Индикатор напряжения бортовой сети автомобиля на светодиодах. Схема и описание

Так же, как скорость, уровень топлива, и давление масла, в каждом автомобиле желательно наличие индикатора напряжения бортовой сети. Широко используемые цифровые вольтметры достаточно большие, да и в нашем случае не требуется точное значения напряжения. Нам необходимо лишь знать, что аккумулятор разряжен, заряжен или присутствует перезаряд.

Нет ничего страшного, если при запуске стартера напряжение на аккумуляторных клеммах падает, но если в процессе движения оно слишком низкое, или при низких оборотах двигателя - не слишком большое, то это говорит о том, что мы имеем дело с проблемами бортового электрооборудования.

Для проверки уровня напряжение зарядки достаточно собрать одну из схем индикатора, который покажет, находится ли уровень бортовой сети в нужном интервале.

Устройство, схема которого показана на рисунке, позволяет определять четыре состояния напряжения в бортовой сети автомобиля: от 4 до 9 В - двухцветный светодиод светится желтым цветом (красный + зеленый); - светодиод светится красным светом; от 13 до 15 В - светодиод светится зеленым светом; выше 15 В - светодиод мигает красным и зеленым светом.

Основным элементом схемы является микросхема серии 511 (HLL-H102, FZH261). Она выбрана из условия непосредственного питания борта от сети автомобиля. По ГОСТ 3940-84 это напряжение составляет от 10,8 до 15 В. По паспортным данным на микросхему допускается напряжение питания от 10,8 до 20 В. Микросхема этой серии имеет большую помехозащищенность за счет применения в электрической схеме самой микросхемы диода Зенера с порогом напряжения 6 В, а также выходная цепь специальной конфигурации исключает выброс тока на выходе схемы при изменении выходного напряжения от уровня лог."0" до уровня лог."1". Схема устройства состоит из делителя напряжения и резисторов R1, R2, R3. Резисторы R4, R5 являются ограничителями тока для светодиодов, конденсатор С1 является времязадающим элементом генератора при напряжении, большим 15 В. Диод служит для того, чтобы не допустить переполюсовки, стабилитрон - для защиты схемы от перенапряжений.

Элементная база: резисторы R1, R2, R3 типа С2-29В 0,125 В; резисторы R4, R5 типа ОМЛТ 0,25 Вт; диод VD1 типа КД209, стабилитрон VD2 типа КС522В с напряжением стабилизации 20 В, конденсатор С1 типа К50-35 или иностранного производства емкостью 100 мкФ на 16 В. От емкости этого конденсатора зависит частота переключения красный-зеленый. Светодиод HL1 типа LHG3392. Прибор можно установить либо в комбинацию приборов, либо рядом с ней вывести лишь линзу светодиода для визуального наблюдения.

Рабочим напряжением бортовой сети автомобиля с 12 вольтовым аккумулятором считают диапазон значений от 11,7В до 14В. Выход за пределы этого диапазона череват проблемами, т. к при падение напряжения ниже 11,7В произойдет резкий разряд аккумулятора, а при превышении 14В начнется его перезаряд. Для контроля бортовой сети автомобиля предлагаю собрать простой индикатор состоящий из двух компараторов выполненных на одной микросхеме LM393 и трех светодиодов.

Текущее напряжение, снимается с делителя напряжения, построенного на сопротивлениях R2, R3, R4 и сравнивается с опорным, на стабилитроне VD1). Нормальное напряжение - горит зеленый светодиод, больше 14В - красный, и желтый светодиод загорается если напряжение опустится ниже 11,7В

Сердце схемы микросхемы TCA965, нескольких сопротивлений и три светодиода. Все радиокомпоненты легко помещаются на маленькой печатной плате, которую можно легко установить в разъеме прикуривателя.

