Indicatore di batteria scarica. Un semplice indicatore dello scarico delle batterie agli ioni di litio. Circuito indicatore batteria scarica

Questo semplice dispositivo ti avviserà che la batteria da 12 volt (ad esempio quella di un'auto) è scarica emettendo un segnale acustico. Un segnale acustico indicherà che la batteria è scarica e deve essere ricaricata. La soglia di sensibilità del comparatore è di circa 0,2 volt.

Il circuito è assemblato utilizzando solo tre transistor e può essere ripetuto anche da radioamatori alle prime armi.

In modalità standby, il consumo di corrente è di circa 3 mA e quando il cicalino è in funzione - circa 4 mA.

Lo schema del dispositivo è mostrato in figura:

Il lato sinistro del circuito a transistor T1è un comparatore che determina la soglia di tensione sotto la quale la batteria non deve scaricarsi. Lato destro del circuito a transistor T2è un generatore di suoni e T3- amplificatore.

Lo stato di scarica della batteria può essere stimato approssimativamente in base ai dati riportati in tabella:

Quando si collega l'alimentazione a 12 volt, il dispositivo inizia a funzionare immediatamente, ma se ciò non accade significa che potrebbe esserci un errore da qualche parte nell'installazione.

Regolatore R1 Dovresti far scomparire il suono del cicalino quando la batteria è carica, quindi il cicalino si accenderà se la tensione diminuisce di circa 0,2 volt.

Il controllo del circuito si riduce a semplici passaggi.

Scollegare il collettore del transistor T1 dal circuito, collegando l'alimentazione e assicurandosi che il generatore di suoni funzioni. Il tono del suono può essere modificato (se non sei soddisfatto) selezionando il valore del condensatore C1. Successivamente ripristiniamo la connessione del collettore T1 secondo lo schema.

Successivamente, puoi procedere alla configurazione del comparatore assemblato su un transistor T1. Per fare ciò, accendere l'alimentazione e misurare la tensione sul diodo zener con un voltmetro. ZD1: Dovrebbe essere 5 volt. Successivamente, ruotare dolcemente il potenziometro R1 e fai apparire il segnale sonoro. Quando giri dolcemente il cursore di questo potenziometro nella direzione opposta, il suono dovrebbe scomparire.

Per la configurazione finale, si consiglia di alimentare il circuito da una sorgente CC regolata con una tensione fino a 15 volt. Colleghiamo un multimetro digitale in parallelo all'alimentatore in modalità voltmetro, impostiamo la tensione su questo voltmetro corrispondente al livello massimo di scarica della batteria (secondo la tabella sopra) e regoliamo R1 Ci assicuriamo che il segnale sonoro scompaia. Riparare il motore R1 nella posizione trovata. Quindi iniziamo ad abbassare gradualmente la tensione sulla fonte di alimentazione fino a quando non suona il cicalino e ci assicuriamo che sia di circa 0,2 volt inferiore rispetto a quanto impostato in precedenza.

A quale livello di sottotensione deve suonare l'allarme sonoro, ciascun utente può impostare il regolatore R1 individualmente.

Sulla base di questo circuito, è possibile realizzare una spina di carico per testare le batterie sotto carico se si integra il circuito con un potente resistore a filo avvolto, una resistenza di circa 1,2 Ohm, parallelo ai cavi di alimentazione del circuito. Una tale spina di carico consentirà di verificare il grado di caduta di tensione della batteria quando scorre una corrente di circa 10 A; il livello di prelievo consentito viene impostato, come prima, con un potenziometro R1.

Nel circuito come un transistor T2 Dovrebbe essere installato solo il tipo specificato di transistor 2SC945. T1 E T3 può essere sostituito con analoghi, ad esempio 2SC1213, 2N2222 o simili domestici KT315, KT503. Diodo Zener ZD1- qualsiasi a bassa potenza con una tensione di stabilizzazione di 5 volt. Cicalino– un emettitore elettrodinamico convenzionale con una resistenza dell'avvolgimento di circa 50 Ohm (vengono utilizzati sulle schede dei computer).

Dalla teoria delle batterie ricaricabili, ricordiamo che le batterie al litio non possono essere scaricate al di sotto del livello di 3,2 Volt per cella, altrimenti perdono la capacità prevista e si guastano molto più velocemente. Pertanto, il monitoraggio del livello di tensione minimo è molto importante per le batterie al litio. Naturalmente, in un telefono cellulare o laptop, la possibilità di una scarica critica è esclusa da un controller intelligente, ma la batteria di una torcia cinese può essere scaricata molto rapidamente, e quindi scrivere sui forum delle schifezze che producono i cinesi. Per evitare che ciò accada, suggerisco di assemblare uno dei semplici circuiti per un indicatore di scarica della batteria al litio.

