Датчик разряда аккумулятора 12 вольт: Доступ ограничен: проблема с IP

Содержание

ДИРА-4, Датчик индикации разряда аккумуляторов 4-х канальный

Аккумуляторные батареи (АКБ) играют ключевую роль в работе источников бесперебойного питания и другого энергетического оборудования. Срок эксплуатации аккумуляторов зависит от их качества, а также от соблюдения заданных производителем ограничений при разрядах и последующих зарядах батареи, а так же от обеспечения необходимых температурных условий при эксплуатации.

Большинство современных систем гарантированного электропитания осуществляют контроль состояния аккумуляторных батарей по общему напряжению группы аккумуляторов. Поэлементный контроль АКБ применяется достаточно редко. Однако, именно из-за его отсутствия, происходят отказы и сбои в работе систем гарантированного электропитания. Наиболее критичными условиями работы аккумуляторных батарей, приводящими к значительному сокращению срока их службы, являются — работа в условиях повышенной температуры и глубокие разряды аккумуляторов.

Глубоким разрядом аккумулятора называют его разряд до напряжения ниже чем 1.

65÷1.80 В/эл. Для аккумулятора напряжением 12В критическим будет уровень 9.90÷10.80В в зависимости от его области применения и режима использования.
В датчиках и устройствах «ДИРА» реализована функция контроля напряжения во время разряда каждого подключенного аккумулятора, а также сигнализация факта его глубокого разряда для групп стационарных свинцово-кислотных и одиночных стартерных аккумуляторов.

Решаемые задачи:
Управления гарантийными обязательствами на аккумуляторы (выявление случаев глубоких разрядов аккумуляторов)
Поэлементный контроль аккумуляторов (своевременное выявление «слабого звена» в группе аккумуляторов)

Область применения:
Телекоммуникации, источники бесперебойного питания, транспорт, энергетика и промышленность

ДИРА-4
Датчик-индикатор многоразового действия ДИРА-4 подключается к батареи из четырёх аккумуляторов. Нормальное состояние аккумулятора подтверждается свечением зелёного светодиода. При наступлении глубокого разряда срабатывает поляризованное реле отключая индикатор от аккумулятора и светодиод гаснет. Возврат в исходное состояние осуществляется с помощью внешнего источника питания 5 Вольт. Имеет контакты для подключения внешней сигнализации

Особенности:

Возможность подключения до 4-х 12В аккумуляторов к одному датчику
Многоразовое использование датчиков ДИРА-4, рассчитаны на работу в течение всего срока эксплуатации аккумуляторов
Простота интеграции в любою систему мониторинга
Гибкие настройки напряжения срабатывания датчиков по требованию заказчика

Применимость как для стационарных, так и для стартерных аккумуляторов

Преимущества
Высокая надежность и большой срок службы
Простота монтажа и обслуживания
Невысокая стоимость

Комплектация:
· ДИРА-4– 4-х канальный датчик индикации разряда аккумуляторов многократного** действия, 12 В.
· ДИРА-4С – одноканальный датчик индикации разряда стартерных аккумуляторов многократного действия, 12 В.
· ДИРА-4С2 – 2-х канальный датчик индикации разряда стартерных аккумуляторов многократного действия, 12 В.

Индикатор разряда аккумулятора в авто — схема

Думаю эта тема будет актуальна тем, у кого в пользовании более двух автомобилей. Как правило, один эксплуатируется зимой, другой — летом. То есть один из них сезон в году стоит в гараже или на стоянке. А пока он стоит там, мы не знаем, как себя чувствует его аккумулятор. Нет, конечно можно «щупать» его периодически вольтметром или купить готовый индикатор, коих много на том же Али-экспресс (например вставляющийся в прикуриватель). Но мне захотелось сделать свой индикатор, который бы показывал промежуточные значения остаточного заряда АКБ. Ну, например, — более 75%, 75%, 50% и 25% заряда. Причем хотелось бы так лениво радеть за здоровьем АКБ, чтобы лишний раз не лезть под капот авто и не распаковывать без надобности зарядное устройство.

Долго искал приемлемые схемы в инете. Собрал некоторые. Но все не то. То гистерезис срабатывания индикации такой, что лучше бы ее и не было, этой индикации, проще и надежнее тестером померить. То установки плавают и нет стабильности, то вообще яркость светодиода плавно изменяется в зависимости от напряжения на АКБ и поди узнай, что там на ней есть. И вот нашел одну схему на каком-то португальском сайте. Проста до неприличия и вроде должна работать. Построена она на операционном усилителе UA741. Вот она:

В ней я поменял только номинал стабилитрона с 6,2 в на 7,5 в. Срабатывания четкие. Светодиод загорается на нужной установке (регулируется подстроечным резистором R2). R2 лучше применять многооборотный, так как выставить им нужное напряжение не просто. Чувствительность в зоне срабатывания очень нежная и почти незримый поворот винта регулировки уносит нужное напряжение в сторону.

Настраивать необходимо, используя точный регулируемый лабораторный источник питания с цифровым вольтметром, показывающим десятые ( а лучше сотые, я параллельно включал цифровой тестер) доли вольт. Поскольку я возжелал видеть степень зарядки АКБ в градациях указанных выше, я собрал схему из трех таких блоков. Вот рисунок печатки:

При полной зарядке батареи напряжение на ней выше 12,7 в, при этом ни один светодиод не горит и все прекрасно (фото 1).

Первый блок зажигает зеленый светодиод при напряжении на клеммах АКБ менее 12,5 в, что соответствует около 75% заряда АКБ (фото 2).

Второй зажигает желтый светодиод при напряжении ниже 12,2 в, что есть около 50% заряда (Фото 3).

Ну а третий, красный, загорается при напряжении ниже 11,7 в или около 25% остаточного заряда АКБ (Фото 4).

Значения установок напряжения я использовал для AGM батарей (у меня на автомобилях такие стоят). Для обычных кислотных их можно изменить на другие. Плату поместил в небольшой ( 40 мм х 70 мм) корпус. На корпусе разместил дополнительно малогабаритный выключатель в разрыве плюсового провода для удобства, чтобы не скидывать зажимы с клемм АКБ, когда не требуются замеры и чтобы устройство не потребляло при этом хотя и небольшой (около 20 мА, в основном определяется током горящих светодиодов) ток от батареи.

К аккумулятору от устройства подключается двойной красно-черный провод с зажимами на концах (Фото 5).

Устройство подключено к клеммам аккумулятора стоящего в гараже автомобиля постоянно. Когда нужно, зайдя в гараж, без лишних «плясок» включаю выключатель на устройстве, наблюдаю, каким цветом горят «лампочки» и вижу здоров ли мой АКБ или его надо «подлечить».

Контроль аккумуляторов | ЭлектроФорс

Информация о состоянии аккумуляторных батарей на катере или яхте нужна не только любителям электротехники. Эти данные часть системы безопасности судна. Потеря питания в чрезвычайной ситуации приводит к серьезным последствиям, а неконтролируемый разряд аккумуляторов к существенным материальным потерям

Содержание статьи

Что контролировать в аккумуляторах

Аккумуляторы нельзя разряжать ниже определенного уровня. «Напряжение окончания разряда» – это минимальное рабочее напряжение аккумуляторной батареи. Если разряд аккумулятора продолжается после достижения «напряжения окончания разряда» аккумулятор может быть поврежден или разряжен до такой степени, что его больше нельзя будет использовать.

Но главный показатель состояния аккумуляторной батареи – это емкость. Она характеризует способность аккумулятора сохранять энергию и определяет время его работы без подзарядки.

Высвобождаемая емкость   – это заряд, который аккумулятор отдает до того как его напряжение станет равным напряжению окончания разряда. Доступная емкость  – это высвобождаемая емкость полностью заряженного аккумулятора.  Для нового аккумулятора доступная емкость равна или немного отличается от номинальной. В процессе эксплуатации доступная емкость уменьшается.

Заряженность (SoC)  — это отношение высвобождаемой емкости к доступной. Характеризует текущий заряд аккумулятора. Измеряется в процентах

Работоспособность (SoH) – отношение доступной емкости к номинальной.

Контроль аккумуляторов под нагрузкой

Красная кривая – это зависимость напряжения аккумулятора от уровня его заряда без нагрузки. Синяя линия —  фактический профиль напряжения аккумуляторной батареи для некоторой заданной нагрузки постоянного тока.
Зеленая — «Напряжение окончания разряда». Поскольку у аккумулятора есть ненулевое внутреннее сопротивление, синяя кривая расположена ниже красной. Чем больше потребляемый ток, тем сильнее реальный заряд отличается от максимально возможногоТакое устройство не только не сможет предсказать оставшееся время работы аккумулятора, но и не точно оценит его текущее состояние. За красивым индикатором кроется обычный вольтметр

Напряжение полностью заряженного аккумулятора выше чем разряженного. На этом факте основан самый простой способ контроля – измерить текущее напряжение аккумулятора и сравнить его с напряжением полностью заряженной батареи. Однако такая оценка оказывается не слишком аккуратной. По ней с уверенностью можно утверждать лишь, что аккумулятор заряжен на 100% и что он полностью разряжен. Не высокая точность вызвана тем, что при заданном состояния заряда и различных уровнях нагрузки мгновенное напряжение аккумулятора не постоянно, а колеблется вверх-вниз.

Скачки напряжения зависят от внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи. Если ток разряда очень мал, то внутренние потери не велики и заряд, аккумулятора практически равен максимально возможному. При более высокой нагрузке потери увеличиваются и заряд, отданный аккумулятором до момента достижения минимального рабочего напряжения оказывается меньше.

Счетчик ампер часов

Вместо того, чтобы определять состояние аккумулятора по напряжению, можно измерять ток. Счетчик ампер часов контролирует ток, получаемый и отдаваемый аккумулятором, суммирует его за период использования и прибавляет вычисленное значение к начальной заряженности  аккумуляторной батареи. Поскольку исходное состояние аккумулятора и ток заряда-разряда можно измерить достаточно точно, счетчик ампер часов определяет текущее состояние аккумулятора достовернее, чем вольтметр. Однако у него тоже есть несколько недостатков

Как и в любом устройстве в аккумуляторе существуют потери, поэтому отдаваемый им заряд всегда меньше полученного. Потери не постоянны, а зависят от температуры, тока заряда-разряда и возраста батареи. Эффективность одного и того же аккумулятора в разных условиях разная.

Максимальный измеряемое напряжение, В 95 199
Максимальный измеряемый ток, А 500 199
Шунт 500А/50мВ 200А/100мВ
Количество подключаемых групп АКБ 1 4
Измерение напряжения групп АКБ, шт 1 4
Измерение тока групп АКБ, шт 1 4
Измерение заряженности групп АКБ, шт 1 1
Реле Высокое и низкое напряжение, высокий ток, низкий заряд аккумулятора
Подключение Отрицательный проводник Положительный или отрицательный проводник
ЗАКАЗАТЬ ЗАКАЗАТЬ

Однако кулонометр не учитывает потери и со  временем его показания все больше и больше отличаются от реального состояния аккумулятора. Чтобы избежать расхождений кулонометры необходимо регулярно перекалибровать

Если аккумулятор отключен от нагрузки и оставлен без подзарядки, то через токоизмеряющий датчик кулонометра ток не потечет. Но химические реакции в батарее по-прежнему будут идти и со временем ее энергия уменьшится. Через неделю напряжение ячеек и состояние аккумулятора изменятся, однако подсчет кулонов ничего об этом не скажет. Саморазряд аккумулятора кулонометр не учитывает

В процессе эксплуатации доступная емкость аккумулятора уменьшается. Текущее значение емкости кулонометр определить не может и ему регулярно приходится указывать верхнюю и нижнюю точки отсчета. Это делают полностью разряжая и заряжая аккумулятор. В реальных условиях это не всегда возможно и со временем показания кулонометра становятся все менее точными

Батарейный монитор

Схема подключения батарейного монитора Sterling Power PMP1. Устройство контролирует состояние всей электрической системы на катере или яхте. Ток измеряется на выходе с генератора, на входе и выходе сервисной аккумуляторной батареи. На стартовом аккумуляторе контролируется только напряжение

Современный батарейный монитор – это не просто счетчик ампер часов, а интеллектуальное устройство контроля аккумуляторов. Перед началом работы в монитор вводят номинальную емкость аккумулятора, в течении нескольких циклов устройство «обучается» и затем работает без постороннего вмешательства. Монитор следит за током, напряжением и температурой аккумуляторной батареи и сравнивает получаемые данные с собственной моделью аккумулятора. На основе фактических данных параметры модели корректируются и она  постоянно соответствует реальному состоянию работающего аккумулятора

Батарейные мониторы могут контролировать одну или несколько аккумуляторных батарей. Самое простое устройство измеряет напряжение, ток и заряженность единственного аккумулятора. Более продвинутые модели рассчитаны на две или три аккумуляторных группы. Для основной батареи они измеряют напряжение, ток и заряженность, а для дополнительных только ток и напряжение или только напряжение.

Модели, имеющие модульный принцип, позволяют добавлять в цепь до 20 независимых датчиков тока или «интеллектуальных» шунтов, и контролируют с их помощью до 6 аккумуляторных батарей. Такие мониторы имеют встроенный Wi-Fi модуль и передают информацию о состоянии аккумуляторов на смартфон или планшет владельца.

Установка устройства контроля аккумуляторов

«Интеллектуальные» шунты можно соединять между собой, чтобы на одном дисплее контролировать состояние до 6 аккумуляторных батарей. Один шунт не только измеряет напряжение, ток и заряженность аккумулятора, но и контролирует емкости и температуру

Если для запуска двигателя используется выделенный аккумулятор, то измерять потребляемый и отдаваемый им ток не обязательно. На стартовом аккумуляторе контролируют только напряжение. Зато на сервисной аккумуляторной батарее измеряют входной и выходной ток, напряжение и уровень заряда.

Если чисто стартового аккумулятора на лодке нет, а оба аккумулятора попеременно используются и для запуска двигателя и для питания бортового оборудования, устанавливают два шунта или перемещают шунт таким образом, чтобы через него протекал ток от обоих аккумуляторных батарей

В любой момент на лодке желательно знать куда уходит и откуда поступает энергия в аккумуляторную батарею. Несколько шунтов позволяют монитору отображать ток получаемый аккумуляторами от солнечных панелей и ветрогенератора или потребляемый микроволновой печью, холодильником и инвертором. Контроль мощных  устройств необходим, поскольку высокий ток способен быстро разрядить и повредить аккумулятор

Дисплей батарейного монитора отображает ток, который аккумуляторная батарея получает от дополнительных источников зарядки и отдает мощным потребителям. Голубая линия — солнечные панели. Желтые линии — потребители

Правильно установленный батарейный монитор – это незаменимый  инструмент для поиска неисправностей в электрической системе. С его помощью, например,  можно обнаружить, что солнечные панели стали грязными и больше не заряжают аккумуляторы как положено.

Большинство мониторов для измерения тока используют шунты, которые устанавливают на отрицательной стороне электрической цепи. Некоторые модели, позволяют использовать для этого и отрицательный и положительный проводники. Для контроля за потребителями (инверторами, подруливающими устройствами) или генераторами электрической энергии (зарядными устройствами, солнечными панелями) можно выбрать как положительную так и отрицательную сторону. Контроль за состоянием аккумулятора лучше производить на отрицательной стороне.

Стандартные шунты имеют номинал 200, 300 или 500 А. Однако если нагрузка в цепях не велика можно использовать шунт, состоящий из нескольких линий, каждая из которых рассчитана на  25 А.

Профилактический контроль аккумуляторов

Существует несколько способов выяснить состояния аккумулятора

  1. Проверить плотность электролита
  2. Проверить напряжение холостого хода
  3. Замерить напряжение под высокой нагрузкой
  4. Использовать тестер проводимости
  5. Выполнить полную проверку емкости

Плотность измеряют только у аккумуляторов с жидким электролитом. Соответствие заряженности аккумулятора плотности электролита приведено в таблице

Заряженность аккумулятора Плотность электролита при 27 С Плотность электролита при 16 С
100 1,265 1,273
75 1,225 1,233
50 1,190 1,198
25 1,155 1,163
0 1,120 1,128

 

Напряжение холостого хода

Заряженность аккумулятора можно приблизительно оценить по напряжению холостого хода, измеряемому между клеммами аккумулятора когда в цепи не течет никакой ток. Потребителей на лодке проще всего отключить от аккумуляторной батареи с помощью главного выключателя ( для этого достаточно перевести его в положение OFF). Однако так никогда не стоит делать при работающем двигателе – выпрямительные диоды генератора могут сгореть. Если на лодке установлены дополнительные источники зарядки — солнечные панели или ветрогенератор, то для получения правдивого результата измерения их также необходимо отключить.