Измеряемое напряжение с батареи следует на вход W CENTER. Затем делится на четыре на делителе R1/R2. При тех значениях сопротивлений, что показаны на схеме мы имеем:

При повышении напряжения:
0…11,66 В - горит светодиод D1
11,66…14,46 В - D2
11,46…20 В - D3 При понижении:
20…14,34 В - D3
14,34…11,54 В - D2
11,54….0 В - D1

Чтоб, исключит мерцание под воздействием помех, используется конденсаторный фильтр на C1.

Это схема также используется для контроля за состоянием бортовой сети и позволяет продлить срок эксплуатации аккумулятора, не допуская ее разряд более чем на половину. Данный индикатор с очень высокой точностью контролирует уровень напряжения батареи и информирует водителя о ее состоянии.

Схема устройства выполнена всего на одной отечественной микросборке К1401УД2А и состоит из четырех компараторов на операционных усилителях, которые при помощи светодиодов HL1...HL4 сообщают водителю о текущем уровне напряжения в одном из интервалов. По одномоментному горению сразу двух индикаторов (или их "перемаргиванию") можно точно вычислить момент нахождения напряжения аккумуляторной батареи на границе между интервалами.

Если ни один из светодиодов не горит, то это говорит только о том, что напряжение аккумулятора ниже 11,7В. Свечение HL1 подсказывает водителю о проблемах в работе регулятор напряжения - генератор - так при работающем двигателе генератор должен постоянно заряжать аккумулятор, но напряжение со стабилизатора не должно быть выше 14,8 В. Если же горит светодиод HL4, это говорит о том, что батарея разряжена более чем на 50% и ее нужно подзарядить.

В конструкции используются емкости С1 типа К10-17, С2, С3 типа К73-9 на 250 В, подстроечное малогабаритное сопротивление R5 типа СП3-19а, остальные сопротивления С2-23 (или анологичные малогабаритные).

Дроссель Т1 построен на кольцевом сердечнике К10х6х3 из феррита марки 2000НМ1. Обмотки имеют по 30 витков провода типа ПЭЛШО-0,12. Дроссель при правильном включении фаз обмоток защищает устройство от пульсации и помех в бортовой сети автомобиля при включенном двигателе.

Устройство позволяет контролировать напряжение бортовой сети в четырех интервалх. При напряжении батареи ниже 11 вольт светится красный светодиод- VD1, при нормально заряженнойи аккумуляторе от 11,1 до 13,2 вольт светится зеленый светодиод VD2, в интервале от 13,4 до 14,4 вольт светится желтый светодиод - VD3, и при перенапряжении более 14,6 вольта загорится красный светодиод VD4.

Регулировка схемы состоит в подстройке переменным резистором 10К диапазона нормально заряженного аккумулятора (12-13,8 В). Фототранзистор управляет яркость свечения светодиодов в зависимости от уровня внешнего освещения. Можно его и совсем исключить, тогда яркость будет максимальна.

Пока напряжение на аккумуляторной батарее лежит в интервале от 12 до 14 В, то горит зеленый светодиод, соединенный через сопротивления R5 и R9 и стабилитрон VD3. VТ2 при этом заперт, а VТЗ - закрыт.

Если напряжение снижается ниже уровня в 11,5 Вольт (регулируется потенциометром R4 и стабилитроном VD2), транзистор VТ2 запирается, а транзистор VТЗ наооборот открывается, при этом начинает светиться синий светодиод. Он индицирует низкое напряжение. Повышенное напряжение (выше уровня 14,4 В, заданное потенциометром R2) показывает красный светодиод.

Печатная плата в формате sprint layout и фотографии в сборе, смотри в архиве по ссылке выше.

Устройство собрано на базе операционного усилителя LM3914, в его составе десять компараторов Входной сигнал поступает на инверсный вход каждого , к другому входу которого подсоединен делитель сопротивления. С помощью этого происходит сравнение входного сигнала с заданным и загорается нужное количество светодиодов. Индикатор показывает напряжение аккумуляторной батареи с помощью десяти светоизлучающих компонентов. В данном варианте схемы отсутствуют подсоединяемые последовательно с светодиодами сопротивления для ограничения протекающего тока, т.к выходы входящих в состав ОУ LM3914 компараторов представляют собой генераторы втекающего тока.

