Индикатор разряда литиевых аккумуляторов

Содержание

Индикатор разряда аккумулятора

Индикатор разряда литиевых аккумуляторов

В этой статье будет рассмотрена схема и пошаговая инструкция по изготовлению индикатора разряда аккумулятора. Схема индикатора разряда аккумулятора достаточно проста и повторить её не составит труда.

Если всё собрано согласно схеме, то устройство должно заработать сразу без каких либо настроек.

Индикатор разряда будет полезен для различных приборов, что бы можно было следить за состоянием аккумулятора, тем более что схема универсальная!

 
Ни одно переносное электронное устройство, будь то портативная колонка для телефона, сам телефон, плеер и т.д. не обходится без аккумулятора.

Огромной популярностью сейчас пользуются литий-ионные аккумуляторы номинальным напряжением 3,7 вольт, они компактны, относительно недороги и могут иметь большую ёмкость.

Их недостатком является то, что они бояться глубокого разряда (ниже 3 вольт), поэтому при их использовании необходимо периодически следить за напряжением на аккумуляторе, иначе он может попросту сломаться от переразряда.

При создании самодельных портативных устройств бывает не лишним устанавливать внутрь модуль, показывающий, на каком уровне находится напряжение в данный момент. Схема именно такого модуля представлена ниже.

Главное её преимущество в универсальности – границы срабатывания индикации настраиваются в широких пределах, поэтому схему можно использовать как для индикации напряжения на низковольтных литий-ионных аккумуляторах, так и на автомобильных.

Схема индикатор разряда аккумулятора

Схема содержит 5 светодиодов, каждый из которых загорается при определённом напряжении на аккумуляторе.

Порог срабатывания светодиодов 1-4 задаётся подстроечными резисторами, а 5 светодиод загорается при самом минимальном напряжении на аккумуляторе.

Таким образом, если горят все 5 светодиодов, значит аккумулятор полностью заряжен, а если горит только первый – значит аккумулятор уже давно пора поставить на зарядку.

В схеме используются 4 компаратора для сравнения напряжения аккумулятора с опорным, все они содержатся в одном корпусе микросхемы LM239. Для создания опорного напряжения, равного 1,25 вольт используется микросхема LM317LZ. Делитель из резисторов R1 и R2 понижает напряжение аккумулятора до уровня ниже 1,25 вольт для того, чтобы компараторы могли сравнить его с опорным.

Таким образом, если схема будет использовать с автомобильным аккумулятором на 12 вольт, сопротивление резистора R6 нужно поднять до 120-130 кОм. Светодиоды для наглядности восприятия показаний желательно применить разных цветов, например, синий, зелёный, жёлтый, белый и красный.

Сборка Индикатор разряда аккумулятора

Скачать печатную плату

Печатная плата устройства имеет размеры 35 х 55 мм. Изготовить её можно методом ЛУТ, что я и сделал. Несколько фотографий процесса:

Отверстия сверлятся сверлом 0,8 мм, дорожки после сверления желательно залудить. После изготовления платы можно приступать к установке на неё деталей – в первую очередь устанавливаются перемычки и резисторы, затем всё остальное. Светодиоды можно вывести с платы на проводах, а можно и запаять в один ряд на плату.

Для подключения проводов к аккумулятору лучше всего использовать сдвоенный винтовой клеммник, а микросхему желательно установить в панельку – тогда её можно будет заменить в любой момент.

Важно не перепутать цоколёвку микросхемы LM317LZ, первый её вывод должен соединяться с минусом схемы, а третий с плюсом.

После завершения сборки нужно обязательно смыть остатки флюса с платы, проверить правильность монтажа, прозвонить соседние дорожки на замыкание.

Испытания и настройка индикатора

Теперь можно брать любой аккумулятор, подсоединять его к плате и проверять работоспособность схемы. Первым делом после подключения аккумулятора проверяем напряжение на 2 выводе LM317LZ, там должно быть 1,25 вольт. Затем проверяем напряжение в точке соединения резисторов R1 и R2, там должно быть около 1 вольта.

Теперь можно взять вольтметр и регулируемый источник напряжения и вращением подстроечных резисторов выставить нужные пороги срабатывания для каждого из светодиодов.

Для литий-ионного аккумулятора оптимально будет выставить следующие пороги срабатывания: LED1 – 4.1 B, LED2 – 3,9 B, LED3 – 3,7 B, LED4 – 3,5 вольт.

При подключении к схеме тестируемого аккумулятора обязательно нужно соблюдать полярность, иначе схема может выйти из строя.

На видео наглядно продемонстрирована работа индикатора. При подключении первого аккумулятора загорелись 4 светодиода, значит напряжение на нём лежит в пределах 3,7 – 3,9 вольт, второй и третий аккумуляторы зажгли только три светодиода, значит напряжением на них находится в пределах 3,5 – 3,7 вольт.

работы индикатора разряда аккумулятора

 

Источник: http://kavmaster.ru/indikator-razryada-akkumulyatora/

Схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах. Схема контроля заряда аккумулятора 12 вольт

Индикатор разряда литиевых аккумуляторов

РазноеСхема контроля заряда аккумулятора 12 вольт

В этой статье хочу рассказать, как сделать автоматический контроль за зарядным устройством, то есть, чтобы ЗУ само отключалось по завершению зарядки, а при снижении напряжения на АКБ опять включалось зарядное устройство.

