Индикатор разряда аккумулятора на tl431: Индикатор разряда аккумулятора на tl431. Самодельный индикатор разряда LiPo. Для чего нужен индикатор разряда аккумулятора

Содержание

Простая схема светодиодного индикатора разряда литиевого аккумулятора Li-ion на стабилитроне TL431.

Вашему вниманию предлагаю вполне рабочую и достаточно точную схему светодиодного индикатора порогового разряда аккумуляторов типа Li-ion. Это устройство очень простое, имеет минимум компонентов. Основным элементом является управляемый стабилитрон, который и срабатывает на определенный порог постоянного напряжения, что и свидетельствует о 10%-ном разряде аккумулятора. Это устройство было мной собрано и опробовано. Оно полностью работоспособно. Ну, а для новичков пожалуй поясню сам принцип действия этого светодиодного индикатора порогового напряжения.

Итак, главным функциональным элементом в схеме является управляемый стабилитрон типа TL431. Он собой представляет микросхему с тремя выводами, два из которых это анод и катод обычного полупроводника, а третий вывод является управляющим. Внутри же между анодом и катодом стоит транзисторный эмиттер-коллекторный переход, управляемый внутренней схемой сравнения опорного напряжения и того, что прикладывается к аноду и катоду. В итоге получается, что при подключении двух резисторов R1, R2 и изменении их сопротивления мы можем изменять проводимость между анодом и катодом данного управляемого стабилитрона. То есть, подобрав определенное соотношение данных сопротивлений мы можем изменять напряжение стабилизации стабилитрона в пределах от 2,5 до 36 вольт. Максимальный ток этого стабилитрона до 100 мА. До напряжения стабилизации стабилитрон закрыт и имеет бесконечно малую проводимость (ток через себя не проводит). А как только напряжение дошло до величины порога (стабилизации), этот стабилитрон открывается и его вольт-амперная характеристика резко изменяет свою крутизну. Начинает резко увеличиваться ток, который проходит через анод-катод.

Именно на этом эффекте резкого открытия p-n перехода стабилитрона и основана работа схемы индикатора напряжения заряда для аккумуляторов Li-ion. То есть, мы резисторами R1 и R2 задаем пороговое напряжение, оно же напряжение стабилизации.

Последовательно анодно-катодному переходу стабилитрона подключен также резистор R3. Он выполняет две функции, во первых он ограничивает силу тока для стабилитрона, а во вторых является сопротивлением смещения для базы биполярного транзистора. Как известно, если напряжение на стабилитроне ниже порогового, стабилизационного, то все оно оседает только на стабилитроне. А как только это напряжение дошло до порогового и превысило его, то на стабилитроне будет оседать строго определенная величина этого напряжения, а все лишнее уже будет оседать на резисторе R3, что включен последовательно стабилитрону. При этом до порогового напряжения через стабилитрон ток не течет, а после порогового ток течет, и увеличивается с повышением потенциала между стабилитроном и резистором R3.

Параллельно аноду и катоду стабилитрона подключена цепь, состоящая из база-эмиттерного перехода транзистора VT1, светодиода VD2 и ограничительного резистора R4. Чтобы светодиод светился нужно наличие нужного напряжения на транзисторном переходе, которое равно около 0,6 вольт. То есть, при этом напряжении на база-эмиттерном переходе биполярный транзистор открывается и пропускает ток через коллектор-эмиттерный переход. В итоге мы имеем, что до порогового напряжения стабилизации стабилитрона светодиод будет гореть, а как только напряжение превысило пороговое, стабилитрон открылся и уменьшил напряжение на база-эмиттерном переходе транзистора. Результатом будет прекращение горения светодиода. Но стоит учесть, что пороговое напряжение не должно быть слишком маленьким, поскольку его может не хватить для свечения светодиода. Транзистор в эту схему можно поставить любой похожий на КТ315, к примеру КТ3102.

Теперь что касается заряда самого литиевого аккумулятора. Как известно литиевые аккумуляторы имеют свой предел напряжений, который соответствует – 3,5 вольта будет соответствовать где-то остаточному заряду в 10%, а напряжение 4,2 вольта будет соответствовать полному заряду аккумулятора на 100%. Вот и получается, что рабочим диапазоном для литиевых аккумуляторов будет от 3,5 до 4,2 вольта. Как перезаряд так и слишком большой разряд не просто вреден для данного типа аккумуляторов, а вполне способен полностью привести его в негодность. Так что для контроля заряда аккумуляторов Li-ion существует специальные схемы контроля заряда. Предлагаемая схема также позволяет контролировать уровень заряда на этих аккумуляторах. Компоненты в самой схеме подобраны таким образом, что светодиодный индикатор начинает светится тогда, когда на аккумуляторе напряжение опустится до 3,5 вольт, что соответствует остаточному заряду в 10%. Как только вы увидели, что сигнальный светодиод зажегся, то значит пора подключать этот аккумулятор к зарядному устройству.

