Колко плътно литиево-йонните батерии са навлезли в живота ни. Фактът, че те се използват в почти цялата микропроцесорна електроника, вече е норма. Така че радиолюбителите отдавна са ги възприели и използват в своите домашни продукти. Това се улеснява от значителните предимства на литиево-йонните батерии, като малък размер, голям капацитет и голям избор от дизайни с различен капацитет и форма.
Най-често срещаната батерия е 18650, нейното напрежение е 3,7 V. За което ще направя индикатор за разреждане.
Вероятно не си струва да казвате колко ниският разряд е вреден за батериите. И за всички видове батерии. Правилното използване на батериите ще удължи живота им няколко пъти и ще ви спести пари.
Индикаторна верига за зареждане
Веригата е доста универсална и може да работи в диапазона от 3-15 волта. Прагът на реакция може да се регулира с помощта на променлив резистор. Така че устройството може да се използва за почти всяка батерия, независимо дали е киселинна, никел-кадмиева (nicd) или литиево-йонна (Li-ion).
Веригата следи напрежението и веднага щом падне под предварително определено ниво, светодиодът ще светне, показвайки ниско разреждане на батерията.
Веригата използва регулируема (връзка, откъдето я взех). Като цяло този ценеров диод е много интересен радиоелемент, който може значително да улесни живота на радиолюбителите при конструирането на схеми, свързани със стабилизация или прагова работа. Така че го вземете в експлоатация, особено при изграждане на захранвания, схеми за стабилизиране на ток и т.н.
Транзисторът може да бъде заменен с всяка друга NPN структура, вътрешният аналог на KT315, KT3102.
R2- регулира яркостта на светодиода.
R1 е променлив резистор с номинална стойност от 50 до 150 kOhm.
Стойността на R3 може да се увеличи до 20-30 kOhm, за да се спести енергия, ако се използва транзистор с голямо усилване.
Ако нямате регулируем стабилизатор TL431, тогава можете да използвате доказана съветска схема с два транзистора.
Прагът на реакция се задава от резистори R2, R3. Вместо това можете да запоите една променлива, за да позволите настройка и да намалите броя на елементите. Съветските транзистори могат да бъдат заменени с BC237, BC238, BC317 (KT3102) и BC556, BC557 (KT3107).
Веригата може да бъде сглобена на платка или монтирана. Поставете термосвиваемата тръба и я продухайте с пистолет за горещ въздух. Закрепете с двойнозалепваща лента към задната част на кутията. Аз лично монтирах тази платка в отвертка и сега не карам батериите й, докато не са критично разредени.
Можете също така да свържете зумер (пищялка) паралелно на резистора със светодиода и тогава ще знаете точно за критичните прагове.
От теорията на акумулаторните батерии си спомняме, че литиевите батерии не могат да се разреждат под нивото от 3,2 волта на клетка, в противен случай те губят предназначения си капацитет и се повреждат много по-бързо. Следователно наблюдението на минималното ниво на напрежение е много важно за литиевите батерии. Разбира се, в мобилен телефон или лаптоп възможността за критично разреждане се изключва от интелигентен контролер, но батерията за китайско фенерче може да бъде убита много бързо и след това да пишете във форумите за глупостите, които произвеждат китайците. За да предотвратите това да се случи, предлагам да сглобите една от простите схеми за индикатор за разреждане на литиева батерия.
Като елемент за индикация в тази схема се използва светодиод. Като компаратор се използва прецизно регулируем ценеров диод TL431. Спомнете си, че TL 431 е регулируем силициев ценерови диод с изходно напрежение, което може да бъде настроено на произволна стойност от 2,5 до 36 волта с помощта на два външни резистора. Прагът на реакция на веригата се задава от делителя на напрежението във веригата на управляващия електрод. За автомобилна батерия трябва да изберете различни стойности на резистора.
Най-добре е да вземете ярко сини светодиоди, те са най-забележими. Zener diode TL431 - използва се в много импулсни захранвания в схемата за управление на защитния оптрон и може да бъде заимстван от там.