Заряженность аккумулятора С жидким электролитом Гелевый AGM
100 12,7-12,6 12,95-12,85 12,9-12,8
75 12,4 12,65 12,6
50 12,2 12,35 12,3
25 12,0 12,0 12,0
0 11,8 11,8 11,8

 

Напряжение холостого хода зависит от того каким было начальное состояние аккумулятора, заряжался или разряжался он перед проверкой и от того сколько времени он находится в состоянии покоя. Напряжение правильно отразит состояние аккумулятора, если нагрузка и устройства зарядки отключены от него как минимум за десять минут до измерения. Результаты окажутся точнее, если аккумулятор находится в состоянии покоя 1-2 часа, а еще лучше в течении 12 часов. У гелевых и AGM аккумуляторов время выравнивания напряжения достигает 48 часов.

Проверка емкости аккумулятора

Емкость это — главная характеристика аккумулятора. Если она существенно меньше номинальной, то срок службы аккумулятора подходит к концу. Другие параметры, влияющие на работоспособность батареи — это внутреннее сопротивление и саморазряд. Внутреннее сопротивление ограничивает ток аккумулятора, а высокий саморазряд указывает на механические дефекты пластин.

Напряжение или плотность электролита свинцово-кислотного аккумулятора могут указывать на его полный или почти полный заряд, но батарея не будет нормально функционировать из-за существенной потери емкости, которая произошла из-за сульфатации пластин, коррозии решеток или осыпания активного материала. Правильные напряжение холостого хода и плотность электролита говорят о том, что доступная емкость аккумулятора заряжена полностью, но не дают информации о том какова она по отношению к первоначальной. Выяснить это позволяют тестер проводимости и нагрузочная вилка.

Нагрузочный тестер искусственно создает для аккумулятора высокую нагрузку и одновременно измеряет напряжение аккумулятора. Исправный 12-вольтовый аккумулятор удерживает под нагрузкой напряжение выше 10 Вольт в течении 10 и более секунд. Напряжение же на аккумуляторе с уменьшившейся емкостью быстро падает. Если напряжение 12-вольтового аккумулятора в течении 15 секунд опускается ниже 9,5 вольт, аккумулятор скорее всего надо менять.

Для гелевых и AGM аккумуляторов нагрузка должна быть равна половине тока холодного пуска (ССА) или утроенной номинальной емкости С20 аккумулятора.

В процессе эксплуатации внутреннее сопротивление аккумулятора возрастает. Это становится особенно заметно, если пластины поражены сульфатацией. Доступную площадь пластин, а значит и способность аккумулятора отдавать ток, характеризует проводимость —  величина обратная внутреннему сопротивлению. Значение проводимости также используют для поиска дефектных пластин, короткого замыкания или обрывов цепи в аккумуляторе

Проводимость аккумулятора измеряют с помощью тестера, который кроме этого определяет и текущую доступную емкость аккумулятора (SoH). Номинал тестера должен соответствовать типу, емкости и току холодного пуска проверяемой аккумуляторной батареи.

Реальную емкость аккумулятора можно выяснить полностью разрядив его током в 1/20 от его номинальной емкости.  Перед проверкой аккумулятор сначала полностью заряжают, а затем разряжают до тех пор пока его напряжение не опустится до 10,5 вольт. Емкость вычисляют умножая время работы аккумулятора под нагрузкой на ток разряда. Если полученное в ходе проверки значение составляет меньше 80% от номинальной емкости, аккумулятор необходимо зарядить и проверить еще раз. Если при повторной проверке емкость также не поднялась выше 80%, аккумулятор скорее всего необходимо менять

После испытания аккумулятор необходимо немедленно зарядить, чтобы не допустить его сульфатации.

Полную проверку емкости сервисных аккумуляторных батарей желательно проводить перед началом каждого сезона или перед любой многодневной поездкой на катере или яхте

12 вольт, li ion (литий ионные)

Аккумуляторный инструмент удобен на природе, местах, лишенных стабильного постоянного доступа к электропитанию. Отсутствие кабеля позволяет избежать неудобств с удлинителями, страха перегрузить сеть, запутывания проводами, невозможности подлезть к труднодоступным участкам.

Эксплуатация аккумуляторного инструмента имеет свои особенности. Как правильно зарядить аккумулятор, не испортив? Из чего состоят, чем отличаются? Ответы – в статье.

Устройство аккумулятора шуруповерта

Основные элементы конструкции:

  • Корпус, на котором размещены контакты (соединяют с з/у или электроинструментом).
  • «Банки» (как правило, их несколько), объединенные общей цепью.
  • Для безопасной эксплуатации есть температурный датчик, предотвращающий перегрев.

Характеристики АКБ для шуруповертов:

  • Напряжение (В) – это показатель, характеризующий возможности инструмента. Оно влияет на то, насколько сложные задачи получится выполнить с его помощью. Напряжение можно охарактеризовать как эквивалент мощности сетевых приборов. Показатель непостоянен: достигает пика при полностью заряженной батарее, постепенно снижается в процессе разрядки. Именно поэтому есть смысл выполнять работы, требующие высокой силы удара, вначале.
  • Емкость характеризует, какое количество энергии накапливает устройство. Влияет на продолжительность работы на одном заряде. Надо помнить – одно устройство с одной батареей будет работать разное время (зависит от сложности задач).
  • Масса и габариты влияют на то, насколько комфортно использовать их с инструментом. Устройство с тяжелой батареей продолжительно удерживать на весу будет неудобно, что скажется на производительности и качестве выполняемых работ.
  • Дополнительный функционал. Индикатор отражает, какое количество энергии осталось до полной разрядки. Полезен, чтобы распланировать рабочее время. Некоторые производители выпускают батареи, совместимые с рядом разнообразных инструментов: триммерами, шуруповертами, электропилами, лобзиками.

Какие типы аккумуляторов существуют?

Какие разновидности АКБ используются дрелями-шуруповертами?

  • Никель-кадмиевые (NiCd). Первый тип устройств, долго держит зарядку, оснащен достаточной емкостью. Есть эффект памяти, который запрещает ставить на зарядку при неполном разряде батареи. Поэтому частая подзарядка недопустима, это ведет к сокращению емкости АКБ. Перед первым использованием сначала полностью зарядите блок, потом начинайте работу с инструментом. Никель-кадмиевые используются шуруповертами бюджетного класса. Они дешевые. Подойдут для нечастого использования.
  • Никель-металл-гидридные (NiMH). Пришли на смену никель-кадмиевым. Более экологичны и меньше весят. Хуже сохраняют зарядку в режиме бездействия, за счет чего может быстро снизиться емкость батареи. Желательно подзаряжать перед каждым применением, всегда брать с собой зарядное устройство.
  • Литий-ионные (Li-Ion). Характерны достаточной емкостью батареи. Лишены эффекта памяти, рассчитаны на интенсивное и регулярное применение. Быстро заряжаются, циклов насчитывают до 1000. Отличаются сравнительно высокой стоимостью. Быстрее разряжаются, когда работают при низких температурах, давая нестабильный поток энергии. Хранить такие батареи нужно разряженными наполовину, периодически восполняя емкость.

Особенности и правила зарядки АКБ шуруповертов

Батареи произведены из разных материалов. Это влияет на размеры, вес, возможность сверлить при минусовых температурах, напряжение, емкость, подверженность эффекту памяти. Последний особенно влияет на принцип зарядки шуруповерта.


Эффект памяти – это потеря емкости, достигаемая неполной разрядкой аккумуляторной батареи. Если прекратить использование инструмента до того, как он разрядится полностью, устройство “запомнит” это и не будет использовать ресурс в полном объеме. Несоблюдение правил эксплуатации батареи сокращает емкость.


Сколько времени нужно заряжать аккумулятор шуруповерта?

Перед тем, как зарядить аккумуляторную дрель или шуруповерт, нужно определить, сколько времени потребуется для этой процедуры. Период прописан в инструкции, прилагающейся к инструменту. Некоторые модели имеют световую индикацию – она отобразит, когда прибор полностью заряжен. После завершения зарядки сразу отсоедините батарею от з/у.

Обычно время заряда составляет от получаса до 7 часов, в зависимости от типа батареи и зарядного устройства. Дольше всего подпитываются энергией никель-кадмиевые – 3-7 ч.

Правила хранения аккумулятора шуруповерта

Литий-ионные

Лишены эффекта памяти: можно подзаряжать на любой стадии. Не стоит допускать полного разряда – приводит к выключению защитных контроллеров, предотвращающих перегрузки. В результате этого устройство может не выдержать интенсивную эксплуатацию, выйти из строя.

Никель-кадмиевые

Аккумулятор перед хранением разряжают практически полностью (до состояния нерабочего инструмента). Чтобы убрать устройство на долгое хранение (более 6 месяцев), выполните от 3 до 5 полных курсов заряда-разрядки.

Никель-металл-гидридные

Больше остальных типов подвержены быстрому саморазряду. После длинного срока хранения нужно поставить АКБ на зарядное устройство минимум на сутки, чтобы восполнить запасы энергии. Отмечается снижение емкости после 300 циклов заряда-разрядки.

Заряжать аккумулятор перед хранением?

Как с прошлым пунктом, зависит от типа, есть ли смысл зарядка АКБ перед хранением.

Li-Ion

На хранение литий-ионный аккумулятор нужно убирать с зарядом в 50%, периодически (1 раз / 1-2 мес.) доставать и подзаряжать.

NiCd

Хранить в разряженном состоянии.

NiMH

Постоянно поддерживать уровень зарядки, периодически восполнять.

Что делать, если АКБ шуруповерта не заряжается?

Условия хранения и эксплуатации выполнялись, экзотические способы зарядки не использовались, а АКБ перестал заряжаться. Что делать?

  1. Осмотрите контакты между клеммами аккумуляторного блока и з/у. Причина неработоспособности может оказаться в недостаточно высоком контакте. В этом случае рекомендуем разобрать зарядное устройство, после чего подогнуть клеммы.
  2. В корпус з/у могли попасть грязь, мелкие частицы пыли. Чтобы этого избежать, своевременно протирайте контактную группу. Признаки загрязнения – это уменьшенное время работы дрели-шуруповерта, восполнение заряда проходит быстрее.

НАДО ЗНАТЬ! Попытка самостоятельно разобрать инструмент и сопутствующие детали, отремонтировать лишит гарантии. Сомневаетесь в технических навыках – отнесите неработающее оборудование в сервис.


Что делать, если аккумулятор не держит заряд?

  • Заказать новый. Если аккумулятор не держит заряд, его циклы закончились. Нормально, что АКБ со временем изнашиваются.
  • Обратить внимание на условиях эксплуатации. Li-Ion для дрели-шуруповерта не держат при низкой температуре.
  • NiCd, NiMH подвержены эффекту памяти. Возможно, вы ставили заряжать аккумулятор шуруповерта до полной разрядки. Это становится причиной того, что аккумулятор не держит заряд – купите новый.
  • Инструмент куплен недавно, а аккумулятор не держит заряд? Возможно, попался бракованный экземпляр. Обратитесь в сервисный центр.

Сервис объявлений OLX: сайт объявлений в Украине

1 000 грн.

Договорная

Одесса, Киевский Сегодня 21:41

Водяховка Сегодня 21:41

Борисполь Сегодня 21:41

250 грн.

Договорная

Одесса, Приморский Сегодня 21:41

Киев, Святошинский Сегодня 21:41

550 грн.

Договорная

Любешов Сегодня 21:41

Бердянск Сегодня 21:40

Ковель Сегодня 21:40

3 300 грн.

Договорная

Скнилов Сегодня 21:40

Самый простой индикатор заряда батарейки.

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах? Какие существуют индикаторы заряда автомобильного аккумулятора

От качества зарядки аккумулятора зависит, насколько успешно пройдет запуск автомобиля. Не многие водители следят за степенью зарядки АКБ. В статье рассматривается такое полезное устройство как индикатор заряда автомобильного аккумулятора: как устроен, работает, дается инструкция и видео, как его самостоятельно изготовить.

[ Скрыть ]

Характеристика индикатора уровня заряда батареи

На современных автомобилях с бортовым компьютером водитель имеет возможность получить информацию об уровне . Старые модели оборудованы аналоговыми вольтметрами, но они не отражают истиной картины состояния аккумулятора. Индикатор напряжения (ИН) аккумулятора — вариант иметь оперативную информацию о напряжении батареи.

Предназначение и устройство

На ИН возложены две функции – показывать, как заряжается АКБ от генератора, и информировать о величине заряда аккумулятора автомобиля. Проще всего собрать такое устройство своими руками. Схема самодельного устройства простая. Приобретя необходимые детали, легко собрать индикатор своими руками. Таким образом можно сэкономить, так как себестоимость прибора получается низкой (автор видео — AKA KASYAN).

Принцип действия

Индикатор уровня заряда имеет три светодиодные лампочки разных цветов. Обычно это: красный, зеленый и синий. Каждый из цветов имеет свою информативную нагрузку. Красный цвет означает низкую зарядку, которая является критичной. Синий цвет соответствует рабочему режиму. Зеленый цвет говорит о полной заряженности аккумулятора.

Разновидности

ИН могут быть размещены на аккумуляторных батареях в виде гидрометра или в виде отдельных устройств с информационным дисплеем. Встроенные ИН обычно размещают на . Они оснащаются поплавковым индикатором (гидрометром). Он имеет простую конструкцию.

Выпускаются заводские ИН:

  1. DC-12 В. Устройство представляет собой конструктор. С его помощью можно контролировать заряженность АКБ и работоспособность реле-регулятора.
  2. Для тех, у кого машина оборудована вторым аккумулятором, полезным устройством будет панель с индикатором от TMC. Это панель из алюминия с размещенным на ней вольтметром и переключателем с одной батареи на другую.
  3. ИН Signature Gold Style и Faria Euro Black Style – определяют уровень заряда аккумулятора. Но их стоимость слишком высокая, поэтому на них небольшой спрос.

Руководство по изготовлению устройства в домашних условиях

Самым простым и дешевым вариантом является ИН, изготовленный своими руками. Его назначение – контролировать, как работает АКБ при значении напряжения в бортовой сети в пределах 6-14В.

Чтобы прибор не работал постоянно, его следует подключать через замок зажигания. В этом случае он будет работать, когда вставлен ключ.

Для схемы понадобятся следующие детали:

  • печатная плата;
  • резисторы: 2 сопротивлением 1 кОМ, 1 сопротивлением 2 кОм и 3 сопротивлением 220 Ом;
  • транзисторы: ВС547 — 1 и ВС557 — 1;
  • стабилитроны: один на 9,1 В, один на 10 В;
  • светодиодные лампочки (RGB): красный, синий, зеленый.

У светодиодов с помощью тестера нужно определить и проверить выводы, чтобы они соответствовали цвету. Собирается прибор согласно схеме.


Компоненты примеряют на плату и вырезают ее соответствующих размеров. Желательно компоновать комплектующие так, чтобы они занимали поменьше места.

Светодиоды лучше припаивать к проводам, а не на плату, чтобы индикаторы удобнее было размещать на приборной панели.

По изготовленному устройству нельзя определить конкретные значения напряжения батареи, можно лишь ориентироваться в каких пределах оно находится:

  • красный горит, если напряжение от 6 до 11 В;
  • синий соответствует напряжению от 11 до 13 В;
  • зеленый означает полную зарядку, то есть напряжение превышает 13 В.

Индикатор напряжения аккумулятора можно устанавливать в любом месте салона. Удобнее всего размещать его в нижней части рулевой колонки: светодиоды будут хорошо видны, и не будут мешать управлению. Кроме того, прибор легко будет подключить к замку зажигания. После установки водитель сможет всегда знать, насколько заряжена батарея его автомобиля и заряжать свой аккумулятор в случае необходимости.

Делаем схему контроля зарядки аккумулятора для авто

В этой статье хочу рассказать, как сделать автоматический контроль за зарядным устройством, то есть, чтобы ЗУ само отключалось по завершению зарядки, а при снижении напряжения на АКБ опять включалось зарядное устройство.

Меня попросил мой отец сделать данный девайс, так как гараж находится далековато от дома и бегать проверять, как там себя чувствует зарядка, поставленная заряжать аккумулятор, не очень удобно. Конечно можно было купить данный девайс на Али, но после введения оплаты за доставку, плата подорожала и поэтому было решено сделать самоделку своими руками. Если кто хочет купить готовую плату, то вот ссылка..http://ali.pub/1pdfut

Поискал плату по инету в формате.lay, так и не нашёл. Решил делать всё сам. А программой Sprint Layout’ познакомился впервые. поэтому о многих функциях просто не знал (например шаблон), рисовал всё вручную. Хорошо, что плата не такая уж и большая, получилось всё нормально.Дальше перекись водорода с лимонной кислотой и травление.Все дорожки пролудил и просверлил отверстия.Дальше пайка деталей, Ну вот и готовый модуль

Схема для повторения;

Плата в формате.lay скачать…

Всего вам доброго…

xn--100—j4dau4ec0ao.xn--p1ai

Простой индикатор заряда и разряда аккумулятора

Данный индикатор заряда аккумулятора основан на регулируемом стабилитроне TL431. С помощью двух резисторов можно установить напряжение пробоя в диапазоне от 2,5 В до 36 В.