Un LED viene utilizzato come elemento di indicazione in questo circuito. Come comparatore viene utilizzato un diodo zener regolabile con precisione TL431. Ricordiamo che il TL 431 è un diodo zener al silicio regolabile con una tensione di uscita che può essere impostata su qualsiasi valore compreso tra 2,5 e 36 volt utilizzando due resistori esterni. La soglia di risposta del circuito è impostata dal partitore di tensione nel circuito dell'elettrodo di controllo. Per una batteria per auto, è necessario selezionare diversi valori di resistenza.

È meglio prendere LED blu luminosi, sono i più evidenti. Diodo Zener TL431 - viene utilizzato in molti alimentatori a commutazione nel circuito di controllo del fotoaccoppiatore di protezione e può essere preso in prestito da lì.

Finché la tensione è superiore a un determinato livello, nel nostro esempio 3,25 Volt, il diodo zener funziona in modalità di guasto, quindi il transistor è bloccato e tutta la corrente scorre attraverso il LED verde. Non appena la tensione sulla batteria agli ioni di litio inizia a diminuire nell'intervallo da 3,25 a 3,00 volt, VT1 inizia a sbloccarsi e la corrente scorre attraverso entrambi i LED.

Quando la tensione della batteria è pari o inferiore a 3 V, si accende solo l'indicatore rosso. Un grave svantaggio del circuito è la difficoltà di selezionare i diodi zener per ottenere la soglia di risposta desiderata, nonché l'elevato consumo di corrente di 1 mA.

Il livello di risposta dell'indicatore viene impostato selezionando i valori del resistore R2 e R3.

Grazie all'utilizzo degli operatori sul campo, il consumo di corrente del circuito è molto ridotto.

La tensione positiva al gate del transistor VT1 è formata utilizzando un divisore assemblato su due resistenze R1-R2. Se il suo livello è superiore alla tensione di interruzione dell'interruttore di campo, apre e lubrifica la porta VT2 al filo comune, bloccandolo.

Ad un certo punto, quando la batteria agli ioni di litio si scarica, la tensione proveniente dal divisore non è sufficiente per aprire VT1 ed è bloccato. Al cancello VT2 appare un potenziale che è vicino al livello di alimentazione, quindi si apre e il LED si accende. Il cui bagliore indica la necessità di ricaricare la batteria.

La soglia di risposta è impostata da un divisore tra le resistenze R2-R3. Con i valori indicati in figura è pari a 3,2 Volt. Quando questa soglia sulla batteria si abbassa, il microinsieme smetterà di deviare il LED e si accenderà.

Se si utilizza una batteria composta da più batterie collegate in serie, allora il circuito di cui sopra dovrà essere collegato a ciascuna batteria.

Per impostare il circuito, colleghiamo una fonte di alimentazione regolata anziché una batteria e selezioniamo R2 (R4) per garantire che l'indicatore si accenda all'intervallo richiesto.

L'indicatore, che viene utilizzato come LED, inizia a lampeggiare non appena la tensione della batteria scende al di sotto di un livello controllato. Il circuito del rilevatore si basa su un microassemblaggio specializzato MN13811 e il circuito è implementato utilizzando transistor bipolari Q1 e Q2.

Se viene utilizzato il chip MN13811-M, quando la tensione della batteria scende al di sotto di 3,2 V, il LED inizia a lampeggiare. Un enorme vantaggio del circuito è che durante il monitoraggio il circuito consuma meno di 1 µA e in modalità lampeggiante consuma circa 20 mA. Il dispositivo utilizza due transistor bipolari di diversa conduttività. I circuiti integrati della serie MN13811 sono disponibili per tensioni diverse, a seconda dell'ultima lettera, quindi se è necessario un microassemblaggio per una soglia di risposta diversa, è possibile utilizzare lo stesso microcircuito, ma con un indice di lettere diverso.

Questo articolo discuterà schema e istruzioni di produzione passo passo indicatore di batteria scarica. Circuito indicatore batteria scaricaÈ abbastanza semplice e non sarà difficile da ripetere. Se tutto è assemblato secondo lo schema, il dispositivo dovrebbe funzionare immediatamente senza alcuna impostazione. Indicatore di scarica sarà utile per vari dispositivi in ​​modo da poter monitorare le condizioni della batteria, soprattutto perché il circuito è universale!