Меня попросил мой отец сделать данный девайс, так как гараж находится далековато от дома и бегать проверять, как там себя чувствует зарядка, поставленная заряжать аккумулятор, не очень удобно.

Конечно можно было купить данный девайс на Али, но после введения оплаты за доставку, плата подорожала и поэтому было решено сделать самоделку своими руками. Если кто хочет купить готовую плату, то вот ссылка ..

http://ali.pub/1pdfut

Поискал плату по инету в формате .lay, так и не нашёл. Решил делать всё сам. А программой  Sprint Layout’ познакомился впервые. поэтому о многих функциях просто не знал (например шаблон), рисовал всё вручную.

Хорошо, что плата не такая уж и большая, получилось всё нормально.Дальше перекись водорода с лимонной кислотой и травление.Все дорожки пролудил и просверлил отверстия.

Дальше пайка деталей, Ну вот и готовый модуль

Схема для повторения;

Плата в формате .lay скачать…

Всего вам доброго…

xn--100–j4dau4ec0ao.xn--p1ai

Данный индикатор заряда аккумулятора основан на регулируемом стабилитроне TL431. С помощью двух резисторов можно установить напряжение пробоя в диапазоне от 2,5 В до 36 В.

Приведу две схемы применения TL431 в качестве индикатора заряда/разряда аккумулятора. Первая схема предназначена для индикатора разрядки, а вторая для индикатора уровня заряда.

Единственная разница – это добавление n-p-n транзистора, который будет включать какой-либо сигнализатор, например, светодиод или зуммер. Ниже приведу способ вычисления сопротивления R1 и примеры на некоторые напряжения.

Схема индикатора разряда аккумулятора

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью делителя напряжения на резисторах R1 и R2. В случае индикатора разряда, светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше, чем необходимо. Поэтому в схему добавлен n-p-n транзистор.

Как можно видеть регулируемый стабилитрон регулирует отрицательный потенциал, поэтому в схему добавлен резистор R3, задачей которого является включение транзистора, когда TL431 выключен. Резистор этот на 11k, подобранный методом проб и ошибок. Резистор R4 служит для ограничения тока на светодиоде, его можно вычислить с помощью закона Ома.

Конечно, можно обойтись и без транзистора, но тогда светодиод будет гаснуть, когда напряжение упадет ниже выставленного уровня – схема ниже. Безусловно, такая схема не будет работать при низких напряжениях из-за отсутствия достаточного напряжения и/или тока для питания светодиода. Данная схема имеет один минус, который заключается в постоянном потреблении тока, в районе 10 мА.

Схема индикатора заряда аккумулятора

В данном случае индикатор заряда будет гореть постоянно, когда напряжение больше, чем то, которые мы определили с помощью R1 и R2. Резистор R3 служит для ограничения тока на диод.

Пришло время для того, что всем нравится больше всего – математики

Я уже говорил в начале, что напряжение пробоя может изменяться от 2,5В до 36В посредством входа “Ref”. И поэтому, давайте попытаемся кое-что подсчитать. Предположим, что индикатор должен загореться при снижении напряжении аккумулятора ниже 12 вольт.

Сопротивление резистора R2 может быть любого номинала. Однако лучше всего использовать круглые числа (для облегчения подсчета), например 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).

Резистор R1 рассчитаем по следующей формуле:

R1=R2*(Vo/2,5В – 1)

Предположим, что наш резистор R2 имеет сопротивление 1к (1000 Ом).

Vo – напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12В).

R1=1000*((12/2,5) – 1)= 1000(4,8 – 1)= 1000*3,8=3,8к (3800 Ом).

Т. е. сопротивление резисторов для 12В выглядят следующим образом:

R1= 3,8к

R2=1к

А здесь небольшой список для ленивых. Для резистора R2=1к, сопротивление R1 составит:

  • 5В – 1к
  • 7,2В – 1,88к
  • 9В – 2,6к
  • 12В – 3,8к
  • 15В – 5к
  • 18В – 6,2к
  • 20В – 7к
  • 24В – 8,6к

Для низкого напряжения, например, 3,6В резистор R2 должен иметь бОльшее сопротивление, например, 10к поскольку ток потребления схемы при этом будет меньше.

Источник

www.joyta.ru

Самое удивительное то, что схема индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи не содержит ни транзисторов, ни микросхем, ни стабилитронов. Только светодиоды и резисторы, включенные таким образом, что обеспечивается индикация уровня подведенного напряжения.Работа устройства основывается на начальном напряжении включения светодиода. Любой светодиод — это полупроводниковый прибор, который имеет граничную точку напряжения, только превысив которую он начинает работать (светить). В отличии от лампы накаливания, которая имеет почти линейные вольтамперные характеристики, светодиоду очень близка характеристика стабилитрона, с резкой крутизной тока при увеличении напряжения.Если включить светодиоды в цепь последовательно с резисторами, то каждый светодиод начнет включаться только после того, как напряжение превысит сумму светодиодов в цепи для каждого отрезка цепи в отдельности. Порог напряжения открытия или начала загорания светодиода может колебаться от 1,8 В до 2,6 В. Все зависит от конкретной марки.В итоге, каждый светодиод загорается только после того, как загорелся предыдущий.Схему я собрал на универсальной монтажной плате, спаяв вывода элементов между собой. Для лучшего восприятия я взял светодиоды разных цветов.Такой индикатор можно сделать не только на шесть светодиодов, а к примеру, на четыре.Использовать индикатор можно не только для аккумулятора, но для создания индикации уровня на музыкальных колонках. Подключив устройство к выходу усилителя мощности, параллельно колонке. Тем самым можно отслеживать критические уровни для акустической системы.Возможно найти и другие применения этой, по истине, очень простой схемы.