Схема получает питание от бортовой сети транспортного средства, поэтому отсутствует необходимость подсоединения внешнего источника питания. Максимальное рабочее напряжение такого измерительного устройства составляет 15 В. Схему собранную на печатной плате можно разместить рядом с приборной панелью, чтобы всегда видеть состояния заряда аккумулятора.

Я редко пользуюсь своим автомобилем. В сущности, не понятно зачем он мне. Ну и в результате аккумулятор вечно “садится”. И каждый раз мне приходится присоединить запасной аккумулятор, а подсевший ставить на зарядку. Это вечно болезненная проблема – не дать аккумулятору на машине разрядиться ниже нормы.

Поэтому я собрал эту схему “Индикатор напряжения аккумулятора автомобиля”, которую давно нашел в интернете и сохранил у себя.

Но немного изменил ее, и вместо 10 отдельных светодиодов, которые были в оригинальной схеме, использовал 10-сегментный светодиодный индикатор, т.к. это занимает меньше места.

Необходимые радиодетали:

1.подстроечный резистор 5к – 2шт.
2.микросхема LM3914
3.10-сегментная светодиодная планка (я использовал Kingbight DC-763HWA)
4.резистор R1 4.7к
5.резистор R2 1.2 к
6.Для наладки понадобится вольтметр и регулируемый блок питания от 10 до15 Вольт.

Вот печатная плата устройства.

Как можно заметить на фото, я отрезал один вывод у правого подстроечного резистора.

После монтажа деталей на плате требуется настройка устройства. Подайте напряжение 10.5 Вольт и отрегулируйте правый подстроечник, так чтобы загорелась первая полоска на 10-сегментном индикаторе.

Подайте напряжение 15 Вольт и отрегулируйте, так чтобы загорелась последняя полоска на 10-сегментном индикаторе. И помните всегда должна светиться только одна полоска. Закрепите устройство в удобном месте.

Теперь у вас есть 10-сегментный индикатор показывающий напряжение батареи с шагом в 0.5 Вольт.

Мне впервые предложили написать обзор на товар представители магазина, мой выбор пал на автомобильную USB зарядку под брендом iMars с двумя портами и индикатором напряжения и тока. Конечная цель была - заменить в автомобиле отца два устройства - вольтметр в прикуриватель, с помощью которого отец зимой контролирует напряжение аккумулятора и необходимость его зарядки, а так же простое noname зарядное для телефона с максимальным током 500mA.
Производитель обещает максимальный ток зарядки 4.8A (2.4A+2.4A) , измерение напряжения бортовой сети автомобиля и тока зарядки подключенных устройств. Посмотрим, удастся ли заменить два устройства одним и подтвердятся ли обещания производителя далее…

Упакована зарядка была в картонную коробку, внутри которой была сама зарядка. Никакой инструкции или чего то подобного. На коробке все надписи на английском.

Распаковка

Сразу же после получения посылки, я решил испытать зарядное в автомобиле отца (ВАЗ 2111), чтобы проверить, работает ли она. И тут меня ждала первая проблема - зарядное не достает по длинне до центрального контакта прикуривателя в этом автомобиле… Испытал в своем Skoda Fabia - зарядка заработала, но проводить тесты в автомобиле как-то не очень удобно, поэтому решил запитать зарядку дома от блока питания на 12В через разъем прикуривателя на кабель, купленный когда то на алиэкспресс. И тут меня ожидала вторая проблема - в этом разъеме зарядное тоже не доставало до центрального контакта. Глубина зарядного в 39 мм оказалась слишком большой… Так что даже не начиная тестирования можно сказать - зарядное устройство подойдет не для всех автомобилей и разъемов, максимальная глубина, при которой будет работать - около 37 мм.
Кое как с помощью проводов и синей изоленты подключил зарядное к блоку питания от ноутбука, зарядное устройство отобразило значение 16.8U.

