نشانگر شارژ باتری یک چیز ضروری در خانه هر راننده است. ارتباط چنین دستگاهی زمانی که به دلایلی خودرو در یک صبح سرد زمستانی از راه اندازی امتناع می ورزد چندین برابر افزایش می یابد. در این شرایط، ارزش تصمیم گیری را دارد که آیا با یک دوست تماس بگیرید تا بیاید و به شما کمک کند تا از باتری خود شروع کنید، یا اینکه باتری برای مدت طولانی از بین رفته است، زیرا کمتر از سطح بحرانی تخلیه شده است.
چرا وضعیت باتری خود را کنترل کنید؟
یک باتری خودرو شامل شش باتری است که به صورت سری با ولتاژ تغذیه 2.1 - 2.16 ولت متصل شده اند. به طور معمول، باتری باید 13 - 13.5 ولت تولید کند. تخلیه قابل توجه باتری نباید مجاز باشد، زیرا این امر چگالی را کاهش می دهد و بر این اساس، دمای انجماد الکترولیت را افزایش می دهد.
هر چه میزان فرسودگی باتری بیشتر باشد، مدت زمان کمتری شارژ نگه می دارد. در فصل گرم، این مهم نیست، اما در زمستان، چراغ‌های جانبی که هنگام روشن شدن فراموش می‌شوند، می‌توانند باتری را تا زمان بازگشت کاملاً «کشته» کنند و محتویات آن را به تکه‌ای یخ تبدیل کنند.
در جدول می توانید دمای انجماد الکترولیت را بسته به درجه شارژ دستگاه مشاهده کنید.
| وابستگی دمای انجماد الکترولیت به وضعیت شارژ باتری | ||||
|---|---|---|---|---|
| چگالی الکترولیت، mg/cm. مکعب | ولتاژ V (بدون بار) | ولتاژ، V (با بار 100 A) | میزان شارژ باتری، % | دمای انجماد الکترولیت، گرم. درجه سانتیگراد |
| 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 |
افت سطح شارژ به زیر 70 درصد حیاتی تلقی می شود. تمام وسایل برقی خودرو جریان مصرف می کنند نه ولتاژ. بدون بار، حتی یک باتری به شدت تخلیه شده می تواند ولتاژ طبیعی را نشان دهد. اما در سطح پایین، در هنگام راه اندازی موتور، افت ولتاژ شدیدی مشاهده می شود که یک سیگنال هشدار دهنده است.
فقط در صورتی که یک نشانگر مستقیماً در کابین نصب شده باشد، می توان به موقع متوجه یک فاجعه نزدیک شد. اگر در حالی که ماشین در حال کار است، دائماً سیگنال تخلیه را می دهد، وقت آن است که به ایستگاه خدمات بروید.
چه شاخص هایی وجود دارد
بسیاری از باتری ها، به خصوص باتری های بدون نیاز به تعمیر و نگهداری، دارای یک سنسور داخلی (نم سنج) هستند که اصل عملکرد آن بر اساس اندازه گیری چگالی الکترولیت است.
این سنسور وضعیت الکترولیت و مقدار نسبی نشانگرهای آن را کنترل می کند. برای بررسی وضعیت الکترولیت در حالت های مختلف عملکرد، چندین بار بالا رفتن از زیر کاپوت ماشین خیلی راحت نیست.
دستگاه های الکترونیکی برای نظارت بر وضعیت باتری بسیار راحت تر هستند.
انواع نشانگر شارژ باتری
فروشگاه های خودرو بسیاری از این دستگاه ها را می فروشند که از نظر طراحی و عملکرد متفاوت هستند. دستگاه های کارخانه به طور معمول به چندین نوع تقسیم می شوند.
با روش اتصال:
- به سوکت فندک؛
- به شبکه آنبرد.
با روش نمایش سیگنال:
- آنالوگ؛
- دیجیتال
اصل کار یکسان است، تعیین سطح شارژ باتری و نمایش اطلاعات به صورت بصری.