Приведу две схемы применения TL431 в качестве индикатора заряда/разряда аккумулятора. Первая схема предназначена для индикатора разрядки, а вторая для индикатора уровня заряда.

Единственная разница — это добавление n-p-n транзистора, который будет включать какой-либо сигнализатор, например, светодиод или зуммер. Ниже приведу способ вычисления сопротивления R1 и примеры на некоторые напряжения.

Схема индикатора разряда аккумулятора

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью делителя напряжения на резисторах R1 и R2. В случае индикатора разряда, светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше, чем необходимо. Поэтому в схему добавлен n-p-n транзистор.

Как можно видеть регулируемый стабилитрон регулирует отрицательный потенциал, поэтому в схему добавлен резистор R3, задачей которого является включение транзистора, когда TL431 выключен. Резистор этот на 11k, подобранный методом проб и ошибок. Резистор R4 служит для ограничения тока на светодиоде, его можно вычислить с помощью закона Ома.

Конечно, можно обойтись и без транзистора, но тогда светодиод будет гаснуть, когда напряжение упадет ниже выставленного уровня — схема ниже. Безусловно, такая схема не будет работать при низких напряжениях из-за отсутствия достаточного напряжения и/или тока для питания светодиода. Данная схема имеет один минус, который заключается в постоянном потреблении тока, в районе 10 мА.

Схема индикатора заряда аккумулятора

В данном случае индикатор заряда будет гореть постоянно, когда напряжение больше, чем то, которые мы определили с помощью R1 и R2. Резистор R3 служит для ограничения тока на диод.

Пришло время для того, что всем нравится больше всего — математики

Я уже говорил в начале, что напряжение пробоя может изменяться от 2,5В до 36В посредством входа «Ref». И поэтому, давайте попытаемся кое-что подсчитать. Предположим, что индикатор должен загореться при снижении напряжении аккумулятора ниже 12 вольт.

Сопротивление резистора R2 может быть любого номинала. Однако лучше всего использовать круглые числа (для облегчения подсчета), например 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).

Резистор R1 рассчитаем по следующей формуле:

R1=R2*(Vo/2,5В — 1)

Предположим, что наш резистор R2 имеет сопротивление 1к (1000 Ом).

Vo — напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12В).

R1=1000*((12/2,5) — 1)= 1000(4,8 — 1)= 1000*3,8=3,8к (3800 Ом).

Т. е. сопротивление резисторов для 12В выглядят следующим образом:

А здесь небольшой список для ленивых. Для резистора R2=1к, сопротивление R1 составит:

  • 5В – 1к
  • 7,2В – 1,88к
  • 9В – 2,6к
  • 12В – 3,8к
  • 15В — 5к
  • 18В – 6,2к
  • 20В – 7к
  • 24В – 8,6к

Для низкого напряжения, например, 3,6В резистор R2 должен иметь бОльшее сопротивление, например, 10к поскольку ток потребления схемы при этом будет меньше.

Источник

www.joyta.ru

Простейший индикатор уровня заряда батареи

Самое удивительное то, что схема индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи не содержит ни транзисторов, ни микросхем, ни стабилитронов. Только светодиоды и резисторы, включенные таким образом, что обеспечивается индикация уровня подведенного напряжения.

Схема индикатора


Работа устройства основывается на начальном напряжении включения светодиода. Любой светодиод — это полупроводниковый прибор, который имеет граничную точку напряжения, только превысив которую он начинает работать (светить). В отличии от лампы накаливания, которая имеет почти линейные вольтамперные характеристики, светодиоду очень близка характеристика стабилитрона, с резкой крутизной тока при увеличении напряжения.Если включить светодиоды в цепь последовательно с резисторами, то каждый светодиод начнет включаться только после того, как напряжение превысит сумму светодиодов в цепи для каждого отрезка цепи в отдельности. Порог напряжения открытия или начала загорания светодиода может колебаться от 1,8 В до 2,6 В. Все зависит от конкретной марки.В итоге, каждый светодиод загорается только после того, как загорелся предыдущий.

Сборка индикатора уровня заряда батареи


Схему я собрал на универсальной монтажной плате, спаяв вывода элементов между собой. Для лучшего восприятия я взял светодиоды разных цветов.Такой индикатор можно сделать не только на шесть светодиодов, а к примеру, на четыре. Использовать индикатор можно не только для аккумулятора, но для создания индикации уровня на музыкальных колонках. Подключив устройство к выходу усилителя мощности, параллельно колонке. Тем самым можно отслеживать критические уровни для акустической системы.Возможно найти и другие применения этой, по истине, очень простой схемы.

sdelaysam-svoimirukami.ru

Индикатор окончания заряда аккумулятора на светодиодах

Индикатор заряда аккумулятора – нужная штука в хозяйстве любого автомобилиста. Актуальность такого устройства возрастает многократно, когда холодным зимним утром автомобиль, почему-то, отказывается заводиться. В этой ситуации стоит определиться, то ли звонить другу, что бы тот приехал и помог завестись от своей батареи, либо аккумулятор приказал долго жить, разрядившись ниже критического уровня.

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:

  • аналоговые;
  • цифровые.

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

Принципиальная схема индикатора

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.

svetodiodinfo.ru

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Успешный пуск автомобильного двигателя во многом зависит от состояния заряда аккумулятора. Регулярно проверять напряжение на клеммах с помощью мультиметра – неудобно. Гораздо практичнее воспользоваться цифровым или аналоговым индикатором, расположенным рядом с приборной панелью. Простейший индикатор заряда аккумулятора можно сделать своими руками, в котором пять светодиодов помогают отслеживать постепенный разряд либо заряд батареи.

Принципиальная схема

Рассматриваемая принципиальная схема индикатора уровня заряда представляет собой простейшее устройство, отображающее уровень заряда аккумулятора (АКБ) на 12 вольт.
Её ключевым элементом является микросхема LM339, в корпусе которой собрано 4 однотипных операционных усилителя (компаратора). Общий вид LM339 и назначение выводов показан на рисунке.
Прямые и инверсные входы компараторов подключены через резистивные делители. В качестве нагрузки используются индикаторные светодиоды 5 мм.

Диод VD1 служит защитой микросхемы от случайной смены полярности. Стабилитрон VD2 задаёт опорное напряжение, которое является эталоном для будущих измерений. Резисторы R1-R4 ограничивают ток через светодиоды.

Принцип работы

Работает схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах следующим образом. Застабилизированное с помощью резистора R7 и стабилитрона VD2 напряжение 6,2 вольт поступает на резистивный делитель, собранный из R8-R12. Как видно из схемы между каждой парой этих резисторов формируются опорные напряжения разного уровня, которые поступают на прямые входы компараторов. В свою очередь, инверсные входы объединены между собой и через резисторы R5 и R6 подключены к клеммам аккумуляторной батарее (АКБ).

В процессе заряда (разряда) аккумулятора постепенно изменяется напряжение на инверсных входах, что приводит к поочередному переключению компараторов. Рассмотрим работу операционного усилителя OP1, который отвечает за индикацию максимального уровня заряда АКБ. Зададим условие, если заряженный аккумулятор имеет напряжение 13,5 В, то последний светодиод начинает гореть. Пороговое напряжение на его прямом входе, при котором засветится этот светодиод, рассчитаем по формуле:UOP1+ = UСТ VD2 – UR8,UСТ VD2 =UR8+ UR9+ UR10+ UR11+ UR12 = I*(R8+R9+R10+R11+R12)I= UСТ VD2 /(R8+R9+R10+R11+R12) = 6,2/(5100+1000+1000+1000+10000) = 0,34 мА,UR8 = I*R8=0,34 мА*5,1 кОм=1,7 ВUOP1+ = 6,2-1,7 = 4,5 В

Это означает, что при достижении на инверсном входе потенциала величиной более 4,5 вольт компаратор OP1 переключится и на его выходе появится низкий уровень напряжения, а светодиод засветится. По указанным формулам можно рассчитать потенциал на прямых входах каждого операционного усилителя. Потенциал на инверсных входах находят из равенства: UOP1- = I*R5 = UБАТ – I*R6.

Печатная плата и детали сборки

Печатная плата изготавливается из одностороннего фольгированного текстолита размером 40 на 37 мм, которую можно скачать здесь. Она предназначена для монтажа DIP элементов следующего типа:

  • резисторы МЛТ-0,125 Вт с точностью не менее 5% (ряд Е24)R1, R2, R3, R4, R7, R9, R10, R11– 1 кОм,R5, R8 – 5,1 кОм,R6, R12 – 10 кОм;
  • диод VD1 любой маломощный с обратным напряжением не ниже 30 В, например, 1N4148;
  • стабилитрон VD2 маломощный с напряжением стабилизации 6,2 В. Например, КС162А, BZX55C6V2;
  • светодиоды LED1-LED5 – индикаторные типа АЛ307 любого цвета свечения.

Данную схему можно использовать не только для контроля напряжения на 12 вольтовых аккумуляторах. Пересчитав номиналы резисторов, расположенных во входных цепях, получаем светодиодный индикатор на любое желаемое напряжение. Для этого следует задаться пороговыми напряжениями, при которых будут включаться светодиоды, а затем воспользоваться формулами для пересчёта сопротивлений, приведенные выше.

Читайте так же

ledjournal.info

Схемы индикаторов разряда li-ion аккумуляторов для определения уровня заряда литиевой батареи (например, 18650)

Что может быть печальнее, чем внезапно севший аккумулятор в квадрокоптере во время полета или отключившийся металлоискатель на перспективной поляне? Вот если бы можно было бы заранее узнать, насколько сильно заряжен аккумулятор! Тогда мы могли бы подключить зарядку или поставить новый комплект батарей, не дожидаясь грустных последствий.

И вот тут как раз рождается идея сделать какой-нибудь индикатор, который заранее подаст сигнал о том, что батарейка скоро сядет. Над реализацией этой задачи пыхтели радиолюбители всего мира и сегодня существует целый вагон и маленькая тележка различных схемотехнических решений — от схем на одном транзисторе до навороченных устройств на микроконтроллерах.

Внимание! Приведенные в статье схемы только лишь сигнализируют о низком напряжении на аккумуляторе. Для предупреждения глубокого разряда необходимо вручную отключить нагрузку либо использовать контроллеры разряда.

Вариант №1

Начнем, пожалуй, с простенькой схемки на стабилитроне и транзисторе:

Разберем, как она работает.

Пока напряжение выше определенного порога (2.0 Вольта), стабилитрон находится в пробое, соответственно, транзистор закрыт и весь ток течет через зеленый светодиод. Как только напряжение на аккумуляторе начинает падать и достигает значения порядка 2.0В + 1.2В (падение напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1), транзистор начинает открываться и ток начинает перераспределяться между обоими светодиодами.

Если взять двухцветный светодиод, то мы получим плавный переход от зеленого к красному, включая всю промежуточную гамму цветов.

Типовое различие прямого напряжения в двухцветных светодиодах составляет 0.25 Вольта (красный зажигается при более низком напряжении). Именно этой разницей определяется область полного перехода между зеленым и красным цветом.

Таким образом, не смотря на свою простоту, схема позволяет заранее узнать, что батарейка начала подходить к концу. Пока напряжение на аккумуляторе составляет 3.25В или более, горит зеленый светодиод. В промежутке между 3.00 и 3.25V к зеленому начинает подмешиваться красный — чем ближе к 3.00 Вольтам, тем больше красного. И, наконец, при 3V горит только чисто красный цвет.

Недостаток схемы в сложности подбора стабилитронов для получения необходимого порога срабатывания, а также в постоянном потреблении тока порядка 1 мА. Ну и, не исключено, что дальтоники не оценят эту задумку с меняющимися цветами.

Кстати, если в эту схему поставить транзистор другого типа, ее можно заставить работать противоположным образом — переход от зеленого к красному будет происходить, наоборот, в случае повышения входного напряжения. Вот модифицированная схема:

Вариант №2

В следующей схеме использована микросхема TL431, представляющая собой прецизионный стабилизатор напряжения.

Порог срабатывания определяется делителем напряжения R2-R3. При указанных в схеме номиналах он составляет 3.2 Вольта. При снижении напряжения на аккумуляторе до этого значения, микросхема перестает шунтировать светодиод и он зажигается. Это будет сигналом к тому, что полный разряд батареи совсем близок (минимально допустимое напряжение на одной банке li-ion равно 3.0 В).

Если для питания устройства применяется батарея из нескольких последовательно включенных банок литий-ионного аккумулятора, то приведенную выше схему необходимо подключить к каждой банке отдельно. Вот таким образом:

Для настройки схемы подключаем вместо батарей регулируемый блок питания и подбором резистора R2 (R4) добиваемся зажигания светодиода в нужный нам момент.

Вариант №3

А вот простая схема индикатора разрядки li-ion аккумулятора на двух транзисторах:
Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Старые советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107).

Вариант №4

Схема на двух полевых транзисторах, потребляющая в ждущем режиме буквально микротоки.

При подключении схемы к источнику питания, положительное напряжение на затворе транзистора VT1 формируется с помощью делителя R1-R2. Если напряжение выше напряжение отсечки полевого транзистора, он открывается и притягивает затвор VT2 на землю, тем самым закрывая его.

В определенный момент, по мере разряда аккумулятора, напряжение, снимаемое с делителя становится недостаточным для отпирания VT1 и он закрывается. Следовательно, на затворе второго полевика появляется напряжение, близкое к напряжению питания. Он открывается и зажигает светодиод. Свечение светодиода сигнализирует нам о необходимости подзаряда аккумулятора.

Транзисторы подойдут любые n-канальные с низким напряжением отсечки (чем меньше — тем лучше). Работоспособность 2N7000 в этой схеме не проверялась.

Вариант №5

На трех транзисторах:

Думаю, схема не нуждается в пояснениях. Благодаря большому коэфф. усиления трех транзисторных каскадов, схема срабатывает очень четко — между горящим и не горящим светодиодом достаточно разницы в 1 сотую долю вольта. Потребляемый ток при включенной индикации — 3 мА, при выключенном светодиоде — 0.3 мА.

Не смотря на громоздкий вид схемы, готовая плата имеет достаточно скромные габариты:

С коллектора VT2 можно брать сигнал, разрешающий подключение нагрузки: 1 — разрешено, 0 — запрещено.

Транзисторы BC848 и BC856 можно заменить на ВС546 и ВС556 соответственно.

Вариант №6

Эта схема мне нравится тем, что она не только включает индикацию, но и отрубает нагрузку.

Жаль только, что сама схема от аккумулятора не отключается, продолжая потреблять энергию. А жрет она, благодаря постоянно горящему светодиоду, немало.

Зеленый светодиод в данном случае выступает в роли источника опорного напряжения, потребляя ток порядка 15-20 мА. Чтобы избавиться от такого прожорливого элемента, вместо источника образцового напряжения можно применить ту же TL431, включив ее по такой схеме*:

*катод TL431 подключить ко 2-ому выводу LM393.

Вариант №7

Схема с применением так называемых мониторов напряжения. Их еще называют супервизорами и детекторами напряжения (voltdetector»ами). Это специализированные микросхемы, разработанные специально для контроля за напряжением.

Вот, например, схема, поджигающая светодиод при снижении напряжения на аккумуляторе до 3.1V. Собрана на BD4731.

Согласитесь, проще некуда! BD47xx имеет открытый коллектор на выходе, а также самостоятельно ограничивает выходной ток на уровне 12 мА. Это позволяет подключать к ней светодиод напрямую, без ограничительных резисторов.

Аналогичным образом можно применить любой другой супервизор на любое другое напряжение.

Вот еще несколько вариантов на выбор:

  • на 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
  • на 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
  • серия MN1380 (или 1381, 1382 — они отличаются только корпусами). Для наших целей лучше всего подходит вариант с открытым стоком, о чем свидетельствует дополнительная циферка «1» в обозначении микросхемы — MN13801, MN13811, MN13821. Напряжение срабатывания определяется буквенным индексом: MN13811-L как раз на 3,0 Вольта.

Также можно взять советский аналог — КР1171СПхх:

В зависимости от цифрового обозначения, напряжение детекции будет разным:

Сетка напряжений не очень-то подходит для контроля за li-ion аккумуляторами, но совсем сбрасывать эту микросхему со счетов, думаю, не стоит.

Неоспоримые достоинства схем на мониторах напряжения — чрезвычайно низкое энергопотребление в выключенном состоянии (единицы и даже доли микроампер), а также ее крайняя простота. Зачастую вся схема умещается прямо на выводах светодиода:

Чтобы сделать индикацию разряда еще более заметной, выход детектора напряжения можно нагрузить на мигающий светодиод (например, серии L-314). Или самому собрать простейшую «моргалку» на двух биполярных транзисторах.

Пример готовой схемы, оповещающей о севшей батарейке с помощью вспыхивающего светодиода приведен ниже:

Еще одна схема с моргающим светодиодом будет рассмотрена ниже.

