ما هي مؤشرات شحن بطارية السيارة؟ مستشعر شحن البطارية قم بتجميع مؤشر الشحن الموجود على البطارية

يعتمد التشغيل الناجح لمحرك السيارة إلى حد كبير على حالة شحن البطارية. يعد التحقق بانتظام من الجهد عند المحطات باستخدام مقياس متعدد أمرًا غير مريح. من العملي أكثر استخدام المؤشر الرقمي أو التناظري الموجود بجوار لوحة القيادة. يمكنك إنشاء أبسط مؤشر لشحن البطارية بنفسك، حيث تساعد خمسة مصابيح LED في تتبع التفريغ التدريجي أو شحن البطارية.

رسم تخطيطى

يعد مخطط الدائرة المدروس لمؤشر مستوى الشحن هو أبسط جهاز يعرض مستوى شحن بطارية 12 فولت. عنصرها الأساسي هو الدائرة الدقيقة LM339، حيث يتم تجميع 4 مكبرات صوت تشغيلية (مقارنات) من نفس النوع. يظهر الشكل العام لـ LM339 وتخصيصات الدبوس. يتم توصيل المدخلات المباشرة والعكسية للمقارنات من خلال فواصل مقاومة. يتم استخدام مؤشرات LED مقاس 5 مم كحمل.

يعمل Diode VD1 على حماية الدائرة الدقيقة من التغيرات العرضية في القطبية. يقوم Zener diode VD2 بتعيين الجهد المرجعي، وهو المعيار للقياسات المستقبلية. المقاومات R1-R4 تحد ​​من التيار من خلال المصابيح.

مبدأ التشغيل

تعمل دائرة مؤشر شحن البطارية LED على النحو التالي. يتم تثبيت جهد 6.2 فولت باستخدام المقاوم R7 وصمام ثنائي زينر VD2 إلى مقسم مقاوم تم تجميعه من R8-R12. كما يتبين من الرسم البياني، يتم تشكيل الفولتية المرجعية ذات المستويات المختلفة بين كل زوج من هذه المقاومات، والتي يتم توفيرها للمدخلات المباشرة للمقارنات. وفي المقابل، تكون المدخلات العكسية مترابطة ومتصلة بأطراف البطارية من خلال المقاومات R5 وR6.

أثناء عملية الشحن (تفريغ) البطارية، يتغير الجهد عند المدخلات العكسية تدريجيًا، مما يؤدي إلى تبديل المقارنات بالتناوب. لنفكر في تشغيل مضخم التشغيل OP1، المسؤول عن الإشارة إلى الحد الأقصى لمستوى شحن البطارية. لنضبط الحالة: إذا كانت البطارية المشحونة تحتوي على جهد 13.5 فولت، فسيبدأ مصباح LED الأخير في الإضاءة. يتم حساب جهد العتبة عند مدخله المباشر الذي سيضيء عنده مؤشر LED باستخدام الصيغة:
يو OP1+ = يو إس تي VD2 – يو آر 8،
U ST VD2 =U R8 + U R9 + U R10 + U R11 + U R12 = I*(R8+R9+R10+R11+R12)
I= U ST VD2 /(R8+R9+R10+R11+R12) = 6.2/(5100+1000+1000+1000+10000) = 0.34 مللي أمبير،
U R8 = I*R8=0.34 مللي أمبير*5.1 كيلو أوم=1.7 فولت
U OP1+ = 6.2-1.7 = 4.5 فولت

وهذا يعني أنه عندما يصل الإدخال العكسي إلى جهد يزيد عن 4.5 فولت، فإن جهاز المقارنة OP1 سيتحول وسيظهر مستوى جهد منخفض عند مخرجه، وسيضيء مؤشر LED. باستخدام هذه الصيغ، يمكنك حساب الإمكانات عند المدخلات المباشرة لكل مضخم تشغيلي. تم العثور على الإمكانات عند المدخلات العكسية من المساواة: U OP1- = I*R5 = U BAT – I*R6.

لوحة الدوائر المطبوعة وأجزاء التجميع

لوحة الدوائر المطبوعة مصنوعة من رقائق PCB أحادية الجانب بقياس 40 × 37 مم، والتي يمكن تنزيلها. إنه مصمم لتركيب عناصر DIP من النوع التالي:

• مقاومات MLT-0.125 W بدقة لا تقل عن 5% (سلسلة E24)
  R1، R2، R3، R4، R7، R9، R10، R11 – 1 كيلو أوم،
  R5، R8 – 5.1 كيلو أوم،
  R6، R12 – 10 كيلو أوم؛
• أي صمام ثنائي منخفض الطاقة VD1 بجهد عكسي لا يقل عن 30 فولت، على سبيل المثال، 1N4148؛
• Zener diode VD2 منخفض الطاقة مع جهد تثبيت يبلغ 6.2 فولت. على سبيل المثال، KS162A، BZX55C6V2؛
• المصابيح LED1-LED5 – نوع المؤشر

تظهر أبسط نسخة في الشكل 1. إذا كان الجهد عند الطرف B+ هو 9 فولت، فإن LED الأخضر فقط هو الذي سيضيء لأن الجهد الأساسي لـ Q1 هو 1.58 فولت، في حين أن جهد الباعث يساوي انخفاض الجهد عبر LED D1 في حالة نموذجية هو 1.8 فولت، ويتم إغلاق Q1. مع انخفاض شحن البطارية، يظل الجهد الكهربي عبر LED D2 كما هو بشكل أساسي وينخفض ​​الجهد الأساسي، وفي وقت ما سيبدأ Q1 في توصيل التيار. ونتيجة لذلك، سيبدأ جزء من التيار في التفرع إلى مؤشر LED الأحمر D1، وستزداد هذه الحصة حتى يتدفق كل التيار إلى مؤشر LED الأحمر.