Видео по этой теме:

P.S. Эта схема светодиодного индикатора проста, его работа стабильна, срабатывание четкое, пороговое напряжение имеет быстрое срабатывание схемы. Сама же схема при использовании светодиода с высокой яркостью и малым потреблением тока может потреблять ток всего около 3-7 мА. Я сам лично опробовал данную схему, мне она понравилась, использую ее для своих литиевых аккумуляторов. Так что советую и вам при необходимости собирать эту схему для практического использования.

Индикатор заряда на tl431

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:

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.

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:

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.

Всем привет! Давно ничего не выкладывал, да и на само радиолюбительство подзабил в последнее время. Данный проект у меня уже давно «висит», вот нашёл время поделиться им с вами.

Итак, что и зачем: в большинстве моих (и не только моих) поделок используются элементы питания li-ion номиналом 3,7в – стандартные 18650, всяческие аккумы из сотовых телефонов и китайские разнокалиберные «лепёхи». На том же алиэкспресс есть модули зарядки, повышающие модули, модули для контроля разряда и прочая полезная ерунда, которая сильно облегчает жизнь. Но я не нашёл ничего вменяемого чтобы следить за уровнем заряда батареи и в случае достижения какого-то порогового значения сообщать об этом. Можно конечно сделать слежение на мозгах мк самоделки, либо поставить вольтметр за 70р с того же али, но всегда либо ног у мк не хватает, либо решение получается чрезмерным и громоздким. Исходя из всего этого возникла цель сделать маленькое и просто устройство, которое можно было бы клепать пачками из дешевых компонентов и которое выполняло бы свою функцию – показывало бы что батарея садится и её нужно зарядить.

Началось с вот такой схемы, которую я нашёл на просторах интернета:

Тут используются 4 резистора, R1 и R2 составляют делитель напряжения на управляющем контакте TL431, R3 подтяжка базы NPN транзистора к плюсу питания, R4 – токоограничивающий для индикаторного светодиода, уже упомянутый NPN-транзистор, а также регулируемый стабилитрон TL431, который является сердцем всей схемы.

Сначала был собран DIP-прототип, для проверки работоспособности, вот его фото, если кто захочет в таком варианте повторить:

Образец тесты прошёл, после чего была разработана (слово то какое громкое) новая схема на смд компонентах, собственно к чему я и стремился:

После ЛУТ, травления и сверловки я получил несколько таких вот малышек (часть уже где-то просрал):

ну и собственно готовое изделие, я бы даже сказал модуль:

вот он же в сравнении с драйвером шаговика А4988

получилось довольно компактно, удобно, а самое главное функцию свою выполняет и настраивается легко, для настройки понадобится ЛБП или любой регулируемый БП, выставляем напряжение срабатывания (то, при котором мы хотим видеть сигнал о разряде), затем крутим подстроечник пока светодиод не погаснет или не загорится – ловим «границу», затем уже проверяем работу индикатора изменением входного напряжения с ЛБП. Вот видео работы уже настроенного модуля:

Специально для тех, кто любит орать о сверхогромном потреблении питания и разрядке батареи от второстепенных потребителей в ущерб основному устройству:

при работе как видно потребляется аж целых 10 мА, а при заряженной батарее в 4 раза меньше – 2,3 мВ, что разрядит среднестатистический 1000 мАч аккум «очень быстро» – аж за 18 суток, но это опять же если модуль будет подключен к батарее постоянно. Поэтому при подключении необходимо предусмотреть выключатель, который размыкает цепь батареи полностью, давая ей полностью насладиться процессом саморазряда. Опять же можно заметить что я, как криворукий бабуин вместо 300 омного резистора в цепи светодиода воткнул 68 омный, что так же влияет на потребление. Пробовать с 300ом тупо обламывает, оставлю это моим покорным читателям.

И для тех, кто стойкий оловянный солдатик и дочитал до этого места, я напишу как эта ебала работает:

Вся соль заключается в особенности регулируемого стабилитрона ТЛ431 – он начинает пропускать ток через себя только при наличии на управляющей ноге напряжения равном или выше 2,6в, следовательно при правильно подобранном делителе напряжения из R1 и R2, где первый равен 1,5кОм а второй является подстроечным, на управляющую ногу ТЛ431 при заряженной батарее приходит напряжение, которое выше 2,6в, следовательно весь ток идёт через стабилитрон и светодиод не горит. Как только напряжение на батарее становится ниже порогового – на ТЛ431 приходит меньше 2,6в и он закрывается, тем самым открывая транзистор и зажигая светодиод. Просто как с балкона поссать.

Кто не хочет заморачиваться с подбором резисторов в делителе – вот вам скрин из полезной проги на андроиде:

3,3в – напряжение срабатывания

1,5кОм – постоянный резистор

5,6кОм – значение подстроечника

2,603В – получаемое на выходе делителя, то есть на входе ТЛ431

Какие могут быть нюансы:

1) забыть отзеркалить плату при печати (как я) – тупо переворачиваем полупроводники кверху ногами и всё ок

2) не работает схема – пробуем перевернуть ТЛ431 кверху ногами, ушлые китайцы штампуют ТЛ432 под видом ТЛ431 (у них распиновка зеркальная)

3) не горит светодиод/горит тускло – шаманим с номиналом токоограничивающего резистора

Ссылка на скачивание печаток в формате *.lay:

В общем сумбурно как-то изложил, но вроде инфу донёс, пишите вопросы, пожелания, советы, буду рад почитать.