sdelaysam-svoimirukami.ru

Индикатор заряда аккумулятора – нужная штука в хозяйстве любого автомобилиста. Актуальность такого устройства возрастает многократно, когда холодным зимним утром автомобиль, почему-то, отказывается заводиться. В этой ситуации стоит определиться, то ли звонить другу, что бы тот приехал и помог завестись от своей батареи, либо аккумулятор приказал долго жить, разрядившись ниже критического уровня.

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Автомобильный аккумулятор состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторных батарей с напряжением питания 2,1 — 2,16В. В норме АКБ должен выдавать 13 — 13,5В. Нельзя допускать значительного разряда аккумуляторной батареи, поскольку при этом падает плотность и, соответственно, повышается температура промерзания электролита.

Чем выше износ аккумулятора, тем меньшее время он удерживает заряд. В тёплое время года это не критично, а вот зимой забытые во включённом состоянии габаритные огни к моменту возвращения способны полностью «убить» аккумулятор, превратив содержимое в кусок льда.

В таблице можно увидеть температуру промерзания электролита, в зависимости от степени заряженности агрегата.

Зависимость температуры промерзания электролита от степени заряда аккумулятора
Плотность электролита, мг/см. куб.Напряжение, В (без нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
111011,78,40,0-7
113011,88,710,0-9
114011,98,820,0-11
115011,99,025,0-13
116012,09,130,0-14
118012,19,545,0-18
119012,29,650,0-24
121012,39,960,0-32
122012,410,170,0-37
123012,410,275,0-42
124012,510,380,0-46
127012,710,8100,0-60

Критическим считается падение уровня заряда ниже 70%. Все автомобильные электроприборы потребляют не напряжение, а ток. Без нагрузки даже сильно разряженный аккумулятор может показывать нормальное напряжение. Но при низком уровне, во время запуска двигателя, будет отмечаться сильная «просадка» напряжения, что является тревожным сигналом.

Своевременно заметить приближающуюся катастрофу возможно лишь в том случае, когда непосредственно в салоне установлен индикатор. Если во время работы автомобиля он постоянно сигнализирует о разрядке – пора ехать на СТО.

Какие существуют индикаторы

Многие АКБ, особенно необслуживаемые, имеют встроенный датчик (гигрометр), принцип работы которого основан на измерении плотности электролита.

Этот датчик контролирует состояние электролит и ценность его показателей относительна. Не очень удобно по несколько раз залазить под капот автомобиля, что бы проконтролировать состояние электролита в разных режимах работы.

Для контроля состояния АКБ значительно удобнее электронные приборы.

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

В автомагазинах продаётся множество таких устройств, различающихся дизайном и функционалом. Фабричные приборы условно делятся на нескольких типов.

По способу подключения:

  • к разъёму прикуривателя;
  • к бортовой сети.

По способу отображения сигнала:

Принцип работы у них одинаков, определение уровня заряда АКБ и отображение информации в наглядном виде.

Принципиальная схема индикатора

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Существуют десятки разнообразных схем контроля, но результат они выдают идентичный. Подобное устройство возможно собрать самостоятельно из подручных материалов. Выбор схемы и комплектующих зависит исключительно от ваших возможностей, фантазии и ассортимента ближайшего магазина радиотоваров.

Вот схема для понимания как работает индикатор заряда аккумулятора на светодиодах. Такую портативную модель можно собрать «на коленке» за несколько минут.

Д809 – стабилитрон на 9В ограничивает напряжение на светодиодах, а на трёх резисторах собран сам дифференциатор. Такой светодиодный индикатор срабатывает на силу тока в цепи. При напряжении 14В и выше сила тока достаточно для свечения всех светодиодов, при напряжении 12-13,5В светятся VD2 и VD3, ниже 12В — VD1.

Более продвинутый вариант при минимуме деталей можно собрать на бюджетном индикаторе напряжения — микросхеме AN6884 (KA2284).

Схема led индикатора уровня заряда АКБ на компараторе напряжения

Схема работает по принципу компаратора. VD1 – стабилитрон на 7,6В, он служит в качестве эталонного источника напряжения. R1 – делитель напряжения.

При первоначальной настройке он выставляется в такое положение, чтобы при напряжении 14В светились все светодиоды.

Напряжение, поступающее на входы 8 и 9, сравнивается через компаратор, а результат дешифруется на 5 уровней, зажигая соответствующие светодиоды.