نمودار شماتیک نشانگر چگونه با استفاده از LED نشانگر شارژ باتری بسازیم؟
ده ها طرح کنترلی مختلف وجود دارد، اما نتایج یکسانی را تولید می کنند. این امکان وجود دارد که خودتان چنین وسیله ای را از مواد ضایعاتی مونتاژ کنید. انتخاب مدار و قطعات صرفاً به توانایی ها، تخیل شما و مجموعه ای از نزدیکترین فروشگاه رادیویی بستگی دارد.
در اینجا یک نمودار برای درک نحوه عملکرد نشانگر شارژ باتری LED آورده شده است. این مدل قابل حمل را می توان در عرض چند دقیقه "روی زانو" مونتاژ کرد.
D809- یک دیود زنر 9 ولت ولتاژ LED ها را محدود می کند و خود دیفرانسیل روی سه مقاومت مونتاژ می شود. این نشانگر LED توسط جریان در مدار راه اندازی می شود. در ولتاژ 14 ولت و بالاتر، جریان برای روشن کردن همه LED ها کافی است؛ در ولتاژ 12-13.5 ولت آنها روشن می شوند. VD2و VD3، زیر 12 ولت - VD1.
یک گزینه پیشرفته تر با حداقل قطعات را می توان با استفاده از نشانگر ولتاژ بودجه مونتاژ کرد - تراشه AN6884 (KA2284).
مدار نشانگر سطح شارژ باتری LED در مقایسه کننده ولتاژ
مدار بر اساس اصل مقایسه کننده عمل می کند. VD1- یک دیود زنر 7.6 ولت، به عنوان منبع ولتاژ مرجع عمل می کند. R1- تقسیم کننده ولتاژ. در طول راه اندازی اولیه، به گونه ای تنظیم می شود که همه LED ها با ولتاژ 14 ولت روشن شوند. ولتاژ وارد شده به ورودی های 8 و 9 از طریق یک مقایسه کننده مقایسه می شود و نتیجه به 5 سطح رمزگشایی می شود و LED های مربوطه را روشن می کند.
کنترلر شارژ باتری
برای نظارت بر وضعیت باتری در حین کارکرد شارژر، یک کنترلر شارژ باتری می سازیم. مدار دستگاه و اجزای مورد استفاده تا حد امکان در دسترس هستند و در عین حال کنترل کاملی بر فرآیند شارژ باتری دارند.
اصل کار کنترلر به شرح زیر است: تا زمانی که ولتاژ باتری کمتر از ولتاژ شارژ باشد، LED سبز رنگ روشن می شود. به محض اینکه ولتاژ برابر شد، ترانزیستور باز می شود و LED قرمز روشن می شود. تغییر مقاومت در جلوی پایه ترانزیستور، سطح ولتاژ مورد نیاز برای روشن کردن ترانزیستور را تغییر می دهد.
این یک مدار مانیتورینگ جهانی است که می تواند هم برای باتری های ماشین پرقدرت و هم برای باتری های لیتیومی مینیاتوری استفاده شود.
هنگامی که باتری تخلیه می شود، راه اندازی ماشین کاملاً مشکل است. برای جلوگیری از چنین "غافلگیری" ناخوشایند، کافی است هر از گاهی از یک ولت متر استفاده کنید. با این حال، همه رانندگان و همیشه این کار را انجام نمی دهند، زیرا داشتن نوعی دستگاه که نشان می دهد شارژ باتری چقدر طول می کشد بسیار راحت تر است.
شاخص ها چیست؟
باتری قابل شارژ (یا باتری) از شش عنصر متصل به هم تشکیل شده است، ولتاژ هر یک به طور معمول باید حدود 2.15 ولت باشد، یعنی کل ولتاژ باتری به 13.5 ولت نزدیک می شود. اگر شارژ به زیر مقادیر بحرانی (تقریباً 9.5 ولت) کاهش یابد، می تواند منجر به تخلیه عمیق باتری و در نتیجه خرابی کامل آن شود.