Вариант №8

Крутая схема, запускающая моргание светодиода, если напряжение на литиевом аккумуляторе упадет до 3.0 Вольта:

Эта схема заставляет вспыхивать сверхяркий светодиод с коэффициентом заполнения 2.5% (т.е. длительная пауза — коротка вспышка — опять пауза). Это позволяет снизить потребляемый ток до смешных значений — в выключенном состоянии схема потребляет 50 нА (нано!), а в режиме моргания светодиодом — всего 35 мкА. Сможете предложить что-нибудь более экономичное? Вряд ли.

Как можно было заметить, работа большинства схем контроля за разрядом сводится к сравнению некоего образцового напряжения с контролируемым напряжением. В дальнейшем эта разница усиливается и включает/отключает светодиод.

Обычно в качестве усилителя разницы между опорным напряжением и напряжением на литиевом аккумуляторе используют каскад на транзисторе или операционный усилитель, включенный по схеме компаратора.

Но есть и другое решение. В качестве усилителя можно применить логические элементы — инверторы. Да, это нестандартное использование логики, но это работает. Подобная схема приведена в следующем варианте.

Вариант №9

Схема на 74HC04.

Рабочее напряжение стабилитрона должно быть ниже напряжение срабатывания схемы. Например, можно взять стабилитроны на 2.0 — 2.7 Вольта. Точная подстройка порога срабатывания задается резистором R2.

Схема потребляет от батареи около 2 мА, так что ее тоже надо включать после выключателя питания.

Вариант №10

Это даже не индикатор разряда, а, скорее, целый светодиодный вольтметр! Линейная шкала из 10 светодиодов дает наглядное представление о состоянии аккумулятора. Весь функционал реализован всего на одной-единственной микросхеме LM3914:

Делитель R3-R4-R5 задает нижнее (DIV_LO) и верхнее (DIV_HI) пороговые напряжения. При указанных на схеме значениях свечению верхнего светодиода соответствует напряжение 4.2 Вольта, а при снижении напряжения ниже 3х вольт, погаснет последний (нижний) светодиод.

Подключив 9-ый вывод микросхемы на «землю», можно перевести ее в режим «точка». В этом режиме всегда светится только один светодиод, соответствующий напряжению питания. Если оставить как на схеме, то будет светиться целая шкала из светодиодов, что нерационально с точки зрения экономичности.

В качестве светодиодов нужно брать только светодиоды красного свечения, т.к. они обладают самым малым прямым напряжением при работе. Если, например, взять синие светодиоды, то при севшем до 3х вольт аккумуляторе, они, скорее всего, вообще не загорятся.

Сама микросхема потребляет около 2.5 мА, плюс 5 мА на каждый зажженный светодиод.

Недостатком схемы можно считать невозможность индивидуальной настройки порога зажигания каждого светодиода. Можно задать только начальное и конечное значение, а встроенный в микросхему делитель разобьет этот интервал на равные 9 отрезков. Но, как известно, ближе к концу разряда, напряжение на аккумуляторе начинает очень стремительно падать. Разница между аккумуляторами, разряженными на 10% и 20% может составлять десятые доли вольта, а если сравнить эти же аккумуляторы, только разряженненные на 90% и 100%, то можно увидеть разницу в целый вольт!

Типичный график разряда Li-ion аккумулятора, приведенный ниже, наглядно демонстрирует данное обстоятельство:

Таким образом, использование линейной шкалы для индикации степени разряда аккумулятора представляется не слишком целесообразным. Нужна схема, позволяющая задать точные значения напряжений, при которых будет загораться тот или иной светодиод.

Полный контроль над моментами включения светодиодов дает схема, представленная ниже.

Вариант №11

Данная схема является 4-разрядным индикатором напряжения на аккумуляторе/батарейке. Реализована на четырех ОУ, входящих в состав микросхемы LM339.

Схема работоспособна вплоть до напряжения 2 Вольта, потребляет меньше миллиампера (не считая светодиода).

Разумеется, для отражения реального значения израсходованной и оставшейся емкости аккумулятора, необходимо при настройке схемы учесть кривую разряда используемого аккумулятора (с учетом тока нагрузки). Это позволит задать точные значения напряжения, соответствующие, например, 5%-25%-50%-100% остаточной емкости.

Вариант №12

Ну и, конечно, широчайший простор открывается при использовании микроконтроллеров со встроенным источником опорного напряжения и имеющих вход АЦП. Тут функционал ограничивается только вашей фантазией и умением программировать.

Как пример приведем простейшую схему на контроллере ATMega328.

Хотя тут, для уменьшения габаритов платы, лучше было бы взять 8-миногую ATTiny13 в корпусе SOP8. Тогда было бы вообще шикарно. Но пусть это будет вашим домашним заданием.

Светодиод взят трехцветный (от светодиодной ленты), но задействованы только красный и зеленый.

Готовую программу (скетч) можно скачать по этой ссылке.

Программа работает следующим образом: каждые 10 секунд опрашивается напряжение питания. Исходя из результатов измерений МК управляет светодиодами с помощью ШИМ, что позволяет получать различные оттенки свечения смешением красного и зеленого цветов.

Свежезаряженный аккумулятор выдает порядка 4.1В — светится зеленый индикатор. Во время зарядки на АКБ присутствует напряжение 4.2В, при этом будет моргать зеленый светодиод. Как только напряжение упадет ниже 3.5В, начнет мигать красный светодиод. Это будет сигналом к тому, что аккумулятор почти сел и его пора заряжать. В остальном диапазоне напряжений индикатор будет менять цвет от зеленого к красному (в зависимости от напряжения).

Вариант №13

Ну и на закуску предлагаю вариант переделки стандартной платы защиты (их еще называют контроллерами заряда-разряда), превращающий ее в индикатор севшего аккумулятора.

Эти платы (PCB-модули) добываются из старых батарей мобильных телефонов чуть ли не в промышленных масштабах. Просто подбираете на улице выброшенный аккумулятор от мобилы, потрошите его и плата у вас в руках. Все остальное утилизируете как положено.

Внимание!!! Попадаются платы, включающие защиту от переразряда при недопустимо низком напряжении (2.5В и ниже). Поэтому из всех имеющихся у вас плат необходимо отобрать только те экземпляры, которые срабатывают при правильном напряжении (3.0-3.2V).

Чаще всего PCB-плата представляет собой вот такую схемку:

Микросборка 8205 — это два миллиомных полевика, собранных в одном корпусе.

Внеся в схему некоторые изменения (показаны красным цветом), мы получим прекрасный индикатор разряда li-ion аккумулятора, практически не потребляющий ток в выключенном состоянии.

Так как транзистор VT1.2 отвечает за отключение зарядного устройства от банки аккумулятора от при перезаряде, то он в нашей схеме лишний. Поэтому мы полностью исключили этот транзистор из работы, разорвав цепь стока.

Резистор R3 ограничивает ток через светодиод. Его сопротивление необходимо подобрать таким образом, чтобы свечение светодиода было уже заметным, но потребляемый ток еще не был слишком велик.

Кстати, можно сохранить все функции модуля защиты, а индикацию сделать с помощью отдельного транзистор, управляющий светодиодом. То есть индикатор будет загораться одновременно с отключением аккумулятора в момент разряда.

Вместо 2N3906 подойдет любой имеющийся под рукой маломощный p-n-p транзистор. Просто подпаять светодиод напрямую не получится, т.к. выходной ток микросхемы, управляющий ключами, слишком мал и требует усиления.

Пожалуйста, учитывайте тот факт, что схемы индикаторов разряда сами потребляют энергию аккумулятора! Во избежание недопустимого разряда, подключайте схемы индикаторов после выключателя питания или используйте схемы защиты, предотвращающие глубокий разряд.

Как, наверное, не сложно догадаться, схемы могут быть использованы и наоборот — в качестве индикатора заряда.

electro-shema.ru

Индикатор для проверки и контроля уровня зарядки АКБ

Каким образом можно сделать не сложный индикатор напряжения для АКБ на 12V, который эксплуатируют в автомобилях, скутерах, а также прочей технике. Поняв принцип действия схемы индикатора и назначение его деталей, схему можно будет подстроить практически под любой вид заряжаемых батарей, меняя номиналы у соответствующих электронных компонентов.

Не секрет что необходимо контролировать разряд аккумуляторов, поскольку у них существует пороговое напряжение. При разрядке ниже порогового напряжения в аккумуляторе произойдет потеря значительной части его емкости, в результате он не сможет выдать заявленный ток, а покупка нового — удовольствие не из дешевых.

Принципиальная схема с номиналами, что в ней указаны, даст приблизительную информацию о напряжении на выводах АКБ с помощью трех светодиодов. Светодиоды могут быть любых цветов, но рекомендовано использовать такие, как показаны на фото, они дадут более четкое ассоциированное представление о состоянии аккумулятора (фото 3).

Если горит светодиод зеленого цвета — напряжение аккумулятора в приделах нормы (от 11,6 до 13 Вольт). Горит белый – напряжение 13 Вольт и более. Когда горит красный светодиод – необходимо отключать нагрузку, АКБ нуждается в подзарядке током в 0,1А., поскольку напряжение аккумулятора ниже 11,5 В., батарея разряжена более чем на 80%.

Внимание, указаны приблизительные значения, могут быть отличия, все зависит от характеристик компонентов используемых в схеме.

У светодиодов, используемых в схеме, потребляемый ток очень мал, менее15(mA). Те, кого это не устраивает, могут поставить в разрыв тактовую кнопку, в этом случае проверка АКБ будет произведена путем включения кнопки, и аналитики цвета загоревшегося светодиода.Плату необходимо защитить от воды и укрепить на аккумуляторной батарее. Получился примитивный вольтметр с постоянным источником энергии, состояние АКБ можно проверить в любой момент.

Плата очень маленьких размеров — 2,2 см. Использована микросхема Im358 в DIP-8 корпусе, точность прецизионных резисторов 1 %, за исключением ограничителей силы тока. Можно устанавливать любые светодиоды (3 mm, 5 mm) с силой тока 20 mA.

Контроль был произведен при помощи блока питания лабораторного на стабилизаторе линейном LM 317, срабатывание устройства четкое, возможно свечение двух светодиодов одновременно. Для точной настройки рекомендовано применять резисторы для подстройки (фото 2), с их помощью максимально точно можно отрегулировать напряжения, при которых загорятся светодиоды.Работа индикаторной схемы уровня зарядки аккумуляторной батареи. Главная деталь микросхема LM393 либо LM358 (аналоги КР1401СА3 / КФ1401СА3), в которой два компаратора (фото 5).

Как видим из (фото 5) есть восемь ножек, четыре и восемь – питание, остальные – входы и выходы компаратора. Разберем принцип работы одного из них, выводов три, входов два (прямой (не инвертирующий) «+» и инвертирующий «-») выход один. Напряжение опорное поступает на инвертирующий «+» (с ним сравнивается подаваемое на инвертирующий «-» вход).Если на прямом больше напряжение, чем на входе инвертирующем, (-) питания будет на выходе, в том случае когда наоборот (напряжения на инвертирующем большее, чем на прямом) на выходе (+) питания.

В цепь стабилитрон включен наоборот (анод к (-) катод к (+)), у него есть как говорят ток рабочий, при нем он будет хорошо стабилизировать, смотрим на графике (фото 7).

В зависимости от напряжения и мощности стабилитронов отличается ток, в документации указан ток минимума (Iz) и ток максимума (Izm) стабилизации. Необходимо выбрать нужный в указанном промежутке, хотя будет достаточно и минимального, резистор дает возможность достичь необходимого значения тока.

Ознакомимся с расчетом: полное напряжение равно 10 В., стабилитрон рассчитан на 5,6 В., имеем 10-5,6=4,4 В. Согласно документации min Iст=5 mA. В результате имеем R= 4,4 В. / 0,005 А. = 880 Ом. Возможны не большие отклонения в сопротивлении резистора, это не существенно, основным условием является ток не менее Iz.

Разделитель напряжения включает в себя три резистора 100 кОм, 10 кОм,82 кОм. Определенное напряжение «оседает» на данных пассивных компонентах, далее оно подается на вход инвертирующий.

От уровня зарядки АКБ зависит напряжение. Схема работает следующим образом, ZD1 5V6 стабилитрон который подает напряжение в 5,6 В. к прямым входам (напряжение опорное сравнивается с напряжением на входах не прямых).

В случае сильного разряда батареи, к не прямому входу первого компаратора будет подано напряжение меньше, чем на вход прямой. К входу компаратора второго тоже будет подаваться напряжение большее.

В итоге первый даст «-» на выходе, второй же «+», загорится светодиод красного цвета.

Светодиод зеленый будет светить, в случае если первый компаратор выдаст «+», а второй «-». Белый светодиод зажжется, если два компаратора подадут на выходе «+», по этой же причине возможно одновременное свечение зеленого и белого светодиодов.

Индикатор заряда аккумулятора своими руками на двух светодиодах — правильно обслуживаемые аккумуляторы будут работать у вас хорошо и долю. Обслуживание подразумевает, в частности, регулярный контроль напряжения аккумулятора. Изображенная на Рисунке 1 схема подходит для большинства типов аккумуляторов. Она содержит опорный светодиод LED REF , работающий при постоянном токе 1 мА и обеспечивающий эталонный световой поток постоянной интенсивности, не зависящей от напряжения аккумулятора.

Это постоянство обеспечивается резистором R1 включенным последовательно со светодиодом. Поэтому, даже если напряжение полностью заряженного аккумулятора упадет до полного разряда, ток через него изменится всего на 10%. Таким образом, можно считать, что интенсивность излучения остается постоянной в диапазоне напряжений аккумулятора, соответствующем переходу от состояния полного заряда до полного разряда.

Световой поток измерительного светодиода LED VAR меняется в соответствии с изменениями напряжения аккумулятора. Расположив светодиоды поблизости друг от друга, вы получите возможность легко сравнивать яркость их свечения, и, таким образом, определять статус аккумулятора. Используйте светодиоды с диффузно-рассеивающей линзой, поскольку приборы с прозрачной линзой раздражают ваши глаза. Обеспечьте достаточную оптическую изоляцию светодиодов, чтобы свет одного светодиода не попадал на линзу другого.

Работа измерительного светодиода

Измерительный светодиод работает при токе, меняющемся от 10 мА при полностью заряженном аккумуляторе до значений менее 1 мА при полном разряде. Стабилитрон D z с последовательным резистором R 2 необходимы для того, чтобы ток имел резкую зависимость от напряжения батареи. Сумма напряжения стабилитрона и падения напряжения на светодиоде должна быть чуть меньше, чем самое низкое напряжение аккумулятора. Это напряжение падает на резисторе R 2 . Изменения напряжения батареи вызывают большие изменения тока резистора R 2 . Если напряжение равно примерно 1 В, через светодиод LED VAR течет ток 10 мА, и он светится намного ярче, чем LED REF . Если напряжение ниже 0.1 В, интенсивность свечения LED VAR var будет меньше, чем у LED REF . показывая, что аккумулятор разряжен.

Индикатор заряда аккумулятора своими руками — непосредственно после окончания зарядки аккумулятора напряжение на нем превышает 13 В. Для схемы это безопасно, поскольку ток ограничен значением 10 мА. Если светодиоды горят ярко, быстро отпустите кнопку S 1 1(чтобы не допустить их повреждения (Рисунок 2). Хотя в примере на Рисунке 2 индикатор заряда подключен к 12-вольтовой свинцово-кислотной аккумуляторной батарее, вы без труда можете адаптировать эту схему к другим типам аккумуляторов. Кроме того, вы можете использовать ее для контроля напряжения.

Два зеленых светодиода индуцируют состояние, когда заряд батареи превышает 60%. Набор красных светодиодов показывает, что заряд аккумулятора упал ниже 20%. Светодиоды LED REFG и LED REFR подключены через резисторы R 1 и R 2 сопротивлением 10 кОм. Последовательное измерительными светодиодами, яркость свечения которых изменяется, включены стабилитроны и резисторы R 3 и R 4 сопротивлением 100 Ом. Диоды D 1 , D 2 и D 3 задают требуемое напряжение ограничения. Зависимость яркости свечения светодиодов от состояния аккумулятора показана в Табпице1.

Для расчета интенсивности свечения зеленого измерительного светодиода можно использовать следующее выражение:

V BATT = 10 G x 100 +V D1 +V D2 +V LEDG +V DZ1

V BATT =10 3 x 100+0.6+0.6+1.85+9.1=1225B.

Падение напряжения на используемых светодиодах при прямом токе 1 мА равно 1.85 В. Если характеристики светодиодов отличаются, сопротивления резисторов необходимо пересчитать. При этом напряжении светодиоды светятся одинаково, что соответствует заряду аккумулятора на 60%. Описание свинцово-кислотных аккумуляторов можно найти в. Для расчета интенсивности свечения красного измерительного светодиода можно использовать следующее выражение:

V BATT = I R x IOO+V D3 +V LEDR +V ZD2

При токе зеленого светодиода 1 мА

V BATT =10 -3 x 100 +0.6 + 1.85 + 9.1 =11.65 В.