Контроллер зарядки АКБ

Что бы отслеживать состояние аккума во время работы зарядного устройства, делаем контроллер заряда АКБ. Схема устройства и используемые компоненты максимально доступны, в то же время обеспечивают полный контроль над процессом подзарядки батарей.

Принцип работы контроллера следующий: пока напряжение на аккумуляторе ниже напряжения заряда – горит зелёный светодиод. Как только напряжение сравняется, открывается транзистор, зажигая красный светодиод. Изменение резистора перед базой транзистора меняет уровень напряжения, необходимого для открытия транзистора.

Это универсальная схема контроля, которую можно использовать как для мощных автомобильных аккумуляторов, так и для миниатюрных литиевых батареек-аккумуляторов.

Источник: https://led-set.ru/raznoe/shema-kontrolya-zaryada-akkumulyatora-12-volt.html

Схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах

Индикатор разряда литиевых аккумуляторов

Индикатор заряда аккумулятора – нужная штука в хозяйстве любого автомобилиста.

Актуальность такого устройства возрастает многократно, когда холодным зимним утром автомобиль, почему-то, отказывается заводиться.

В этой ситуации стоит определиться, то ли звонить другу, что бы тот приехал и помог завестись от своей батареи, либо аккумулятор приказал долго жить, разрядившись ниже критического уровня.

Литиевые аккумуляторы для шуруповертов своими руками

Индикатор разряда литиевых аккумуляторов

Владельцам качественных ручных инструментов на никель-кадмиевых аккумуляторах после выработки ресурса советуем перевести прибор на литий-ионные элементы.

Если есть навыки по чтению схем, пайке тонких проводов, своими руками можно сделать новую литиевую батарею из высокотоковых аккумуляторов, .

Необходимо четко следовать пошаговой инструкции, как при монтаже, так и в подборе комплектующих.

Какой Li-ion аккумулятор принять за основу

Большинство  из литий-ионных батарей используют аккумуляторы форм-фактор 18650. Это значит, гирлянду никель-кадмиевых элементов заменяют сборкой литий-ионных высокотоковых.

В чем различия?

— В количестве используемых банок.

-В емкости АКБ, увеличенной более чем в 2 раза.

— В уменьшенном весе батареи.

Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать не полным циклом, при этом емкость не становится меньше.

Сложности : стоимость нового аккумулятора для шуруповерта своими руками может потянуть на 2 тысячи. Система Ли-ион 18650 работает в узком диапазоне, как правило, 4,2 – 3,0 В.

Необходимо выбрать элементы, рассчитанные на ток 20-30 ампер. Потребуется ЗУ другого типа или доработанное. Необходимо использовать защитную плату для сборки, балансир, и контроллер в ЗУ.

Устройство на литиевых аккумуляторах 18620 может работать до -10 0 С, при этом сильно потеряв емкость.

Есть другие высокотоковые батарейки А123 форм-фактор 26650 серия М, активная часть состоит из литий-железо-фосфатных компонентов. Аккумуляторы выдают напряжение 3,3 В, емкость каждого 2 500 А/ч.

Эти высокотоковые устройства способны обеспечить ток до 60С, работают до -30 0 С. Используется ЗУ с другими параметрами. Немаловажно, что заряжаются батареи в течение 15 минут используя ток до 10 А, безопасны, не взрываются.

Рабочий диапазон 3,3 – 2,5 В.

Создавая литиевый аккумулятор для инструмента своими руками, рационально использовать элементы 18650 в АКБ шуруповертов мощностью 12 – 14,4 В для работы внутри помещения. Для техники с входным напряжением 18 вольт составить аккумулятор из элементов Nanophosphate А123 Systems, но только тайваньской сборки или от компании PowerLabs. Продаются на AliExpress, доставка бесплатная.

Рассчитать, сколько потребуется аккумуляторов для составления источника энергии нужного параметра несложно. Для этого нужно знать паспортную мощность прибора, напряжение.

Чтобы разместить элементы в контейнере, возможно, потребуется убрать некоторые перегородки.

Из старой гирлянды нужно аккуратно отсоединить клеммы, внедрить их в новую сборку, чтобы в последующем обеспечить контакт сборки с платформой прибора.

Комплектация Li-ion аккумулятора своими руками

Используя последовательное соединение, мы суммируем напряжения всех батареек, емкость считается по самой слабой. В параллельном соединении суммируются емкости банок, ток, а напряжение остается как на одном элементе. Чтобы удвоить емкость и получить большую разность потенциалов, нужно пары соединить параллельно, и включить их в связках в общую цепь последовательно.

Выполняя своими руками сборку Li-ion аккумуляторов, необходимо учесть, корпус банок нельзя разогревать. Нужно пользоваться точечной сваркой или очень мощным паяльником со специальным флюсом.

Перемычки выполняют из толстого изолированного провода, уменьшая сопротивление, исключая нагрев. Можно воспользоваться специальной токопроводящей лентой.

Соединять аккумуляторы нужно с помощью термоклея и клейкой термоленты.

Последовательное соединение работает правильно, если банки имеют равные параметры, и каждая поглощает равный заряд. Задачу решают с помощью балансиров, которые являются неотъемлемой частью схемы.