الصورة 1.	مخطط الدائرة الأساسية لجهاز مراقبة جهد البطارية.

بالنسبة للعناصر النموذجية لمصابيح LED ذات اللونين، يكون الفرق في الفولتية الأمامية 0.25 فولت. وهذه القيمة هي التي تحدد منطقة الانتقال من الأخضر إلى الأحمر. يحدث تغيير كامل في لون التوهج، الذي تحدده نسبة مقاومات المقسم R1 و R2، في نطاق الجهد

يتم تحديد منتصف منطقة الانتقال من لون إلى آخر من خلال فرق الجهد بين LED ووصلة الباعث الأساسي للترانزستور وهو حوالي 1.2 فولت. وبالتالي فإن التغيير في B+ من 7.1 فولت إلى 5.8 فولت سوف يؤدي إلى التغيير من الأخضر إلى الأحمر.

ستعتمد فروق الجهد على مجموعات LED محددة وقد لا تكون كافية لتبديل الألوان بشكل كامل. ومع ذلك، لا يزال من الممكن استخدام الدائرة المقترحة عن طريق توصيل الصمام الثنائي على التوالي مع D2.

في الشكل 2، يتم استبدال المقاوم R1 بثنائي زينر، مما يؤدي إلى منطقة توصيل أضيق بكثير. لم يعد المقسم يؤثر على الدائرة، ويحدث تغيير كامل في لون التوهج عندما يتغير جهد B+ بمقدار 0.25 فولت فقط. سيكون جهد نقطة الانتقال مساويًا لـ 1.2 فولت + فولت Z. (هنا V Z هو الجهد الكهربي على صمام ثنائي الزينر، في حالتنا يساوي 7.2 فولت تقريبًا).

عيب مثل هذه الدائرة هو أنها مرتبطة بمقياس جهد محدود لثنائيات الزينر. ومما يزيد الوضع تعقيدًا حقيقة أن ثنائيات زينر ذات الجهد المنخفض لها منحنى مميز سلس للغاية، مما لا يسمح للمرء بتحديد الجهد V Z بدقة عند التيارات المنخفضة في الدائرة. أحد الحلول لهذه المشكلة هو استخدام مقاومة على التوالي مع صمام ثنائي الزينر للسماح بتعديل طفيف عن طريق زيادة جهد الوصلة قليلاً.

مع ظهور قيم المقاوم، تستهلك الدائرة تيارًا يبلغ حوالي 1 مللي أمبير. ومع مصابيح LED عالية السطوع، فهذا يكفي لاستخدام الجهاز في الداخل. ولكن حتى هذا التيار الضئيل مهم بالنسبة لبطارية 9 فولت، لذلك سيتعين عليك الاختيار بين سحب تيار إضافي والمخاطرة بترك الطاقة قيد التشغيل عندما لا تحتاج إليها. على الأرجح، بعد أول استبدال غير مجدول للبطارية، ستبدأ في الشعور بفوائد هذه الشاشة.

يمكن تحويل الدائرة بحيث يحدث الانتقال من اللون الأخضر إلى اللون الأحمر عند زيادة جهد الدخل. للقيام بذلك، يجب استبدال الترانزستور Q1 بـ NPN ويجب تبديل الباعث والمجمع. وباستخدام زوج من الترانزستورات NPN وPNP، يمكنك عمل مقارنة نافذة.

نظرًا للعرض الكبير إلى حد ما لمنطقة الانتقال، فإن الدائرة في الشكل 1 هي الأنسب لبطاريات 9V، بينما يمكن تكييف الدائرة في الشكل 2 مع الفولتية الأخرى.

عندما يتم تفريغ البطارية، فإن بدء تشغيل السيارة يمثل مشكلة كبيرة. لتجنب مثل هذه "المفاجأة" غير السارة، يكفي ببساطة استخدام الفولتميتر من وقت لآخر. ومع ذلك، ليس كل سائقي السيارات ولا يفعلون ذلك دائما، لأنه أكثر ملاءمة بكثير أن يكون لديك نوع من الأجهزة التي توضح المدة التي ستستغرقها شحن البطارية.

ما هي المؤشرات؟

تتكون البطارية (أو البطارية) القابلة لإعادة الشحن من ستة عناصر مترابطة، ويجب أن يكون الجهد الكهربي في كل منها عادة حوالي 2.15 فولت، أي أن إجمالي جهد البطارية يقترب من 13.5 فولت. إذا انخفض الشحن عن القيم الحرجة (حوالي 9.5 فولت)، فقد يؤدي ذلك إلى تفريغ عميق للبطارية، ونتيجة لذلك، فشلها التام.

