Indikator napunjenosti baterije neophodna je stvar u kućanstvu svakog vozača. Relevantnost takvog uređaja višestruko se povećava kada se automobil iz nekog razloga odbije pokrenuti u hladno zimsko jutro. U ovoj situaciji vrijedi odlučiti hoćete li pozvati prijatelja da dođe i pomogne vam pokrenuti bateriju ili je baterija već dugo prazna, nakon što se ispraznila ispod kritične razine.
Zašto pratiti stanje baterije?
Automobilski akumulator sastoji se od šest baterija spojenih u seriju s naponom napajanja od 2,1 - 2,16V. Normalno, baterija bi trebala proizvoditi 13 - 13,5 V. Ne smije se dopustiti značajno pražnjenje baterije, jer to smanjuje gustoću i, prema tome, povećava temperaturu smrzavanja elektrolita.
Što se baterija više troši, to manje vremena drži napunjenu. U toploj sezoni to nije kritično, ali zimi bočna svjetla koja su zaboravljena dok su uključena mogu potpuno "ubiti" bateriju do trenutka kada se vrati, pretvarajući sadržaj u komad leda.
U tablici možete vidjeti temperaturu smrzavanja elektrolita, ovisno o stupnju napunjenosti jedinice.
| Ovisnost temperature smrzavanja elektrolita o stanju napunjenosti baterije | ||||
|---|---|---|---|---|
| Gustoća elektrolita, mg/cm. kocka | Napon, V (bez opterećenja) | Napon, V (s opterećenjem 100 A) | Razina napunjenosti baterije, % | Temperatura smrzavanja elektrolita, gr. Celzija |
| 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 |
Pad razine napunjenosti ispod 70% smatra se kritičnim. Svi automobilski električni uređaji troše struju, a ne napon. Bez opterećenja, čak i jako ispražnjena baterija može pokazati normalan napon. Ali na niskoj razini, tijekom pokretanja motora, primijetit će se jak pad napona, što je alarmantan signal.
Moguće je pravodobno primijetiti približavanje katastrofe samo ako je indikator instaliran izravno u kabini. Ako, dok automobil radi, stalno signalizira pražnjenje, vrijeme je da odete na servis.
Koji pokazatelji postoje
Mnoge baterije, osobito one koje ne zahtijevaju održavanje, imaju ugrađeni senzor (higrometar), čiji se princip rada temelji na mjerenju gustoće elektrolita.
Ovaj senzor prati stanje elektrolita i relativnu vrijednost njegovih pokazatelja. Nije baš zgodno penjati se ispod haube automobila nekoliko puta kako biste provjerili stanje elektrolita u različitim načinima rada.
Elektronički uređaji mnogo su prikladniji za praćenje stanja baterije.
Vrste indikatora napunjenosti baterije
Automobilske trgovine prodaju mnoge od ovih uređaja, koji se razlikuju po dizajnu i funkcionalnosti. Tvornički uređaji konvencionalno su podijeljeni u nekoliko vrsta.
Po načinu povezivanja:
- na utičnicu upaljača za cigarete;
- na mrežu na vozilu.
Po načinu prikaza signala:
- analog;
- digitalni.
Princip rada je isti, određivanje razine napunjenosti baterije i prikaz informacija u vizualnom obliku.
Shematski dijagram indikatora Kako napraviti indikator napunjenosti baterije pomoću LED dioda?
Postoje deseci različitih kontrolnih shema, ali daju identične rezultate. Takav uređaj možete sami sastaviti od otpadnog materijala. Izbor kruga i komponenti ovisi isključivo o vašim mogućnostima, mašti i asortimanu najbliže radio trgovine.
Evo dijagrama da biste razumjeli kako radi LED indikator napunjenosti baterije. Ovaj prijenosni model može se sastaviti "na koljenu" za nekoliko minuta.
