Индикатор контроллера заряда аккумулятора

Индикатор заряда аккумулятора

Электрические аккумуляторы повсеместно применяются в нашей жизни. Они используются как первичные электрохимические источники электропитания для переносных или передвижных электроприборов. К примеру, для телефонов, ноутбуков, автомобилей, шуруповёртов, квадрокоптеров, игрушек.

Аккумулятор представляет собой сложную конструкцию. Он при зарядке накапливает в себе электроэнергию за счёт физико-химических процессов (электролиза), при подключении нагрузки отдаёт энергию, то есть происходит разряд (разряжается).

При правильном обслуживании необходимо постоянно следить за основным параметром – уровнем зарядки. В этом владельцу поможет индикатор заряда аккумулятора. Он вовремя подскажет, какой параметр вышел из нормы (плотность, уровень электролита), и требуется ли вмешательство.

Применяются разнообразные индикаторы. По назначению они равные, по функциональным элементам – многообразные: от электромеханических до интеллектуальных.

Технические данные аккумуляторов

Основные применяемые типы аккумуляторов:

• Щелочные – Ni-Cd,
• Ni-MH – никель-металлогидридные,
• кислотные – аккумуляторы для автомобилей,
• Li-ion – литий-ионные,
• Li-po – литий-полимерные.

При эксплуатации аккумулятора необходимо учитывать его функциональные характеристики, такие как:

• значение ёмкости,
• выходное напряжение,
• размеры,
• сколько весит,
• допустимое минимальное напряжение,
• срок эксплуатации,
• коэффициент полезного действия,
• диапазон рабочей температуры,
• рабочий ток заряда и разряда.

К сведению. Все параметры указываются для 20 или 25 °С.

Аккумулятор для автомобиля (АКБ) состоит из 6 последовательно соединённых аккумуляторных секций с напряжением питания каждой 2,1-2,16 В, на хорошей батарее напряжение 13-13,5 В.

Важно! Не допускается снижение напряжения ниже 9 вольт, поскольку из-за особенностей процессов, происходящих в батареях, садится плотность, что повышает температуру промерзания электролита и ускоряет разрушение электродов. В свою очередь, уменьшается и срок службы аккумулятора.

Разновидности индикаторов заряда аккумулятора

Разделяют индикаторы по методу подключения и индикации сигнала. Зарядка – это сложный процесс, поэтому в основном индикаторы информируют только об окончании зарядки в аналоговом или цифровом виде.

Для каждого типа аккумулятора необходимы адекватные схемы и конструкции зарядки, электроизмерительные или электронные. Так, для телефонов и ноутбуков используются импульсные зарядки, которые должны обладать интеллектом, в них используют микропроцессоры. Электронный контроллер ШИМ Weswen применяется для зарядки аккумуляторных батарей для независимого электроснабжения домов.

Одним из простых является встроенный индикатор заряда батареи, который выполнен в виде глазка. Устанавливается в одну из банок автомобильного аккумулятора. Разновидность работы индикатора с двумя шариками показана на рис. ниже.

Индикатор представляет собой пластмассовый цилиндр с плавающими шариками зелёного и красного цветов. В работе индикатора используется принцип ареометра. Красный шарик реагирует только на уровень электролита, зелёный – на уровень и плотность электролита. Есть варианты и с одним зелёным шариком.

Используются ещё и электроизмерительные индикаторы в виде стрелочных вольтметров. Один из них показан на рис. ниже. Подключается параллельно, в цепи аккумулятора.

Устанавливается как на приборной панели, так и в удобном месте. При нормальном напряжении на аккумуляторе стрелка должна находиться в пределах последнего зелёного сектора. Если стрелка показывает ниже 75%, то требуется подзарядка. Нахождение стрелки в начале шкалы (красный сектор) говорит о том, что аккумулятор неисправен.

Опытные владельцы аккумуляторов могут использовать простые готовые цифровые индикаторы. Один из таких изображён на рис. ниже

Он просто показывает напряжение в данное время. Владельцу самому решать, что делать. При диагностике аккумулятора можно использовать стрелочный или цифровой тестер.