فن آوری های مدرن در نیمه راه رانندگان را ملاقات می کند و زندگی آنها را تا حد امکان آسان می کند. به عنوان مثال، بسیاری از خودروها از قبل دارای رایانه های داخلی هستند که میزان شارژ باتری را نیز کنترل می کنند.
با این حال، در حالی که این گزینه در دسترس همه نیست، استفاده از انواع دیگر شاخص های این اندیکاتور مهم ضروری است. بنابراین، می توانید نمایشگرهای کریستالی جداگانه را روی داشبورد پیدا کنید، نشانگرهای رطوبت سنج وجود دارد و همچنین می توانید (در صورت داشتن مهارت های مناسب) یک نشانگر شارژ باتری را خودتان بسازید. بسیاری از دستگاه های هشدار دهنده از این نوع باید به شبکه سواری خودرو متصل شوند تا بتوانند میزان شارژ باتری را کنترل کنند.
نشانگر شارژ داخلی
رایج ترین نوع نشانگر در باتری های بدون نیاز به تعمیر، هیدرومتر است. از یک چشم، یک راهنمای نور، یک پا و یک شناور تشکیل شده است (به همین دلیل به آن شناور می گویند). پایه با راهنمای نور در داخل باتری قرار دارد؛ یک شناور به پایه متصل است که با کمک آن سطح الکترولیت در باتری تعیین می شود. روی قاب باتری یک سوراخ وجود دارد که سه حالت اصلی باتری را نشان می دهد:
- توپ سبز شناور از طریق چشم بیننده می درخشد، به این معنی که باتری بیش از نیمی از شارژ را دارد.
- چشم سیاه باقی می ماند (این از طریق لوله نشانگر قابل مشاهده است) ، این سیگنالی است که شناور کاملاً در مایع الکترولیتی غوطه ور شده است ، بنابراین چگالی آن کاهش می یابد و باتری باید شارژ شود.
اطلاعات تکمیلی.برخی از مدل‌های هیدرومتر دارای یک شناور قرمز هستند که با کاهش بار و چگالی الکترولیت در "پنجره" قابل مشاهده است.
- اگر فقط سطح مایع داخل باتری در "چشم" قابل مشاهده باشد، به این معنی است که "تشنه" است - سطح الکترولیت بسیار مهم است، ضروری است که آب مقطر اضافه شود (و انجام این کار بسیار دشوار است، زیرا چنین باتری هایی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری هستند).
توجه داشته باشید!اگرچه یک نشانگر شارژ باتری داخلی از این نوع به شما امکان می دهد فوراً مشکل موجود (یا عدم وجود آن) را تعیین کنید ، با قضاوت بر اساس برخی از بررسی های کاربران ، قرائت چنین دستگاه هایی اغلب نادرست است و خود آنها به سرعت خراب می شوند.
به عنوان یک قاعده، این به دلایل زیر است:
- داده ها فقط از یک سلول باتری از شش سلول می آیند و سطح مایع در آنها می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد.
- قطعات نشانگر ساخته شده از پلاستیک نمی توانند شرایط دمای باتری را تحمل کنند، بنابراین داده ها به اشتباه دریافت می شوند.
- نشانگرهای شناور به هیچ وجه دمای مایع الکترولیتی را تعیین نمی کنند، اما چگالی نیز به آن بستگی دارد، بنابراین یک الکترولیت در دمای پایین سطح طبیعی چگالی را نشان می دهد، در حالی که کم نیز خواهد بود.
نشانگرهای کارخانه به صورت پانل
در فروشگاه‌های تخصصی می‌توانید دستگاه‌های مختلف نظارت بر باتری را پیدا کنید؛ هر صاحب خودرو می‌تواند طراحی و عملکرد را متناسب با خود انتخاب کند. نشانگرها همچنین در روش اتصال متفاوت هستند: به فندک سیگار یا به شبکه داخلی ماشین. با این حال، وظیفه اصلی همه دستگاه ها یکسان است - تعیین میزان شارژ باتری و ارسال سیگنال در مورد آن.
شاخص هایی وجود دارد که شما باید خودتان آنها را مانند یک سازنده جمع آوری کنید. به عنوان مثال، DC-12 V. کنترل شارژ باتری و همچنین عملکرد رله کنترل را امکان پذیر می کند.