التقنيات الحديثة "تلتقي" بسائقي السيارات في منتصف الطريق وتجعل حياتهم سهلة قدر الإمكان. على سبيل المثال، تحتوي العديد من السيارات بالفعل على أجهزة كمبيوتر داخلية تراقب أيضًا مستوى شحن البطارية.

ومع ذلك، على الرغم من أن هذا الخيار غير متاح للجميع، فمن الضروري استخدام أنواع أخرى من المؤشرات لهذا المؤشر المهم. لذلك، يمكنك العثور على شاشات كريستال منفصلة على لوحة القيادة، وهناك مؤشرات لقياس الرطوبة، ويمكنك أيضًا (إذا كانت لديك المهارات المناسبة) إنشاء مؤشر لشحن البطارية بنفسك. يجب أن تكون العديد من أجهزة الإنذار من هذا النوع متصلة بالشبكة الموجودة على متن السيارة حتى تتمكن من مراقبة مستوى شحن البطارية.

مؤشر الشحن المدمج

النوع الأكثر شيوعًا من المؤشرات على البطاريات التي لا تحتاج إلى صيانة هو مقياس كثافة السوائل. وتتكون من عين ودليل ضوئي وساق وعائمة (ولهذا يطلق عليها اسم العوامة). توجد الساق مع دليل الضوء داخل البطارية، ويتم تثبيت العوامة على الساق، والتي يتم من خلالها تحديد مستوى المنحل بالكهرباء في البطارية. يوجد ثقب في علبة البطارية يوضح الحالات الرئيسية الثلاث للبطارية:

• تتألق الكرة العائمة الخضراء من خلال عين المشاهدة، مما يعني أن البطارية مشحونة بأكثر من النصف؛
• تظل العين سوداء (وهذا مرئي من خلال أنبوب المؤشر)، وهذه إشارة إلى أن العوامة مغمورة بالكامل في السائل الإلكتروليتي، وبالتالي تقل كثافتها، ويجب شحن البطارية؛

معلومات إضافية.تحتوي بعض نماذج أجهزة قياس السوائل على عوامة حمراء يمكن رؤيتها في "النافذة" عندما تنخفض شحنة وكثافة المنحل بالكهرباء.

• إذا كان سطح السائل الموجود داخل البطارية مرئيًا في "العين" فقط، فهذا يعني أنها "عطشانة" - مستوى الإلكتروليت أمر بالغ الأهمية، فمن الضروري إضافة الماء المقطر بشكل عاجل (وهذا أمر صعب للغاية، نظرًا لأن هذه البطاريات لا تحتاج إلى صيانة).

ملحوظة!على الرغم من أن مؤشر شحن البطارية المدمج من هذا النوع يسمح لك بتحديد المشكلة الحالية (أو عدم وجودها) على الفور، إلا أنه إذا حكمنا من خلال بعض مراجعات المستخدمين، فإن قراءات هذه الأجهزة غالبًا ما تكون خاطئة، وهي نفسها تتعطل بسرعة.

كقاعدة عامة، يرجع ذلك إلى الأسباب التالية:

• تأتي البيانات من خلية بطارية واحدة فقط من أصل ست، ويمكن أن يختلف مستوى السائل فيها بشكل كبير؛
• أجزاء المؤشر المصنوعة من البلاستيك لا يمكنها تحمل ظروف درجة حرارة البطارية، لذلك يتم تلقي البيانات بشكل غير صحيح؛
• لا تحدد مؤشرات التعويم بأي حال من الأحوال درجة حرارة السائل الإلكتروليتي، ولكن الكثافة تعتمد عليها أيضًا، لذلك سيُظهر المنحل بالكهرباء عند درجة حرارة منخفضة مستوى طبيعي من الكثافة، بينما سيكون منخفضًا أيضًا.

مؤشرات المصنع على شكل لوحات

يمكنك العثور في المتاجر المتخصصة على العديد من أجهزة مراقبة البطارية المختلفة، ويمكن لكل مالك سيارة اختيار التصميم والوظائف التي تناسبه. تختلف المؤشرات أيضًا في طريقة الاتصال: بولاعة السجائر أو بالشبكة الموجودة على متن السيارة. ومع ذلك، فإن المهمة الرئيسية لجميع الأجهزة هي نفسها - تحديد مدى شحن البطارية والإشارة إليها.

هناك مؤشرات تحتاج إلى تجميع نفسك، مثل المنشئ. على سبيل المثال، DC-12 V. يجعل من الممكن التحكم في شحن البطارية، وكذلك تشغيل مرحل التحكم.

يعمل جهاز التحكم الصغير هذا في نطاق من 2.5 إلى 18 فولت، ويستهلك القليل جدًا من الكهرباء - حتى 20 مللي أمبير، وأبعاد نافذة المؤشر 4.3 × 2 سم.

إذا قمت بتثبيت بطارية ثانية في السيارة، فيمكنك استخدام مؤشر TMS - وهي لوحة صغيرة مصنوعة من الألومنيوم الصناعي مع مصابيح LED مع الفولتميتر المدمج ومفتاح بين البطاريات المجاورة.