Радиолюбители могут использовать индикацию, сделанную своими руками. В основном изготавливают схемы разнообразных индикаторов для контроля заряда аккумулятора на световых индикаторах, двух или больше. Схемное решение устройств индикации зависит от сложности зарядки.

Важно! Чем проще зарядка, тем сложнее должна быть схема индикации.

На рис. ниже изображена схема проверки степени зарядки на 5 индикаторах.

На рисунке изображена одна из возможных эл.схем, собранная на компараторе Lm339 с термокомпенсацией. HL1 будет гореть при недозаряженном или плохом аккумуляторе. HL2 – это недозаряд, значит, требуется зарядка. HL3 – напряжение в норме. HL4 – небольшой перезаряд. HL5 – недопустимый перезаряд. Остановить зарядку необходимо при загорании HL4.

Нужно отметить! Во время работы будет гореть только один световой индикатор. Таких вспомогательных плат можно разработать столько, на сколько хватит знаний и необходимости.

В современных гаджетах, использующих питание от аккумуляторных батарей, зарядки делают более сложными, чтобы создать оптимальные условия работы батареи. Например, в зарядках для шуруповёртов используются импульсные блоки с применением запрограммированных контроллеров. В таких автоматических зарядках два состояния индикации: разряжен и заряжен. Для удобства в качестве световых индикаторов применяются и жидкокристаллические индикаторы.

В нынешних авто за состоянием аккумулятора следят главный модуль, модуль управления двигателем и датчик, который следит за параметрами батареи. Электронная система автомобиля сама следит за правильной эксплуатацией аккумулятора. Водителю остаётся только наблюдать за информацией на экране дисплея.

Развивается использование батарей при автономном электроснабжении домов. Ветрогенераторы и солнечные панели объединяются в общую электросеть, и аккумуляторы управляются с помощью ШИМ контроллера, например, от компании WESWEN.

Необходимо постоянно следить за работоспособностью аккумуляторных батарей. Для этого предназначены указатели заряда. Простые устройства – просто следят, а контроллеры контролируют и управляют подзарядкой аккумулятора.

Видео

Источник

Схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах

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.

Зависимость температуры промерзания электролита от степени заряда аккумулятора
Плотность электролита, мг/см. куб.	Напряжение, В (без нагрузки)	Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)	Степень заряда АКБ, %	Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1110	11,7	8,4	0,0	-7
1130	11,8	8,7	10,0	-9
1140	11,9	8,8	20,0	-11
1150	11,9	9,0	25,0	-13
1160	12,0	9,1	30,0	-14
1180	12,1	9,5	45,0	-18
1190	12,2	9,6	50,0	-24
1210	12,3	9,9	60,0	-32
1220	12,4	10,1	70,0	-37
1230	12,4	10,2	75,0	-42
1240	12,5	10,3	80,0	-46
1270	12,7	10,8	100,0	-60

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:

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

Принципиальная схема индикатора

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.

Источник

Накладной индикатор напряжения (заряда) для модернизации литиевых батарей и сборок

Аккумуляторный электроинструмент все больше набирает популярность, поскольку предлагает большую свободу действий и позволяет не зависеть от сети 220V, что дает возможность работать в удаленных местах. Единственный их минус – это автономность, которая напрямую зависит от используемых батарей, поэтому в комплекте их всегда несколько. Но не все модели оборудованы индикатором заряда, поэтому дабы компенсировать данный недостаток без значительных капиталовложений, предлагаю познакомиться с недорогим накладным индикатором для различных Li-Ion батарей. Если заинтересовались, милости прошу…

Приобрести индикатор заряда можно здесь

Содержание

Внешний вид:

Индикатор напряжения (заряда) поставляется в обычном пакете, на котором имеется небольшая наклейка с указанием рабочего диапазона напряжения:

Поскольку существует около десятка вариантов под различные сборки, а маркировка на корпусе отсутствует, рекомендую пакетик не терять или продублировать маркером на плате.

