβής στον προσδιορισμό της ελεγχόμενης τάσης.
Κύκλωμα ένδειξης εκφόρτισης
Το κύκλωμα κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τους λεγόμενους ανιχνευτές τάσης. Ονομάζονται επίσης επιτηρητές τάσης. Πρόκειται για εξειδικευμένα τσιπ σχεδιασμένα ειδικά για έλεγχο τάσης. Τα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα των κυκλωμάτων παρακολούθησης τάσης είναι η εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας σε κατάσταση αναμονής, καθώς και η εξαιρετική απλότητα και ακρίβειά τους. Για να κάνουμε την ένδειξη εκφόρτισης ακόμα πιο αισθητή και οικονομική, φορτώνουμε την έξοδο του ανιχνευτή τάσης σε ένα LED που αναβοσβήνει ή ένα «φως που αναβοσβήνει» σε δύο διπολικά τρανζίστορ.
Ο ανιχνευτής τάσης (DA1) PS T529N που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα συνδέει την έξοδο (ακίδα 3) του μικροκυκλώματος στο κοινό καλώδιο, όταν η ελεγχόμενη τάση στην μπαταρία μειώνεται στα 3,1 βολτ, ενεργοποιώντας έτσι την τροφοδοσία στον παλμό υψηλής απόδοσης γεννήτρια. Ταυτόχρονα, το εξαιρετικά φωτεινό LED αρχίζει να αναβοσβήνει με μια τελεία: παύση - 15 δευτερόλεπτα, σύντομο φλας - 1 δευτερόλεπτο. Αυτό σας επιτρέπει να μειώσετε την κατανάλωση ρεύματος σε 0,15 ma κατά την παύση και 4,8 ma κατά τη διάρκεια του φλας. Όταν η τάση της μπαταρίας είναι μεγαλύτερη από 3,1 βολτ, το κύκλωμα ένδειξης πρακτικά απενεργοποιείται και καταναλώνει μόνο 3 μA.
Όπως έχει δείξει η πρακτική, ο υποδεικνυόμενος κύκλος ένδειξης είναι αρκετός για να δείτε το σήμα. Αλλά αν θέλετε, μπορείτε να ορίσετε μια λειτουργία που είναι πιο βολική για εσάς επιλέγοντας αντίσταση R2 ή πυκνωτή C1. Λόγω της χαμηλής κατανάλωσης ρεύματος της συσκευής, δεν παρέχεται ξεχωριστός διακόπτης τροφοδοσίας για την ένδειξη. Η συσκευή λειτουργεί όταν η τάση τροφοδοσίας μειωθεί στα 2,8 βολτ.
Κατασκευή φορτιστή
1. Εξοπλισμός.
Αγοράζουμε ή επιλέγουμε από τα διαθέσιμα εξαρτήματα για συναρμολόγηση σύμφωνα με το διάγραμμα.
2. Συναρμολόγηση του κυκλώματος.
Για να ελέγξουμε τη λειτουργικότητα του κυκλώματος και τις ρυθμίσεις του, συναρμολογούμε έναν δείκτη εκφόρτισης σε μια γενική πλακέτα κυκλώματος. Για ευκολία παρατήρησης (υψηλή συχνότητα παλμού), κατά τη διάρκεια της δοκιμής, αντικαταστήστε τον πυκνωτή C1 με έναν πυκνωτή μικρότερης χωρητικότητας (για παράδειγμα, 0,47 μF). Συνδέουμε το κύκλωμα σε τροφοδοτικό με δυνατότητα ομαλής ρύθμισης της τάσης DC στην περιοχή από 2 έως 6 βολτ.
3. Έλεγχος του κυκλώματος.
Χαμηλώστε αργά την τάση τροφοδοσίας του δείκτη εκφόρτισης, ξεκινώντας από τα 6 βολτ. Παρατηρούμε στην οθόνη του ελεγκτή την τιμή τάσης στην οποία ανάβει ο ανιχνευτής τάσης (DA1) και το LED αρχίζει να αναβοσβήνει. Με τη σωστή επιλογή ανιχνευτή τάσης, η ροπή μεταγωγής πρέπει να είναι περίπου 3,1 βολτ.