Для того, чтобы каждый элемент не получил излишний заряд и не разрядился ниже нормы, используют защитные платы на каждом элементе или общую защитную плату, рассчитанную на конкретное количество банок – 3S, 4S, 6S. Зачастую в MBS включен балансир.

Уровень заряда аккумулятора необходимо контролировать, для этого используют индикатор. Актуально знать, сколько энергии в батарее, чтобы своевременно подзарядить прибор.

Контроллер заряда Li-ion аккумулятора своими руками

Контроллер — электронная плата которая по характеристикам поддерживает рабочее напряжение и ток разряда. То есть напряжение контроллера должно отвечать характеристике прибора. Токовая нагрузка подбирается в 2 раза ниже предельной. Значит, для 18650 ток должен быть 12-15 А, для 26650 – 30-40 А.

Под контроллером заряда-разряда понимают схему защиты от слишком глубокого разряда, он же препятствует перезаряду банок выше 4,2 В. Но это только защита.

Настоящий контроллер установлен в ЗУ, рассчитан на зарядку в 2 этапа с последующим отключением аккумулятора. Зарядное устройство это не блок питания.

Назначение этого инструмента стабилизировать ток на первом этапе процесса, при этом выходное напряжение зависит от тока нагрузки.

В конструкции предусмотрены резисторы для регулирования выходного напряжения, индикации окончания заряда, порога ограничения выходного тока. Микросхема LM2596 выступает в виде контроллера ШИМ, компаратор LM358 поддерживает параметры тока, управляет индикацией. Стабилизатор 78L05 питает компаратор и поддерживает напряжение.

Для того, чтобы отключить аккумулятор именно в момент полного набора заряда, необходимо доработать схему. Такая доработка обусловит отключение зарядки при достижении полного заряда.

Защитная плата MBS отключит аккумулятор при достижении полного заряда. Но она срабатывает с некоторым опозданием. Поэтому батарея может получить небольшой перезаряд, сокращающий срок службы дорогого прибора.

Балансир для Li-ion аккумуляторов своими руками

При последовательном включении банок в аккумуляторе, равная энергия поступает в каждый элемент при зарядке. В идеале, напряжение на каждой банке должно быть равным. Но небольшая разница в приеме заряда есть.

Самая слабая банка получит свою порцию энергии, и будет перезаряжаться, пока другие питаются. Чтобы такого не случилось, предусмотрен балансир. Чаще он встраивается в MBS, используется в комплекте.

Но можно собрать своими руками микросхему балансира для литиевых аккумуляторов отдельно.

Разработаны принципиальные схемы для Li-ion и LiFePO4 аккумуляторов на основе микросхемы TL431. Особенность доработки в том, что TL431 стал выполнять функции триггера Шмитта и получился балансир, без свойственных прежним схемам недостатков.

Балансир подключается к зарядному на время операции, но собран отдельной платой.

Индикатор разряда Li-ion аккумулятора своими руками

Для удобства работы с инструментом, сигнал об уровне заряда на аккумуляторе будет нелишним. Выполнить небольшую схему создать индикатор заряда своими руками для Li-ionаккумулятора несложно. Для начала возьмите простейшую схему.

Здесь применяются: стабилитрон, транзистор и 2 светодиода, зеленый и красный. При использовании двухцветного светодиода, с падением напряжения переход от зеленого к красному будет плавным, и это поможет определить степень заряженности батареи.

Предлагаем посмотреть на видео, как сделать аккумулятор для шуруповерта своими руками.

Источник: https://batts.pro/litievyie-akkumulyatoryi-dlya-shurupover/

Индикатор разряда аккумулятора своими руками. Индикатор разряда аккумулятора шуруповерта на TL431

Индикатор разряда литиевых аккумуляторов

Читатель Максим недавно прислал Li-ion аккумуляторы формата 18650, предупредив, что они не любят глубокого разряда, равно как и перезаряда (для меня, трансформаторно-сетевой души, такие вещи в новинку).

Ладно, с зарядкой вопрос почти решен — Дядюшка Ляо пообещал выслать модули на TP4056.

А уж с контролем низкого напряжения можно и самостоятельно разобраться, например, применив сдвоенный компаратор LM393.

Немного теории. Литий-ионный аккумулятор 18650 называется так из-за размеров: диаметр 18 мм, длина 65 мм.

Как и любой Li-ion, не имеет «эффекта памяти», не терпит полной разрядки (ниже 3 вольт лучше не разряжать) и при неправильной зарядке может взорваться.

Есть модели со встроенной защитой, которая отключает батарею при глубоком разряде и по окончании зарядки, но моих это не касается.

Полностью заряженная батарея выдает 4,2 вольта.

Соединив их последовательно, получаем 8,4 вольта, чего вполне хватает для работы «Спидолы 242» на свежем воздухе почти без помех и совсем без мультипликативного фона, и даже с подсветкой.

Чтобы при хранении «крокодилы» случайно не замкнулись — закусываю их на ушную палочку или зубочистку. Из-под изоленты выглядывает металлическое ушко — точка соединения двух «банок».

Принцип работы. Измеряемое напряжение с делителя R1, R2 поступает на инвертирующие входы компараторов In-1, In-2 (оно в два раза меньше входного), а эталонное (3,3 вольта) — на прямые входы In+1, In+2.