من بين النماذج باهظة الثمن (والمكلفة بشكل غير معقول، بالنسبة لسعر بطارية جديدة)، يمكننا تسليط الضوء على وحدات التحكم في الجهد للشركة الأمريكية "Faria Euro Black Style". لون الجسم عادة يكون أسود، وقطر نافذة العرض 5.3 سم، والشاشة مضيئة باللون الأبيض. مطلوب 12 فولت لإمدادات الطاقة.

كيفية تجميع مؤشر الشحن بنفسك

إذا كان صاحب السيارة مرتاحا مع مكواة لحام، فيمكنه تجميع المحلل بيديه، يمكنك العثور على العديد من مخططات التجميع. باستخدام واحد، أبسط، يمكنك تجميع مؤشر شحن يذكرنا الموصوف أعلاه DC-12 V. إنه يعمل على نفس المبادئ: إنه متصل بالشبكة الموجودة على متن الطائرة ويحدد جهد البطارية في حدود 6-14 فولت.

لتجميع الجهاز، ستحتاج إلى ترانزستورات ومقاومات وثنائيات زينر ولوحة دوائر مطبوعة ومصباح LED واحد باللون الأحمر والأزرق والأخضر. بعد التجميع، وفقًا للمخطط، يتم إدخال اللوحة على لوحة القيادة، ويتم وضع أطراف مصابيح LED في مكان مناسب للعرض. في هذه الحالة، سيتم الإشارة إلى البطارية المشحونة بالكامل باللون الأخضر والأزرق - عندما يكون الشحن طبيعيًا (من 11 إلى 13 فولت)، وإذا كانت البطارية قريبة من التفريغ، فسوف يضيء مؤشر LED الأحمر.

إنه أمر مزعج عندما لا تتمكن السيارة من البدء لمجرد تفريغ البطارية في أكثر اللحظات غير المناسبة. سيساعد مؤشر الجهد الذي تم شراؤه من متجر أو لحامه بنفسك على تجنب "المفاجآت" غير السارة والتحذير مسبقًا من أن البطارية تتطلب إعادة الشحن.

فيديو

ما الذي يمكن أن يكون أكثر حزنًا من بطارية فارغة فجأة في طائرة كوادكوبتر أثناء الرحلة أو إيقاف تشغيل جهاز الكشف عن المعادن في منطقة واعدة؟ الآن، لو كان بإمكانك معرفة مقدار شحن البطارية مسبقًا! ثم يمكننا توصيل الشاحن أو تركيب مجموعة جديدة من البطاريات دون انتظار عواقب وخيمة.

وهذا هو المكان الذي ولدت فيه فكرة إنشاء نوع من المؤشرات التي ستعطي إشارة مقدمًا بأن البطارية ستنفد قريبًا. يعمل هواة الراديو في جميع أنحاء العالم على تنفيذ هذه المهمة، واليوم توجد سيارة كاملة وعربة صغيرة من حلول الدوائر المختلفة - من الدوائر الموجودة على ترانزستور واحد إلى الأجهزة المتطورة على وحدات التحكم الدقيقة.

انتباه! تشير المخططات الواردة في المقالة فقط إلى انخفاض الجهد الكهربائي في البطارية. لمنع التفريغ العميق، يجب عليك إيقاف التحميل أو الاستخدام يدويًا.

الخيار 1

ربما لنبدأ بدائرة بسيطة باستخدام صمام ثنائي زينر وترانزستور:

دعونا معرفة كيف يعمل.

طالما أن الجهد أعلى من عتبة معينة (2.0 فولت)، فإن صمام ثنائي الزينر في حالة تعطل، وبالتالي، يتم إغلاق الترانزستور ويتدفق كل التيار عبر مؤشر LED الأخضر. بمجرد أن يبدأ الجهد الكهربائي على البطارية في الانخفاض ويصل إلى قيمة حوالي 2.0 فولت + 1.2 فولت (انخفاض الجهد عند تقاطع الباعث الأساسي للترانزستور VT1) ، يبدأ الترانزستور في الفتح ويبدأ إعادة توزيع التيار بين كلا المصابيح.

إذا أخذنا مصباح LED بلونين، فسنحصل على انتقال سلس من اللون الأخضر إلى اللون الأحمر، بما في ذلك مجموعة الألوان المتوسطة بأكملها.

يبلغ فرق الجهد الأمامي النموذجي في مصابيح LED ثنائية اللون 0.25 فولت (يضيء اللون الأحمر عند الجهد المنخفض). وهذا الاختلاف هو الذي يحدد مساحة الانتقال الكامل بين الأخضر والأحمر.

وبالتالي، على الرغم من بساطتها، تتيح لك الدائرة أن تعرف مسبقًا أن البطارية قد بدأت في النفاذ. طالما أن جهد البطارية هو 3.25 فولت أو أكثر، يضيء مؤشر LED الأخضر. في الفترة الفاصلة بين 3.00 و 3.25 فولت، يبدأ اللون الأحمر في الاختلاط باللون الأخضر - كلما اقتربنا من 3.00 فولت، زاد اللون الأحمر. وأخيرًا، عند 3V، يضيء اللون الأحمر النقي فقط.

