Индикация заряда аккумулятора фонаря

Простой индикатор заряда батареи на двухцветном светодиоде

В статье предлагаются два варианта индикатора, цвет свечения которого, по мере разряда батареи, изменяется от зеленого до красного. Существует огромное количество схем, предназначенных для выполнения таких функций, но все из них, на мой взгляд, слишком сложны и дороги. Для моего индикатора требуется всего пять компонентов, один из которых – двухцветный светодиод.

Простейший вариант показан на Рисунке 1. Если напряжение на клемме B+ равно 9 В, будет светиться только зеленый светодиод, поскольку напряжение на базе Q1 равно 1.58 В, в то время, как напряжение на эмиттере, равное падению напряжения на светодиоде D1, в типичном случае составляет 1.8 В, и Q1 удерживается в закрытом состоянии. По мере уменьшения заряда батареи напряжение на светодиоде D2 остается практически неизменным, а напряжение на базе уменьшается, и в какой-то момент времени Q1 начнет проводить ток. В результате часть тока станет ответвляться в красный светодиод D1, и эта доля будет увеличиваться до тех пор, пока в красный светодиод не потечет весь ток.

Рисунок 1.	Базовая схема монитора напряжения батареи.

Для типичных элементов двухцветного светодиода различие в прямых напряжениях составляет 0.25 В. Именно этим значением определяется область перехода от зеленого цвета свечения к красному. Полная смена цвета свечения, задаваемая соотношением сопротивлений резисторов делителя R1 и R2, происходит в диапазоне напряжений

Середина области перехода от одного цвета к другому определяется разностью напряжений на светодиоде и на переходе база-эмиттер транзистора и равна приблизительно 1.2 В. Таким образом, изменение B+ от 7.1 В до 5.8 В приведет к смене зеленого свечения на красное.

Различия в напряжениях будут зависеть от конкретных комбинаций светодиодов и, возможно, их будет недостаточно для полного переключения цветов. Тем не менее, предлагаемую схему все равно можно использовать, включив диод последовательно с D2.

На Рисунке 2 резистор R1 заменен стабилитроном, в результате чего область перехода становится намного более узкой. Делитель больше не оказывает влияния на схему, и полная смена цвета свечения происходит при изменении напряжения B+ всего на 0.25 В. Напряжение точки перехода будет равно 1.2 В + V_Z. (Здесь V_Z – напряжение на стабилитроне, в нашем случае равное примерно 7.2 В).

Рисунок 2.	Схема на основе стабилитрона.

Недостатком такой схемы является ее привязка к ограниченной шкале напряжений стабилитронов. Еще больше усложняет ситуацию тот факт, что низковольтные стабилитроны имеют слишком плавный излом характеристики, не позволяющий точно определить, каким будет напряжение V_Z при малых токах в схеме. Одним из вариантов решения этой проблемы может быть использование резистора, включенного последовательно со стабилитроном, чтобы иметь возможность небольшой подстройки за счет некоторого увеличения напряжения перехода.

При показанных сопротивлениях резисторов схема потребляет ток порядка 1 мА. Со светодиодами повышенной яркости этого достаточно для использования прибора внутри помещения. Но даже такой небольшой ток весьма значителен для 9-вольтовой батареи, поэтому вам придется выбирать между дополнительным потреблением тока и риском оставить питание включенным, когда необходимости в нем нет. Скорее всего, после первой внеплановой замены батареи вы почувствуете пользу от этого монитора.

Схему можно преобразовать таким образом, чтобы переход от зеленого к красному свечению происходил в случае повышения входного напряжения. Для этого транзистор Q1 надо заменить на NPN и поменять местами эмиттер и коллектор. А с помощью пары NPN и PNP транзисторов можно сделать оконный компаратор.