Поскольку при таком напряжении оба красных светодиода светятся одинаково, это означает, что аккумулятор заряжен на 20%. Светодиод LED VARG varg не горит. Рисунок 3 показывает, что оба измерительных светодиода светятся ярче опорных, сообщая о том, что аккумулятор заряжен на 100%

С помощью двух резисторов можно установить напряжение пробоя в диапазоне от 2,5 В до 36 В.

Приведу две схемы применения TL431 в качестве индикатора заряда/разряда аккумулятора. Первая схема предназначена для индикатора разрядки, а вторая для индикатора уровня заряда.

Единственная разница — это добавление n-p-n транзистора, который будет включать какой-либо сигнализатор, например, светодиод или зуммер. Ниже приведу способ вычисления сопротивления R1 и примеры на некоторые напряжения.

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью R1 и R2. В случае индикатора разряда, светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше, чем необходимо. Поэтому в схему добавлен n-p-n транзистор.

Как можно видеть регулируемый стабилитрон регулирует отрицательный потенциал, поэтому в схему добавлен резистор R3, задачей которого является включение транзистора, когда TL431 выключен. Резистор этот на 11k, подобранный методом проб и ошибок. Резистор R4 служит для ограничения тока на светодиоде, его можно вычислить с помощью .

Конечно, можно обойтись и без транзистора, но тогда светодиод будет гаснуть, когда напряжение упадет ниже выставленного уровня — схема ниже. Безусловно, такая схема не будет работать при низких напряжениях из-за отсутствия достаточного напряжения и/или тока для питания светодиода. Данная схема имеет один минус, который заключается в постоянном потреблении тока, в районе 10 мА.

В данном случае индикатор заряда будет гореть постоянно, когда напряжение больше, чем то, которые мы определили с помощью R1 и R2. Резистор R3 служит для ограничения тока на диод.

Пришло время для того, что всем нравится больше всего — математики

Я уже говорил в начале, что напряжение пробоя может изменяться от 2,5В до 36В посредством входа «Ref». И поэтому, давайте попытаемся кое-что подсчитать. Предположим, что индикатор должен загореться при снижении напряжении аккумулятора ниже 12 вольт.

Сопротивление резистора R2 может быть любого номинала. Однако лучше всего использовать круглые числа (для облегчения подсчета), например 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).

Резистор R1 рассчитаем по следующей формуле:

R1=R2*(Vo/2,5В — 1)

Предположим, что наш резистор R2 имеет сопротивление 1к (1000 Ом).

Vo — напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12В).

R1=1000*((12/2,5) — 1)= 1000(4,8 — 1)= 1000*3,8=3,8к (3800 Ом).

Т. е. сопротивление резисторов для 12В выглядят следующим образом:

А здесь небольшой список для ленивых. Для резистора R2=1к, сопротивление R1 составит:

  • 5В – 1к
  • 7,2В – 1,88к
  • 9В – 2,6к
  • 12В – 3,8к
  • 15В — 5к
  • 18В – 6,2к
  • 20В – 7к
  • 24В – 8,6к

Для низкого напряжения, например, 3,6В резистор R2 должен иметь бОльшее сопротивление, например, 10к поскольку ток потребления схемы при этом будет меньше.

Успешный пуск автомобильного двигателя во многом зависит от состояния заряда аккумулятора. Регулярно проверять напряжение на клеммах с помощью мультиметра – неудобно. Гораздо практичнее воспользоваться цифровым или аналоговым индикатором, расположенным рядом с приборной панелью. Простейший индикатор заряда аккумулятора можно сделать своими руками, в котором пять светодиодов помогают отслеживать постепенный разряд либо заряд батареи.

Принципиальная схема

Рассматриваемая принципиальная схема индикатора уровня заряда представляет собой простейшее устройство, отображающее уровень заряда аккумулятора (АКБ) на 12 вольт. Её ключевым элементом является микросхема LM339, в корпусе которой собрано 4 однотипных операционных усилителя (компаратора). Общий вид LM339 и назначение выводов показан на рисунке. Прямые и инверсные входы компараторов подключены через резистивные делители. В качестве нагрузки используются индикаторные светодиоды 5 мм.

Диод VD1 служит защитой микросхемы от случайной смены полярности. Стабилитрон VD2 задаёт опорное напряжение, которое является эталоном для будущих измерений. Резисторы R1-R4 ограничивают ток через светодиоды.

Принцип работы

Работает схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах следующим образом. Застабилизированное с помощью резистора R7 и стабилитрона VD2 напряжение 6,2 вольт поступает на резистивный делитель, собранный из R8-R12. Как видно из схемы между каждой парой этих резисторов формируются опорные напряжения разного уровня, которые поступают на прямые входы компараторов. В свою очередь, инверсные входы объединены между собой и через резисторы R5 и R6 подключены к клеммам аккумуляторной батарее (АКБ).

В процессе заряда (разряда) аккумулятора постепенно изменяется напряжение на инверсных входах, что приводит к поочередному переключению компараторов. Рассмотрим работу операционного усилителя OP1, который отвечает за индикацию максимального уровня заряда АКБ. Зададим условие, если заряженный аккумулятор имеет напряжение 13,5 В, то последний светодиод начинает гореть. Пороговое напряжение на его прямом входе, при котором засветится этот светодиод, рассчитаем по формуле:
U OP1+ = U СТ VD2 – U R8 ,
U СТ VD2 =U R8 + U R9 + U R10 + U R11 + U R12 = I*(R8+R9+R10+R11+R12)
I= U СТ VD2 /(R8+R9+R10+R11+R12) = 6,2/(5100+1000+1000+1000+10000) = 0,34 мА,
U R8 = I*R8=0,34 мА*5,1 кОм=1,7 В
U OP1+ = 6,2-1,7 = 4,5 В

Это означает, что при достижении на инверсном входе потенциала величиной более 4,5 вольт компаратор OP1 переключится и на его выходе появится низкий уровень напряжения, а светодиод засветится. По указанным формулам можно рассчитать потенциал на прямых входах каждого операционного усилителя. Потенциал на инверсных входах находят из равенства: U OP1- = I*R5 = U БАТ – I*R6.

Печатная плата и детали сборки

Печатная плата изготавливается из одностороннего фольгированного текстолита размером 40 на 37 мм, которую можно скачать . Она предназначена для монтажа DIP элементов следующего типа:

  • резисторы МЛТ-0,125 Вт с точностью не менее 5% (ряд Е24)
    R1, R2, R3, R4, R7, R9, R10, R11– 1 кОм,
    R5, R8 – 5,1 кОм,
    R6, R12 – 10 кОм;
  • диод VD1 любой маломощный с обратным напряжением не ниже 30 В, например, 1N4148;
  • стабилитрон VD2 маломощный с напряжением стабилизации 6,2 В. Например, КС162А, BZX55C6V2;
  • светодиоды LED1-LED5 – индикаторные типа

Поделись статьей:

Похожие статьи

Практические схемы на светодиодах показывающие разряд акб. Простой высокоточный индикатор разряда акб. Упрощённая версия индикатора

С помощью двух резисторов можно установить напряжение пробоя в диапазоне от 2,5 В до 36 В.

Приведу две схемы применения TL431 в качестве индикатора заряда/разряда аккумулятора. Первая схема предназначена для индикатора разрядки, а вторая для индикатора уровня заряда.

Единственная разница — это добавление n-p-n транзистора, который будет включать какой-либо сигнализатор, например, светодиод или зуммер. Ниже приведу способ вычисления сопротивления R1 и примеры на некоторые напряжения.

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью R1 и R2. В случае индикатора разряда, светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше, чем необходимо. Поэтому в схему добавлен n-p-n транзистор.

Как можно видеть регулируемый стабилитрон регулирует отрицательный потенциал, поэтому в схему добавлен резистор R3, задачей которого является включение транзистора, когда TL431 выключен. Резистор этот на 11k, подобранный методом проб и ошибок. Резистор R4 служит для ограничения тока на светодиоде, его можно вычислить с помощью .

Конечно, можно обойтись и без транзистора, но тогда светодиод будет гаснуть, когда напряжение упадет ниже выставленного уровня — схема ниже. Безусловно, такая схема не будет работать при низких напряжениях из-за отсутствия достаточного напряжения и/или тока для питания светодиода. Данная схема имеет один минус, который заключается в постоянном потреблении тока, в районе 10 мА.

В данном случае индикатор заряда будет гореть постоянно, когда напряжение больше, чем то, которые мы определили с помощью R1 и R2. Резистор R3 служит для ограничения тока на диод.

Пришло время для того, что всем нравится больше всего — математики

Я уже говорил в начале, что напряжение пробоя может изменяться от 2,5В до 36В посредством входа «Ref». И поэтому, давайте попытаемся кое-что подсчитать. Предположим, что индикатор должен загореться при снижении напряжении аккумулятора ниже 12 вольт.

Сопротивление резистора R2 может быть любого номинала. Однако лучше всего использовать круглые числа (для облегчения подсчета), например 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).

Резистор R1 рассчитаем по следующей формуле:

R1=R2*(Vo/2,5В — 1)

Предположим, что наш резистор R2 имеет сопротивление 1к (1000 Ом).

Vo — напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12В).

R1=1000*((12/2,5) — 1)= 1000(4,8 — 1)= 1000*3,8=3,8к (3800 Ом).

Т. е. сопротивление резисторов для 12В выглядят следующим образом:

А здесь небольшой список для ленивых. Для резистора R2=1к, сопротивление R1 составит:

  • 5В – 1к
  • 7,2В – 1,88к
  • 9В – 2,6к
  • 12В – 3,8к
  • 15В — 5к
  • 18В – 6,2к
  • 20В – 7к
  • 24В – 8,6к

Для низкого напряжения, например, 3,6В резистор R2 должен иметь бОльшее сопротивление, например, 10к поскольку ток потребления схемы при этом будет меньше.

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц….

Индикатор разряда аккумулятора предназначен для получения оперативного предупреждения о разряде аккумуляторной батареи, что поможет защитить вас от многих проблем. Предлагаемая схема достаточно проста, а вся регулировка заключается в выставление порога срабатывания переменным резистором для включения светодиодной индикации.

Чтобы максимально упростить самодельную конструкцию, информация о степени разряда батареи поступает по принципу светодиодного столбика, то есть чем выше напряжение на батареи, тем больше светодиодов загорается. Нижний уровень отмечается красным светодиодом (верхний по схеме), на максимальное напряжение указывает нижний зеленый светодиод. Полное отсутствие свечения говорит о сильной критическом разряде аккумулятора.

В основе конструкции лежат четыре компаратора операционного усилителя LM324, каждый из них контролирует определенный уровень напряжения.

Опорное напряжение в 5 вольт для всех четырех компараторов идет со стабилитрона и сопротивления R6.

Если на прямом входе ОУ потенциал будет меньше потенциала на его инверсном входе, на выходе компаратора присутствует низкий логический уровень и светодиод не горит. Если опорное напряжение превысит потенциал на противоположном входе компаратор переключается, и светодиод загорится. Для каждого компаратора установлен свой персональный уровень, который настраивается сопротивлением делителя на резисторах R1-R5.

Вариант этой конструкции, но уже на операционном усилителе LM 339 подойдет для аккумуляторов с выходным напряжением 6 или 12 вольт.

В арсенале отечественных микросхем имеется серия КР1171, которые специально разработаны для контроля снижения напряжения питания. Вот и используем ее для контроля напряжения в аккумуляторной батареи.

Малый потребляемый ток в режиме «Вык.» позволяет встраивать данную конструкцию в устройства с непрерывным контролем напряжения аккумуляторной батареи. При этом индикатор можно подключить до выключателя питания устройства, напрямую к клеммам аккумуляторной батареи. Для переделки данной схемы индикатора на другое напряжение достаточно использовать соответствующую микросхему серии КР1171 и подобрать резистор R1 для нового напряжения. Исключение составляет только микросхема КР1171СП20, т. к. ее пороговый уровень 2В, а генератор на микросхеме К561ЛА7 не работает.

Для достижения минимальных размеров можно вместо динамика использовать миниатюрный излучатель. C помощью сопротивления R6 можно регулировать громкость звука.

Данная конструкция рассчитана на напряжение аккумуляторной батареи от 6 до 24 вольт.

Схема состоит из делителя напряжения на резисторах R1 R2, первый транзистор реагирует на уменьшение напряжения ниже заданного значения, а электронный ключ на втором транзисторе, через стоковую цепь запускает свepxъяркий светодиод.

При подключении схемы к аккумуляторной батареи, напряжение котopoгo необходимо контролировать, на затворе первого транзистора появляется напряжение положительной полярности, регулируемое резистором R2. Если оно выше порогового — транзистор открыт, сопротивление его канала не выше десятка Ом, поэтому напряжение на стоке второго транзистора VТ2 стремится к нулю и он закрыт, светодиод соответственно не горит, сигнализируя о том, что напряжение аккумуляторной батареи в норме. При снижении напряжения до порогового уровня, при котором напряжение на затворе первого транзистора становится ниже порогового, он закрывается, сопротивление его канала резко возрастает и напряжение на стоке стремится к значению напряжения питания. При этом открывается транзисторный ключ и светодиод загорается, говоря о недопустимой степени разряда аккумуляторной батареи.

На транзисторах VT2, VT3 построен триггер Шмитта, на VT1 — модуль запрета его срабатывания. В коллекторную цепь VT3 включен индикатор HL1, размещенный на приборной панели. В горячем состоянии нить накала индикатора обладает сопротивление в районе 50 Ом. Сопротивление холодной нити индикатора в несколько раз ниже. Поэтому транзистор VT3 выдерживает бросок тока в коллекторной цепи до уровня 2,5 А.

Напряжение бортовой сети за минусом напряжения на стабилитроне VD2 через делитель R5-R6 поступает на базу VT2. Если оно выше 13,5 В, триггер Шмитта переключается и транзистор VT3 закрыт, а HL1 не светится.

Думаю эта тема будет актуальна тем, у кого в пользовании более двух автомобилей. Как правило, один эксплуатируется зимой, другой — летом. То есть один из них сезон в году стоит в гараже или на стоянке. А пока он стоит там, мы не знаем, как себя чувствует его аккумулятор. Нет, конечно можно «щупать» его периодически вольтметром или купить готовый индикатор, коих много на том же Али-экспресс (например вставляющийся в прикуриватель). Но мне захотелось сделать свой индикатор, который бы показывал промежуточные значения остаточного заряда АКБ. Ну, например, — более 75%, 75%, 50% и 25% заряда. Причем хотелось бы так лениво радеть за здоровьем АКБ, чтобы лишний раз не лезть под капот авто и не распаковывать без надобности зарядное устройство.

Долго искал приемлемые схемы в инете. Собрал некоторые. Но все не то. То гистерезис срабатывания индикации такой, что лучше бы ее и не было, этой индикации, проще и надежнее тестером померить. То установки плавают и нет стабильности, то вообще яркость светодиода плавно изменяется в зависимости от напряжения на АКБ и поди узнай, что там на ней есть. И вот нашел одну схему на каком-то португальском сайте. Проста до неприличия и вроде должна работать. Построена она на операционном усилителе UA741. Вот она:

В ней я поменял только номинал стабилитрона с 6,2 в на 7,5 в. Срабатывания четкие. Светодиод загорается на нужной установке (регулируется подстроечным резистором R2). R2 лучше применять многооборотный, так как выставить им нужное напряжение не просто. Чувствительность в зоне срабатывания очень нежная и почти незримый поворот винта регулировки уносит нужное напряжение в сторону.

Настраивать необходимо, используя точный регулируемый лабораторный источник питания с цифровым вольтметром, показывающим десятые (а лучше сотые, я параллельно включал цифровой тестер) доли вольт. Поскольку я возжелал видеть степень зарядки АКБ в градациях указанных выше, я собрал схему из трех таких блоков. Вот рисунок печатки:

При полной зарядке батареи напряжение на ней выше 12,7 в, при этом ни один светодиод не горит и все прекрасно (фото 1).

Первый блок зажигает зеленый светодиод при напряжении на клеммах АКБ менее 12,5 в, что соответствует около 75% заряда АКБ (фото 2).

Второй зажигает желтый светодиод при напряжении ниже 12,2 в, что есть около 50% заряда (Фото 3).

Ну а третий, красный, загорается при напряжении ниже 11,7 в или около 25% остаточного заряда АКБ (Фото 4).

Значения установок напряжения я использовал для AGM батарей (у меня на автомобилях такие стоят). Для обычных кислотных их можно изменить на другие. Плату поместил в небольшой (40 мм х 70 мм) корпус. На корпусе разместил дополнительно малогабаритный выключатель в разрыве плюсового провода для удобства, чтобы не скидывать зажимы с клемм АКБ, когда не требуются замеры и чтобы устройство не потребляло при этом хотя и небольшой (около 20 мА, в основном определяется током горящих светодиодов) ток от батареи. К аккумулятору от устройства подключается двойной красно-черный провод с зажимами на концах (Фото 5).

Устройство подключено к клеммам аккумулятора стоящего в гараже автомобиля постоянно. Когда нужно, зайдя в гараж, без лишних «плясок» включаю выключатель на устройстве, наблюдаю, каким цветом горят «лампочки» и вижу здоров ли мой АКБ или его надо «подлечить».