4. Προετοιμάστε την πλακέτα για την τοποθέτηση και τη συγκόλληση εξαρτημάτων.
Κόβουμε το τεμάχιο που απαιτείται για την εγκατάσταση από την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος γενικής χρήσης, λιμάρουμε προσεκτικά τις άκρες της πλακέτας, καθαρίζουμε και κασσιτερώνουμε τις ράγες επαφής. Το μέγεθος της κομμένης σανίδας εξαρτάται από τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται και τη διάταξη τους κατά την εγκατάσταση. Οι διαστάσεις του πίνακα στη φωτογραφία είναι 22 x 25 mm.
5. Εγκατάσταση του κυκλώματος αποσφαλμάτωσης στην πλακέτα εργασίας
Εάν το αποτέλεσμα είναι θετικό στη λειτουργία του κυκλώματος στην πλακέτα κυκλώματος, μεταφέρουμε τα εξαρτήματα στην πλακέτα εργασίας, κολλάμε τα εξαρτήματα και πραγματοποιούμε τις συνδέσεις που λείπουν με ένα λεπτό καλώδιο στερέωσης. Με την ολοκλήρωση της συναρμολόγησης, ελέγχουμε την εγκατάσταση. Το κύκλωμα μπορεί να συναρμολογηθεί με οποιονδήποτε βολικό τρόπο, συμπεριλαμβανομένης της τοποθέτησης στον τοίχο.
6. Έλεγχος του κυκλώματος λειτουργίας του δείκτη εκφόρτισης
Ελέγχουμε τη λειτουργικότητα του κυκλώματος ένδειξης αποφόρτισης και τις ρυθμίσεις του συνδέοντας το κύκλωμα στο τροφοδοτικό και στη συνέχεια στην υπό δοκιμή μπαταρία. Όταν η τάση στο κύκλωμα ισχύος είναι μικρότερη από 3,1 βολτ, η ένδειξη εκφόρτισης πρέπει να ανάβει.
Αντί για τον ανιχνευτή τάσης PS T529N (DA1) που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα ανιχνευτή τάσης για ελεγχόμενη τάση 3,1 βολτ, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν παρόμοια μικροκυκλώματα άλλων κατασκευαστών, για παράδειγμα BD4731. Αυτός ο ανιχνευτής διαθέτει ανοιχτό συλλέκτη στην έξοδο (όπως αποδεικνύεται από τον πρόσθετο αριθμό "1" στον προσδιορισμό του μικροκυκλώματος) και επίσης περιορίζει ανεξάρτητα το ρεύμα εξόδου στα 12 mA. Αυτό σας επιτρέπει να συνδέσετε απευθείας ένα LED σε αυτό, χωρίς να περιορίσετε τις αντιστάσεις.
Είναι επίσης δυνατή η χρήση ανιχνευτών για τάση 3,08 βολτ στο κύκλωμα - TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G. Συνιστάται να διευκρινίσετε τις ακριβείς παραμέτρους των επιλεγμένων ανιχνευτών τάσης στο φύλλο δεδομένων τους.
Με παρόμοιο τρόπο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν άλλο ανιχνευτή τάσης για οποιαδήποτε άλλη τάση που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία του δείκτη.
Η απόφαση για το δεύτερο σκέλος της ερώτησης στην παράγραφο 3 του παραπάνω σχολίου -η λειτουργία του δείκτη εκκένωσης μόνο με την παρουσία φωτισμού- έχει αναβληθεί τους παρακάτω λόγους:
- η λειτουργία πρόσθετων στοιχείων στο κύκλωμα απαιτεί πρόσθετη κατανάλωση ενέργειας από την μπαταρία, δηλ. η αποτελεσματικότητα του συστήματος υποφέρει·
- η λειτουργία του δείκτη εκκένωσης κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι τις περισσότερες φορές άχρηστη, επειδή δεν υπάρχουν "θεατές" στο δωμάτιο και μέχρι το βράδυ η φόρτιση της μπαταρίας μπορεί να εξαντληθεί.
- η ένδειξη λειτουργεί πιο φωτεινά και πιο αποτελεσματικά τη νύχτα και υπάρχει διακόπτης λειτουργίας για γρήγορη απενεργοποίηση της συσκευής.