عيب الدائرة هو تعقيد اختيار ثنائيات الزينر للحصول على عتبة الاستجابة المطلوبة، بالإضافة إلى استهلاك تيار ثابت يبلغ حوالي 1 مللي أمبير. حسنًا، من المحتمل أن الأشخاص الذين يعانون من عمى الألوان لن يقدروا فكرة تغيير الألوان.

بالمناسبة، إذا وضعت نوعًا مختلفًا من الترانزستور في هذه الدائرة، فيمكن جعله يعمل في الاتجاه المعاكس - سيحدث الانتقال من اللون الأخضر إلى اللون الأحمر، على العكس من ذلك، إذا زاد جهد الإدخال. وهنا الرسم البياني المعدل:

الخيار رقم 2

تستخدم الدائرة التالية شريحة TL431، وهي عبارة عن منظم جهد دقيق.

يتم تحديد عتبة الاستجابة بواسطة مقسم الجهد R2-R3. مع التقديرات الموضحة في الرسم البياني، فهي 3.2 فولت. عندما ينخفض ​​جهد البطارية إلى هذه القيمة، تتوقف الدائرة الدقيقة عن تجاوز مؤشر LED وتضيء. ستكون هذه إشارة إلى أن التفريغ الكامل للبطارية قريب جدًا (الحد الأدنى للجهد المسموح به على بنك ليثيوم أيون واحد هو 3.0 فولت).

إذا تم استخدام بطارية مكونة من عدة بطاريات ليثيوم أيون متصلة على التوالي لتشغيل الجهاز، فيجب توصيل الدائرة المذكورة أعلاه بكل بنك على حدة. مثله:

لتكوين الدائرة، نقوم بتوصيل مصدر طاقة قابل للتعديل بدلاً من البطاريات واختيار المقاوم R2 (R4) لضمان إضاءة مؤشر LED في اللحظة التي نحتاجها.

الخيار رقم 3

وهنا دائرة بسيطة لمؤشر تفريغ بطارية ليثيوم أيون باستخدام ترانزستورين:
يتم تحديد عتبة الاستجابة بواسطة المقاومات R2 و R3. يمكن استبدال الترانزستورات السوفيتية القديمة بـ BC237، BC238، BC317 (KT3102) وBC556، BC557 (KT3107).

الخيار رقم 4

دائرة تحتوي على ترانزستورات ذات تأثير ميداني تستهلك فعليًا تيارات دقيقة في وضع الاستعداد.

عند توصيل الدائرة بمصدر طاقة، يتم إنشاء جهد موجب عند بوابة الترانزستور VT1 باستخدام مقسم R1-R2. إذا كان الجهد أعلى من جهد القطع لترانزستور التأثير الميداني، فإنه يفتح ويسحب بوابة VT2 إلى الأرض، وبالتالي يغلقها.

عند نقطة معينة، مع تفريغ البطارية، يصبح الجهد الكهربي الذي تمت إزالته من المقسم غير كافٍ لفتح VT1 ويتم إغلاقه. ونتيجة لذلك، يظهر جهد قريب من جهد الإمداد عند بوابة مفتاح المجال الثاني. يفتح ويضيء LED. يشير توهج LED إلينا إلى أن البطارية بحاجة إلى إعادة الشحن.

أي ترانزستورات ذات قناة n ذات جهد قطع منخفض ستفي بالغرض (كلما انخفض كلما كان ذلك أفضل). لم يتم اختبار أداء 2N7000 في هذه الدائرة.

الخيار رقم 5

على ثلاثة ترانزستورات:

أعتقد أن الرسم البياني لا يحتاج إلى شرح. بفضل المعامل الكبير. بتضخيم ثلاث مراحل للترانزستور، تعمل الدائرة بشكل واضح جدًا - بين مصباح LED المضاء وغير المضاء، يكفي فرق قدره 1 جزء من مائة فولت. الاستهلاك الحالي عند تشغيل المؤشر هو 3 مللي أمبير، عندما يكون مؤشر LED مطفأ - 0.3 مللي أمبير.

على الرغم من المظهر الضخم للدائرة، فإن اللوحة النهائية لها أبعاد متواضعة إلى حد ما:

من مجمع VT2 يمكنك التقاط إشارة تسمح بتوصيل الحمل: 1 - مسموح به، 0 - معطل.

يمكن استبدال الترانزستورات BC848 وBC856 بـ BC546 وBC556 على التوالي.

الخيار رقم 6

تعجبني هذه الدائرة لأنها لا تقوم بتشغيل المؤشر فحسب، بل تقوم أيضًا بقطع الحمل.

المؤسف الوحيد هو أن الدائرة نفسها لا تنفصل عن البطارية، وتستمر في استهلاك الطاقة. وبفضل مصباح LED المشتعل باستمرار، فهو يأكل كثيرًا.

يعمل مصباح LED الأخضر في هذه الحالة كمصدر جهد مرجعي، حيث يستهلك تيارًا يبلغ حوالي 15-20 مللي أمبير. للتخلص من هذا العنصر الشره، بدلاً من مصدر الجهد المرجعي، يمكنك استخدام نفس TL431، وتوصيله وفقًا للدائرة التالية*:

* قم بتوصيل الكاثود TL431 بالدبوس الثاني من LM393.