В моем случае индикатор рассчитан на отображение приблизительного заряда для Li-Ion 5S батареи с напряжением 18V (при полном заряде 21V). Выглядит весьма симпатично:

Основные преимущества данной модели заключаются в весьма небольших габаритах и возможности монтажа прямо на корпус батареи, например, на двусторонний скотч или клей. Для этого с обратной стороны электронные компоненты отсутствуют и дорожки заизолированы лаком:

От пользователя требуется лишь подключиться к выводам батареи. Можно монтировать как снаружи корпуса, так и изнутри, но придется позаботиться о соответствующих отверстиях напротив светодиодов. К тому же индикатор имеет всего два провода и не требует отдельного источника питания (третьего провода), поэтому очень прост в монтаже.

Индикатор очень прост в работе. На корпусе присутствует одна механическая кнопка, при нажатии на которую в течение пяти секунд отображается приблизительный заряд батареи:

Градация немного грубоватая, но общее представление дать может. Алгоритм у всех вариаций одинаковый, пороговые значения и количество индикаторов привязаны к следующим значениям напряжения (по заявления продавца):

• — более 3,9V на банку – горят все 4 индикатора (100%)
• — в диапазоне от 3,6V до 3,9V на банку – горят 3 индикатора (75%)
• — в диапазоне от 3,4V до 3,6V на банку – горят 2 индикатора (50%)
• — в диапазоне от 3,2V до 3,4V на банку – горит 1 индикатор 25%)

Именно такой формы существует две модели, отличающиеся цветом корпуса:

Как по мне, большинство корпусов темные и индикатор черного цвета будет для них более предпочтителен.

Габариты:

Размеры индикатора составляют всего 40мм*15мм*2,5мм:

По факту корпус оказался чуть толще и если учитывать толщину клеящего слоя, то в целом получается высота около 3мм:

Если сравнивать с минивольтметром, обзор на который я недавно выкладывал, то последний компактнее, но гораздо толще, что предусматривает установку только внутри корпуса:

Обозреваемый индикатор в этом плане просто шикарный:

Ну и по традиции сравнение с тысячной банкнотой и коробком спичек:

Тестирование:

Потребление индикатора составляет около 20mA:

При питающем напряжении от 21V до 19,8V (4,2-3,95V на банку) горят все 4 индикатора (100% заряд):

При питающем напряжении в диапазоне от 19,7V до 18,8V (3,9-3,75V на банку) горят 3 индикатора (75% заряд):

При питающем напряжении в диапазоне от 18,7V до 17,9V (3,7-3,65V на банку) горят 2 индикатора (50% заряд):

При питающем напряжении в диапазоне от 17,8V до 16,9V (3,6-3,4V на банку) горят 2 индикатора (25% заряд):

При питающем напряжении менее 16,8V горит только индикатор питания красного цвета, показывающий, что для серьезной работы батарея уже не годится и ее необходимо зарядить:

При минимально допустимом напряжении 2,5V на банку (12,5V общее для 5S). Индикатор работает и сохраняет нормальную работоспособности вплоть до 3,5V:

Если посмотреть среднестатистический график разряда одной высокотоковой банки средним током 10А, то можно увидеть плавное, практически пропорциональное снижение напряжение по мере разряда аккумулятора:

Если сопоставить его с параметрами индикатора, то за исключением первой и последней градации значения сходятся. При снижении напряжения ниже 3,2V, даже при небольшой нагрузке, банка дает ощутимую просадку, поэтому работать с батареей уже не всегда возможно, хотя для 25% индикации хотелось бы видеть более низкий порог (3,45-3,2V). Во всяком случае, общее представление об остаточном заряде батареи получить можно, а это главное.

Выводы:

Отличный индикатор для быстрой модернизации литиевых батарей. Из плюсов могу отметить: низкую стоимость, компактность, неплохую градацию и возможность размещения снаружи корпуса. Монтируется за 15 минут, при этом обеспечивает владельца очень полезной информацией. Однозначно рекомендую!

Источник