Δεν εξέτασα τη χρήση οικιακού λειτουργικού ενισχυτή που προτείνεται στην παράγραφο 2 του σχολίου, λόγω της αποσφαλμάτωσης των τρόπων λειτουργίας του κυκλώματος στα ελάχιστα ρεύματα κατά τη διαδικασία φινιρίσματος στην πλακέτα κυκλώματος.
Για να λύσω το πρόβλημα σύμφωνα με το σημείο 1 του σχολίου, άλλαξα ελαφρώς το διάγραμμα της συσκευής "Φως νύχτας με ακουστικό διακόπτη". Γιατί άνοιξα το δίαυλο θετικής ισχύος του ακουστικού ρελέ μέσω ενός μετατροπέα στο VT3, που ελέγχεται από ένα ρελέ φωτογραφίας που λειτουργεί συνεχώς.
Από τη θεωρία των επαναφορτιζόμενων μπαταριών, θυμόμαστε ότι οι μπαταρίες λιθίου δεν μπορούν να αποφορτιστούν κάτω από το επίπεδο των 3,2 Volts ανά κυψέλη, διαφορετικά χάνει την προβλεπόμενη χωρητικότητά τους και αποτυγχάνει πολύ πιο γρήγορα. Επομένως, η παρακολούθηση του ελάχιστου επιπέδου τάσης είναι πολύ σημαντική για τις μπαταρίες λιθίου. Φυσικά, σε ένα κινητό τηλέφωνο ή φορητό υπολογιστή, η πιθανότητα κρίσιμης εκφόρτισης αποκλείεται από έναν έξυπνο ελεγκτή, αλλά η μπαταρία ενός κινέζικου φακού μπορεί να σκοτωθεί πολύ γρήγορα και στη συνέχεια να γράψετε στα φόρουμ για τα χάλια που παράγουν οι Κινέζοι. Για να μην συμβεί αυτό, προτείνω να συναρμολογήσετε ένα από τα απλά κυκλώματα για μια ένδειξη αποφόρτισης μπαταρίας λιθίου.
Ένα LED χρησιμοποιείται ως στοιχείο ένδειξης σε αυτό το κύκλωμα. Ως σύγκριση χρησιμοποιείται μια ρυθμιζόμενη δίοδος zener ακριβείας TL431. Θυμηθείτε ότι η TL 431 είναι μια ρυθμιζόμενη δίοδος zener πυριτίου με τάση εξόδου που μπορεί να ρυθμιστεί σε οποιαδήποτε τιμή από 2,5 έως 36 βολτ χρησιμοποιώντας δύο εξωτερικές αντιστάσεις. Το κατώφλι απόκρισης του κυκλώματος ρυθμίζεται από τον διαιρέτη τάσης στο κύκλωμα του ηλεκτροδίου ελέγχου. Για μια μπαταρία αυτοκινήτου, πρέπει να επιλέξετε διαφορετικές τιμές αντίστασης.
Είναι καλύτερο να παίρνετε φωτεινά μπλε LED, είναι τα πιο αισθητά. Δίοδος Zener TL431 - χρησιμοποιείται σε πολλά τροφοδοτικά μεταγωγής στο κύκλωμα ελέγχου του οπτοζεύκτη προστασίας και μπορεί να δανειστεί από εκεί.
Εφόσον η τάση είναι πάνω από ένα δεδομένο επίπεδο, στο παράδειγμά μας 3,25 Volt, η δίοδος zener λειτουργεί σε λειτουργία διακοπής, επομένως, το τρανζίστορ είναι κλειδωμένο και όλο το ρεύμα ρέει μέσω του πράσινου LED. Μόλις η τάση στην μπαταρία ιόντων λιθίου αρχίσει να μειώνεται στην περιοχή από 3,25 έως 3,00 βολτ, το VT1 αρχίζει να ξεκλειδώνει και το ρεύμα ρέει και από τα δύο LED.
Όταν η τάση της μπαταρίας είναι 3 V ή μικρότερη, ανάβει μόνο η κόκκινη ένδειξη. Ένα σοβαρό μειονέκτημα του κυκλώματος είναι η δυσκολία επιλογής διόδων zener για να επιτευχθεί το επιθυμητό όριο απόκρισης, καθώς και η υψηλή κατανάλωση ρεύματος 1 mA.