Индикатор заряда аккумулятора – нужная штука в хозяйстве любого автомобилиста. Актуальность такого устройства возрастает многократно, когда холодным зимним утром автомобиль, почему-то, отказывается заводиться. В этой ситуации стоит определиться, то ли звонить другу, что бы тот приехал и помог завестись от своей батареи, либо аккумулятор приказал долго жить, разрядившись ниже критического уровня.

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:

  • аналоговые;
  • цифровые.

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.

Успешный пуск автомобильного двигателя во многом зависит от состояния заряда аккумулятора. Регулярно проверять напряжение на клеммах с помощью мультиметра – неудобно. Гораздо практичнее воспользоваться цифровым или аналоговым индикатором, расположенным рядом с приборной панелью. Простейший индикатор заряда аккумулятора можно сделать своими руками, в котором пять светодиодов помогают отслеживать постепенный разряд либо заряд батареи.

Принципиальная схема

Рассматриваемая принципиальная схема индикатора уровня заряда представляет собой простейшее устройство, отображающее уровень заряда аккумулятора (АКБ) на 12 вольт. Её ключевым элементом является микросхема LM339, в корпусе которой собрано 4 однотипных операционных усилителя (компаратора). Общий вид LM339 и назначение выводов показан на рисунке. Прямые и инверсные входы компараторов подключены через резистивные делители. В качестве нагрузки используются индикаторные светодиоды 5 мм.

Диод VD1 служит защитой микросхемы от случайной смены полярности. Стабилитрон VD2 задаёт опорное напряжение, которое является эталоном для будущих измерений. Резисторы R1-R4 ограничивают ток через светодиоды.

Принцип работы

Работает схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах следующим образом. Застабилизированное с помощью резистора R7 и стабилитрона VD2 напряжение 6,2 вольт поступает на резистивный делитель, собранный из R8-R12. Как видно из схемы между каждой парой этих резисторов формируются опорные напряжения разного уровня, которые поступают на прямые входы компараторов. В свою очередь, инверсные входы объединены между собой и через резисторы R5 и R6 подключены к клеммам аккумуляторной батарее (АКБ).

В процессе заряда (разряда) аккумулятора постепенно изменяется напряжение на инверсных входах, что приводит к поочередному переключению компараторов. Рассмотрим работу операционного усилителя OP1, который отвечает за индикацию максимального уровня заряда АКБ. Зададим условие, если заряженный аккумулятор имеет напряжение 13,5 В, то последний светодиод начинает гореть. Пороговое напряжение на его прямом входе, при котором засветится этот светодиод, рассчитаем по формуле:
U OP1+ = U СТ VD2 – U R8 ,
U СТ VD2 =U R8 + U R9 + U R10 + U R11 + U R12 = I*(R8+R9+R10+R11+R12)
I= U СТ VD2 /(R8+R9+R10+R11+R12) = 6,2/(5100+1000+1000+1000+10000) = 0,34 мА,
U R8 = I*R8=0,34 мА*5,1 кОм=1,7 В
U OP1+ = 6,2-1,7 = 4,5 В

Это означает, что при достижении на инверсном входе потенциала величиной более 4,5 вольт компаратор OP1 переключится и на его выходе появится низкий уровень напряжения, а светодиод засветится. По указанным формулам можно рассчитать потенциал на прямых входах каждого операционного усилителя. Потенциал на инверсных входах находят из равенства: U OP1- = I*R5 = U БАТ – I*R6.

Печатная плата и детали сборки

Печатная плата изготавливается из одностороннего фольгированного текстолита размером 40 на 37 мм, которую можно скачать . Она предназначена для монтажа DIP элементов следующего типа:

  • резисторы МЛТ-0,125 Вт с точностью не менее 5% (ряд Е24)
    R1, R2, R3, R4, R7, R9, R10, R11– 1 кОм,
    R5, R8 – 5,1 кОм,
    R6, R12 – 10 кОм;
  • диод VD1 любой маломощный с обратным напряжением не ниже 30 В, например, 1N4148;
  • стабилитрон VD2 маломощный с напряжением стабилизации 6,2 В. Например, КС162А, BZX55C6V2;
  • светодиоды LED1-LED5 – индикаторные типа

12vtechnology Автомобильный аккумулятор разряда Детектор оповещения о низком напряжении Сигнализация уровня 12-вольтный монитор с кнопкой отключения звука # BA8: Автомобильный

Детектор разряда батарей предотвращает разрядку батарей — Крепление на панели. Монтажная пластина из алюминия. Предварительно смонтированная панель с сигнализацией извещателя и кнопкой отключения звука. Звуковой сигнал прозвучит, если ваша батарея разрядится до уровня, при котором ее необходимо зарядить. Низкая емкость аккумулятора. В дополнение к тональному сигналу загорится красный светодиод, указывающий на состояние разряда.Кнопка отключения звука с подсветкой позволяет отключить тональную часть будильника. Кнопка отключения звука и индикатор тревоги будут продолжать светиться. Возможность наращивания для нескольких батарейных банков. Избегайте разрядки аккумулятора из-за длительного использования, из-за сбоя питания, отказа зарядного устройства. Сообщает вам, когда необходимо зарядить аккумулятор. # BA8 / Работает со всеми типами 12-вольтных батарей. Для всех видов аккумуляторных батарей — свинцово-кислотных, гелевых, AGM. Идеально подходит для автомобилей, находящихся на хранении, или с любыми 12-вольтовыми аккумуляторами, хранящимися в течение длительного периода.Используйте его вместе с зарядным устройством, чтобы предупредить вас о сбое питания. Это сообщит вам, когда аккумулятор или аккумуляторный блок необходимо зарядить. Это устройство подключается к аккумулятору с помощью прилагаемого кабеля. Если ваша батарея разряжается ниже 12,0 В (разрядка 50%), прозвучит звуковой сигнал и загорится красный светодиод. Это позволяет узнать, когда следует начинать перезарядку аккумулятора, прежде чем разряд станет чрезмерным и необратимым сокращением срока службы аккумулятора. Чтобы выключить звук будильника, нажмите кнопку отключения звука.Идеально подходит для мотоциклов, автомобилей на хранении, снегоходов, квадроциклов, лодочных аккумуляторов, пусковых аккумуляторов генераторов, батарей для жилых автофургонов, отстойных насосов, колодезных насосов, насосов для сброса сточных вод и трюмных насосов. Этот список предназначен для одного (1) монитора батареи с тревогой и кнопкой отключения звука. Поставляется с подключенной проводкой, готовой к установке. Когда напряжение батареи упадет ниже 12,0 вольт, загорится звуковой сигнал и светодиод. Сигнализация представляет собой пьезоэлектрическую сигнализацию 80 дБ на частоте 3000 Гц. Работайте от 8 вольт до 15 вольт. Не превышайте 16 вольт.Не регулируется на месте, размер 3 «Д x 2,5» Ш x 2,5 «Г

как это работает, проблемы, проверка, замена аккумулятора

Обновлено: 1 августа 2021 г.

Многие современные автомобили имеют датчик тока аккумуляторной батареи. Его также можно назвать датчиком управления батареей или монитором, или просто датчиком батареи. Часто его устанавливают на минусовой клемме аккумулятора или на кабеле. Датчик контроля аккумуляторной батареи Ford В некоторых автомобилях он может быть установлен на плюсовой клемме.В некоторых автомобилях есть два датчика аккумулятора, по одному на каждой клемме.

Как работает датчик аккумуляторной батареи: он измеряет ток, идущий от аккумуляторной батареи. Датчик также может следить за напряжением, состоянием заряда и исправностью аккумулятора (старение). В некоторых автомобилях он даже измеряет температуру аккумулятора.

Бортовой компьютер (BCM или PCM) использует эти входы для точной настройки напряжения системы зарядки, скорости холостого хода и других параметров для повышения топливной экономичности и увеличения срока службы аккумулятора.Эта система называется системой управления питанием или аккумулятором или BMS. Если система обнаруживает, что батарея разряжается, она может отключить некоторые электрические аксессуары (сброс нагрузки), такие как навигация, рулевое управление с подогревом, подогрев сидений и т. Д., Для экономии заряда батареи. В этом случае компьютер отобразит предупреждающее сообщение на панели приборов.

Функция датчика аккумулятора особенно важна в автомобилях с функцией Stop-Start, поскольку система управления аккумулятором должна убедитесь, что аккумулятор достаточно заряжен для повторного запуска автомобиля.Если батарея разряжена, функция Stop-Start отключена. Ток системы зарядки также часто бывает выше в автомобилях с функцией Stop-Start. По этой причине в некоторых транспортных средствах, если датчик был отключен или аккумулятор был заменен, функция Stop-Start может не работать в течение некоторого времени, пока компьютер (BCM или PCM) повторно не изучит параметры аккумулятора.

Многие электрические проблемы, включая проблемы с датчиком тока аккумулятора, могут быть вызваны ослабленными или корродированными клеммами аккумулятора или влажностью / коррозией вокруг датчика аккумулятора.Для правильной работы датчик аккумуляторной батареи должен быть чистым и сухим, а полюсный вывод должен быть плотно затянут.

Неисправности датчика АКБ

Наиболее частая проблема — это попадание грязи, влаги или кислоты из аккумулятора в датчик и его повреждение или короткое замыкание. Например, в некоторых автомобилях BMW аккумулятор находится в боковом отсеке багажника, и утечка воды на аккумулятор может привести к повреждению датчика. BMW называет это Intelligent Battery Sensor, или IBS. Известно, что отказавший IBS вызывает множество электрических проблем, в том числе отсутствие запуска.Датчик батареи является хрупким устройством и также может быть поврежден при обслуживании или снятии батареи.

В бюллетене Honda 16-026 для различных моделей Accord, Fit и HR-V описывается проблема, при которой неисправный датчик аккумуляторной батареи может вызвать срабатывание индикатора системы зарядки с кодом неисправности (DTC) P154A. В бюллетене советуют заменить датчик АКБ. Неисправный датчик аккумуляторной батареи также может вызывать код P154A в некоторых автомобилях Acura.
Honda выпустила отзыв (сервисные бюллетени 17-057 и 17-069) для проверки и, при необходимости, замены датчика управления аккумулятором в Honda Accord 2013-2016 (кроме Hybrid).Согласно бюллетеню 17-069, попадание влаги и дорожной соли в датчик «может привести к короткому замыканию и, как следствие, возгоранию».


Если в автомобиле есть датчик тока аккумуляторной батареи, а дополнительные электрические аксессуары подключены непосредственно к отрицательной клемме аккумуляторной батареи, это может вызвать проблемы, поскольку электрический ток будет обходить датчик тока аккумуляторной батареи, и его показания будут неточными. Например, в руководстве пользователя Ford Explorer 2019 года не рекомендуется подключать заземление электрического устройства непосредственно к отрицательному выводу низковольтной аккумуляторной батареи, чтобы обеспечить надлежащую работу системы управления аккумуляторной батареей (BMS).

Во многих транспортных средствах неисправный датчик аккумуляторной батареи может привести к тому, что система стоп / старт не будет работать.

Замена датчика АКБ стоит не очень дорого. Авторемонтная мастерская может взимать с вас от 50 до 210 долларов за деталь плюс от 35 до 110 долларов за оплату труда. В некоторых автомобилях датчик аккумулятора поставляется вместе с кабелем аккумулятора. Самое сложное — правильно диагностировать проблему, а это не всегда легко.

Проверка датчика АКБ

Мы посмотрели диагностические процедуры от нескольких автопроизводителей, и все они разные.Некоторые требуют измерения сопротивления между контактами датчика, другие советуют использовать диагностический прибор для проверки датчика. Датчик аккумуляторной батареи Honda Civic В некоторых автомобилях с помощью диагностического прибора механик может проверить состояние заряда (SOC), состояние здоровья и другие параметры аккумулятора. Вы можете найти правильную диагностическую процедуру в руководстве по обслуживанию вашего автомобиля. Мы разместили несколько ссылок, по которым вы можете получить доступ к руководству по обслуживанию, внизу этой статьи.

Если есть неисправность, связанная с датчиком аккумуляторной батареи, первым делом необходимо проверить его визуально на предмет коррозии, трещин, физических повреждений, ослабленных клемм аккумулятора или соединений кабеля аккумулятора, корродированных контактов на разъеме или обрыва проводов.Если есть какие-либо дополнительные электрические аксессуары, которые подключаются непосредственно к отрицательной клемме в обход датчика аккумуляторной батареи, это также может вызвать проблемы.

Замена / зарядка АКБ в автомобиле с датчиком АКБ

При замене аккумулятора следует соблюдать некоторые меры предосторожности, если в автомобиле есть датчик тока аккумулятора. Например, некоторые производители советуют сначала отключить датчик аккумуляторной батареи, прежде чем отключать отрицательную клемму аккумуляторной батареи. Также важно использовать сменный аккумулятор правильного типа.Интеллектуальный датчик аккумулятора, Jeep Cherokee Например, некоторые автомобили с системой Stop / Start имеют 12-вольтовую батарею из абсорбируемого стекла (AGM), которая чувствительна к перезарядке. При замене руководство пользователя может рекомендовать использовать только батарею AGM.
В некоторых транспортных средствах новую батарею может потребоваться «зарегистрировать» в системе управления батареями с помощью диагностического прибора (например, BMW). Если замена батареи не зарегистрирована, система управления батареей (питанием) может работать некорректно.В некоторых автомобилях Ford может потребоваться сброс системы управления аккумулятором после замены аккумулятора.
Также важно, где подключать зажимы для проводов при усилении или зарядке аккумулятора с помощью датчика аккумулятора. Учитывая все это, было бы неплохо заменить аккумулятор в дилерском центре. По крайней мере, проверьте руководство по эксплуатации вашего автомобиля или проведите небольшое исследование перед заменой аккумулятора.

Техническое описание BQ24450, информация о продукте и поддержка

BQ24450 содержит все необходимые схемы для оптимального управления зарядкой свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с регулируемым клапаном.Микросхема управляет зарядным током, а также зарядным напряжением, чтобы безопасно и эффективно заряжать аккумулятор, увеличивая его емкость и срок службы. В зависимости от приложения, ИС может быть сконфигурирован как простой контроллер заряда с постоянным напряжением или как контроллер заряда с двойным напряжением с плавающей запятой.

Встроенный прецизионный источник опорного напряжения имеет температурную компенсацию для отслеживания характеристик свинцово-кислотных элементов и поддерживает оптимальное зарядное напряжение в расширенном температурном диапазоне без использования каких-либо внешних компонентов.Низкое потребление тока микросхем позволяет точно контролировать температуру, сводя к минимуму эффект самонагрева.

ИС может поддерживать широкий диапазон емкости аккумуляторов и зарядных токов, ограниченный только выбором внешнего проходного транзистора. Универсальный драйвер для транзистора с внешним проходом поддерживает типы NPN и PNP и обеспечивает не менее 25 мА базового тока.

В дополнение к усилителям, регулирующим напряжение и ток, ИС имеет компараторы, которые контролируют зарядное напряжение и ток.Эти компараторы подаются во внутренний конечный автомат, который определяет цикл заряда. Некоторые из этих выходов компаратора доступны как сигналы состояния на внешних выводах ИС. Эти выводы состояния и управления могут быть подключены к процессору или могут быть подключены гибкими способами для автономных приложений.

BQ24450 содержит все необходимые схемы для оптимального управления зарядкой свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с регулируемым клапаном. Микросхема управляет зарядным током, а также зарядным напряжением, чтобы безопасно и эффективно заряжать аккумулятор, увеличивая его емкость и срок службы.В зависимости от приложения, ИС может быть сконфигурирован как простой контроллер заряда с постоянным напряжением или как контроллер заряда с двойным напряжением с плавающей запятой.

Встроенный прецизионный источник опорного напряжения имеет температурную компенсацию для отслеживания характеристик свинцово-кислотных элементов и поддерживает оптимальное зарядное напряжение в расширенном температурном диапазоне без использования каких-либо внешних компонентов. Низкое потребление тока микросхем позволяет точно контролировать температуру, сводя к минимуму эффект самонагрева.

ИС может поддерживать широкий диапазон емкости аккумуляторов и зарядных токов, ограниченный только выбором внешнего проходного транзистора. Универсальный драйвер для транзистора с внешним проходом поддерживает типы NPN и PNP и обеспечивает не менее 25 мА базового тока.

В дополнение к усилителям, регулирующим напряжение и ток, ИС имеет компараторы, которые контролируют зарядное напряжение и ток. Эти компараторы подаются во внутренний конечный автомат, который определяет цикл заряда.Некоторые из этих выходов компаратора доступны как сигналы состояния на внешних выводах ИС. Эти выводы состояния и управления могут быть подключены к процессору или могут быть подключены гибкими способами для автономных приложений.