Non un singolo dispositivo elettronico portatile, sia esso un altoparlante portatile per un telefono, il telefono stesso, un lettore, ecc. non posso farne a meno batteria. Le batterie agli ioni di litio sono ormai molto popolari batterie Con una tensione nominale di 3,7 volt, sono compatti, relativamente economici e possono avere una grande capacità. Il loro svantaggio è che hanno paura della scarica profonda (sotto i 3 volt), quindi quando li si utilizza è necessario monitorare periodicamente la tensione della batteria, altrimenti potrebbe semplicemente rompersi a causa di una scarica eccessiva.

Quando si creano dispositivi portatili fatti in casa, spesso è una buona idea installare all'interno un modulo che mostri il livello di tensione in questo momento. Lo schema di un modulo di questo tipo è presentato di seguito. Il suo principale vantaggio è la versatilità: i limiti di risposta dell'indicazione possono essere regolati entro ampi limiti, quindi il circuito può essere utilizzato sia per indicare la tensione su batterie agli ioni di litio a bassa tensione che su quelle per automobili.

Il circuito contiene 5 LED, ciascuno dei quali si accende ad una determinata tensione sulla batteria. La soglia di risposta dei LED 1-4 viene impostata tramite resistori di regolazione e il LED 5 si accende alla tensione più bassa della batteria. Pertanto, se tutti e 5 i LED sono accesi, significa che la batteria è completamente carica e se è acceso solo il primo, è ora di caricare la batteria molto tempo fa.

Il circuito utilizza 4 comparatori per confrontare la tensione della batteria con la tensione di riferimento, tutti contenuti in un unico pacchetto chip LM239. Per creare una tensione di riferimento di 1,25 volt, viene utilizzato il chip LM317LZ. Il divisore dei resistori R1 e R2 abbassa la tensione della batteria al di sotto di 1,25 volt in modo che i comparatori possano confrontarla con il riferimento.

Pertanto, se il circuito deve essere utilizzato con una batteria per auto da 12 volt, la resistenza del resistore R6 deve essere aumentata a 120-130 kOhm. Per chiarezza delle letture, è consigliabile utilizzare LED di diversi colori, ad esempio blu, verde, giallo, bianco e rosso.

Assemblaggio Indicatore di batteria scarica

Scarica PCB

Il circuito stampato del dispositivo ha dimensioni di 35 x 55 mm. Puoi farlo usando il metodo LUT, che è quello che ho fatto. Alcune foto del processo:

I fori si effettuano con punta da 0,8 mm; dopo la foratura è consigliabile stagnare i percorsi. Dopo aver realizzato la scheda, puoi iniziare a installare le parti su di essa: prima di tutto vengono installati i ponticelli e i resistori, quindi tutto il resto. I LED possono essere rimossi dalla scheda tramite fili oppure possono essere saldati in fila sulla scheda.

Per collegare i fili alla batteria, è meglio utilizzare una doppia morsettiera a vite ed è consigliabile installare il microcircuito in una presa, quindi può essere sostituito in qualsiasi momento. È importante non confondere la piedinatura del microcircuito LM317LZ, il suo primo pin deve essere collegato al meno del circuito e il terzo al più. Dopo aver completato l'assemblaggio, assicurarsi di eliminare eventuali residui di flusso dalla scheda, verificare la corretta installazione e testare i cortocircuiti sulle piste adiacenti.

Testare e impostare l'indicatore

Ora puoi prendere qualsiasi batteria, collegarla alla scheda e verificare la funzionalità del circuito. Prima di tutto, dopo aver collegato la batteria, controlliamo la tensione sul pin 2 dell'LM317LZ, dovrebbe essere 1,25 volt. Quindi controlliamo la tensione nel punto di connessione dei resistori R1 e R2, dovrebbe essere circa 1 volt.

Ora puoi prendere un voltmetro e una sorgente di tensione regolabile e, ruotando i resistori di regolazione, impostare le soglie di risposta richieste per ciascuno dei LED. Per una batteria agli ioni di litio sarebbe ottimale impostare le seguenti soglie di risposta: LED1 – 4,1 V, LED2 – 3,9 V, LED3 – 3,7 V, LED4 – 3,5 Volt. Quando si collega la batteria in prova al circuito, è necessario rispettare la polarità, altrimenti il ​​circuito potrebbe guastarsi.

Il video dimostra chiaramente il funzionamento dell'indicatore. Quando è stata collegata la prima batteria, si accendevano 4 LED, il che significa che la tensione su di essa era nell'intervallo di 3,7 - 3,9 volt, la seconda e la terza batteria accendevano solo tre LED, il che significa che la tensione su di esse era nell'intervallo di 3,5 - 3,7 volt.