Допустим, батарея полностью заряжена (8,4 вольта). Тогда на второй и шестой ногах микросхемы 4,2 вольта, что больше, чем 3,3. Красный светодиод VD2не включен, светится зеленый VD3. Напряжение в норме.

Батарея разрядилась до 7 вольт. Измеряемое напряжение — 3,5 вольта, все еще больше, чем 3,3, и все еще светится зеленый индикатор.

Батарея разрядилась до 6,4 вольта. Измеряемое напряжение — 3,2 вольта, что меньше, чем 3,3. Включается красный светодиод, а зеленый гаснет. Пора заряжать.

Путевые заметки:
— из экономии индикатор включается «по требованию» через тактовую кнопку;— при длительной работе левая часть схемы (резисторы и стабилитрон) греется сильнее, чем хотелось бы;

— с помощью R3 можно немного менять пределы срабатывания компаратора: так, при 750 Омах это было 6 вольт ровно, а при подключении в параллель к ним 1,5 кОм (общее сопротивление 500 Ом) стало 6,4 вольта;

— подобрав стабилитрон VD1 и резистор R3, можно следить за разрядом аккумуляторов на другое напряжение;

— если хочется посадить VD3катодом на «землю» (например, в случае двухцветного светодиода), то надо подключить R5 и анод VD3к седьмой ноге микросхемы, а In+2 и In-2 поменять местами;
— если индикация нормального напряжения не нужна, то все элементы и связи ко второму компаратору (ножки 5 -7) можно убрать.

Потрошить свою батарею и немедленно припаивать индикатор не стал — авось, не последняя, а вот изоленты жалко.

На будущее — в продаже есть модульные держатели, с помощью которых можно легко собрать воедино неограниченное количество аккумуляторов.

А вот проверенная схема всегда сгодится.

Дополнение от 15.09.16

Равно как и сгодится старый ноутбучный аккумулятор, которому можно дать второй шанс (пусть и с электроникой попроще, типа радиоприемника). Сдвоенные «банки» не стал разделять, поэтому их последовательное соединение вышло довольно длинным. Слева и справа — модули зарядки на TP4056.

Li-ion очень капризен к переразряду и чтобы не убить аккумулятор, решил сделать самодельный индикатор разряда аккумулятора для шуруповерта. описывал ранее. Светодиод на корпусе акб должен загораться и гореть при падении напряжения ниже заданного уровня.

Для чего нужен индикатор разряда аккумулятора

Например, вы используете литий-ионые аккумуляторы без платы защиты. Чтобы не перегрузить их случайно можно поставит обычный плавкий предохранитель ампер на 30. Берем автомобильный или делаем самодельный из медной жилы сечением 0.5мм2.

Для того, чтобы не переразрядить АКБ больше нужного предела используем приведенный ниже индикатор разряда, светодиод которого загорится, когда аккумулятор разрядиться до установленного уровня. Балансировку осуществляем при заряде для этого я вывел на корпус разъем.

Также можно настроить схему на промежуточную разрядку например 50% или 75%-типа скоро сядет. Или даже использовать несколько схем настроенных на разные напряжения. Например, три. Один загорается при 75%, второй при 50%, а третий при 25% от заряда.

Схема самодельного индикатора

Итак к схеме (нарыл в интернете). Схема собрана, проверена, заработала сразу.

В схеме используется TL431.

Очень удобная штука, я вам скажу. Многие схемы с ней сильно упрощаются. Так что можете закупать их сразу пачку, как я.

На ее основе можно так же сделать и балансир для аккумулятора, но об этом в другой раз.

Брал . У них пачка стоит, как у нас одна штука.

Транзистор BC547 очень распространен, стоит копейки и есть в любом магазине радиокомпонентов. Можно купить и у китайцев, но он и так очень дешевый. Если только тоже пачку взять.

Резисторов я уже закупил в свое время разных номиналов. Вот очень дешевый набор резисторов, который еще долго будет вас радовать.

R1*(у меня)=4,6K; R2=1К; R3=11К(подобран под транзистор BC547); R4=1,5К(подбираем под светодиод в зависимости от напряжения питания схемы).

Светодиод берем любой маломощный трех миллиметровый, просто smd не удобно монтировать в корпус.

Расчет резистора R1 под необходимое напряжение срабатывания схемы осуществляется по формуле: R1=R2*(Vo/2,5В – 1).

Я рассчитывал чтобы индикатор загорался при 14В, то есть при 3,5В на банку (мой АКБ состоит из четырех АКБ номиналом 3.7В). В полностью заряженном состоянии 16.8В (по 4.2В на банку). Возьмем R2 равный 1К. (При настройке на низкие напряжения, например 3.6В, необходимо R2 брать 10К).

Итак рассчитываем на 14В. R2=1КОм=1000 Ом. R1=1000*(14В/2,5В-1)=1000*(5,6-1)=1000*4.6=4600 Ом = 4,6КОм (Для шуруповерта на 14.4В (4 банки по 3,7В), переделанного на литий).

Для 12В (3 банки по 3,7В) шуруповертапри 10,5В R2=1К R1=1000*(10,5/2,5-1)= 3,2КОм.