الخيار رقم 7

الدائرة باستخدام ما يسمى بشاشات الجهد. وتسمى أيضًا أجهزة مراقبة الجهد والكاشفات، وهي عبارة عن دوائر دقيقة متخصصة مصممة خصيصًا لمراقبة الجهد.

هنا، على سبيل المثال، دائرة تضيء مؤشر LED عندما ينخفض ​​جهد البطارية إلى 3.1 فولت. تم التجميع على BD4731.

أوافق، لا يمكن أن يكون الأمر أسهل! يحتوي BD47xx على مخرج جامع مفتوح ويحد أيضًا من تيار الإخراج إلى 12 مللي أمبير. يتيح لك ذلك توصيل مؤشر LED به مباشرةً، دون الحد من المقاومات.

وبالمثل، يمكنك تطبيق أي مشرف آخر على أي جهد آخر.

فيما يلي بعض الخيارات الإضافية للاختيار من بينها:

• عند 3.08 فولت: TS809CXD، TCM809TENB713، MCP103T-315E/TT، CAT809TTBI-G؛
• عند 2.93 فولت: MCP102T-300E/TT، TPS3809K33DBVRG4، TPS3825-33DBVT، CAT811STBI-T3؛
• سلسلة MN1380 (أو 1381، 1382 - تختلف فقط في علبها). لأغراضنا، فإن الخيار مع استنزاف مفتوح هو الأنسب، كما يتضح من الرقم الإضافي "1" في تعيين الدائرة الدقيقة - MN13801، MN13811، MN13821. يتم تحديد جهد الاستجابة من خلال مؤشر الحروف: MN13811-L هو 3.0 فولت بالضبط.

يمكنك أيضًا أن تأخذ النظير السوفيتي - KR1171SPkhkh:

اعتمادًا على التعيين الرقمي، سيكون جهد الكشف مختلفًا:

شبكة الجهد ليست مناسبة جدًا لمراقبة بطاريات الليثيوم أيون، لكنني لا أعتقد أن الأمر يستحق استبعاد هذه الدائرة الدقيقة تمامًا.

تتمثل المزايا التي لا يمكن إنكارها لدوائر مراقبة الجهد في استهلاك الطاقة المنخفض للغاية عند إيقاف التشغيل (وحدات وحتى أجزاء من الميكرو أمبير)، فضلاً عن بساطتها الشديدة. غالبًا ما تتناسب الدائرة بأكملها مباشرة مع أطراف LED:

لجعل إشارة التفريغ أكثر وضوحًا، يمكن تحميل مخرج كاشف الجهد على مؤشر LED الوامض (على سبيل المثال، سلسلة L-314). أو قم بتجميع "وامض" بسيط بنفسك باستخدام ترانزستورين ثنائي القطب.

يظهر أدناه مثال على دائرة منتهية تنبهك بانخفاض مستوى البطارية باستخدام مؤشر LED الوامض:

سيتم مناقشة دائرة أخرى ذات مؤشر LED وامض أدناه.

الخيار رقم 8

دائرة باردة تجعل مؤشر LED يومض إذا انخفض جهد بطارية الليثيوم إلى 3.0 فولت:

تتسبب هذه الدائرة في وميض مؤشر LED فائق السطوع مع دورة تشغيل تبلغ 2.5% (أي توقف طويل - وميض قصير - توقف مؤقت مرة أخرى). يتيح لك ذلك تقليل الاستهلاك الحالي إلى قيم سخيفة - في حالة إيقاف التشغيل، تستهلك الدائرة 50 نانومتر (نانو!)، وفي وضع وميض LED - 35 ميكرو أمبير فقط. هل يمكنك اقتراح شيء أكثر اقتصادا؟ بالكاد.

كما ترون، فإن تشغيل معظم دوائر التحكم في التفريغ يتلخص في مقارنة جهد مرجعي معين بجهد متحكم فيه. وبعد ذلك، يتم تضخيم هذا الاختلاف وتشغيل/إيقاف تشغيل مؤشر LED.

عادة، يتم استخدام مرحلة الترانزستور أو مضخم التشغيل المتصل في دائرة المقارنة كمضخم للفرق بين الجهد المرجعي والجهد على بطارية الليثيوم.

ولكن هناك حل آخر. يمكن استخدام العناصر المنطقية - العاكسون - كمكبر للصوت. نعم، إنه استخدام غير تقليدي للمنطق، لكنه ناجح. يظهر مخطط مماثل في الإصدار التالي.

الخيار رقم 9

مخطط الدائرة لـ 74HC04.

يجب أن يكون جهد التشغيل لثنائي الزينر أقل من جهد استجابة الدائرة. على سبيل المثال، يمكنك أن تأخذ الثنائيات زينر من 2.0 - 2.7 فولت. يتم ضبط الضبط الدقيق لعتبة الاستجابة بواسطة المقاوم R2.

تستهلك الدائرة حوالي 2 مللي أمبير من البطارية، لذلك يجب أيضًا تشغيلها بعد مفتاح الطاقة.

