Un indicator de încărcare a bateriei este un lucru necesar în gospodăria oricărui șofer. Relevanța unui astfel de dispozitiv crește de multe ori atunci când, din anumite motive, o mașină refuză să pornească într-o dimineață rece de iarnă. În această situație, merită să vă decideți dacă să suni un prieten să vină să te ajute să pornești de la baterie sau dacă bateria s-a descărcat de mult timp, descarcându-se sub un nivel critic.
De ce să vă monitorizați starea bateriei?
O baterie de mașină este formată din șase baterii conectate în serie cu o tensiune de alimentare de 2,1 - 2,16 V. În mod normal, bateria ar trebui să producă 13 - 13,5 V. Descărcarea semnificativă a bateriei nu trebuie permisă, deoarece aceasta reduce densitatea și, în consecință, crește temperatura de îngheț a electrolitului.
Cu cât uzura bateriei este mai mare, cu atât reține mai puțin timp încărcarea. În sezonul cald, acest lucru nu este critic, dar în timpul iernii, luminile laterale uitate în timp ce sunt pornite pot „ucide” complet bateria în momentul în care este returnată, transformând conținutul într-o bucată de gheață.
În tabel puteți vedea temperatura de îngheț a electrolitului, în funcție de gradul de încărcare al unității.
| Dependența temperaturii de îngheț a electrolitului de starea de încărcare a bateriei | ||||
|---|---|---|---|---|
| Densitatea electrolitului, mg/cm. cub | Tensiune, V (fără sarcină) | Tensiune, V (cu sarcina 100 A) | Nivel de încărcare a bateriei, % | Temperatura de congelare a electrolitului, gr. Celsius |
| 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 |
O scădere a nivelului de încărcare sub 70% este considerată critică. Toate aparatele electrice auto consumă curent, nu tensiune. Fără sarcină, chiar și o baterie sever descărcată poate prezenta tensiune normală. Dar la un nivel scăzut, în timpul pornirii motorului, se va observa o cădere puternică de tensiune, ceea ce este un semnal alarmant.
Este posibil să observați un dezastru care se apropie în timp util numai dacă un indicator este instalat direct în cabină. Dacă, în timp ce mașina funcționează, semnalează în mod constant despre descărcare, este timpul să mergeți la benzinărie.
Ce indicatori există
Multe baterii, în special cele care nu necesită întreținere, au încorporat un senzor (higrometru), al cărui principiu de funcționare se bazează pe măsurarea densității electrolitului.
Acest senzor monitorizează starea electrolitului și valoarea relativă a indicatorilor acestuia. Nu este foarte convenabil să urci sub capota unei mașini de mai multe ori pentru a verifica starea electrolitului în diferite moduri de funcționare.
Dispozitivele electronice sunt mult mai convenabile pentru monitorizarea stării bateriei.
Tipuri de indicatori de încărcare a bateriei
Magazinele de automobile vând multe dintre aceste dispozitive, care diferă prin design și funcționalitate. Dispozitivele din fabrică sunt împărțite în mod convențional în mai multe tipuri.
Prin metoda de conectare:
- la priza brichetei;
- către rețeaua de bord.
Prin metoda de afișare a semnalului:
- analog;
- digital.
Principiul de funcționare este același, determinând nivelul de încărcare a bateriei și afișarea informațiilor într-o formă vizuală.
Schema schematică a indicatorului Cum se face un indicator de încărcare a bateriei folosind LED-uri?
Există zeci de scheme de control diferite, dar produc rezultate identice. Este posibil să asamblați singur un astfel de dispozitiv din materiale vechi. Alegerea circuitului și a componentelor depinde numai de capacitățile, imaginația și sortimentul celui mai apropiat magazin de radio.
Iată o diagramă pentru a înțelege cum funcționează indicatorul LED de încărcare a bateriei. Acest model portabil poate fi asamblat „pe genunchi” în câteva minute.
D809– o diodă zener de 9V limitează tensiunea pe LED-uri, iar diferențiatorul în sine este asamblat pe trei rezistențe. Acest indicator LED este declanșat de curentul din circuit. La o tensiune de 14 V și peste, curentul este suficient pentru a aprinde toate LED-urile; la o tensiune de 12-13,5 V acestea se aprind VD2Și VD3, sub 12V - VD1.
O opțiune mai avansată cu un minim de piese poate fi asamblată folosind un indicator de tensiune bugetară - cip AN6884 (KA2284).
Circuitul indicatorului LED al nivelului de încărcare a bateriei pe comparatorul de tensiune
Circuitul funcționează pe principiul unui comparator. VD1– o diodă zener de 7,6 V, servește ca sursă de tensiune de referință. R1– divizor de tensiune. În timpul configurării inițiale, acesta este setat într-o astfel de poziție încât toate LED-urile să se aprindă la o tensiune de 14V. Tensiunea furnizată la intrările 8 și 9 este comparată printr-un comparator, iar rezultatul este decodificat în 5 nivele, aprinzând LED-urile corespunzătoare.
Controler de încărcare a bateriei
Pentru a monitoriza starea bateriei în timp ce încărcătorul funcționează, realizăm un controler de încărcare a bateriei. Circuitul dispozitivului și componentele utilizate sunt cât mai accesibile posibil, oferind în același timp control complet asupra procesului de reîncărcare a bateriei.
Principiul de funcționare al controlerului este următorul: atâta timp cât tensiunea bateriei este sub tensiunea de încărcare, LED-ul verde se aprinde. De îndată ce tensiunea este egală, tranzistorul se deschide, aprinzând LED-ul roșu. Schimbarea rezistenței în fața bazei tranzistorului modifică nivelul de tensiune necesar pentru a porni tranzistorul.
Acesta este un circuit de monitorizare universal care poate fi utilizat atât pentru bateriile auto de mare putere, cât și pentru bateriile cu litiu miniaturale.
Când bateria este descărcată, pornirea mașinii este destul de problematică. Pentru a evita o astfel de „surpriză” neplăcută, este suficient să folosiți pur și simplu un voltmetru din când în când. Cu toate acestea, nu toți șoferii și nu fac întotdeauna acest lucru, deoarece este mult mai convenabil să aveți un fel de dispozitiv care să arate cât va dura încărcarea bateriei.
Care sunt indicatorii?
Bateria reîncărcabilă (sau acumulatorul) constă din șase elemente interconectate, tensiunea din fiecare ar trebui să fie în mod normal de aproximativ 2,15 volți, adică tensiunea totală a bateriei se apropie de 13,5 volți. Dacă încărcarea scade sub valorile critice (aproximativ 9,5 volți), acest lucru poate duce la descărcarea profundă a bateriei și, ca urmare, la defectarea completă a acesteia.
Tehnologiile moderne „întâlnesc” șoferii la jumătatea drumului și le fac viața cât mai ușoară posibil. De exemplu, multe mașini au deja computere de bord care monitorizează și nivelul de încărcare a bateriei.
Cu toate acestea, deși această opțiune nu este disponibilă pentru toată lumea, este necesar să se utilizeze alte tipuri de indicatori ai acestui indicator important. Deci, puteți găsi afișaje cu cristal separate pe tabloul de bord, există indicatoare de higrometru și puteți, de asemenea, (dacă aveți abilitățile corespunzătoare) să faceți singur un indicator de încărcare a bateriei. Multe dispozitive de alarmă de acest tip trebuie conectate la rețeaua de bord a vehiculului, astfel încât să poată monitoriza nivelul de încărcare a bateriei.
Indicator de încărcare încorporat
Cel mai comun tip de indicator pe bateriile care nu necesită întreținere este un hidrometru. Este format dintr-un ochi, un ghidaj de lumină, un picior și un plutitor (de aceea se numește plutitor). Piciorul cu ghidajul de lumină se află în interiorul bateriei; pe picior este atașat un plutitor, cu ajutorul căruia se determină nivelul electrolitului din baterie. Există un vizor pe carcasa bateriei care arată cele trei stări principale ale bateriei:
- bila flotantă verde strălucește prin ochiul de vizualizare, ceea ce înseamnă că bateria este încărcată mai mult de jumătate;
- ochiul rămâne negru (acesta este vizibil prin tubul indicator), acesta este un semnal că plutitorul este complet scufundat în lichidul electrolitic, prin urmare, densitatea acestuia este redusă și bateria trebuie încărcată;
Informații suplimentare. Unele modele de hidrometre au un flotor roșu, care este vizibil în „fereastră” atunci când sarcina și densitatea electrolitului scade.
- dacă doar suprafața lichidului din interiorul bateriei este vizibilă în „ochi”, înseamnă că îi este „sete” - nivelul electrolitului este critic, este necesar urgent să adăugați apă distilată (și acest lucru este destul de dificil de făcut, deoarece astfel de baterii nu necesită întreținere).
Notă! Deși un indicator de încărcare a bateriei încorporat de acest tip vă permite să determinați instantaneu problema existentă (sau lipsa acesteia), judecând după unele recenzii ale utilizatorilor, citirile unor astfel de dispozitive sunt adesea false și ele însele se defectează rapid.
De regulă, acest lucru se datorează următoarelor motive:
- datele provin de la o singură celulă a bateriei din șase, iar nivelul lichidului din acestea poate varia semnificativ;
- piesele indicatoare din plastic nu pot rezista la condițiile de temperatură ale bateriei, astfel încât datele sunt primite incorect;
- indicatorii de plutire nu determină în niciun fel temperatura lichidului electrolitic, dar densitatea depinde și de aceasta, astfel încât un electrolit la o temperatură scăzută va arăta un nivel normal de densitate, în timp ce acesta va fi, de asemenea, scăzut.
Indicatoare de fabrică sub formă de panouri
În magazinele specializate puteți găsi multe dispozitive diferite de monitorizare a bateriei; fiecare proprietar de mașină își poate alege designul și funcțiile potrivite. Indicatoarele diferă și prin metoda de conectare: la brichetă sau la rețeaua de bord a mașinii. Cu toate acestea, sarcina principală a tuturor dispozitivelor este aceeași - de a determina cât de încărcată este bateria și de a semnala despre aceasta.
Există indicatori pe care trebuie să îi asamblați singur, ca un constructor. De exemplu, DC-12 V. Face posibilă controlul încărcării bateriei, precum și funcționarea releului de control.
Un astfel de dispozitiv de control mic funcționează în intervalul de la 2,5 la 18 volți, consumă foarte puțină energie electrică - până la 20 de miliamperi, dimensiunile ferestrei indicatorului sunt de 4,3 pe 2 cm.
Dacă instalați oa doua baterie într-o mașină, puteți utiliza un indicator de la TMS - acesta este un panou mic din aluminiu industrial cu LED-uri cu un voltmetru încorporat și un comutator între bateriile adiacente.
Dintre modelele scumpe (și nerezonabil de scumpe, pentru prețul unei baterii noi), putem evidenția controlerele de tensiune ale companiei americane „Faria Euro Black Style”. Culoarea caroseriei este de obicei neagră, diametrul ferestrei de afișare este de 5,3 cm, iar ecranul este iluminat în alb. Pentru alimentarea cu energie sunt necesari 12 volti.
Cum să asamblați singur un indicator de încărcare
Dacă un proprietar de mașină se simte confortabil cu un fier de lipit, el poate asambla analizorul cu propriile mâini; puteți găsi multe diagrame de asamblare. Folosind unul, cel mai simplu, puteți asambla un indicator de încărcare care amintește de DC-12 V descris mai sus. Acesta funcționează pe aceleași principii: este conectat la rețeaua de bord și determină tensiunea bateriei în 6-14 volți.
Pentru a asambla dispozitivul veți avea nevoie de tranzistori, rezistențe, diode zener, o placă de circuit imprimat și câte un LED roșu, albastru și verde. După asamblare, conform diagramei, placa este introdusă pe tabloul de bord, iar capetele LED-urilor sunt plasate într-un loc convenabil pentru vizualizare. În acest caz, o baterie complet încărcată va fi indicată cu verde, albastru - când încărcarea este normală (de la 11 la 13 volți), iar dacă bateria este aproape de descărcare, LED-ul roșu se va aprinde.
Este neplăcut când o mașină nu poate porni pur și simplu pentru că bateria este descărcată în cel mai inoportun moment. Un indicator de tensiune, achiziționat într-un magazin sau lipit singur, va ajuta la evitarea „surprizelor” neplăcute și va avertiza în prealabil că bateria necesită reîncărcare.
Video
Designul relativ simplu al unui indicator simplu și de dimensiuni mici care este alimentat direct de la bateria mașinii și arată prezența încărcării în baterie. Circuitul conține trei LED-uri de culori diferite.
Primul LED - roșu, se aprinde doar când tensiunea la bornele bateriei este sub 11,4-11,6 Volți, asta va însemna că bateria este descărcată. Indicatorul roșu se va aprinde probabil frecvent pentru proprietarii de mașini vechi de uz casnic cu o baterie descărcată; mai ales iarna, electrolitul îngheață adesea, iar bateria își pierde o parte din capacitate și din tensiunea nominală. Am conectat două LED-uri în paralel pentru o vizibilitate mai bună.
Cel puțin, senzorul va arăta că mașina dvs. nu se încarcă tocmai pentru că bateria este descărcată, în timp ce senzorul industrial nu funcționează întotdeauna cu precizie.
Al doilea LED - galben (sau portocaliu). Acest LED se aprinde dacă tensiunea la bornele bateriei este de aproximativ 11,6-13,6 volți și puteți afla exact ce tensiune este pe baterie prin strălucirea LED-ului. Dacă acest indicator strălucește puternic, până în acel moment mașina nu este pornită, ceea ce înseamnă că există o tensiune normală la bornele bateriei, dar dacă strălucește slab, atunci tensiunea nu este mai mare de 12 volți și bateria necesită o reîncărcare ușoară.
Al treilea indicator - verde, se aprinde de obicei când motorul este pornit, când tensiunea la bornele bateriei este peste 13,6 Volți. Dacă LED-ul verde este aprins constant în timpul conducerii, atunci acest lucru este destul de normal, pentru că așa ar trebui să fie. În cazul meu, am adăugat încă 2 LED-uri verzi și le-am conectat în paralel.
Circuitul poate fi asamblat pe o bucată de panou, plasat într-o carcasă mică de plastic și ascuns, să zicem, în torpedo, astfel încât strălucirea LED-urilor să nu distragă atenția șoferului.
Circuitul folosește trei tranzistoare produse intern, două dintre ele sunt de conductivitate inversă, care, dacă se dorește, pot fi înlocuite cu cel mai comun KT315, tranzistorul KT3107 poate fi înlocuit cu succes cu KT361. Alegerea tranzistoarelor nu este critică, literalmente orice. tranzistori (chiar de putere medie și mare) ale unei anumite structuri, o mulțime de analogi importați, de exemplu KT3107 pot fi înlocuiți cu BC556/557, KT3102 cu S9012/9014/9018 etc.
Nu toate mașinile au un indicator care afișează nivelul de încărcare a bateriei. Proprietarul mașinii trebuie să monitorizeze independent acest indicator, verificându-l periodic cu un voltmetru, după ce a deconectat în prealabil bateria de la rețeaua electrică a mașinii. Cu toate acestea, un simplu dispozitiv electronic vă va permite să obțineți indicatori aproximativi fără a părăsi salonul.
Selectarea circuitului și a componentelor
Design finisat
Din punct de vedere structural, un indicator de monitorizare a încărcării bateriei de casă constă dintr-o unitate electronică, pe corpul căreia se află trei LED-uri: roșu, albastru și verde. Alegerea culorii poate fi diferită - este important ca la activarea uneia dintre ele, informațiile primite să fie interpretate corect.
Datorită dimensiunii mici a dispozitivului, puteți utiliza o placă obișnuită. Circuitul optim al dispozitivului este preselectat. Puteți găsi mai multe modele, dar versiunea cea mai comună și, prin urmare, funcțională a indicatorului de încărcare a bateriei este prezentată în figură.
Schema plăcii și componentelor sale
Înainte de a instala componente, este necesar să le aranjați pe placa de circuit imprimat conform diagramei. Abia după aceasta îl puteți tăia la dimensiunea dorită. Este important ca indicatorul să aibă dimensiuni minime. Dacă intenționați să-l instalați într-o carcasă, ar trebui să țineți cont de dimensiunile sale interne.
Acest circuit este conceput pentru a monitoriza funcționarea unei baterii de mașină cu o tensiune de rețea de la 6 la 14 V. Pentru alte valori ale acestui parametru, caracteristicile componentelor trebuie modificate. Lista lor este prezentată în tabel.
Cea mai simplă versiune este prezentată în Figura 1. Dacă tensiunea la borna B+ este de 9 V, doar LED-ul verde se va aprinde deoarece tensiunea de bază a lui Q1 este de 1,58 V, în timp ce tensiunea emițătorului este egală cu căderea de tensiune pe LED-ul D1. într-un caz tipic este de 1,8 V, iar Q1 este ținut închis. Pe măsură ce încărcarea bateriei scade, tensiunea pe LED-ul D2 rămâne în esență aceeași, iar tensiunea de bază scade și, la un moment dat, Q1 va începe să conducă curentul. Ca urmare, o parte din curent va începe să se ramifice în LED-ul roșu D1, iar această cotă va crește până când tot curentul va trece în LED-ul roșu.
| Poza 1. | Schema de bază a circuitului de monitorizare a tensiunii bateriei. |
Pentru elementele tipice ale unui LED cu două culori, diferența de tensiuni directe este de 0,25 V. Această valoare determină regiunea de tranziție de la verde la roșu. O schimbare completă a culorii strălucirii, stabilită de raportul dintre rezistențele divizorului R1 și R2, are loc în domeniul de tensiune
Mijlocul regiunii de tranziție de la o culoare la alta este determinat de diferența de tensiune dintre LED și joncțiunea bază-emițător a tranzistorului și este de aproximativ 1,2 V. Astfel, o modificare a B+ de la 7,1 V la 5,8 V va avea ca rezultat o schimbare de la verde la roșu.
Diferențele de tensiune vor depinde de combinațiile specifice de LED-uri și pot să nu fie suficiente pentru a schimba complet culorile. Cu toate acestea, circuitul propus poate fi încă utilizat prin conectarea unei diode în serie cu D2.
În figura 2, rezistența R1 este înlocuită cu o diodă zener, rezultând o regiune de joncțiune mult mai îngustă. Divizorul nu mai afectează circuitul și o schimbare completă a culorii strălucirii are loc atunci când tensiunea B+ se modifică cu doar 0,25 V. Tensiunea punctului de tranziție va fi egală cu 1,2 V + V Z. (Aici V Z este tensiunea de pe dioda zener, în cazul nostru egală cu aproximativ 7,2 V).
Dezavantajul unui astfel de circuit este că este legat de o scară limitată de tensiune a diodelor zener. O complicație suplimentară a situației este faptul că diodele zener de joasă tensiune au o curbă caracteristică prea netedă, ceea ce nu permite să se determine cu exactitate care va fi tensiunea V Z la curenți scăzuti în circuit. O soluție la această problemă ar fi folosirea unui rezistor în serie cu dioda zener pentru a permite o ușoară ajustare prin creșterea ușoară a tensiunii de joncțiune.
Cu valorile rezistorului afișate, circuitul consumă un curent de aproximativ 1 mA. Cu LED-uri de înaltă luminozitate, acest lucru este suficient pentru a utiliza dispozitivul în interior. Dar chiar și acel curent mic este semnificativ pentru o baterie de 9 volți, așa că va trebui să alegeți între a consuma curent suplimentar și a risca să lăsați pornită atunci când nu aveți nevoie. Cel mai probabil, după prima înlocuire neprogramată a bateriei, veți începe să simțiți beneficiile acestui monitor.
Circuitul poate fi convertit astfel încât trecerea de la verde la roșu să aibă loc atunci când tensiunea de intrare crește. Pentru a face acest lucru, tranzistorul Q1 trebuie înlocuit cu NPN, iar emițătorul și colectorul trebuie schimbate. Și folosind o pereche de tranzistori NPN și PNP, puteți face un comparator de fereastră.
Având în vedere lățimea destul de mare a regiunii de tranziție, circuitul din figura 1 este cel mai potrivit pentru bateriile de 9V, în timp ce circuitul din figura 2 poate fi adaptat pentru alte tensiuni.