D809– 9V zener dioda ograničava napon na LED diodama, a sam diferencijator je sastavljen na tri otpornika. Ovaj LED indikator pokreće struja u krugu. Na naponu od 14V i više, struja je dovoljna da zasvijetli sve LED diode, na naponu od 12-13,5V svijetle VD2 I VD3, ispod 12V - VD1.
Naprednija opcija s minimalnim brojem dijelova može se sastaviti pomoću proračunskog indikatora napona - čip AN6884 (KA2284).
Krug LED indikatora razine napunjenosti baterije na komparatoru napona
Krug radi na principu komparatora. VD1– zener dioda od 7,6 V, služi kao izvor referentnog napona. R1– razdjelnik napona. Tijekom početnog postavljanja, postavljen je na takav položaj da sve LED diode svijetle na naponu od 14V. Napon koji se dovodi na ulaze 8 i 9 uspoređuje se preko komparatora, a rezultat se dekodira u 5 razina, paljenjem odgovarajućih LED dioda.
Regulator punjenja baterije
Za praćenje stanja baterije dok punjač radi izrađujemo regulator punjenja baterije. Strujni krug uređaja i korištene komponente su maksimalno dostupni, a istovremeno pružaju potpunu kontrolu nad procesom punjenja baterije.
Princip rada regulatora je sljedeći: sve dok je napon na akumulatoru ispod napona punjenja svijetli zelena LED dioda. Čim se napon izjednači, tranzistor se otvara i svijetli crvena LED dioda. Promjenom otpornika ispred baze tranzistora mijenja se razina napona potrebna za uključivanje tranzistora.
Ovo je univerzalni nadzorni krug koji se može koristiti i za automobilske baterije velike snage i za minijaturne litijeve baterije.
Kada je akumulator ispražnjen, pokretanje automobila je prilično problematično. Da biste izbjegli takvo neugodno "iznenađenje", dovoljno je samo povremeno koristiti voltmetar. Međutim, nisu svi vozači i ne rade to uvijek, jer je mnogo prikladnije imati neku vrstu uređaja koji pokazuje koliko dugo će baterija trajati.
Koji su pokazatelji?
Punjiva baterija (ili baterija) sastoji se od šest međusobno povezanih elemenata, napon u svakom bi trebao biti oko 2,15 volti, tj. ukupni napon baterije se približava 13,5 volti. Ako napon padne ispod kritičnih vrijednosti (otprilike 9,5 volti), to može dovesti do dubokog pražnjenja baterije i, kao rezultat, njezinog potpunog kvara.
Suvremene tehnologije “izlaze u susret” vozačima na pola puta i maksimalno im olakšavaju život. Na primjer, mnogi automobili već imaju ugrađena računala koja također prate razinu napunjenosti baterije.
Međutim, iako ova opcija nije dostupna svima, potrebno je koristiti druge vrste pokazatelja ovog važnog pokazatelja. Dakle, na armaturnoj ploči možete pronaći zasebne kristalne zaslone, postoje indikatori higrometra, a također možete (ako imate odgovarajuće vještine) sami napraviti indikator napunjenosti baterije. Mnogi alarmni uređaji ove vrste moraju biti povezani s mrežom u vozilu kako bi mogli pratiti razinu napunjenosti baterije.
Ugrađen indikator napunjenosti
Najčešći tip indikatora na baterijama bez održavanja je hidrometar. Sastoji se od oka, svjetlovoda, noge i plovka (zato se i zove plovak). Noga sa svjetlovodom nalazi se unutar baterije, na nogu je pričvršćen plovak pomoću kojeg se određuje razina elektrolita u bateriji. Na kućištu baterije nalazi se špijunka koja pokazuje tri glavna stanja baterije:
- zelena lebdeća kugla svijetli kroz oko, što znači da je baterija više od pola napunjena;
- oko ostaje crno (to je vidljivo kroz indikatorsku cijev), to je signal da je plovak potpuno uronjen u elektrolitsku tekućinu, stoga je njegova gustoća smanjena, a bateriju je potrebno napuniti;
Dodatne informacije. Neki modeli hidrometara imaju crveni plovak, koji je vidljiv u "prozoru" kada se naboj i gustoća elektrolita smanjuju.