Хорошо, первый простой тест - подключил к зарядному iPad mini, зарядка идет. Приблизительно каждые 2 секунды меняется индикация, напряжение и ток зарядки. Показывает ток 2.15A.

Дальше, нужно проверить заявление производителя о максимальном токе в 4.8A, но у меня к сожалению нет USB нагрузки, которую многие тут используют для тестирования зарядных устройств, так что придумал использовать в качестве нагрузки автомобильные лампы накаливания (теплая ламповая нагрузка, в прямом смысле слова).

Подключил к зарядному одну лампу автолампу 12V H4 через USB тестер - на зарядном отображается ток 2.32A, тестер показывает чуть меньше, 2.14A

Продолжим тестирование, попробую вместе с лампой подключить к другому порту телефон. Так как второго USB тестера у меня нет, для измерения тока лампы использую мультиметр, а телефона - тестер. И тут сюрприз, телефон показывает что заряжается, но тестер отображает очень маленький ток, всего 0.09A.

Попробуем нагрузить зарядное больше. К одному порту подключаю лампочку H4, ту же что и в первом эксперименте, а ко второму - автолампу на 24V - у нее сопротивление больше, ток будет меньше.

Результат - на зарядном отображается 3.03A, на первой лампе ток 2.1A (на мультиметре выбран предел 5А, смотреть по нижней черной шкале), на второй лампе ток 0.66A. В сумме выходит 2.76A, разница с показаниями зарядки - 0.27A. Напряжение при это просело до недопустимых 4.42V.

Ну и попробуем все таки выжать максимум из этой зарядки - подключаю такую же лампу 12V H4, как и в первом эксперименте, только с помощью намного более короткого USB кабеля. Если её подключать к работающей зарядке - то срабатывает защита и зарядка отключается, но если сначала подключить нагрузку, а потом подать питание на зарядное - лампа загорается:

Зарядное показывает нам ток 3.28A, экран при этом заметно сильнее мерцает. Мультиметр показывает ток через лампу 2.9A. Напряжение при этом к сожалению измерить не удалось, так как USB тестер дико колбасило, на экране светились все сегменты, подключенная через него лампа не светилась. Можно сделать вывод, что максимальная сила тока, которую может выдать эти зарядка - около 3A, но из за падения напряжения и пульсаций никакой телефон заряжаться не станет.

Разобрать зарядное можно довольно легко, подцепив чем-то острым серебристую рамку дисплея. Деталь, закрывающая дисплей держится на защелках по бокам. Сняв её - нам открывается внутренний мир зарядного:

На экране не снята защитная пленка, если её убрать - цифры на индикаторе будут более чёткими.
Если потянуть за USB разъемы - можно достать платы зарядного. Оно состоит из двух частей, соединенных под прямым углом - на большей плате импульсный стабилизатор напряжения, на меньшей - USB порты, дисплей и схема измерения и отображения напряжения и тока.

Подводя итоги хочу отметить, что производитель как всегда указал завышенные характеристики по току, 4.8A зарядная выдать не сможет, максимум на что можно рассчитывать - около 2.4А на оба порта. Так же форма зарядного устройства не позволит его использовать в некоторых автомобилях с глубоким разъемом прикуривателя. В целом же устройство мне понравилось, удобно что оно совмещает в себе функцию зарядного и вольтметра, функция измерения тока мне кажется не так полезна. После обзора зарядное все таки планирую отдать отцу, но для этого заменю ему гнездо прикуривателя на другое, более стандартное (так как на ВАЗ 211х проблемы со многими зарядками в прикуриватель).
Напоследок хочу заметить, что у banggood бывают распродажи, совсем недавно была скидка на это зарядное и оно стоило $3.69

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.