Докато напрежението е над дадено ниво, в нашия пример 3,25 волта, ценеровият диод работи в режим на повреда, следователно транзисторът е заключен и целият ток протича през зеления светодиод. Веднага щом напрежението на литиево-йонната батерия започне да намалява в диапазона от 3,25 до 3,00 волта, VT1 започва да се отключва и през двата светодиода протича ток.
Когато напрежението на батерията е 3V или по-малко, свети само червеният индикатор. Сериозен недостатък на схемата е трудността при избора на ценерови диоди за получаване на желания праг на реакция, както и високата консумация на ток от 1 mA.
Нивото на реакция на индикатора се задава чрез избиране на стойностите на резистора R2 и R3.
Благодарение на използването на теренни работници, консумацията на ток на веригата е много малка.
Положителното напрежение на портата на транзистора VT1 се формира с помощта на разделител, монтиран през две съпротивления R1-R2. Ако нивото му е по-високо от напрежението на прекъсване на полевия превключвател, той отваря и смазва вратата VT2 към общия проводник, като по този начин го блокира.
В даден момент, когато литиево-йонната батерия се разреди, напрежението от делителя не е достатъчно за отваряне на VT1 и той се блокира. На врата VT2 се появява потенциал, който е близо до нивото на захранване, следователно се отваря и светодиодът светва. Светенето на което показва необходимостта от презареждане на батерията.
Индикатор за разреждане на чипа TL431 |
Прагът на реакция се задава от разделител между съпротивления R2-R3. При стойностите, показани на фигурата, то е равно на 3,2 волта. Когато този праг на батерията се понижи, микровъзелът ще спре да шунтира светодиода и той ще светне.
Ако използвате батерия, състояща се от няколко батерии, свързани последователно, тогава веригата по-горе ще трябва да бъде свързана към всяка банка.
За да настроим веригата, свързваме регулиран източник на захранване вместо батерия и избираме R2 (R4), за да гарантираме, че индикаторът свети на необходимия интервал.
Индикаторът, който се използва като светодиод, започва да мига веднага щом напрежението на батерията падне под контролирано ниво. Схемата на детектора е базирана на специализиран микросглобка MN13811, а веригата е реализирана с помощта на биполярни транзистори Q1 и Q2.
Ако се използва чип MN13811-M, когато напрежението на батерията падне под 3,2 V, светодиодът започва да мига. Голямо предимство на схемата е, че по време на наблюдение веригата консумира по-малко от 1 µA, а в мигащ режим консумира около 20 mA. Устройството използва два биполярни транзистора с различна проводимост. Интегралните схеми от серията MN13811 се предлагат за различни напрежения, в зависимост от последната буква, така че ако е необходим микросглобка за различен праг на реакция, тогава можете да използвате същата микросхема, но с различен буквен индекс.
С помощта на два резистора можете да настроите напрежението на пробив в диапазона от 2,5 V до 36 V.
Ще дам две схеми за използване на TL431 като индикатор за зареждане/разреждане на батерията. Първата верига е предназначена за индикатор за разреждане, а втората за индикатор за ниво на заряд.
Единствената разлика е добавянето на npn транзистор, който ще включи някакъв вид сигнално устройство, като светодиод или зумер. По-долу ще дам метод за изчисляване на съпротивлението R1 и примери за някои напрежения.
Ценеровият диод работи по такъв начин, че започва да провежда ток, когато върху него се превиши определено напрежение, чийто праг можем да зададем с помощта на R1 и R2. В случай на индикатор за разреждане, LED индикаторът трябва да свети, когато напрежението на батерията е по-ниско от необходимото. Следователно към веригата се добавя n-p-n транзистор.
Както можете да видите, регулируемият ценеров диод регулира отрицателния потенциал, така че към веригата се добавя резистор R3, чиято задача е да включи транзистора, когато TL431 е изключен. Този резистор е 11k, избран чрез проба и грешка. Резистор R4 служи за ограничаване на тока на светодиода, може да се изчисли с помощта.