- ako je u "oku" vidljiva samo površina tekućine unutar baterije, to znači da je "žedna" - razina elektrolita je kritična, hitno je potrebno dodati destiliranu vodu (a to je prilično teško učiniti, budući da takve baterije ne zahtijevaju održavanje).
Bilješka! Iako vam ugrađeni indikator napunjenosti baterije ove vrste omogućuje trenutno određivanje postojećeg problema (ili njegovog nedostatka), sudeći prema nekim recenzijama korisnika, očitanja takvih uređaja često su lažna, a sami se brzo pokvare.
U pravilu, to je zbog sljedećih razloga:
- podaci dolaze iz samo jedne ćelije baterije od šest, a razina tekućine u njima može značajno varirati;
- plastični dijelovi indikatora ne mogu izdržati temperaturne uvjete baterije, pa se podaci netočno primaju;
- Indikatori na plovku ni na koji način ne određuju temperaturu elektrolitske tekućine, već gustoća također ovisi o njoj, tako da će elektrolit na niskoj temperaturi pokazati normalnu razinu gustoće, dok će također biti niska.
Tvornički indikatori u obliku ploča
U specijaliziranim prodavaonicama možete pronaći mnogo različitih uređaja za nadzor baterije; svaki vlasnik automobila može odabrati dizajn i funkcije koje mu odgovaraju. Indikatori se također razlikuju u načinu povezivanja: na upaljač za cigarete ili na ugrađenu mrežu automobila. Međutim, glavni zadatak svih uređaja je isti - odrediti koliko je baterija napunjena i signalizirati o tome.
Postoje indikatori koje trebate sami sastaviti, poput konstruktora. Kao primjer, DC-12 V. Omogućuje kontrolu napunjenosti baterije, kao i rad kontrolnog releja.
Takav mali upravljački uređaj radi u rasponu od 2,5 do 18 volti, troši vrlo malo električne energije - do 20 miliampera, dimenzije prozora indikatora su 4,3 x 2 cm.
Ako instalirate drugu bateriju u automobil, možete koristiti indikator iz TMS-a - ovo je mala ploča izrađena od industrijskog aluminija s LED diodama s ugrađenim voltmetrom i prekidačem između susjednih baterija.
Među skupim modelima (i nerazumno skupim, za cijenu nove baterije) možemo istaknuti regulatore napona američke tvrtke “Faria Euro Black Style”. Boja kućišta je obično crna, promjer prozora zaslona je 5,3 cm, a zaslon je osvijetljen bijelom bojom. Za napajanje je potrebno 12 volti.
Kako sami sastaviti indikator napunjenosti
Ako je vlasnik automobila udoban s lemilicom, može sastaviti analizator vlastitim rukama, možete pronaći mnogo dijagrama montaže. Koristeći jedan, najjednostavniji, možete sastaviti indikator napunjenosti koji podsjeća na gore opisani DC-12 V. Djeluje na istim principima: povezan je s mrežom na vozilu i određuje napon baterije unutar 6-14 volti.
Za sastavljanje uređaja trebat će vam tranzistori, otpornici, zener diode, tiskana pločica te po jedna crvena, plava i zelena LED dioda. Nakon montaže, prema dijagramu, ploča je umetnuta na kontrolnu ploču, a krajevi LED dioda postavljeni su na mjesto pogodno za gledanje. U tom slučaju, potpuno napunjena baterija bit će označena zelenom bojom, plavom - kada je napunjenost normalna (od 11 do 13 volti), a ako je baterija blizu pražnjenja, crveni LED će svijetliti.