الخيار رقم 10

هذا ليس حتى مؤشر تفريغ، بل هو مقياس فولتميتر LED كامل! يعطي المقياس الخطي المكون من 10 مصابيح LED صورة واضحة عن حالة البطارية. يتم تنفيذ جميع الوظائف على شريحة LM3914 واحدة فقط:

يقوم المقسم R3-R4-R5 بتعيين الفولتية الدنيا (DIV_LO) والعليا (DIV_HI). مع القيم الموضحة في الرسم البياني، فإن توهج مؤشر LED العلوي يتوافق مع جهد 4.2 فولت، وعندما ينخفض ​​الجهد إلى أقل من 3 فولت، سينطفئ مؤشر LED الأخير (السفلي).

من خلال توصيل الدبوس التاسع من الدائرة الدقيقة بالأرض، يمكنك تحويله إلى وضع النقطة. في هذا الوضع، يتم دائمًا إضاءة مصباح LED واحد يتوافق مع جهد الإمداد. إذا تركت الأمر كما في الرسم التخطيطي، فسوف يضيء نطاق كامل من مصابيح LED، وهو أمر غير منطقي من وجهة نظر اقتصادية.

كما المصابيح عليك أن تأخذ المصابيح الحمراء فقط، لأن لديهم أدنى جهد مباشر أثناء التشغيل. على سبيل المثال، إذا أخذنا مصابيح LED زرقاء، فإذا كانت البطارية تنخفض إلى 3 فولت، فمن المرجح أنها لن تضيء على الإطلاق.

تستهلك الشريحة نفسها حوالي 2.5 مللي أمبير، بالإضافة إلى 5 مللي أمبير لكل مصباح LED مضاء.

عيب الدائرة هو استحالة ضبط عتبة الإشعال لكل LED بشكل فردي. يمكنك ضبط القيم الأولية والنهائية فقط، وسيقوم المقسم المدمج في الشريحة بتقسيم هذا الفاصل الزمني إلى 9 أجزاء متساوية. ولكن، كما تعلمون، في نهاية التفريغ، يبدأ الجهد على البطارية في الانخفاض بسرعة كبيرة. الفرق بين البطاريات التي تم تفريغها بنسبة 10% و 20% يمكن أن يصل إلى أعشار فولت، ولكن إذا قارنت نفس البطاريات، التي تم تفريغها بنسبة 90% و 100% فقط، يمكنك رؤية فرق فولت كامل!

يوضح الرسم البياني النموذجي لتفريغ بطارية Li-ion الموضح أدناه بوضوح هذا الظرف:

وبالتالي، فإن استخدام مقياس خطي للإشارة إلى درجة تفريغ البطارية لا يبدو عمليًا للغاية. نحن بحاجة إلى دائرة تسمح لنا بضبط قيم الجهد الدقيقة التي سيضيء بها مصباح LED معين.

يتم التحكم الكامل في وقت تشغيل مصابيح LED من خلال الدائرة الموضحة أدناه.

الخيار رقم 11

هذه الدائرة عبارة عن مؤشر لجهد البطارية/البطارية مكون من 4 أرقام. تم تنفيذه على أربعة مضخمات تشغيلية مضمنة في شريحة LM339.

تعمل الدائرة بجهد يصل إلى 2 فولت وتستهلك أقل من مللي أمبير (لا يشمل مؤشر LED).

بالطبع، لتعكس القيمة الحقيقية لسعة البطارية المستخدمة والمتبقية، من الضروري مراعاة منحنى تفريغ البطارية المستخدمة (مع مراعاة تيار الحمل) عند إعداد الدائرة. سيسمح لك ذلك بتعيين قيم الجهد الدقيقة المقابلة، على سبيل المثال، 5%-25%-50%-100% من السعة المتبقية.

الخيار رقم 12

وبالطبع، يتم فتح النطاق الأوسع عند استخدام وحدات التحكم الدقيقة مع مصدر جهد مرجعي مدمج ومدخل ADC. هنا تقتصر الوظيفة فقط على خيالك وقدرتك على البرمجة.

كمثال، سنقدم أبسط دائرة على وحدة التحكم ATMega328.

على الرغم من أنه هنا، لتقليل حجم اللوحة، سيكون من الأفضل أن تأخذ ATTiny13 ذو 8 أرجل في حزمة SOP8. ثم سيكون رائعًا تمامًا. ولكن دع هذا يكون واجبك المنزلي.

LED هو ثلاثة ألوان (من شريط LED)، ولكن يتم استخدام اللون الأحمر والأخضر فقط.

يمكن تنزيل البرنامج النهائي (الرسم) من هذا الرابط.

يعمل البرنامج على النحو التالي: يتم استقصاء جهد الإمداد كل 10 ثوانٍ. بناءً على نتائج القياس، يتحكم MK في مصابيح LED باستخدام PWM، مما يسمح لك بالحصول على ظلال مختلفة من الضوء عن طريق مزج الألوان الحمراء والخضراء.

تنتج البطارية المشحونة حديثًا حوالي 4.1 فولت - يضيء المؤشر الأخضر. أثناء الشحن، يوجد جهد 4.2 فولت على البطارية، وسيومض مؤشر LED الأخضر. بمجرد انخفاض الجهد إلى أقل من 3.5 فولت، سيبدأ مؤشر LED الأحمر في الوميض. ستكون هذه إشارة إلى أن البطارية فارغة تقريبًا وأن الوقت قد حان لشحنها. في بقية نطاق الجهد، سيتغير لون المؤشر من الأخضر إلى الأحمر (حسب الجهد).

الخيار رقم 13

حسنًا، أولاً، أقترح خيار إعادة صياغة لوحة الحماية القياسية (وتسمى أيضًا)، وتحويلها إلى مؤشر لبطارية فارغة.

يتم استخراج هذه اللوحات (وحدات PCB) من بطاريات الهاتف المحمول القديمة على نطاق صناعي تقريبًا. ما عليك إلا أن تلتقط بطارية هاتف محمول مهملة في الشارع، ثم تتخلص منها، وتصبح اللوحة بين يديك. تخلص من كل شيء آخر على النحو المنشود.

انتباه!!! هناك لوحات تتضمن حماية من التفريغ الزائد عند جهد منخفض بشكل غير مقبول (2.5 فولت أو أقل). لذلك، من بين جميع اللوحات التي لديك، تحتاج فقط إلى اختيار تلك النسخ التي تعمل بالجهد الصحيح (3.0-3.2 فولت).

في أغلب الأحيان، تبدو لوحة PCB كما يلي:

Microassembly 8205 عبارة عن جهازين ميدانيين من المللي أوم تم تجميعهما في مبيت واحد.

من خلال إجراء بعض التغييرات على الدائرة (الموضحة باللون الأحمر)، سنحصل على مؤشر ممتاز لتفريغ بطارية ليثيوم أيون والذي لا يستهلك أي تيار تقريبًا عند إيقاف تشغيله.

نظرًا لأن الترانزستور VT1.2 مسؤول عن فصل الشاحن عن بنك البطارية عند الشحن الزائد، فهو غير ضروري في دائرتنا. لذلك، قمنا بإلغاء هذا الترانزستور تمامًا من التشغيل عن طريق كسر دائرة التصريف.

يحد المقاوم R3 من التيار عبر LED. يجب تحديد مقاومته بحيث يكون توهج LED ملحوظًا بالفعل، لكن التيار المستهلك ليس مرتفعًا بعد.

بالمناسبة، يمكنك حفظ جميع وظائف وحدة الحماية، وإجراء الإشارة باستخدام ترانزستور منفصل يتحكم في مؤشر LED. أي أن المؤشر سوف يضيء في وقت واحد مع إيقاف تشغيل البطارية في لحظة تفريغها.

بدلاً من 2N3906، فإن أي ترانزستور pnp منخفض الطاقة لديك سيفي بالغرض. إن مجرد لحام مؤشر LED مباشرة لن ينجح، لأن... إن تيار الإخراج للدائرة الدقيقة التي تتحكم في المفاتيح صغير جدًا ويتطلب التضخيم.

يرجى الأخذ في الاعتبار حقيقة أن دوائر مؤشر التفريغ نفسها تستهلك طاقة البطارية! لتجنب التفريغ غير المقبول، قم بتوصيل دوائر المؤشر بعد مفتاح الطاقة أو استخدم دوائر الحماية.

كما قد لا يكون من الصعب تخمينه، يمكن استخدام الدوائر بالعكس - كمؤشر للشحن.

الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن دائرة مؤشر مستوى شحن البطارية لا تحتوي على أي ترانزستورات أو دوائر دقيقة أو ثنائيات زينر. يتم توصيل مصابيح LED والمقاومات فقط بطريقة تشير إلى مستوى الجهد المزود.

دائرة المؤشر

يعتمد تشغيل الجهاز على جهد التشغيل الأولي لمصباح LED. أي LED هو جهاز أشباه الموصلات يحتوي على نقطة حد للجهد، والتي تتجاوز فقط ما يبدأ في العمل (التألق). على عكس المصباح المتوهج، الذي يتميز بخصائص جهد التيار الخطي تقريبًا، فإن LED قريب جدًا من خصائص صمام ثنائي زينر، مع منحدر حاد للتيار مع زيادة الجهد.
إذا قمت بتوصيل مصابيح LED في دائرة متصلة بمقاومات، فسيبدأ تشغيل كل LED فقط بعد أن يتجاوز الجهد مجموع مصابيح LED في الدائرة لكل قسم من أقسام الدائرة على حدة.
يمكن أن تتراوح عتبة الجهد لفتح أو بدء إضاءة LED من 1.8 فولت إلى 2.6 فولت. كل هذا يتوقف على العلامة التجارية المحددة.
ونتيجة لذلك، يضيء كل مصباح LED فقط بعد إضاءة المصباح السابق.

لقد قمت بتجميع الدائرة على لوحة دوائر عالمية، ولحام مخرجات العناصر معًا. للحصول على تصور أفضل، أخذت مصابيح LED بألوان مختلفة.
يمكن عمل مثل هذا المؤشر ليس فقط بستة مصابيح LED، ولكن، على سبيل المثال، بأربعة.
يمكن استخدام المؤشر ليس فقط للبطارية، ولكن لإنشاء مؤشر مستوى على مكبرات الصوت الموسيقية. من خلال توصيل الجهاز بمخرج مضخم الطاقة الموازي لمكبر الصوت. بهذه الطريقة يمكنك مراقبة المستويات الحرجة لنظام السماعات.
من الممكن العثور على تطبيقات أخرى لهذه الدائرة البسيطة جدًا حقًا.