Разбира се, можете да направите без транзистор, но тогава светодиодът ще изгасне, когато напрежението падне под зададеното ниво - диаграмата е по-долу. Разбира се, такава схема няма да работи при ниски напрежения поради липсата на достатъчно напрежение и/или ток за захранване на светодиода. Тази схема има един недостатък, който е постоянната консумация на ток, около 10 mA.
В този случай индикаторът за зареждане ще свети постоянно, когато напрежението е по-високо от това, което сме дефинирали с R1 и R2. Резисторът R3 служи за ограничаване на тока към диода.
Време е за това, което всички харесват най-много – математиката
Вече казах в началото, че пробивното напрежение може да се променя от 2.5V на 36V чрез входа “Ref”. Така че нека се опитаме да направим малко математика. Да приемем, че индикаторът трябва да светне, когато напрежението на батерията падне под 12 волта.
Съпротивлението на резистора R2 може да бъде с всякаква стойност. Най-добре е обаче да използвате кръгли числа (за да улесните броенето), като 1k (1000 ома), 10k (10 000 ома).
Изчисляваме резистор R1 по следната формула:
R1=R2*(Vo/2,5V – 1)
Да приемем, че нашият резистор R2 има съпротивление 1k (1000 Ohms).
Vo е напрежението, при което трябва да настъпи разбивка (в нашия случай 12V).
R1=1000*((12/2.5) - 1)= 1000(4.8 - 1)= 1000*3.8=3.8k (3800 Ohm).
Тоест съпротивлението на резисторите за 12V изглежда така:
А ето и малък списък за мързеливите. За резистор R2=1k съпротивлението R1 ще бъде:
- 5V – 1k
- 7.2V – 1.88k
- 9V – 2.6k
- 12V – 3.8k
- 15V - 5k
- 18V – 6.2k
- 20V – 7k
- 24V – 8.6k
За ниско напрежение, например 3,6 V, резисторът R2 трябва да има по-високо съпротивление, например 10k, тъй като текущата консумация на веригата ще бъде по-малка.
Li-ion е много капризен към преразреждане и за да не убия батерията, реших да направя домашна индикатор за изтощена батерияза отвертка. описано по-рано. Светодиодът на кутията на батерията трябва да свети и да остане да свети, когато напрежението падне под определено ниво.
Защо ви е необходим индикатор за изтощена батерия?
Например, използвате литиево-йонни батерии без защитна платка. За да не ги претоварите случайно, можете да инсталирате обикновен предпазител от 30 ампера.Взимаме автомобилен предпазител или правим домашен от медна жица с напречно сечение 0,5 mm2.
За да не се разрежда батерията над необходимата граница, използваме индикатора за разреждане по-долу, чийто светодиод ще светне, когато батерията се разреди до зададеното ниво. Балансирането се извършва по време на зареждане, за това докарах конектор към тялото.
Можете също така да конфигурирате веригата за междинно разреждане, например 50% или 75% - типът скоро ще се изчерпи. Или дори използвайте няколко вериги, конфигурирани за различни напрежения. Например три. Единият свети на 75%, вторият на 50%, а третият на 25% от заряда.
Схема на домашен индикатор.
И така към диаграмата (намерена в Интернет). Веригата беше сглобена, тествана и заработи веднага.
Веригата използва TL431.
Това е много удобно нещо, ще ви кажа. Много схеми са значително опростени с него. Така че можете да си купите пакет от тях наведнъж, както направих аз.
Въз основа на него можете да направите и балансьор за батерията, но за това друг път.
Взех го. Те имат пакет, както ние имаме една бройка.
Транзисторът BC547 е много разпространен, струва стотинка и се предлага във всеки магазин за радиокомпоненти. Мога купувайте и от китайци, но вече е много евтино. Ако вземете и пакет.
По едно време вече закупих резистори с различни рейтинги. Ето един много евтин комплект резистори , които ще ви радват дълго време.
R1*(за мен)=4.6K; R2=1K; R3=11K (съгласуван с транзистор BC547); R4=1.5K (избираме го за светодиод в зависимост от захранващото напрежение на веригата).