Neugodno je kada se automobil ne može pokrenuti samo zato što je akumulator ispražnjen u najnepovoljnijem trenutku. Indikator napona, kupljen u trgovini ili sam zalemljen, pomoći će u izbjegavanju neugodnih "iznenađenja" i unaprijed upozoriti da je bateriji potrebno ponovno punjenje.
Video
Relativno jednostavan dizajn jednostavnog i malog indikatora koji se napaja izravno iz akumulatora automobila i pokazuje prisutnost napunjenosti u akumulatoru. Krug sadrži tri LED diode različitih boja.
Prvi LED - crveno, svijetli samo kada je napon na stezaljkama baterije ispod 11,4-11,6 volti, to će značiti da je baterija ispražnjena. Crveni indikator vjerojatno će često svijetliti vlasnicima starih domaćih automobila s praznim akumulatorom; posebno zimi, elektrolit se često smrzava, a akumulator gubi dio svog kapaciteta i nazivnog napona. Spojio sam dvije LED diode paralelno radi bolje vidljivosti.
U najmanju ruku, senzor će pokazati da se vaš auto ne puni upravo zato što je baterija prazna, dok industrijski senzor ne radi uvijek točno.
Drugi LED - žuta (ili narančasta). Ova LED dioda svijetli ako je napon na stezaljkama akumulatora oko 11,6-13,6 Volti, a koliki je točno napon na akumulatoru možete saznati po sjaju LED diode. Ako ovaj indikator svijetli jako, tada se automobil još nije pokrenuo, što znači da postoji normalan napon na stezaljkama akumulatora, ali ako svijetli slabo, tada napon nije veći od 12 volti i bateriju je potrebno lagano napuniti.
Treći pokazatelj - zeleno, obično svijetli kada motor radi, kada je napon na stezaljkama akumulatora iznad 13,6 volti. Ako zelena LED dioda stalno svijetli tijekom vožnje, to je sasvim normalno, jer tako i treba biti. U mom slučaju dodao sam još 2 zelene LED diode i spojio ih paralelno.
Krug se može sastaviti na komadu matične ploče, staviti u malo plastično kućište i sakriti, recimo, u pretincu za rukavice tako da sjaj LED dioda ne ometa vozača.
Krug koristi tri tranzistora domaće proizvodnje, od kojih su dva obrnute vodljivosti, koji se po želji mogu zamijeniti uobičajenim KT315, tranzistor KT3107 može se uspješno zamijeniti KT361. Izbor tranzistora nije kritičan, doslovno bilo koji tranzistori (čak i srednje i velike snage) određenih struktura, puno uvezenih analoga, na primjer KT3107 može se zamijeniti s BC556/557, KT3102 s S9012/9014/9018 itd.
Nemaju svi automobili indikator koji prikazuje razinu napunjenosti baterije. Vlasnik automobila mora samostalno pratiti ovaj pokazatelj, povremeno ga provjeravajući voltmetrom, nakon što je prethodno isključio bateriju iz električne mreže automobila. Međutim, jednostavan elektronički uređaj omogućit će vam da dobijete približne pokazatelje bez napuštanja salona.
Izbor sklopa i komponenti
Gotov dizajn
Strukturno, domaći indikator za praćenje napunjenosti baterije sastoji se od elektroničke jedinice na čijem se tijelu nalaze tri LED diode: crvena, plava i zelena. Izbor boja može biti drugačiji - važno je da se prilikom aktiviranja jedne od njih primljene informacije ispravno protumače.
Zbog male veličine uređaja možete koristiti običnu matičnu ploču. Optimalni krug uređaja je unaprijed odabran. Možete pronaći nekoliko modela, ali najčešća i stoga izvediva verzija indikatora napunjenosti baterije prikazana je na slici.
Dijagram ploče i njenih komponenti
Prije ugradnje komponenti ih je potrebno rasporediti na tiskanu pločicu prema shemi. Tek nakon toga možete ga rezati na željenu veličinu. Važno je da indikator ima minimalne dimenzije. Ako ga planirate ugraditi u kućište, trebali biste uzeti u obzir njegove unutarnje dimenzije.
Ovaj krug je dizajniran za praćenje rada automobilske baterije s mrežnim naponom od 6 do 14 V. Za druge vrijednosti ovog parametra potrebno je promijeniti karakteristike komponenti. Njihov popis prikazan je u tablici.
Najjednostavnija verzija prikazana je na slici 1. Ako je napon na terminalu B+ 9 V, svijetlit će samo zelena LED jer je osnovni napon Q1 1,58 V, dok je napon emitera jednak padu napona na D1 LED u tipičnom slučaju iznosi 1,8 V, a Q1 se drži zatvoren. Kako se napunjenost baterije smanjuje, napon na LED D2 ostaje uglavnom isti i osnovni napon se smanjuje, te će u nekom trenutku Q1 početi provoditi struju. Zbog toga će se dio struje početi granati u crvenu LED D1, a taj udio će se povećavati sve dok sva struja ne poteče u crvenu LED.
| Slika 1. | Osnovna shema sklopa monitora napona baterije. |
Za tipične elemente dvobojnog LED-a, razlika u prednjim naponima je 0,25 V. To je ta vrijednost koja određuje područje prijelaza iz zelene u crvenu. Potpuna promjena boje sjaja, postavljena omjerom otpora razdjelnih otpornika R1 i R2, događa se u rasponu napona
Sredina područja prijelaza iz jedne boje u drugu određena je razlikom napona između LED-a i spoja baza-emiter tranzistora i iznosi približno 1,2 V. Dakle, promjena B+ sa 7,1 V na 5,8 V rezultirat će promjena iz zelene u crvenu.
Razlike u naponu ovisit će o specifičnim LED kombinacijama i možda neće biti dovoljne za potpuno mijenjanje boja. Međutim, predloženi sklop još uvijek se može koristiti spajanjem diode u seriju s D2.
Na slici 2, otpornik R1 zamijenjen je zener diodom, što rezultira mnogo užim područjem spoja. Razdjelnik više ne utječe na krug, a potpuna promjena boje sjaja nastaje kada se B+ napon promijeni za samo 0,25 V. Napon prijelazne točke bit će jednak 1,2 V + V Z. (Ovdje je V Z napon na zener diodi, u našem slučaju jednak približno 7,2 V).
Nedostatak takvog sklopa je što je vezan na ograničenu skalu napona zener dioda. Daljnje kompliciranje situacije je činjenica da niskonaponske zener diode imaju karakterističnu krivulju koja je previše glatka, što ne dopušta točno određivanje koliki će biti napon V Z pri niskim strujama u krugu. Jedno rješenje za ovaj problem bilo bi korištenje otpornika u seriji s zener diodom kako bi se omogućilo lagano podešavanje blagim povećanjem napona spoja.
S prikazanim vrijednostima otpornika, krug troši struju od oko 1 mA. S LED diodama visoke svjetline to je dovoljno za korištenje uređaja u zatvorenom prostoru. Ali čak i ta mala struja je značajna za 9-voltnu bateriju, tako da ćete morati birati između uzimanja dodatne struje i rizika da ostavite struju uključenu kada vam nije potrebna. Najvjerojatnije ćete nakon prve neplanirane zamjene baterije početi osjećati prednosti ovog monitora.
Krug se može pretvoriti tako da se prijelaz iz zelene u crvenu dogodi kada se ulazni napon poveća. Da biste to učinili, tranzistor Q1 se mora zamijeniti s NPN, a emiter i kolektor moraju se zamijeniti. A koristeći par NPN i PNP tranzistora, možete napraviti prozorski komparator.
S obzirom na prilično veliku širinu prijelaznog područja, krug na slici 1 je najprikladniji za 9V baterije, dok se krug na slici 2 može prilagoditi za druge napone.