С учетом довольно большой ширины переходной области, схема на Рисунке 1 лучше всего подходит для 9-вольтовых батарей, в то время как схема на Рисунке 2 может быть адаптирована для других напряжений.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Индикация заряда аккумулятора фонаря

Господа, хотелось бы узнать ваше отношение к функции индикации заряда, является ли эта функция полезной для вас?

И какой тип индикации для вас удобнее, цветовой или цифровой? :battery2:

ваше отношение к функции индикации заряда
Полезная функция для меня — в имеющихся фонарях использую.

какой тип индикации для вас удобнее, цветовой или цифровой?
В ручных фонарях цветовая, в налобных как у зебр.

Нужно просто чтоб фонарь гас постепенно по мере разряда аккумулятора, отключая старшие режимы и светил как можно дольше на каждом из них
Вполне удобно, но если фонарь в режиме полной стабилизации, то он будет гореть с постоянной яркостью до скончания питания.

Для каждого фонарика, своя индикация, на мелкие, средние — цветастую, на крупные — табло с числами, можно и цветную.
Цветная вполне удобно, не надо на табло отвлекаться, хорошо если границы разных режимов индикации будут настраиваемые.

3.25 вольта на LG D1 под нагрузкой в 4A = «сдохнет прямо сейчас»
3.25 вольта на NCR18650 под аналогичной нагрузкой = «50% отработал»

Индикация — ещё одна свистоперделка для очаровывания неразбирающихся.

Простое переключение на минимальные режимы по мере разряда предпочтительнее для большинства фонарей. Без подмаргиваний и т.д.
С другой стороны, на здоровенных многоглазых монстрах полезен экранчик, показывающий напряжение аккумуляторов и, например, температуру.
3.25 вольта на LG D1 под нагрузкой в 4A = «сдохнет прямо сейчас»
3.25 вольта на NCR18650 под аналогичной нагрузкой = «50% отработал»

Индикация — ещё одна свистоперделка для очаровывания неразбирающихся.
ИМХО если пользователь знает характеристики установленного аккумулятора, то для него численное значение напряжения будет плюсом.

Вообще даже измерение напряжения на аккуме хорошим мультиметром не даёт представления сколько он проработает в конкретном фонаре. А что могут показать 3 — 4 разноцветных светодиода? Развод чистой воды.

Простой пример: 2 аккума без маркировки (измерялка не знает ведь, что за аккум Вы сунули в фонарик!) — мультиметр показал 3,70 В. Сколько он проработает?
Начинаются доп. вопросы: аккум какой (4,2 или 4,35), ёмкость его какая (2,2 или 3,4), ток потребления фонарём какой (1,0 А. или 3,0 А.), драйвер какой и т.д.. Измерялка ответов на них не знает.
Так какую информацию Вы можете от неё получить?
Для «понта» только, но ещё и ток может дополнительный брать!

Или ещё задачка: фонарик, аккум народный саньё (2,6 А.ч.), драйвер 1,4 А. — 0,5 А. — 0,15 А. В первом и во втором режиме проработал 2,5 часа (отдельно не фиксировалось!), напряжение на аккуме 3,5 В. — сколько проработает в режиме 0,15 А.? а в режиме 1,4 А.?

какую информацию Вы можете от неё получить?

что могут показать 3 — 4 разноцветных светодиода? Развод чистой воды.
На самом деле всё просто до безобразия.
Моргнула к примеру зебра два раза, значит турбо уже лучше не включать. Моргнула один раз — пара ставить на зарядку.
В любом случае — это лучше чем ничего.

хотелось бы узнать ваше отношение к функции индикации заряда, является ли эта функция полезной для вас?
Очень положительное. Очень не нравится выключение фонаря из-за срабатывания защиты батареи.

Нравится когда при разряде изредка (очень редко, как у Иглтака G25C2) начинает мигать диод. Не напрягает и информирует.

начинает мигать диод

А вы мчитесь по пересечёнке в это время. Мырг — камень! — мырг! — ветка в глаз.