Взимаме всеки три милиметров светодиод с ниска мощност , просто не е удобно да монтирате SMD в кутия.
Изчисляването на резистора R1 за необходимото работно напрежение на веригата се извършва по формулата: R1=R2*(Vo/2,5V - 1).
Очаквах индикаторът да светне при 14V, тоест при 3,5V на клетка (моята батерия се състои от четири батерии с номинална стойност 3,7V). В напълно заредено състояние, 16.8V (4.2V на буркан). Нека вземем R2 равно на 1K. (Когато настроите ниско напрежение, например 3.6V, трябва да вземете R2 до 10K).
Така че ние броим на 14V. R2=1KOhm=1000 Ohm. R1=1000*(14V/2.5V-1)=1000*(5.6-1)=1000*4.6=4600 Ohm = 4.6KOhm ( За винтоверт 14.4V (4 банки по 3,7 V всяка), преобразувани в литий).
За 12V (3 банки по 3,7 V всяка) отвертка при 10.5V R2=1K R1=1000*(10.5/2.5-1)= 3.2KOhm.
За 18V (5 кутии по 3,7 V всяка) отвертка , преобразуван в литий: задействане при 17.5V R2=1K R1=1000*(17.5/2.5-1)= 6KOhm.
Списък на стойностите на R1 при R2=1KOhm за тези, които са твърде мързеливи, за да броят:
- 5V – 1K
- 7.2V – 1.88K
- 9V – 2.6K
- 10.5V - 3.2K
- 12V – 3.8K
- 14V - 4.6K
- 15V - 5K
- 17.5V - 6K
- 18V – 6.2K
- 20V – 7k
- 24V – 8.6k
Индикатор за изтощена батерия на готовия винтоверт.
Работи ясно и стабилно. Не е необходима настройка.
За сглобяване купих от китайците с безплатна доставка:
Комплект резистори от 30 номинала по 10 бр
. Вего 300 бр.
TL431- микросхема с три крака, която често се нарича "контролиран ценеров диод", защото с негова помощ можете да получите всяко напрежение в диапазона от 2,5...36 волта. Освен това може да се използва като 2,5 волтов компаратор:
- ако входът е по-малък от 2,5 волта, през изходния транзистор на микросхемата не протича ток;
- ако има повече от 2,5 волта на входа, транзисторът е отворен и през него протича ток.
Изглежда много като транзистор в режим на превключване, нали? И дори товарът - същите индикаторни светодиоди - може да се включи по същия начин, както в транзисторния ключ.
Готова схема за 7 волта(за две Li-ion батерии, свързани последователно, където 8,4 волта, когато са напълно заредени); за подобряване на точността R2може да се направи от постоянен 47kи настройка 10 хиляди. Извод 1, като се направи аналогия с n-p-nтранзистор - "база", щифт 2 - "емитер", щифт 3 - "колектор" (условно, разбира се, ценеров диод не е транзистор). Докато напрежението в "базата" е по-високо от 2,5 волта, микросхемата е отворена и през нея протича ток. Тъй като батерията се разрежда, напрежението намалява и веднага щом от разделителя тече по-малко от 2,5 волта, транзисторът на микросхемата ще се затвори и токът ще тече през светодиода.
Ако желаете, можете да сглобите същата верига с помощта на резистори 10 хилядиИ 5k6- ще работи, но ще стане малко по-лакомо. Така че, за да спестите пари, е по-добре да вземете по-големи резистори. Повтарям: индикатор за разрежданебатерията не трябва да е твърде силна освобождаване от отговорност.
R3задава тока през LED товара и изходния транзистор на микросхемата. Избира се поне според желаната яркост на блясъка.
Червените светодиоди изискват ниско напрежение, за да се включат (започвайки от 1,5 V), така че те могат да светят дори когато TL431, на теория, е отворен и ги шунтира. Решението е да поставите втори светодиод или диод последователно 1N4007.Или използвайте светодиоди с по-високо комутационно напрежение - зелено, синьо, бяло.