چنین دستگاه کنترل کوچکی در محدوده 2.5 تا 18 ولت کار می کند، برق بسیار کمی مصرف می کند - تا 20 میلی آمپر، ابعاد پنجره نشانگر 4.3 در 2 سانتی متر است.
اگر باتری دوم را در ماشین نصب می کنید، می توانید از نشانگر TMS استفاده کنید - این یک پانل کوچک ساخته شده از آلومینیوم صنعتی با LED با یک ولت متر داخلی و سوئیچ بین باتری های مجاور است.
در میان مدل های گران قیمت (و گران قیمت غیر منطقی، برای قیمت باتری جدید)، می توان کنترل کننده های ولتاژ شرکت آمریکایی "Faria Euro Black Style" را برجسته کرد. رنگ بدنه معمولا مشکی، قطر پنجره نمایشگر 5.3 سانتی متر است و صفحه نمایش به رنگ سفید روشن می شود. 12 ولت برای منبع تغذیه مورد نیاز است.
چگونه خودتان یک نشانگر شارژ جمع کنید
اگر صاحب خودرو با آهن لحیم کاری راحت باشد، می تواند آنالایزر را با دستان خود مونتاژ کند؛ می توانید نمودارهای مونتاژ زیادی را پیدا کنید. با استفاده از یکی، ساده ترین، می توانید یک نشانگر شارژ شبیه به DC-12 V که در بالا توضیح داده شد جمع آوری کنید. این نشانگر بر اساس همان اصول عمل می کند: به شبکه داخلی متصل است و ولتاژ باتری را در 6-14 ولت تعیین می کند.
برای مونتاژ دستگاه به ترانزیستور، مقاومت، دیود زنر، یک برد مدار چاپی و هر کدام یک LED قرمز، آبی و سبز نیاز دارید. پس از مونتاژ، طبق نمودار، برد روی داشبورد قرار می گیرد و انتهای LED ها در مکانی مناسب برای مشاهده قرار می گیرند. در این حالت، یک باتری کاملاً شارژ شده به رنگ سبز، آبی نشان داده می شود - زمانی که شارژ معمولی است (از 11 تا 13 ولت) و اگر باتری نزدیک به تخلیه باشد، LED قرمز روشن می شود.
وقتی یک ماشین نمی تواند روشن شود، ناخوشایند است، زیرا باتری در نامناسب ترین لحظه تخلیه می شود. یک نشانگر ولتاژ، که در فروشگاه خریداری شده یا خودتان لحیم شده است، به جلوگیری از "غافلگیری" ناخوشایند کمک می کند و از قبل هشدار می دهد که باتری نیاز به شارژ مجدد دارد.
ویدئو
طراحی نسبتاً ساده یک نشانگر ساده و کوچک که مستقیماً از باتری ماشین تغذیه می شود و وجود شارژ در باتری را نشان می دهد. مدار شامل سه LED با رنگ های مختلف است.
اول ال ای دی - قرمز، فقط زمانی روشن می شود که ولتاژ در پایانه های باتری کمتر از 11.4-11.6 ولت باشد، این بدان معنی است که باتری تخلیه شده است. احتمالاً نشانگر قرمز رنگ اغلب برای دارندگان خودروهای قدیمی خانگی با باتری خاموش روشن می شود؛ به خصوص در زمستان، الکترولیت اغلب یخ می زند و باتری مقداری از ظرفیت و ولتاژ نامی خود را از دست می دهد. برای دید بهتر دو LED را به صورت موازی وصل کردم.
حداقل سنسور نشان می دهد که ماشین شما دقیقاً به دلیل کم بودن باتری شارژ نمی شود، در حالی که سنسور صنعتی همیشه دقیق کار نمی کند.