Напряжение батареи — обзор

Электрические характеристики

Напряжение батареи — Никель-кадмиевый элемент имеет напряжение холостого хода около 1,3 В и номинальное напряжение 1,25 В. Производители рекомендуют зарядные напряжения от 1.45–1,65В. Никель-кадмиевые элементы могут выдерживать очень высокие уровни заряда без повреждений. Батарею можно оставлять заряженной в течение многих лет, не теряя при этом срока службы.

Элемент работает в относительно широком диапазоне напряжений и может выдерживать полную разрядку практически без постоянного ухудшения емкости или срока службы. В зависимости от количества используемых ячеек конечное напряжение разряда может варьироваться от 1,0 до 1,1 В на элемент. Рекомендуется использовать как можно большее количество ячеек, которое удовлетворяет рекомендациям производителя по зарядке, так как это приведет к наиболее экономичной батарее для приложения.

Емкость аккумулятора — Емкость аккумулятора — это мера энергии, которая может храниться в элементе. Емкость измеряется в ампер-часах (Ач). [Амперы, умноженные на часы разряда].

Количество Ач или Втч, которое может быть извлечено из ячейки, будет зависеть от скорости разряда, напряжения отсечки и температуры.

Для практических целей промышленность по рекомендации IEC (Международной электротехнической комиссии) согласилась определять номинальную емкость батарей как количество Ач, которое может быть разряжено за 5 часов до конечного напряжения 1.00 вольт на элемент при 25 ° C (IEC 623).

Номинальная мощность часто обозначается как C или C5. Доступные емкости при различных скоростях разряда часто выражаются в процентах от C. Аналогичным образом, токи разряда выражаются в долях C. Например, ток разряда C / 5 или 0,2C будет означать 20 А для батареи 100 Ач. Это удобный способ выражения относительных токов разряда или заряда для целого ряда аккумуляторов.

Возможность разряда — Все производители выпускают элементы с разной способностью разряда.Это достигается за счет изготовления пластин разной толщины (рис. 3).

Рисунок 3.

Ячейки с большой скоростью обеспечивают самую низкую стоимость в 1 Ач.

Высокоскоростные ячейки обеспечивают самую низкую стоимость усилителя.

На этом рисунке показаны пластины трех разных толщин: L, M и H. Ячейка L имеет несколько толстых пластин с большим количеством активного материала. В ячейке H используется множество тонких пластин, чтобы получить большую поверхность пластины. Это обеспечит хороший контакт электролита с активным материалом.Таким образом, энергия может быть извлечена быстрее. Элемент будет способен передавать большой ток относительно его емкости, объема или веса. Эти клетки называются высокоскоростными клетками (H-клетки).

Ячейки L обеспечивают ток с более низкой скоростью, поскольку они имеют меньшую поверхность пластины и, следовательно, более высокое внутреннее сопротивление. Они называются ячейками высокой емкости или ячейками большой емкости (L-ячейки).

С экономической точки зрения, L-элементы имеют самую низкую стоимость на Ач, в то время как H-элементы представляют самую низкую стоимость на ампер за короткий период разряда.Чтобы обеспечить экономичные батареи для любой скорости разряда, большинство производителей также производят элементы среднего уровня (M-элементы)

Как показывает опыт, H-элементы обеспечивают лучшую экономию для периодов ожидания менее 20 минут, M-элементы — от 20 до 90 минут. , anf L-элементы для разряда более 90 минут. Однако для определения наиболее экономичного решения часто приходится определять размеры и цены для более чем одного диапазона ячеек.

Характеристики и размер батареи. Для проверки характеристик и размера батареи производители предоставляют таблицы производительности, в которых указаны ток или ватт, доступные при различных скоростях разряда.Отдельные таблицы представлены для 1,00 В, 1,05 В, 1,10 В и 1,14 В на ячейку. Таблицы действительны для полностью заряженных элементов при 25 ° C в соответствии с IE 623. При более низких температурах должны применяться коэффициенты снижения номинальных характеристик. Проконсультируйтесь с производителем для приблизительных расчетов.

Перед тем, как выбрать аккумулятор для фотоэлектрической системы, проверьте максимальное и минимальное напряжение постоянного тока, которое может выдержать система. Важно выбрать правильное количество ячеек, чтобы можно было добиться хорошей подзарядки, а также максимального использования емкости аккумулятора.Если окно напряжения слишком узкое, может потребоваться более крупная батарея. Проконсультируйтесь с производителем батареи и попросите показать его расчеты заряда батареи, основанные на вашей нагрузке и уровнях напряжения.

Почему горит индикатор батареи? | Новости

CARS.COM — Если сигнальная лампа аккумулятора (световой индикатор в форме символа аккумулятора) на приборной панели загорается во время вождения, это означает, что система зарядки не работает, но может возникнуть неисправность. лежать в чем-то другом, кроме аккумулятора.

Причиной светового сигнала аккумулятора может быть ослабленный или корродированный кабель аккумулятора или другой провод, соединяющий компоненты системы зарядки, или это может быть проблема с генератором переменного тока или регулятором напряжения. Генератор вырабатывает энергию, которая хранится в аккумуляторной батарее. Если генератор выходит из строя или вспомогательный ремень, приводящий в движение генератор, ослаблен или сломан, то в конечном итоге вы получите разряженную батарею, потому что неисправный генератор не заряжает батарею.

Связано: Больше новостей обслуживания

Сам автомобильный аккумулятор может быть причиной коррозии клемм кабеля, плохой проводки, поврежденных элементов или пластин внутри или утечки электролита.Эта статья в первую очередь относится к обычным автомобилям с обычными 12-вольтовыми батареями; более электрифицированные транспортные средства и электрические системы с более высоким напряжением будут отличаться.

Контрольная лампа системы зарядки должна гореть в течение нескольких секунд, когда вы заводите автомобиль, но если индикатор батареи загорается во время движения автомобиля, этот свет сигнализирует о проблеме. Среди других признаков того, что генератор или другие части системы зарядки не работают, — тусклый свет фар или сбой времени на часах.

Если загорится индикатор аккумулятора на приборной панели автомобиля, возможно, вы сможете доставить его домой или в сервисный центр для ремонта. Автомобиль будет продолжать работать, пока в аккумуляторе останется немного сока, но если система зарядки не работает или у вас плохой генератор, двигатель вашего автомобиля перестанет работать, как только аккумулятор разрядится. Если вы выключите двигатель, вы не сможете его перезапустить, если в аккумуляторе недостаточно заряда для питания стартера двигателя.

Если индикатор батареи горит, а вы все еще ведете машину, выключите как можно больше электрических аксессуаров, таких как стереосистема, кондиционер или обогреватель, и не используйте электрические элементы управления, такие как электрические стеклоподъемники.

Уменьшение количества потребляемой автомобилем электроэнергии увеличит расстояние, которое вы можете проехать до того, как аккумулятор разрядится. Как можно скорее обратитесь к механику и проверьте аккумулятор, провода и систему зарядки, чтобы выяснить причину вашей проблемы и то, что вам нужно отремонтировать или заменить.

Редакционный отдел Cars.com — ваш источник автомобильных новостей и обзоров. В соответствии с давней политикой этики Cars.com редакторы и рецензенты не принимают подарки или бесплатные поездки от автопроизводителей.Редакционный отдел не зависит от отделов рекламы, продаж и спонсируемого контента Cars.com.

Hyundai отказывается от традиционной батареи в гибриде Ioniq | Новости

Грег Пайо, Майкл Симари и производитель

Ежегодно AAA отвечает на 7,5 миллионов телефонных звонков от людей, чьи машины застряли из-за разряженных батарей; на эти звонки приходится примерно четверть всех запросов AAA о помощи на дороге.Мы все прыгали, нас перепрыгивали и меняли батарейки по 100 долларов за штуку каждые пять или около того лет. Hyundai считает, что мы устали от этого.

Гибрид Hyundai Ioniq 2017 года — первый современный серийный автомобиль без традиционной 12-вольтовой батареи. Вместо этого инженеры оставили открытое пространство в самой дальней левой части корпуса главной аккумуляторной батареи гибрида и установили внутри литий-ионную стартерную батарею. Один инженер сравнил эту батарею с жестким диском компьютера с двумя разделами: они работают в одной коробке с теми же материалами, но работают как отдельные блоки.(В Kia Niro используется аналогичное аккумуляторное оборудование.)

Грег Пайо, Майкл Симари и производитель

В то время как цепи на 240 и 12 вольт функционально разделены, Hyundai по существу подключила постоянные перемычки от основной литий-ионной батареи на 1,6 кВтч к стартерной батарее на 50 ампер-час. Если он разряжается и не запускает двигатель автомобиля, водитель нажимает кнопку сброса 12 В Batt Reset на нижней консоли рядом с кнопкой открытия топливного бака, основная гибридная батарея подает ток на пару секунд на стартерную батарею, и машина сразу заводится, не предполагая никаких других проблем.

Грег Пайо, Майкл Симари и производитель

Генератор затем полностью перезаряжает стартерную батарею, как в обычном автомобиле — или, скорее, как в Porsche, оснащенном литий-ионным аккумулятором гоночного класса. Как и в 911-м (или некоторых других, адаптировавших эту технологию), в Hyundai используется литий-ионная батарея на 12 В, которая значительно экономит вес по сравнению с традиционной свинцово-кислотной батареей. В данном случае этот значительный вес составляет 26 фунтов.Гибрид Ioniq также может похвастаться 2-процентным преимуществом в грузовом пространстве по сравнению с подключаемым гибридом Ioniq и Ioniq Electric, оба из которых используют свинцово-кислотные батареи в грузовом отсеке. Hyundai не сказал, почему на этих двух моделях остались обычные батареи, но, поскольку они стоят значительно дороже, снижение производственных затрат было вероятным решением.

Если у этого подхода есть обратная сторона, то это отсутствие доступных клемм 12-вольтной батареи — батарея запечатана под задним сиденьем — так что гибрид Ioniq также может стать первым в мире серийным автомобилем, на котором нельзя прыгать. -запустить другую машину.

    Долговечность — еще одна причина для беспокойства. Hyundai дает гарантию на весь аккумуляторный блок, включая 12-вольтовую батарею, в течение всего срока службы первоначального владельца без ограничения пробега. На всех последующих владельцев распространяется гарантия до 10 лет или 100 000 миль. После этого мы ожидаем, что замена нестандартной батареи, не предназначенной для простой замены, будет стоить намного больше 100 долларов. Как и в случае с автомобилями, которые не используют масляные щупы и полагаются только на электронные датчики уровня масла, некоторым водителям будет неудобно доверять компьютеру выполнение задачи — перезагрузки разряженной батареи, с которой большинство людей может справиться самостоятельно.Но до тех пор, пока не удастся оценить долгосрочную надежность гибрида Ioniq, то, что кажется тривиальной инженерной сноской в ​​отношении относительно небольшого объема автомобиля, будет иметь значение для автомобилестроения и потребителей. Экономия денег, веса, грузового пространства и хлопот, связанных с обычными автомобильными аккумуляторами (которые, кажется, всегда умирают в самый неподходящий момент), принесет пользу всем, а не только тем немногим забывчивым, которые оставляют свои фары включенными.

    Грег Пайо, Майкл Симари и производитель

    Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

    аккумуляторов | Бесплатный полнотекстовый | Факторы, влияющие на расчет емкости литий-ионных стационарных батарей

    1. Введение

    В результате конкурентных исследований и разработок во всем мире ускоряется разработка мощных и высокопроизводительных систем хранения энергии (ESS). С момента появления литий-ионных аккумуляторов в 1991 году они широко применяются в устройствах хранения энергии.Вначале он широко использовался в портативных электронных устройствах. Однако в последние годы применение ESS в электромобилях и установках возобновляемой энергии быстро расширяется. Однако, хотя промышленные стандарты для определения размеров существующих стационарных батарей, таких как свинцово-кислотные и никель-кадмиевые батареи, установлены, промышленные стандарты для определения размеров литий-ионных стационарных батарей все еще находятся в стадии разработки.

    IEC 62619-2017, «Требования безопасности для вторичных литиевых элементов и батарей для использования в промышленности» и IEC 62620-2014, «Вторичные элементы и батареи, содержащие щелочные или другие некислотные электролиты» — недавно установленные международные стандарты для стационарных устройств. литий-ионные аккумуляторы.Однако стандарты IEC 62619 и 62620 не охватывают метод определения емкости литий-ионных стационарных батарей. 31 декабря 2017 года Корейская электрическая ассоциация опубликовала Кодекс электроэнергетики Кореи (KEPIC) EEG 1400 «Проектирование установки и установка литий-ионных батарей для станций». KEPIC EEG 1400 описывает, как определить размер литий-ионной стационарной батареи. аккумуляторы, но не учитывает все характеристики литий-ионных аккумуляторов.

    Автор предложил формулу выбора емкости литий-ионных стационарных батарей для установления стандартов промышленного дизайна, необходимых для проектирования и установки стационарных батарей на атомных электростанциях [1].В качестве дальнейшего исследования целью данной статьи является рассмотрение характеристик напряжения аккумуляторных элементов, одного из факторов, влияющих на расчет технических характеристик аккумулятора, и предложение о том, как применять коэффициент напряжения при расчете емкости аккумулятора. Многие исследователи проводят исследования механизмов снижения емкости и снижения производительности литий-ионных аккумуляторов [2,3,4,5]. Результаты таких исследований являются важным фактором при прогнозировании срока службы батареи. Однако в этом исследовании предполагается, что аккумулятор заменяется, когда емкость аккумулятора падает ниже заданного уровня, чем его номинальная емкость.Было проведено тематическое исследование для сравнения литий-ионных аккумуляторов и свинцово-кислотных аккумуляторов. В качестве примера была выбрана система 125 В постоянного тока атомной электростанции с водяным реактором (PWR). Это связано с тем, что институт ядерной энергии (NEI) поднял вопрос о необходимости продления времени автономной работы от батарей до как минимум 24 часов [6].

    2. Факторы, влияющие на расчет емкости литий-ионных аккумуляторов

    2.1. Номинальное напряжение
    Литий-ионные батареи состоят из элементов, в которых используются соединения интеркаляции лития в качестве положительных и отрицательных материалов.Литий-ионные батареи могут быть изготовлены с использованием оксида лития-кобальта (LiCoO 2 или LCO), оксида марганца (LiMn 2 O 4 или LMO), литий-никель-марганцево-кобальтового оксида (LiNiMnCoO 2 или NMC), лития фосфат железа (LiFePO 4 ), титанат лития (Li 4 Ti 5 O 12 ) и оксид лития-никель-кобальт-алюминий (LiNiCoAlO 2 ), как показано в таблице 1 [7]. формы выпускаются разными производителями.Один элемент обычно работает в диапазоне от 2,5 В до 4,2 В. Выходное напряжение литий-ионного аккумулятора изменяется во время разряда. Номинальное напряжение — это напряжение, которое измеряется, когда батарея разряжена на 50% от общей энергии, при скорости разряда 0,2 ° C. Поскольку энергия батареи зависит от произведения напряжения и емкости, батарея с высокой плотностью энергии получается из материала с высоким напряжением и большой емкостью [8].
    2.2. Зарядное напряжение и состояние емкости
    Как правило, стационарные батареи работают с плавающей зарядкой и разряжаются на нагрузки, когда источник заряда прерывается.Существует примерно линейная зависимость между состоянием заряда (SOC) свинцово-кислотных аккумуляторов и напряжением холостого хода (OCV). В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов литий-ионные аккумуляторы не имеют линейной зависимости между OCV и SOC [9]. SOC батареи определяется как отношение ее текущей емкости (Qt) к номинальной емкости (Qn). Номинальная или номинальная емкость (Ач) батареи определяется как максимальная Ач, которую полностью заряженная батарея может разрядить при определенных условиях. Эти условия включают конечное напряжение батареи, ток разряда и температуру.Большинство аккумуляторов имеют определенное напряжение заряда. При напряжениях ниже этого отдельного напряжения аккумулятор не заряжается, а если напряжение заряда немного выше определенного напряжения заряда, аккумулятор полностью заряжается, хотя это может занять много времени. Однако литий-ионные (литий-ионные, литий-полимерные, литий-ионные фосфатные и т. Д.) Аккумуляторы отличаются от аккумуляторов других типов. Количество заряда зависит от напряжения, как показано на Рисунке 1 [10]. Продолжение зарядки полностью заряженного аккумулятора может вызвать возгорание из-за перезарядки.В последнее время в Корее часты пожары в ESS (системе накопления энергии), работающей совместно с солнечной энергией. Поэтому производитель рекомендовал покупателям ограничить количество заряда ниже определенного уровня, чтобы предотвратить перезарядку до тех пор, пока не будут выяснены причины возгорания.
    2.2.1. Процесс зарядки и напряжение
    Существует несколько методов зарядки литий-ионных аккумуляторов. Это методы непрерывной зарядки, пятиступенчатой ​​зарядки, импульсной зарядки и ускоренной зарядки.Одним из самых известных методов зарядки является непрерывная зарядка [11]. Капельная зарядка означает зарядку полностью заряженной батареи с той же скоростью, что и скорость саморазряда, таким образом, чтобы батарея могла поддерживать полный уровень заряда. Однако литий-ионные аккумуляторы нельзя безопасно заряжать непрерывным током. В этом случае схема зарядки контролирует электрические условия во время зарядки в соответствии с требованиями химического состава батареи. График на Рисунке 2 [12] показывает поведение процесса зарядки литий-ионной батареи при постоянном токе / постоянном напряжении (CCCV).Зарядное устройство ограничивает величину тока до предварительно установленного уровня, пока аккумулятор не достигнет предварительно установленного уровня напряжения отключения. Затем ток уменьшается по мере того, как аккумулятор полностью заряжается. Эта система обеспечивает быструю зарядку без риска чрезмерной зарядки.
    2.2.2. Напряжение подзарядки
    Напряжение подзарядки — это напряжение, которое поддерживает состояние заряда батареи после полной зарядки за счет компенсации саморазряда. Соответствующее плавающее напряжение будет сильно варьироваться в зависимости от химического состава и структуры батареи, а также температуры окружающей среды [13].В то время как свинцово-кислотные, NiCd и NiMH элементы предназначены для рекомбинации; литий-ионные элементы не могут. Когда свинцово-кислотный аккумулятор перезаряжается, положительная пластина выделяет кислород, а отрицательная пластина выделяет водород. Затем кислород и водород производят рекомбинацию и превращаются в воду. (O 2 ↑ + 4H + 4e ↔ 2H 2 O). Однако любой ток, протекающий через полностью заряженный литий-ионный аккумулятор, повреждает его и / или сокращает срок службы его элемента. В связи с частыми пожарами в системах накопления энергии (ESS) с литий-ионными аккумуляторами производители аккумуляторов рекомендовали снизить потолок SOC с 90% до 70%.Поскольку литий-ионные элементы необратимо разлагаются из-за перезарядки или чрезмерной разрядки и могут выделяться при перезарядке, в литий-ионных батареях обычно используется схема управления батареей, чтобы поддерживать зарядное напряжение ниже напряжения отключения и предотвращать перезаряд [14]. Согласно эксперименту, приведенному в [15], катодная батарея LiFePO 4 сохранила 70% своей начальной разрядной емкости после 24-месячного теста на подзарядку. Скорость снижения емкости увеличивалась с повышением температуры, и емкость упала до 60% от первоначального значения после одного месяца испытания подзарядки, проведенного при 55 ° C.Следовательно, при определении необходимой емкости литий-ионной стационарной батареи необходимо учитывать как напряжение плавающего заряда, так и время плавающего заряда.
    2.3. Разрядный ток и разрядная емкость
    Разрядная емкость свинцово-кислотной батареи зависит от тока разряда в соответствии с постоянной k формулы Пойкерта. Чем больше ток разряда, тем больше разница в емкости разряда. Другими словами, разрядная емкость свинцово-кислотной батареи экспоненциально уменьшается при высоких токах, как показано на рисунке 3 [16].Разрядные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов, которые в основном используются в промышленных целях, представлены следующим законом Пойкерта. куда;
    • Q p Емкость разряда при разряде при 1 A [Ач]