Το επίπεδο απόκρισης του δείκτη ρυθμίζεται επιλέγοντας τις τιμές της αντίστασης R2 και R3.
Χάρη στη χρήση εργατών πεδίου, η κατανάλωση ρεύματος του κυκλώματος είναι πολύ μικρή.
Η θετική τάση στην πύλη του τρανζίστορ VT1 σχηματίζεται χρησιμοποιώντας ένα διαχωριστικό συναρμολογημένο σε δύο αντιστάσεις R1-R2. Εάν το επίπεδο του είναι υψηλότερο από την τάση διακοπής του διακόπτη πεδίου, ανοίγει και λιπαίνει την πύλη VT2 στο κοινό καλώδιο, εμποδίζοντάς την έτσι.
Σε μια δεδομένη στιγμή, καθώς η μπαταρία ιόντων λιθίου αποφορτίζεται, η τάση από το διαχωριστικό δεν είναι αρκετή για να ανοίξει το VT1 και είναι κλειδωμένο. Εμφανίζεται ένα δυναμικό στην πύλη VT2 που είναι κοντά στο επίπεδο παροχής, επομένως ανοίγει και ανάβει το LED. Η λάμψη του οποίου υποδηλώνει την ανάγκη επαναφόρτισης της μπαταρίας.
Ένδειξη εκφόρτισης στο τσιπ TL431 |
Το κατώφλι απόκρισης ορίζεται από έναν διαιρέτη στις αντιστάσεις R2-R3. Με τις ονομασίες που φαίνονται στο σχήμα, είναι ίσο με 3,2 Volt. Όταν αυτό το κατώφλι της μπαταρίας χαμηλώσει, η μικροσυγκρότηση θα σταματήσει να μετατρέπει το LED και θα ανάψει.
Εάν χρησιμοποιείτε μια μπαταρία που αποτελείται από πολλές μπαταρίες συνδεδεμένες σε σειρά, τότε το παραπάνω κύκλωμα θα πρέπει να συνδεθεί σε κάθε τράπεζα.
Για να ρυθμίσουμε το κύκλωμα, συνδέουμε μια ρυθμιζόμενη πηγή ρεύματος αντί για μπαταρία και επιλέγουμε R2 (R4) για να διασφαλίσουμε ότι η ένδειξη ανάβει στο απαιτούμενο διάστημα.
Η ένδειξη, η οποία χρησιμοποιείται ως LED, αρχίζει να αναβοσβήνει μόλις η τάση της μπαταρίας πέσει κάτω από ένα ελεγχόμενο επίπεδο. Το κύκλωμα ανιχνευτή βασίζεται σε ένα εξειδικευμένο μικροσυγκρότημα MN13811 και το κύκλωμα υλοποιείται με χρήση διπολικών τρανζίστορ Q1 και Q2.
Εάν χρησιμοποιείται το τσιπ MN13811-M, τότε όταν η τάση της μπαταρίας πέσει κάτω από τα 3,2 V, το LED αρχίζει να αναβοσβήνει. Ένα τεράστιο πλεονέκτημα του κυκλώματος είναι ότι κατά την παρακολούθηση το κύκλωμα καταναλώνει λιγότερο από 1 μA και στη λειτουργία αναβοσβήνει περίπου 20 mA. Η συσκευή χρησιμοποιεί δύο διπολικά τρανζίστορ διαφορετικής αγωγιμότητας. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα της σειράς MN13811 είναι διαθέσιμα για διαφορετικές τάσεις, ανάλογα με το τελευταίο γράμμα, οπότε αν απαιτείται μικροσυγκρότημα για διαφορετικό όριο απόκρισης, τότε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το ίδιο μικροκύκλωμα, αλλά με διαφορετικό δείκτη γραμμάτων.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι αρκετά ευαίσθητες στην κατάχρηση. Οι σύγχρονοι φορτιστές μπορούν να αναλύσουν την κατάστασή τους κατά τη διαδικασία φόρτισης, αλλά δεν θα ήταν περιττό να εγκαταστήσετε μια απλή προσθήκη σε ένα τρανζίστορ και 2 LED, τα οποία, ανεξάρτητα από την ίδια τη συσκευή, θα δείχνουν την πραγματική κατάσταση της μπαταρίας. Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα κυκλώματος για τον προσδιορισμό της τάσης των μπαταριών Li-Ion.
Κύκλωμα LED για ένδειξη τάσης μπαταρίας ιόντων λιθίου
Όταν η τάση τροφοδοσίας πέσει κάτω από τα 2,6 V, το ρεύμα μέσω της βάσης του τρανζίστορ πέφτει και κλείνει. Το LED1 ανάβει και το led2 είναι σβηστό. Όταν η τάση ξεπεράσει τα 2,6 βολτ, το τρανζίστορ αρχίζει να ανοίγει και κλείνει το LED led1, την ίδια στιγμή ανάβει το led2. Αυτή η κατάσταση σημαίνει ότι η μπαταρία δεν χρειάζεται επαναφόρτιση.
Λάβετε όμως υπόψη ότι τα όρια τάσης ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με τον τύπο και το χρώμα των LED που επιλέγονται. Ένα τυπικό κόκκινο LED έχει πτώση τάσης προς τα εμπρός 1,7 V. πράσινο LED περίπου 2,1 V.
Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί κόκκινα LED με τάση προς τα εμπρός περίπου 1,6 βολτ στα 2 mA. Άλλοι δείκτες ενδέχεται να απαιτούν επιλογή τιμών, για παράδειγμα, εγκατάσταση διόδου Schottky αντί για 1n4148. Σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν να τοποθετηθούν ακόμη και λευκά ή μπλε LED με 3 άμεσες τάσεις.
Ο πίνακας δείχνει καθαρά ποιες καταστάσεις λειτουργίας έχει ο δείκτης. Η συσκευή καταναλώνει λίγο ρεύμα, επομένως μπορείτε να υπολογίζετε σε μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, εκτός φυσικά και αν βρίσκεται σε αποθήκευση. Μπορείτε να δημιουργήσετε έναν τέτοιο δείκτη τάσης σε μια μονάδα φόρτισης ή δοκιμής. Η προσθήκη διόδων zener σε σειρά με τα LED καθιστά αυτό το απλό κύκλωμα ένδειξης κατάλληλο και για υψηλότερα επίπεδα τάσης.
Το άρθρο προσφέρει δύο επιλογές για την ένδειξη, το χρώμα της οποίας αλλάζει από πράσινο σε κόκκινο καθώς η μπαταρία αποφορτίζεται. Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός κυκλωμάτων που έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν τέτοιες λειτουργίες, αλλά όλα, κατά τη γνώμη μου, είναι πολύ περίπλοκα και ακριβά. Η ένδειξη μου απαιτεί μόνο πέντε εξαρτήματα, ένα εκ των οποίων είναι δίχρωμο LED.
Η απλούστερη έκδοση φαίνεται στο σχήμα 1. Εάν η τάση στον ακροδέκτη B+ είναι 9 V, θα ανάψει μόνο το πράσινο LED επειδή η βασική τάση του Q1 είναι 1,58 V, ενώ η τάση εκπομπού είναι ίση με την πτώση τάσης στο LED D1 σε μια τυπική περίπτωση είναι 1,8 V και το Q1 παραμένει κλειστό. Καθώς η φόρτιση της μπαταρίας μειώνεται, η τάση στο LED D2 παραμένει ουσιαστικά η ίδια και η τάση βάσης μειώνεται και κάποια στιγμή το Q1 θα αρχίσει να μεταφέρει ρεύμα. Ως αποτέλεσμα, μέρος του ρεύματος θα αρχίσει να διακλαδίζεται στο κόκκινο LED D1 και αυτό το μερίδιο θα αυξηθεί έως ότου όλο το ρεύμα εισρεύσει στο κόκκινο LED.
| Εικόνα 1. | Βασικό κύκλωμα παρακολούθησης τάσης μπαταρίας. |
Για τυπικά στοιχεία ενός δίχρωμου LED, η διαφορά στις μπροστινές τάσεις είναι 0,25 V. Είναι αυτή η τιμή που καθορίζει την περιοχή μετάβασης από το πράσινο στο κόκκινο. Μια πλήρης αλλαγή στο χρώμα της λάμψης, που ορίζεται από την αναλογία των αντιστάσεων των αντιστάσεων διαιρέτη R1 και R2, εμφανίζεται στο εύρος τάσης
Το μέσο της περιοχής μετάβασης από το ένα χρώμα στο άλλο καθορίζεται από τη διαφορά τάσης μεταξύ του LED και της διασταύρωσης βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ και είναι περίπου 1,2 V. Έτσι, μια αλλαγή στο B+ από 7,1 V σε 5,8 V θα έχει ως αποτέλεσμα αλλαγή από πράσινο σε κόκκινο.
Οι διαφορές τάσης θα εξαρτηθούν από συγκεκριμένους συνδυασμούς LED και μπορεί να μην επαρκούν για την πλήρη εναλλαγή των χρωμάτων. Ωστόσο, το προτεινόμενο κύκλωμα μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί συνδέοντας μια δίοδο σε σειρά με το D2.
Στο Σχήμα 2, η αντίσταση R1 αντικαθίσταται από μια δίοδο zener, με αποτέλεσμα μια πολύ στενότερη περιοχή διασταύρωσης. Ο διαχωριστής δεν επηρεάζει πλέον το κύκλωμα και μια πλήρης αλλαγή στο χρώμα της λάμψης συμβαίνει όταν η τάση B+ αλλάζει μόνο κατά 0,25 V. Η τάση του σημείου μετάβασης θα είναι ίση με 1,2 V + V Z. (Εδώ V Z είναι η τάση στη δίοδο zener, στην περίπτωσή μας ίση με περίπου 7,2 V).
Το μειονέκτημα ενός τέτοιου κυκλώματος είναι ότι συνδέεται με μια περιορισμένη κλίμακα τάσης των διόδων zener. Περιπλέκοντας περαιτέρω την κατάσταση είναι το γεγονός ότι οι δίοδοι zener χαμηλής τάσης έχουν μια χαρακτηριστική καμπύλη που είναι πολύ ομαλή, η οποία δεν επιτρέπει σε κάποιον να προσδιορίσει με ακρίβεια ποια θα είναι η τάση V Z σε χαμηλά ρεύματα στο κύκλωμα. Μια λύση σε αυτό το πρόβλημα θα ήταν η χρήση μιας αντίστασης σε σειρά με τη δίοδο zener για να επιτραπεί ελαφρά ρύθμιση αυξάνοντας ελαφρά την τάση διακλάδωσης.
Με τις τιμές των αντιστάσεων που εμφανίζονται, το κύκλωμα καταναλώνει ρεύμα περίπου 1 mA. Με LED υψηλής φωτεινότητας, αυτό είναι αρκετό για τη χρήση της συσκευής σε εσωτερικούς χώρους. Αλλά ακόμα και αυτό το μικρό ρεύμα είναι σημαντικό για μια μπαταρία 9 volt, επομένως θα πρέπει να επιλέξετε μεταξύ της λήψης επιπλέον ρεύματος και του κινδύνου να αφήσετε την τροφοδοσία σε λειτουργία όταν δεν τη χρειάζεστε. Πιθανότατα, μετά την πρώτη μη προγραμματισμένη αντικατάσταση της μπαταρίας, θα αρχίσετε να αισθάνεστε τα οφέλη αυτής της οθόνης.
Το κύκλωμα μπορεί να μετατραπεί έτσι ώστε η μετάβαση από το πράσινο στο κόκκινο να συμβαίνει όταν αυξάνεται η τάση εισόδου. Για να γίνει αυτό, το τρανζίστορ Q1 πρέπει να αντικατασταθεί με NPN και ο πομπός και ο συλλέκτης πρέπει να αντικατασταθούν. Και χρησιμοποιώντας ένα ζεύγος τρανζίστορ NPN και PNP, μπορείτε να φτιάξετε έναν συγκριτή παραθύρου.
Δεδομένου του αρκετά μεγάλου πλάτους της περιοχής μετάβασης, το κύκλωμα στο Σχήμα 1 είναι το καταλληλότερο για μπαταρίες 9V, ενώ το κύκλωμα στο Σχήμα 2 μπορεί να προσαρμοστεί για άλλες τάσεις.