ال ای دی دوم - زرد (یا نارنجی). اگر ولتاژ پایانه های باتری حدود 11.6-13.6 ولت باشد، این LED روشن می شود و با درخشش LED می توانید دقیقاً متوجه شوید که چه ولتاژی روی باتری وجود دارد. اگر این نشانگر به شدت بدرخشد، تا آن زمان ماشین روشن نشده است، به این معنی که ولتاژ معمولی در پایانه های باتری وجود دارد، اما اگر کم نور باشد، ولتاژ بیش از 12 ولت نیست و باتری نیاز به شارژ مجدد آسان دارد.
شاخص سوم - سبز، معمولاً هنگام روشن شدن موتور، هنگامی که ولتاژ در پایانه های باتری بالای 13.6 ولت است، روشن می شود. اگر چراغ سبز رنگ در حین رانندگی به طور مداوم روشن است، پس این کاملا طبیعی است، زیرا باید اینگونه باشد. در مورد من، من 2 LED سبز دیگر اضافه کردم و آنها را به صورت موازی وصل کردم.
مدار را می توان روی یک تکه تخته نان مونتاژ کرد، در یک جعبه پلاستیکی کوچک قرار داد و مثلاً در محفظه دستکش پنهان کرد تا درخشش LED ها حواس راننده را پرت نکند.
این مدار از سه ترانزیستور تولید داخل استفاده می کند که دو تای آنها دارای رسانایی معکوس هستند که در صورت تمایل می توان آنها را با رایج تر KT315 جایگزین کرد، ترانزیستور KT3107 را می توان با موفقیت با KT361 جایگزین کرد. ترانزیستورها (حتی توان متوسط و بالا) یک ساختار خاص، بسیاری از آنالوگ های وارداتی، به عنوان مثال KT3107 را می توان با BC556/557، KT3102 با S9012/9014/9018 و غیره جایگزین کرد.
همه خودروها دارای نشانگری نیستند که میزان شارژ باتری را نشان دهد. صاحب خودرو باید به طور مستقل این نشانگر را کنترل کند و به طور دوره ای آن را با یک ولت متر بررسی کند و قبلاً باتری را از شبکه برق خودرو جدا کرده باشد. با این حال، یک دستگاه الکترونیکی ساده به شما امکان می دهد بدون خروج از سالن، شاخص های تقریبی را دریافت کنید.
انتخاب مدار و قطعات
طراحی تمام شده
از نظر ساختاری، یک نشانگر نظارت بر شارژ باتری خانگی از یک واحد الکترونیکی تشکیل شده است که روی بدنه آن سه LED وجود دارد: قرمز، آبی و سبز. انتخاب رنگ ممکن است متفاوت باشد - مهم است که هنگام فعال کردن یکی از آنها، اطلاعات دریافت شده به درستی تفسیر شود.
با توجه به ابعاد کوچک دستگاه می توانید از تخته نان معمولی استفاده کنید. مدار دستگاه بهینه از قبل انتخاب شده است. شما می توانید چندین مدل را پیدا کنید، اما رایج ترین و در نتیجه قابل اجراترین نسخه نشانگر شارژ باتری در شکل نشان داده شده است.
نمودار برد و اجزای آن
قبل از نصب قطعات، لازم است آنها را بر اساس نمودار روی برد مدار چاپی مرتب کنید. فقط پس از این می توانید آن را به اندازه دلخواه برش دهید. مهم است که نشانگر دارای حداقل ابعاد باشد. اگر قصد نصب آن را در مسکن دارید، باید ابعاد داخلی آن را در نظر بگیرید.
این مدار برای نظارت بر عملکرد باتری خودرو با ولتاژ شبکه از 6 تا 14 ولت طراحی شده است. برای سایر مقادیر این پارامتر، ویژگی های اجزا باید تغییر کند. لیست آنها در جدول نشان داده شده است.
ساده ترین نسخه در شکل 1 نشان داده شده است. اگر ولتاژ در ترمینال B+ 9 ولت باشد، فقط LED سبز روشن می شود زیرا ولتاژ پایه Q1 1.58 ولت است، در حالی که ولتاژ امیتر برابر با افت ولتاژ در LED D1 است. در یک حالت معمولی 1.8 ولت است و Q1 بسته نگه داشته می شود. با کاهش شارژ باتری، ولتاژ در LED D2 اساساً ثابت می ماند و ولتاژ پایه کاهش می یابد و در نقطه ای از زمان Q1 شروع به هدایت جریان می کند. در نتیجه بخشی از جریان شروع به انشعاب به LED قرمز D1 می کند و این سهم افزایش می یابد تا زمانی که تمام جریان به LED قرمز برسد.
| تصویر 1. | نمودار مدار پایه مانیتور ولتاژ باتری. |
برای عناصر معمولی یک LED دو رنگ، تفاوت ولتاژهای رو به جلو 0.25 ولت است. این مقدار است که منطقه انتقال از سبز به قرمز را تعیین می کند. تغییر کامل در رنگ درخشش، تنظیم شده توسط نسبت مقاومت مقاومت های تقسیم کننده R1 و R2، در محدوده ولتاژ رخ می دهد.
وسط ناحیه انتقال از یک رنگ به رنگ دیگر توسط اختلاف ولتاژ بین LED و اتصال پایه-امیتر ترانزیستور تعیین می شود و تقریباً 1.2 ولت است. بنابراین، تغییر B+ از 7.1 ولت به 5.8 ولت منجر به تغییر از سبز به قرمز
تفاوت ولتاژ به ترکیبات LED خاص بستگی دارد و ممکن است برای تعویض کامل رنگ ها کافی نباشد. با این حال، مدار پیشنهادی همچنان می تواند با اتصال یک دیود به صورت سری با D2 مورد استفاده قرار گیرد.
در شکل 2، مقاومت R1 با یک دیود زنر جایگزین شده است که منجر به ایجاد یک ناحیه اتصال بسیار باریک تر می شود. تقسیم کننده دیگر بر مدار تأثیر نمی گذارد و زمانی که ولتاژ B+ تنها 0.25 ولت تغییر کند، تغییر کامل در رنگ درخشش رخ می دهد. ولتاژ نقطه انتقال برابر با 1.2 V + V Z خواهد بود. (در اینجا V Z ولتاژ روی دیود زنر است که در مورد ما تقریباً برابر با 7.2 ولت است).
عیب چنین مداری این است که به مقیاس ولتاژ محدود دیودهای زنر متصل است. پیچیده تر کردن وضعیت این واقعیت است که دیودهای زنر ولتاژ پایین دارای منحنی مشخصه ای هستند که بسیار صاف است، که به فرد اجازه نمی دهد به طور دقیق تعیین کند که ولتاژ V Z در جریان های کم در مدار چقدر خواهد بود. یک راه حل برای این مشکل استفاده از یک مقاومت به صورت سری با دیود زنر است تا با افزایش اندکی ولتاژ اتصال، تنظیم جزئی را امکان پذیر کند.
با مقادیر مقاومت نشان داده شده، مدار جریانی در حدود 1 میلی آمپر مصرف می کند. با LED های با روشنایی بالا، این برای استفاده از دستگاه در داخل خانه کافی است. اما حتی همین جریان کم برای باتری 9 ولتی قابل توجه است، بنابراین باید بین مصرف جریان اضافی و خطر روشن ماندن برق در مواقعی که به آن نیاز ندارید، یکی را انتخاب کنید. به احتمال زیاد، پس از اولین تعویض بدون برنامه باتری، مزایای این مانیتور را احساس خواهید کرد.
مدار را می توان طوری تبدیل کرد که با افزایش ولتاژ ورودی، انتقال از سبز به قرمز اتفاق بیفتد. برای انجام این کار، ترانزیستور Q1 باید با NPN جایگزین شود و امیتر و کلکتور باید تعویض شوند. و با استفاده از یک جفت ترانزیستور NPN و PNP می توانید یک مقایسه کننده پنجره بسازید.
با توجه به عرض نسبتاً بزرگ ناحیه انتقال، مدار در شکل 1 برای باتری های 9 ولتی مناسب است، در حالی که مدار شکل 2 را می توان برای ولتاژهای دیگر تطبیق داد.