    • I Ток разряда [A]

    • T Время разряда для достижения конечного напряжения разряда [с]

    • K Постоянно, приблизительно 1.3.

    С другой стороны, литий-ионный аккумулятор имеет k-постоянную, близкую к единице.Это означает, что разрядная емкость аккумулятора не сильно зависит от величины разрядного тока и демонстрирует хорошие разрядные характеристики при высокой скорости разрядки. Однако по мере увеличения конечного напряжения различия в емкости разряда в зависимости от скорости разряда начинают увеличиваться. И по мере увеличения количества циклов заряда-разряда разница в разрядной емкости в соответствии со скоростью разряда увеличивается, как показано на Рисунке 4 [17].
    2.4. Рабочая температура и разрядная емкость Литий-ионные батареи
    могут работать в относительно широком диапазоне температур, как указано в таблице 2 [18].Кроме того, во время зарядки на него больше влияет температура, чем при разрядке. Характеристики зарядки ухудшаются при очень низких или высоких температурах. Свинцово-кислотные аккумуляторы можно заряжать при температуре ниже 0 ° C. Однако рекомендуемый зарядный ток составляет 0,3 C. Чем выше температура, тем больше разрядная емкость свинцово-кислотных аккумуляторов, как указано в «Таблице 1. Поправочные коэффициенты размера элемента для температуры» стандарта IEEE Std. 485–1997 [19]. Все батареи достигают оптимального срока службы при использовании при температуре 20 ° C или немного ниже.При 40 ° C потери увеличиваются на 40%, а при зарядке и разрядке при 45 ° C срок службы составляет лишь половину ожидаемого срока службы при 20 ° C. Производительность всех батарей сильно падает при низких температурах. При 0 ° C потеря температуры литий-ионного аккумулятора составляет около 10 ~ 20 процентов от его номинальной емкости при 25 ° C. Рисунок 5 может использоваться для предварительных входных данных [20]. Литий-ионный аккумулятор разлагается при температуре выше 35 ° C, особенно выше 50 ° C [21]. Согласно эксперименту, в котором использовался элемент графит / LiNixCoyMnzO 2 с номинальным напряжением 3.Было протестировано напряжение 6 В и номинальная емкость 2,5 Ач, можно спрогнозировать емкость аккумулятора по температуре окружающей среды. Рисунок 6 [22] представляет собой график зависимости температуры от пропускной способности, построенный с помощью интерполяции. Из-за медленной диффузии в батарее влияние температуры на батарею проявляется долго. Следовательно, более разумно прогнозировать емкость батареи по температуре окружающей среды, чем по температуре батареи. Между тем, что касается соотношения между температурой и разрядной емкостью, на рисунке 7 [23] показаны кривые OCV-SOC батареи при температуре 45 ° C. , 25 ° C, 0 ° C и -20 ° C.Кривая OCV-SOC сильно различается, особенно под воздействием высоких и низких температур. На диаграмме, чем выше температура окружающей среды, чем ниже напряжение отключения разряда батареи, тем больше ее разрядная емкость. Характеристическая кривая OCV-SOC представляет общий сдвиг вниз. И наоборот, чем ниже температура окружающей среды, тем выше напряжение отключения разряда аккумулятора, что приводит к увеличению заряда аккумулятора, который невозможно высвободить.
    2,5. Цикл зарядки и сохранение емкости
    Несомненно, различия в условиях и профилях испытаний могут существенно повлиять на результаты цикла.Известно, что большинство батарей, включая литий-ионные, предпочитают умеренный ток при постоянной разрядке, а не импульсную или кратковременную высокую нагрузку. Результаты циклического режима связанных предыдущих исследований для литиевых батарей показали, что выравнивание нагрузки батареи снижает скорость деградации как емкости, так и сопротивления. Однако недавние данные испытаний показали, что модули деградируют быстрее при циклическом изменении постоянного тока, чем при использовании динамических профилей импульсов, как показано на Рисунке 8 [24].Другой эксперимент, протестированный с литий-ионным элементом на основе оксида никеля, марганца и кобальта (Li (Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ) O 2 ), показывает различный результат сохранения емкости после цикла в зависимости от от тока разряда и комнатной температуры, как показано на Рисунке 9 [25]. Поэтому выяснение неопределенности в отношении влияния профиля нагрузки на срок службы батареи особенно важно в отношении размеров стационарных литий-ионных батарей.

    3. Расчет емкости литий-ионной батареи

    3.1. Соответствующие промышленные стандарты
    Система аккумуляторных батарей постоянного тока атомных электростанций должна соответствовать требованиям стандарта IEEE std. 946 [26] для количества батарей, IEEE std. 384 [27] для требований к разделению и регулирующее руководство RG1.75 [28] для других требований. Емкость свинцово-кислотной батареи определялась в соответствии со стандартом IEEE std. 485 [19]. Однако международные промышленные стандарты для определения емкости стационарных литий-ионных аккумуляторов еще не установлены. Недавно был выпущен код корейской электротехнической промышленности (KEPIC) EEG 1400 [29], который является единственным стандартом для определения размеров и установки стационарных литий-ионных батарей.Однако он не принимает во внимание характеристики состояния заряда (SOC) и не содержит достаточной информации и рекомендаций по применению кода. Таким образом, в этой статье подробно рассматриваются факторы, влияющие на разрядную емкость литий-ионных аккумуляторов, для определения размеров стационарных литий-ионных аккумуляторов. Ниже приводится формула определения емкости литий-ионной стационарной батареи, разработанная в предыдущем исследовании [1]. Кроме того, результат тематического исследования описан в Разделе 4.
    3.2. Формула для расчета емкости батареи
    Ниже приводится метод определения емкости и размеров литий-ионной батареи, предложенный в статье [1]. куда
    F s

    — мощность, необходимая для нагрузок постоянного тока [Вт-ч];

    F d

    — емкость батареи без поправки на температуру, старение, расчетный запас и т. Д .;

    S f

    — коэффициент коррекции емкости.

    А,

    S f = (1 + d f ) × (1 + t f ) × (1 + c f ) × (1 + a f ) × (1 + i f )

    (3)

    куда
    d f

    — расчетный запас;

    t f

    — коэффициент температурной поправки;

    c f

    — коррекция состояния заряда (SOC);

    a f

    — компенсация старения;

    i f

    — потеря инвертора (только для батареи ИБП).

    Поправочные коэффициенты мощности были рассчитаны следующим образом. Расчетный запас (d f ) — это запас, который требуется для покрытия неизвестных или непроверенных нагрузок постоянного тока. Рекомендуемый расчетный запас для стационарной батареи указан в IEEE 485.

    Батареи чувствительны к температуре окружающей среды. Температурный поправочный коэффициент (t f ) был выбран на основе постулируемого минимального рабочего состояния.

    Значение SOC литий-ионной батареи менялось в зависимости от зарядного напряжения, как показано на Рисунке 1.Стационарный аккумулятор работал в режиме плавающей зарядки при нормальной работе. Следовательно, на разрядную емкость литий-ионной батареи влияет плавающее напряжение зарядки. При определении поправочного коэффициента SOC необходимо также учитывать конечное напряжение аккумулятора (c f ). Номинальная емкость аккумулятора — это общая разряженная емкость, когда аккумулятор разряжается до тех пор, пока напряжение аккумулятора не снизится до номинального. Сохранение емкости аккумулятора (%) уменьшалось с увеличением номера цикла, как показано на рисунках 8 и 9.Поэтому следует контролировать емкость аккумулятора, проводя тест производительности. Обычно это делается в течение первых двух лет эксплуатации в целях сравнения, чтобы проверить, похожи ли результаты по продолжительности на рабочий цикл батареи [30]. Если аккумулятор заменяется, когда разрядная емкость аккумулятора достигает 80% от номинальной мощности производителя, то коэффициент компенсации старения составляет 25%.

    4. Пример определения емкости литий-ионных аккумуляторов

    4.1. Аккумуляторы постоянного тока 125 В для атомной электростанции, не связанные с безопасностью
    Резервная система 125 В постоянного тока устанавливается для безопасных и небезопасных нагрузок постоянного тока на атомных электростанциях.Резервная система 250 В постоянного тока устанавливается для небезопасных больших нагрузок, таких как двигатели постоянного тока для турбин и генераторов. В таблице 3 показаны профили нагрузки небезопасной системы 125 В постоянного тока для атомной электростанции PWR. Квалификация оборудования требуется для связанных с безопасностью батарей постоянного тока, но квалификация оборудования выходит за рамки этого документа. Поэтому для расчетов в этой статье была выбрана батарея 125 В постоянного тока, не связанная с безопасностью.
    4.2. Аккумуляторная батарея и выбор системы
    Расчет требуемой емкости по уравнениям (2) и (3).

    F d = {(1431,17 × 1/60) + (1263,62 × 29/60) + (258,62 × 90/60) + (142,2 × 120/60)} × 125 =
    1306,9 Ач × 125 В = 163 366,6 [ Wh]

    S f = (1 + 0,10) × (1 + 0,05) × (1 + 0,10) × (1 + 0,25) × (1 + 0) = 1,59

    где каждый поправочный коэффициент применялся следующим образом:

    d f : 10%, t f : 5%, c f : 10%, a f : 25%, i f : 0%

    Для непроверенных нагрузок постоянного тока расчетный запас (d f ) был принят равным 10% в соответствии с общей практикой проектного проекта электростанции, если не было конкретных требований со стороны клиента.Температура аккумуляторной комнаты поддерживалась на уровне 25 ° C, но был применен температурный поправочный коэффициент (t f ) в размере 5% с учетом того, что температура может упасть ниже этого уровня при отключении питания переменного тока (см. Рисунок 5 и Рисунок 6. ). Аккумулятор работал с плавающей зарядкой и плавающим напряжением, которое должно быть ниже максимального напряжения (см. Раздел 2.2.2). Минимальное напряжение батареи составляло 3,0 В. Однако напряжение в конце разряда составляло 3,09 В, поскольку минимальное напряжение системы постоянного тока составляло 105 В (см. Таблицу 4).Таким образом, поправочный коэффициент SOC (c f ), равный 10%, был применен на основе результатов вышеупомянутого обзора, а также рисунков 1 и 2. Когда разрядная емкость достигла 80% от номинальной емкости посредством периодических испытаний на разряд, замена батареи была общие стандарты эксплуатации и технического обслуживания электростанций. Поэтому был применен поправочный коэффициент по возрасту в размере 25%.

    Тогда требуемая емкость аккумулятора по нагрузкам постоянного тока [Вт · ч] составляет

    F s = 163 366,9 × 1,59 = 259 752.9 [Вт-ч]

    Литий-ионные аккумуляторные системы, подходящие для указанной выше емкости аккумуляторов, были выбраны со ссылкой на спецификацию ESS отечественной компании и ее спецификации, которые перечислены в Таблице 5 [31].

    Система батарей для системы 125 В постоянного тока, не связанной с безопасностью:

    (a)

    Батарейный модуль

    • Емкость: 9435 Втч

    • Тип элемента: 150 Ач (75 Ач × 2)

    • Номинальное напряжение: 62,9 В (3,7 В × 17)

    • Тип подключения: 17 серий × 2 параллельных

    (b)

    Батарейный отсек

    • Количество модулей: 10 модулей / отсек

    • Тип подключения: 2 серии × 5 параллельных

    • Емкость ячейки: 750 Ач (150 Ач × 5)

    • Номинальное напряжение: 125.8 В (62,9 В × 2)

    • Размеры (Ш × Г × В): 1150 × 740 × 2116 мм

    • Пиковая скорость разряда; 6000 A (8 C)

    (c)

    Аккумуляторная система

    • Количество ячеек: 3 ячейки

    • Тип подключения системы: 3 параллельных

    • Емкость: 2250 Ач (750 Ач × 3)

    • Номинальное напряжение: 125,8 В

    • Энергия: 283 кВтч

    • Площадь основания: 2.25 м 2 (0,85 м 2 × 3 ячейки)

    (d)

    Фактор поправки на практическую емкость:

    4.3. Емкость и размер эквивалентной свинцово-кислотной батареи
    Была выбрана свинцово-кислотная батарея, подходящая для применения на атомных электростанциях [32], и была рассчитана предполагаемая емкость и требуемая площадь для установки батареи. Определение емкости свинцово-кислотной батареи было выполнено в соответствии с уравнением (4) стандарта IEEE 485.

    F = maxS = 1 ~ N∑P = 1P = s [Ap − A (p − 1)] kt

    (4)

    куда
    • F — нескорректированный размер ячейки;

    • S — участок анализируемого рабочего цикла;

    • N — количество периодов в рабочем цикле;

    • P — анализируемый период;

    • A p — амперы, необходимые для периода P;

    • t — время в минутах от начала периода P до конца участка S;

    • k t — это отношение номинальной емкости элемента в ампер-часах к токам, которые может отдавать элемент в течение t минут при 25 ° C и заданном минимальном напряжении элемента.

    Ниже приведены номинальные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов, оцененные на основе профиля нагрузки постоянного тока в таблице 3. Поправочный коэффициент емкости для расчетного запаса (d f ) и запаса по старению (a f ) такие же, как у литиевых. -ионный аккумулятор;

    5. Результаты и выводы

    В этом документе подробно рассматриваются характеристики зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов. Были рассмотрены другие факторы, влияющие на определение емкости литий-ионных батарей и их характеристик.Затем, в соответствии с формулой расчета емкости литий-ионной батареи, представленной в предыдущей статье [1], была рассчитана емкость батареи, используемой в системе 125 В постоянного тока атомной электростанции PWR, и результаты были сопоставлены с существующими данными. стационарные свинцово-кислотные батареи. Литий-ионные батареи имеют более высокую плотность энергии, чем свинцово-кислотные. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы устанавливаются в боксы, а свинцово-кислотные — в одноярусные стойки. В результате литий-ионные батареи занимают гораздо меньше места, чем свинцово-кислотные, как показано в результатах расчетов.

    Там, где требуется долговременное резервное питание постоянного тока в случае потери мощности переменного тока, например, на атомных электростанциях, настоятельно рекомендуется применять литий-ионные батареи с высокой плотностью энергии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *