Індикатор заряду акумулятора – потрібна штука у господарстві будь-якого автомобіліста. Актуальність такого пристрою зростає багаторазово, коли холодного зимового ранку автомобіль, чомусь, відмовляється заводитися. У цій ситуації варто визначитися, чи дзвонити другу, щоб той приїхав і допоміг завестися від своєї батареї, або акумулятор наказав довго жити, розрядившись нижче критичного рівня.
Навіщо слідкувати за станом акумулятора?
Автомобільний акумулятор складається із шести послідовно з'єднаних акумуляторних батарей з напругою живлення 2,1 - 2,16В. У нормі АКБ має видавати 13 - 13,5В. Не можна допускати значного розряду акумуляторної батареї, оскільки падає щільність і, відповідно, підвищується температура промерзання електроліту.
Чим вище знос акумулятора, тим менший час утримує заряд. У теплу пору року це не критично, а ось взимку забуті у включеному стані габаритні вогні до моменту повернення здатні повністю «вбити» акумулятор, перетворивши вміст на шматок льоду.
У таблиці можна побачити температуру промерзання електроліту залежно від ступеня зарядженості агрегату.
| Залежність температури промерзання електроліту від ступеня заряду акумулятора | ||||
|---|---|---|---|---|
| Щільність електроліту, мг/див. куб. | Напруга, В (без навантаження) | Напруга, (з навантаженням 100 А) | Ступінь заряду АКБ, % | Температура замерзання електроліту, грн. Цельсія |
| 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 |
Критичним вважається падіння рівня заряду нижче 70%. Всі електроприлади споживають не напругу, а струм. Без навантаження навіть сильно розряджений акумулятор може показувати нормальну напругу. Але при низькому рівні, під час запуску двигуна, відзначатиметься сильна «просідання» напруги, що є тривожним сигналом.
Своєчасно помітити катастрофу, що наближається, можливо лише в тому випадку, коли безпосередньо в салоні встановлений індикатор. Якщо під час роботи автомобіля він постійно сигналізує про розрядку – настав час їхати на СТО.
Які існують індикатори
Багато АКБ, що особливо не обслуговуються, мають вбудований датчик (гігрометр), принцип роботи якого заснований на вимірі щільності електроліту.
Цей датчик контролює стан електроліт та цінність його показників відносна. Не дуже зручно по кілька разів залазити під капот автомобіля, щоб проконтролювати стан електроліту в різних режимах роботи.
Для контролю стану АКБ значно зручніші електронні прилади.
Види індикаторів заряду акумулятора
В автомагазинах продається безліч таких пристроїв, що відрізняються дизайном та функціоналом. Фабричні прилади умовно поділяються на кілька типів.
За способом підключення:
- до роз'єму прикурювача;
- до бортової мережі.
За способом відображення сигналу:
- аналогові;
- цифрові.
Принцип роботи у них однаковий, визначення рівня заряду АКБ та відображення інформації у наочному вигляді.
Принципова схема індикатора Як зробити індикатор заряду акумулятора на світлодіодах?
Існують десятки різноманітних схем контролю, але результат видають ідентичний. Подібний пристрій можна зібрати самостійно з підручних матеріалів. Вибір схеми та комплектуючих залежить виключно від ваших можливостей, фантазії та асортименту найближчого магазину радіотоварів.
Ось схема для розуміння, як працює індикатор заряду акумулятора на світлодіодах. Таку портативну модель можна зібрати на коліні за кілька хвилин.
Д809- Стабілітрон на 9В обмежує напругу на світлодіодах, а на трьох резисторах зібраний сам диференціатор. Такий світлодіодний індикатор спрацьовує на силу струму ланцюга. При напрузі 14В і вище сила струму достатньо для світла всіх світлодіодів, при напрузі 12-13,5В світяться VD2і VD3, нижче 12В - VD1.
Більш просунутий варіант при мінімумі деталей можна зібрати на бюджетному індикаторі напруги мікросхеми AN6884 (KA2284).
Схема LED індикатора рівня заряду АКБ на компараторі напруги
Схема працює за принципом компаратора. VD1- Стабілітрон на 7,6В, він служить в якості еталонного джерела напруги. R1- Дільник напруги. При початковому настроюванні він виставляється в таке положення, щоб при напрузі 14В світилися всі світлодіоди. Напруга, що надходить на входи 8 та 9, порівнюється через компаратор, а результат дешифрується на 5 рівнів, запалюючи відповідні світлодіоди.
Контролер зарядки АКБ
Щоб відстежувати стан акумулятора під час роботи зарядного пристрою, робимо контролер заряду АКБ. Схема пристрою і компоненти, що використовуються максимально доступні, в той же час забезпечують повний контроль над процесом підзарядки батарей.
Принцип роботи контролера наступний: поки напруга на акумуляторі нижче напруги заряду - світиться зелений світлодіод. Як тільки напруга зрівняється, відкривається транзистор, запалюючи червоний світлодіод. Зміна резистора перед базою транзистора змінює рівень напруги, необхідної відкриття транзистора.
Це універсальна схема контролю, яку можна використовувати як для потужних автомобільних акумуляторів, так і мініатюрних літієвих батарей-акумуляторів.
При розрядженому акумуляторі завести автомобіль досить проблематично. Щоб не було такого неприємного сюрпризу, досить просто час від часу користуватися вольтметром. Однак не всі автомобілісти і не завжди це роблять, адже набагато зручніше мати якийсь пристрій, який показує, на скільки вистачить зарядки акумулятора.
Які бувають індикатори
Акумуляторна батарея (або АКБ) є шістьма пов'язаними між собою елементами, напруга в кожному в нормі повинна становити близько 2,15 вольт, тобто загальна напруга акумулятора підходить до 13,5 вольтів. Якщо заряд падає нижче критичних значень (приблизно 9,5 вольт), це може призвести до глибокої розрядки акумулятора і, як наслідок, повного виходу з ладу.
Сучасні технології «йдуть назустріч» автомобілістам та максимально полегшують їм життя. Наприклад, у багатьох автомобілях вже є бортові комп'ютери, які стежать і за рівнем зарядженості акумулятора.
Однак, поки така опція доступна далеко не всім, доводиться використовувати інші види індикаторів цього важливого показника. Так, можна зустріти окремі кристалічні дисплеї на панелі приладів, бувають індикатори-гігрометри, також можна (за наявності відповідних навичок) виготовити індикатор заряду акумулятора самостійно. Багато сигнальних пристроїв такого типу необхідно підключати до бортової мережі автомобіля, щоб вони могли відстежувати рівень зарядки АКБ.
Вбудований індикатор заряду
Найпоширеніший варіант індикатора на акумуляторних батареях, що не обслуговуються, - гідрометр. Він складається з вічка, світловода, ніжки та поплавця (тому його називають поплавковим). Ніжка зі світловодом знаходиться всередині акумулятора, на ніжці закріплений поплавець, за допомогою якого визначається рівень електроліту батареї. На корпусі акумулятора знаходиться вічко, яке показує три основні стани АКБ:
- зелена кулька-поплавець просвічує в оглядове вічко, це означає, що батарея заряджена більше, ніж наполовину;
- вічко залишається чорним (це просвічує індикаційна трубка), це сигнал про те, що поплавець повністю занурився в електролітичну рідину, отже, щільність її знижена, а акумулятор потрібно заряджати;
Додаткова інформація.У деяких моделях гідрометрів є поплавець червоного кольору, який видно в віконці при зниженні заряду і щільності електроліту.
- якщо в «вічці» видно лише поверхню рідини всередині акумулятора, значить, він «хоче пити» – рівень електроліту критичний, терміново необхідно долити дистильованої води (а зробити це досить складно, оскільки такі акумулятори не обслуговуються).
Зверніть увагу!Хоча вбудований індикатор заряду батареї такого типу і дозволяє миттєво визначити проблему (або її відсутність), але, судячи з деяких відгуків користувачів, показання таких приладів досить часто бувають помилковими, а самі вони швидко ламаються.
Як правило, це пояснюється такими причинами:
- дані надходять лише з одного елемента батареї з шести, а рівень рідини в них може значно відрізнятися;
- деталі індикатора, виконані із пластику, не витримують температурного режиму роботи акумулятора, тому дані надходять неправильні;
- індикатори-поплавці ніяк не визначають температуру електролітичної рідини, адже ж від неї залежить і щільність, тому електроліт зниженої температури покаже нормальний рівень щільності, в той час як вона теж буде низькою.
Заводські індикатори у вигляді панелей
У спеціалізованих магазинах можна знайти безліч різних контролюючих пристроїв для акумулятора, дизайн та функції кожен автовласник може підібрати під себе. Різні індикатори і за способом підключення: до прикурювача або бортову мережу машини. Проте, основне завдання у всіх пристроїв одне – визначити, наскільки заряджений АКБ, та просигналізувати про це.
Існують індикатори, які треба зібрати самостійно як конструктор. Як приклад – DC-12 В. Він дозволяє контролювати заряд батареї, а також роботу регулюючого реле.
Такий невеликий контрольний пристрій працює в діапазоні від 2,5 до 18 вольт, електрики споживає зовсім мало – до 20 міліампер, розміри індикаторного віконця – 4,3 на 2 см.
Якщо ставиться другий акумулятор в автомобіль, можна скористатися індикатором від ТМС, це невелика панель з промислового алюмінію на світлодіодах із вбудованим вольтметром та перемикачем між суміжними АКБ.
З дорогих моделей (причому невиправдано дорогих, за ціною нового акумулятора) можна виділити контролери напруги американської фірми «Faria Euro Black Style». Колір корпусу зазвичай чорний, діаметр індикаційного віконця – 5,3 см, екран підсвічується білим кольором. Для живлення потрібно 12 вольт.
Як зібрати індикатор заряду самостійно
Якщо автовласник дружить з паяльником, він може зібрати аналізатор своїми руками, схем збирання можна знайти безліч. За допомогою однієї, найпростішої, можна зібрати індикатор заряду, що нагадує вищеописаний DC-12 В. Діє він за тими ж принципами: вмикається в бортову мережу і визначає напругу АКБ в межах 6-14 вольт.
Для складання пристрою будуть потрібні транзистори, резистори, стабілітрони, друкована плата та по одному червоному, синьому та зеленому світлодіоду. Після складання, згідно зі схемою, плата вставляється на панель приладів, а кінці світлодіодів проводяться в зручне для огляду місце. При цьому повністю заряджений акумулятор індикуватиметься зеленим кольором, синій – при нормальному заряді (від 11 до 13 вольт), а якщо батарея близька до розрядки, загориться червоний світлодіод.
Неприємно, коли автомобіль не може завестися просто від того, що акумулятор розрядився в невідповідний момент. Індикатор напруги, куплений в магазині або спаяний самостійно, допоможе уникнути неприємних сюрпризів і заздалегідь попередить про те, що АКБ вимагає підзарядки.
Відео
Відносно проста конструкція простого та малогабаритного індикатора, який живиться безпосередньо від автомобільного акумулятора та показує наявність заряду в акумуляторі. Схема містить три світлодіоди різних кольорів.
Перший світлодіод - червоний, він світить лише тоді, коли напруга на клемах акумулятора нижче 11.4-11.6 Вольт, це означатиме, що акумулятор розряджений. Червоний індикатор ймовірно часто горітиме у власників старих вітчизняних автомобілів з дохлим акумулятором, особливо взимку електроліт часто мерзне, акумулятор втрачає частину ємності та номінальної напруги. Я з'єднав два світлодіоди паралельно для кращої видимості.
Принаймні датчик покаже, що ваш автомобіль не заряджається саме через низький заряд на акумуляторі, тоді промисловий датчик не завжди працює точно.
Другий за рахунком світлодіод - Жовтий (або помаранчевий). Цей світлодіод спалахує, якщо на клемах акумулятора напруга порядку 11.6-13.6 Вольт, при цьому яка саме напруга на акумуляторі, можна дізнатися про світлодіод. Якщо цей індикатор світить яскраво, на той час машина не заведена, значить на клемах акумулятора нормальна напруга, якщо він світить тьмяно, значить напруга не більше 12 Вольт і акумулятор потребує легкої підзарядки.
Третій за рахунком індикатор — зелений, він зазвичай спалахує, при заведеному двигуні, коли на клемах акумуляторної батареї напруга вище 13.6 Вольт. Якщо під час їзди зелений світлодіод постійно горить, це цілком нормально, оскільки так і має бути. У моєму випадку, я додав ще 2 зелені світлодіоди і підключив їх паралельно.
Схему можна зібрати на шматку макетної плати, розмістити в невеликому пластмасовому корпусі та сховати, скажімо у бардачок, щоб світлодіоди не відволікали водія.
У схемі задіяно три транзистори вітчизняного виробництва, два з них зворотної провідності, які при бажанні можна замінити на більш поширені КТ315, транзистор КТ3107 з успіхом можна замінити на КТ361, Вибір транзисторів не критичний, підійдуть буквально будь-які транзистори (навіть середньої) структури, багато імпортних аналогів, наприклад КТ3107 можна замінити на ВС556/557, КТ3102 на С9012/9014/9018 і т.п
Далеко не у всіх автомобілях є індикатор, що відображає рівень заряджання акумулятора. Автолюбитель повинен самостійно відстежувати цей показник, періодично перевіряючи його за допомогою вольтметра, попередньо вимкнувши батарею від електромережі машини. Однак простий електронний прилад дозволить отримати зразкові показники, не виходячи із салону.
Вибір схеми та комплектуючих
Готова конструкція
Конструктивно саморобний індикатор контролю заряду акумулятора складається з електронного блоку, на корпусі якого розташовується три світлодіоди: червоний, синій та зелений. Вибір кольору може бути іншим – важливо, щоб при активації одного з них отримана інформація була правильно витлумачена.
Через невеликі розміри пристрою можна використовувати звичайну макетну плату. Попередньо вибирається оптимальна схема пристрою. Можна знайти кілька моделей, але найпоширеніший і, отже, працездатний варіант індикатора заряду акумулятора показаний малюнку.
Схема плати та її компонентів
Перед встановленням комплектуючих необхідно згідно зі схемою розташувати їх на друкованій платі. Тільки після цього можна обрізати її до потрібних розмірів. Важливо щоб індикатор мав мінімальні габарити. Якщо планується його монтаж у корпус, слід враховувати його внутрішні розміри.
Ця схема розрахована контролю роботи акумулятора автомобіля з напругою мережі від 6 до 14 У. Для інших значень цього параметра слід змінити характеристики комплектуючих. Їхній перелік зазначений у таблиці.
Найпростіший варіант показаний на рис. становить 1.8, і Q1 утримується в закритому стані. У міру зменшення заряду батареї напруга на світлодіоді D2 залишається майже постійним, а напруга на основі зменшується, і в якийсь час Q1 почне проводити струм. В результаті частина струму відгалужуватиметься в червоний світлодіод D1, і ця частка буде збільшуватися доти, поки в червоний світлодіод не потече весь струм.
| Малюнок 1. | Базова схема монітора напруги батареї. |
Для типових елементів двоколірного світлодіода відмінність у прямих напругах становить 0.25 В. Саме цим значенням визначається область переходу від зеленого кольору свічення до червоного. Повна зміна кольору світіння, що задається співвідношенням опорів резисторів дільника R1 і R2, відбувається в діапазоні напруг
Середина області переходу від одного кольору до іншого визначається різницею напруги на світлодіоді і на переході база-емітер транзистора і дорівнює приблизно 1.2 В. Таким чином, зміна B + від 7.1 до 5.8 приведе до зміни зеленого свічення на червоне.
Відмінності напруги залежатимуть від конкретних комбінацій світлодіодів і, можливо, їх буде недостатньо для повного перемикання кольорів. Тим не менш, пропоновану схему все одно можна використовувати, увімкнувши діод послідовно з D2.
На малюнку 2 резистор R1 замінений стабілітроном, в результаті чого область переходу стає набагато вужчою. Дільник більше не впливає на схему, і повна зміна кольору світіння відбувається при зміні напруги B + всього на 0.25 В. Напруга точки переходу дорівнюватиме 1.2 + V Z . (Тут V Z - напруга на стабілітроні, у нашому випадку дорівнює приблизно 7.2 В).
Недоліком такої схеми є її прив'язка до обмеженої шкали напруги стабілітронів. Ще більше ускладнює ситуацію той факт, що низьковольтні стабілітрони мають надто плавний злам характеристики, що не дозволяє точно визначити, якою буде напруга VZ при малих струмах у схемі. Одним з варіантів вирішення цієї проблеми може бути використання резистора, включеного послідовно зі стабілітроном, щоб мати можливість невеликого підстроювання за рахунок деякого збільшення напруги переходу.
При показаних опорах резисторів схема споживає струм 1 мА. Зі світлодіодами підвищеної яскравості цього достатньо для використання приладу всередині приміщення. Але навіть такий невеликий струм дуже значний для 9-вольтової батареї, тому вам доведеться вибирати між додатковим споживанням струму та ризиком залишити живлення увімкненим, коли потреби в ньому немає. Швидше за все після першої позапланової заміни батареї ви відчуєте користь від цього монітора.
Схему можна перетворити таким чином, щоб перехід від зеленого до червоного світіння відбувався у разі підвищення вхідної напруги. Для цього транзистор Q1 треба замінити на NPN і поміняти місцями емітер та колектор. А за допомогою пари NPN та PNP транзисторів можна зробити віконний компаратор.
З урахуванням досить великої ширини перехідної області схема на Малюнку 1 найкраще підходить для 9-вольтових батарей, в той час як схема на Малюнку 2 може бути адаптована для інших напруг.