Для 18В (5 банок по 3,7В) шуруповерта, переделанного на литий: срабатывание при 17,5В R2=1К R1=1000*(17,5/2,5-1)= 6КОм.

Список значений R1 при R2=1КОм для тех кому лень считать:

  • 5В – 1К
  • 7,2В – 1,88К
  • 9В – 2,6К
  • 10,5В — 3,2К
  • 12В – 3,8К
  • 14В — 4,6К
  • 15В – 5К
  • 17,5В — 6К
  • 18В – 6,2К
  • 20В – 7к
  • 24В – 8,6к

Готовый индикатор разряда аккумулятора шуруповерта.

Работает четко, стабильно. В настройке не нуждается.

Для сборки покупал у китайцев с бесплатной доставкой:
Набор резисторов из 30 номиналов по 10шт. Вего 300 шт.
Пачка TL431 за копейки.

Самая распространённая проблема водителей – это отсутствие в автомобиле на панели с приборами. Такая проблема создаёт некоторый дискомфорт, в связи с тем, что водитель поздно замечает, разряженный аккумулятор, особенно если большой показатель. Стоит обратить внимание, что собирается такой прибор для индикации довольно легко.

Измерять заряд аккумулятора можно и самому с помощью вольтметра. На сегодняшний день вольтметры очень дорогие, а так, как он не сильно то и обходим, потому что для нас важно лишь значение, до которого может доходить заряд.

Стоит обратить внимание на то, что прибор, с помощью которого будет измеряться заряд аккумулятора можно сделать своими руками и без вольтметра.

Ниже приведена система для создания , в качестве индикатора взята светодиодная лампа. Когда напряжение падает и заряд аккумулятора низкий, загорается светодиодная лампа, что и служит индикатором к подзарядке.

Глядя на схему, можно убедиться в том, что собрать её будет несложно. Любой элемент системы легко купить. Как транзисторы можно использовать:

  • КТ 315Б
  • КТ 3102
  • S 9012
  • S 9014
  • S 9016

В качестве светодиодной лампы, можно приобрести любую, главное, чтобы её рабочее напряжение было в пределах 15–20 В.

Главный и незаменимый элемент системы – это переменный резистор R2, с его помощью устанавливается предел, при котором срабатывает индикатор, несмотря на то, что в схеме написано взять его с 1,5 кОм, необходимо брать более мощный в пределах 20 кОм. Потому что если брать R1= 20 кОм, то такого сопротивления будет мало, для того чтобы открыть ключ VT1.

Если брать аккумулятор с обыкновенным зарядом в 12 В и больше, то транзистор VT1 будет открывать и шунтировать индикаторную светодиодную лампу HL1.

Когда напряжение аккумулятора падает, то VT1 будет со временем уменьшаться, пока не закроется, после его отключения, откроется VT2 и загорится светодиодная лампа HL1, это и служит сигналом о том, что заряд аккумулятора низкий. Для такой схемы, возможно, подключить любой порог сигнализирования.

В качестве платы можно использовать материал с ПК или старого телевизора. По размерам такая система маленькая и удобная.

Чтобы настроить систему, необходим прибор для питания с , с помощью которого будет регулироваться резистор, и выставляться пределы для срабатывания сигнализации.

В случае необходимости можно сделать несколько таких схем с разными порогами чувствительности, для более точного измерения.

Из теории об аккумуляторных батареях мы помним, что литиевые аккумуляторы нельзя разряжать ниже уровня 3,2 Вольт на банку, иначе он теряет заложенную емскость и гораздо быстрее выходит из строя. Поэтому контроль минимального уровня напряжения очень важен для литиевых батарей.

Конечно в мобильном телефоне или ноутбуке вариант критического разряда исключен умным контроллером, а вот аккумулятор для китайского фонарика можно убить очень быстро, а потом писать на форумах, какое гавно выпускают китайцы.

Чтобы подобное не произошло предлагаю собрать одну из простых схем индикатора разряда литиевого аккумулятора.

В роли элемента индикации в данной схеме используется светодиод. В качестве компаратора используется прецизионный регулируемый стабилитрон TL431.

Напомним TL 431 – регулируемый кремниевый стабилитрон с выходным напряжением, которое задается в любом значение от 2.5 до 36 вольт с использованием двух внешних резисторов.

Порог срабатывания схемы задается делителем напряжения в цепи управляющего электрода. Для автомобильного аккумулятора надо подобрать другие значения резисторов.

Светодиоды лучше всего взять синие яркие, они наиболее заметны. Стабилитрон TL431 – используется во многих импульсных блоках питания в цепи управления оптроном защиты и его можно позаимствовать от туда.

Индикатор, в роли которого используется с ветодиод начинает мигать, как только напряжения на батарее снизится ниже контролируемого уровня. Схема детектора базируется на специализированной микросборке MN13811, а схема реализована на основе биполярных транзисторов Q1 и Q2.

Если используется микросхема MN13811-M, то когда напряжение на батарее падает ниже 3.2В, светодиод начинает мигать. Огромным плюсом схемы является то, что во время мониторинга схема потребляет меньше 1 мкА, а в режиме мигания около 20 мА.

В устройстве задействованы два биполярных транзистора разной проводимости.

Интегральные микросхемы серии MN13811 имеются на разное напряжение, в зависимости от последней буквы, поэтому если требуется микросборка на другой порог срабатывания, то можно использовать эту же микросхему, но с другим буквенным индексом.

Источник: https://anyhost.ru/indicator-battery-discharge-by-hand-the-indicator-of-the-discharge-of-the-screwdriver-battery-on-tl431.html

Недорогой эффективный индикатор разряда батареи

Индикатор разряда литиевых аккумуляторов

»Схемы» Аналоговая схемотехника · Питание

29-03-2017

Maxim » MAX9030

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2016

Maxim Integrated

Application Note 1872

В этой статье представлена схема, в которой для визуальной светодиодной индикации разряда батареи использован маломощный КМОП компаратор. Светодиод управляется выходом LBO DC/DC преобразователя на низкой частоте и с низким коэффициентом заполнения.

Схема практически не забирает от батареи дополнительного тока, что могло бы привести к необратимому повреждению батареи и, безусловно, внесло бы вклад в загрязнение окружающей среды. Кроме того, эта схема помогает сохранять энергию батареи путем отключения компаратора между циклами измерений.

Для определения коэффициента заполнения и пороговых уровней компаратора приведены расчетные формулы и выполнен анализ схемы.

Обычным способом индикации разряда батареи, используемым в большей части оборудования с батарейным питанием, является включение светодиода. Однако, потребляя ток, светодиод усугубляет глубину разряда. Рассеиваемую светодиодом мощность вы можете значительно уменьшить, если он будет работать в импульсном режиме на низкой частоте и с низким коэффициентом заполнения.

Удобный способ управления светодиодом, показанный на Рисунке 1, предоставляет существующий у многих DC/DC преобразователей выход LBO (low-battery output – выход индикации разрядки батареи).

MAX9030 – это миниатюрный недорогой компаратор с возможностью выключения, выпускаемый в 6-выводном корпусе SC70.

До тех пор, пока напряжение батареи находится в пределах нормальных рабочих уровней, устройство остается отключенным, и включается по сигналу LBO, когда напряжение батареи падает ниже предустановленного порога.

Рисунок 1.Благодаря работе на низкой частоте и с низким коэффициентом заполнения, этот индикатор разряда экономит энергию батареи

и продлевает срок ее службы.

Обратите внимание, что в представленной схеме сигнал LBO имеет высокий активный уровень. Если же активный уровень низкий, потребуется подключить дополнительную цепь, обведенную на схеме прямоугольником. Затем MAX9030 включается, и светодиод начинает мигать с частотой и периодичностью, определяемыми приведенными ниже расчетами.

Прежде всего, коэффициент заполнения должен быть низким:

Время tON включенного состояния получаем из формулы, описывающей заряд конденсатора:

Время tOFF пребывания в выключенном состоянии выводится из формулы для разряда конденсатора:

Уровни верхнего (VTRIPHI) и нижнего (VTRIPLO) порогов компаратора найдем, используя закон Кирхгофа для токов.

Типичное выходное напряжение VOUT компаратора равно VDD. Предположив, что коэффициент заполнения равен 2.5%, а сигнал включает компаратор, когда напряжение батареи равно 3 В, получим, что нижний и верхний уровни порогов равны 1 В и 2 В, соответственно. Стандартные номиналы компонентов, отвечающие этим условиям, будут следующими:

C1 = 0.1 мкФ,

R1 = R2 = R3 = 1 МОм,

R4 = 3.6 МОм,

R5 = 91 кОм.

Схема на Рисунке 1 пригодна для работы с сигналами LBO любой полярности (активный высокий или активный низкий). Типовой ток, потребляемый компаратором MAX9030, равен 35 мкА в активном режиме, и 0.05 мкА при отключении. Малые размеры схемы, низкое потребление мощности и невысокая цена идеально соответствуют требованиям, предъявляемым к системам с батарейным питанием.

Частая индикация разрядки или чрезмерный разряд нередко становятся причиной повреждения аккумуляторов. Это особенно опасно для металло-гидридных (NiMh) и литий-ионных (Li+) аккумуляторов. Напряжение на ненагруженной, полностью заряженной металло-гидридной ячейке равно 1.4 В.

Она обеспечивает устройство средним напряжением питания 1.2 В и может разряжаться примерно до 0.9 В. Любой дальнейший разряд потенциально может привести к необратимому повреждению ячейки. Аналогично, литий-ионная ячейка при напряжении холостого хода 4.

2 В способна питать схему номинальным средним напряжением 3.6 В. Она может разрядиться до напряжения порядка 2.5 В, однако, чтобы не нанести им вреда, литий-ионные элементы никогда нельзя разряжать ниже уровня 3 В.

Большинство вышедших из строя аккумуляторов превращается в опасные отходы и, возможно, оказывается на свалках.

Проблема защиты окружающей среды от опасных отходов является глобальной. Эта практическая схема позволит избежать чрезмерного разряда аккумуляторов, а значит, сократить количество батарей, оказывающихся на свалке, и негативно воздействующих на окружающую среду.

Материалы по теме

  1. Datasheet Maxim Integrated MAX9030

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=279133

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.