вдруг, без предупреждения, темно

У меня такое было единственный раз, лет пять назад, на каком-то унылом трастфайере с платой защиты Отодрал её нафиг короче, с тех пор всё норм.

Индикация нужна не основным светом — там просто сброс режима, а ручная. Уже зебру приводили в пример: я всегда знаю, стоит ли заменить аккум перед тем, как сунуть в карман. Если моргает два раза и я иду мусор выносить — норм, сойдёт. И не важно какой аккум там. А если на всю ночь в е. еня собираюсь — то полюбому поменяю.
Не надо знать ни точные вольты, ни время работы до секунды, просто знать примерное состояние аккума, не раскручивая фонарь.

Присоединюсь. Именно для этого и нужно. Не хочу всегда таскать запас аккумуляторов и не хочу остаться в темноте. Если вижу что слабоват и на долго иду воткну сразу новый и все.

в н600 акк разрядился на столько, что максимум сбрасывался через полминуты, четыре раза кликнул, он мне в ответ дважды моргнул.

Ну? Всё верно. Что не так?

утром ещё раз четырежды кликнул, и он в ответ бодренько 4 раза моргнул, и это на том же акке. включил его на максимум, через минуту сброс.
Аккумулятор в топку и купить нормальный. И почистите минусовой контакт.

в н600 акк разрядился на столько, что максимум сбрасывался через полминуты, четыре раза кликнул, он мне в ответ дважды моргнул.
А так и есть: два морга это напряжение ниже 3.6В. Для 1000 люмен ток с аккума может доходить до 3.5А, не всякий его отдаст без просадки заряженный на 1/3 (даже наверное на 1/4), может быть какой-нибудь высокотоковый и свежий.

Сегодня, кстати, забыл зарядить мод для электронной сигареты, когда пришел на работу только обнаружил. Пришлось вытащить из зебры, а в неё дохлый — 20 минут (дорогу домой) в ней любой протянет.

Свечу всегда на 300 или 150, так и сегодня, стояла на 300 и ровненько светила. Чёрт дёрнул меня H1 врубить — свалился на средний. При попытке вернуть на высокий разумеется попадает на H1 и сваливается опять, т.е. я не успеваю сделать двойной клик, попытки она отрабатывает как тройной или (если выждать больше секунды) сваливается опять в средний. Так и шел, как последний лох светил 60-ю люменами. :LaughOutLoudBulb:

Моргнула к примеру зебра два раза, значит турбо уже лучше не включать. Моргнула один раз — пара ставить на зарядку.
В любом случае — это лучше чем ничего.
Зебр не имею и не собираюсь покупать.
Все фонари мои работают на аккумах без защиты.
На эти «грабли» уже наступал: был фонарик, который работал на АА и 14500 — естественно 14500 только с защитой. Яркость на литии он не менял до ВНЕЗАПНОГО отключения! Пару раз попал на этот сюрприз — надоело! Заменил драйвер на «только от лития»!

Что в этом случае дал бы «индикатор заряда в фонаре»? Или ещё всунуть в него автоматическое определение химии?

Остальные на литии. Переходят на младшие режимы сами по мере разрядки аккумов. Некоторые мигают при переходе, некоторые просто сбрасываются в младший режим. Младшие режимы довольно яркие, ни разу даже близко не доводил аккумы до «не включения» хотя-бы двух режимов, плюс всегда имею с собой минимум один резервный аккум. (или резервный фонарик)
Кстати, прощёлкав по всем режимам, можно оценить степень зарядки аккума: есть три режима с заметным различием в яркости — аккум на среднем часов несколько проработает!
Нет трёх режимов — ставлю на зарядку!

Все должно развиваться и индикация неплохая функция, но это то, об чем я подумаю где то на 101 месте) по приоритету при выборе фонаря.

Почти у всех акумах отодрал защиту и все ок), идикации «на глаз» мне достаточно и она, как по мне, наиболее точная по причинах, описанных выше.

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