Video dell'indicatore di batteria scarica funzionante

Utilizzando due resistori, è possibile impostare la tensione di rottura nell'intervallo da 2,5 V a 36 V.

Fornirò due schemi per utilizzare il TL431 come indicatore di carica/scarica della batteria. Il primo circuito è destinato all'indicatore di scarica e il secondo all'indicatore del livello di carica.

L'unica differenza è l'aggiunta di un transistor npn, che accenderà un qualche tipo di dispositivo di segnalazione, come un LED o un cicalino. Di seguito fornirò un metodo per calcolare la resistenza R1 ed esempi per alcune tensioni.

Il diodo zener funziona in modo tale che inizia a condurre corrente quando su di esso viene superata una certa tensione, la cui soglia possiamo impostare utilizzando R1 e R2. Nel caso di un indicatore di scarica, l'indicatore LED dovrebbe accendersi quando la tensione della batteria è inferiore a quella richiesta. Pertanto, al circuito viene aggiunto un transistor n-p-n.

Come puoi vedere, il diodo zener regolabile regola il potenziale negativo, quindi al circuito viene aggiunto un resistore R3, il cui compito è accendere il transistor quando TL431 è spento. Questo resistore è 11k, selezionato per tentativi ed errori. Il resistore R4 serve a limitare la corrente sul LED, può essere calcolato utilizzando.

Naturalmente, puoi fare a meno di un transistor, ma il LED si spegne quando la tensione scende al di sotto del livello impostato: il diagramma è sotto. Naturalmente, un tale circuito non funzionerà a basse tensioni a causa della mancanza di tensione e/o corrente sufficiente per alimentare il LED. Questo circuito ha uno svantaggio, ovvero il consumo di corrente costante, intorno a 10 mA.

In questo caso l'indicatore di carica sarà costantemente acceso quando la tensione sarà maggiore di quanto definito con R1 e R2. Il resistore R3 serve a limitare la corrente al diodo.

È il momento di ciò che piace di più a tutti: la matematica

Ho già detto all'inizio che la tensione di breakdown può essere modificata da 2,5V a 36V tramite l'ingresso “Ref”. Allora proviamo a fare un po' di conti. Supponiamo che l'indicatore si accenda quando la tensione della batteria scende al di sotto di 12 volt.

La resistenza del resistore R2 può avere qualsiasi valore. Tuttavia, è meglio usare numeri tondi (per facilitare il conteggio), come 1k (1000 ohm), 10k (10.000 ohm).

Calcoliamo il resistore R1 utilizzando la seguente formula:

R1=R2*(Vo/2,5 V – 1)

Supponiamo che il nostro resistore R2 abbia una resistenza di 1k (1000 Ohm).

Vo è la tensione alla quale dovrebbe verificarsi il guasto (nel nostro caso 12V).

R1=1000*((12/2,5) - 1)= 1000(4,8 - 1)= 1000*3,8=3,8k (3800 Ohm).

Cioè, la resistenza dei resistori per 12V è simile a questa:

Ed ecco un piccolo elenco per i più pigri. Per la resistenza R2=1k, la resistenza R1 sarà:

• 5V – 1k
• 7,2 V – 1,88 k
• 9 V – 2,6 k
• 12V – 3,8k
• 15 V - 5 k
• 18 V – 6,2 k
• 20V – 7k
• 24 V – 8,6 k

Per una bassa tensione, ad esempio 3,6 V, il resistore R2 dovrebbe avere una resistenza maggiore, ad esempio 10k, poiché il consumo di corrente del circuito sarà inferiore.

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Quanto strettamente le batterie agli ioni di litio sono entrate nelle nostre vite. Il fatto che siano utilizzati in quasi tutti i componenti elettronici a microprocessore è già la norma. Quindi i radioamatori li hanno adottati da tempo e li usano nei loro prodotti fatti in casa. Ciò è facilitato dai vantaggi significativi delle batterie agli ioni di litio, come dimensioni ridotte, grande capacità e un’ampia scelta di design di varie capacità e forme.

La batteria più comune è 18650, la sua tensione è 3,7 V. Per la quale creerò un indicatore di scarica.
Probabilmente non vale la pena spiegare quanto una scarica ridotta sia dannosa per le batterie. E per batterie di tutti i tipi. L'uso corretto delle batterie ne prolungherà la vita più volte e ti farà risparmiare denaro.

Circuito indicatore di carica