Устройства мониторинга аккумуляторных батарей — Меандр — занимательная электроника

В статье рассматривается применение ИМС TL431 как основного компонента монитора со­стояния аккумуляторных батарей.

Как известно, для продления срока эксплуата­ции аккумуляторных батарей (особенно свинцо­вых и никель-кадмиевых) необходимо выполнять три важных условия. Первое — не допускать глу­бокого разряда батареи. Второе — не допускать перезаряд батареи. Третье — эксплуатировать батарею при полном цикле разряд-заряд. Что имеется в виду? Первые два момента ясны и не требуют особых пояснений. А вот третий — требу­ет. Для правильной эксплуатации необходимо, чтобы цикл заряда батареи начинался только тог­да, когда она будет разряжена до некоторого оп­ределенного уровня. Это продлевает срок служ­бы батареи примерно на 30%.

Автор имел возможность проверить это ут­верждение на практике. Действительно, пра­вильно заряжаемые батареи эксплуатировались пять лет и более (отдельные экземпляры до 8) вместо обычных трех-четырех. Если рассматри­вать герметические необслуживаемые (их иногда называют гелевые) свинцовые аккумуляторы (на­пример, 12 В 12 А·ч NP12-12 производства YUASA), то в циклическом режиме эксплуатации при нормальной температуре окружающей сре­ды (+20°С), для этих батарей требуется разряд до примерно 10,20 В и последующий заряд до до­стижения на батареи напряжения 14,5 ±3% В. Ве­личина этого напряжения зависит от температу­ры, оно изменяется на корректирующий фактор, равный -24 мВ/°С [1]. Если батарея работает в буферном режиме (напряжение хранения для NP12-12 13,65 В), то желательно, чтобы она пе­риодически (раз в 28…30 дней) была разряжена до минимально допустимого уровня напряжения и заряжена до напряжения 14,5 В ±3%. Важность этой процедуры подчеркивает тот факт, что в со­временных агрегатах бесперебойного питания (UPS) ведущих изготовителей (например, АРС) предусмотрен принудительный периодический, полный разряд батареи с последующим ее заря­дом до номинального уровня.

Имеющиеся на рынке индикаторы состояния батарей, индицируют только некое условное на­пряжение на батареи. Их схемотехника, особен­но светодиодных столбиков (автор имел опыт их настройки и ремонта), не обеспечивает требуе­мой точности измерений и мало информативна. В большинстве такие индикаторы — это просто украшение салона автомобиля, отвлекающее во­дителя, и не более того.

Предлагаемое автором решение мониторинга состояния аккумуляторных батарей первона­чально было разработано для свинцовых аккуму­ляторов, используемых в качестве буфера в сис­теме солнечной батареи. Базовое решение впер­вые было опубликовано автором в [2]. В основе схемы лежит необычный триггер Шмитта, выпол­ненный на ИМС TL431. Эта недорогая и недефи­цитная ИМС представляет собой управляемый напряжением стабилитрон, или, точнее, парал­лельный стабилизатор напряжения. Она содер­жит высокостабильный точный источник опорно­го напряжения 2,5 В, операционный усилитель, выходной транзистор с открытым коллектором (ток до 100 мА) и элементы защиты.

Вариант монитора со световой сигнализацией

Электрическая принципиальная схема про­стейшего варианта монитора за состоянием ак­кумуляторной батареи показана на рис.1.

Рис. 1

Устройство, как сказано выше, выполнено на базе TL431ACLP (здесь и далее имеются в виду ИМС TL431 производства Fairchild Semiconductor Corporation) [3].

Верхнее напряжение срабатывания триггера (VT+) равно

VT+=Vref · (1+R1/R3),

где Vref=2,5 В — напряжение внутреннего ис­точника опорного напряжения ИМС TL431.

Когда напряжение на батареи выше, чем по­роговое напряжение VT+, через ИМС TL431 (D1) потечет ток, а напряжение на ее катоде умень­шится до уровня приблизительно 2 В [3], транзи­стор V1 откроется, и светодиод HL1 включится. Напряжение отпускания триггера VT рассчитыва­ется по формуле:

VT-=Vref · (1+R1 R2/(R1+R2)1/R3).

Когда напряжение на батареи будет меньше напряжения VТ-, ток через ИМС ТL431 (D1) уменьшится до величины менее чем 1 мкА [3], а напряжение на ее катоде станет равно напряже­нию батареи. Транзистор VT закроется, а свето­диод НL1 погаснет. Светодиод НL1 включится снова только тогда, когда напряжение на батареи после зарядки снова будет больше, чем пороговое напряжение VТ+. То есть батарея будет находиться в своем полностью заряженном состоянии. Предлагае­мый монитор по­казывает не теку­щее напряжения на батареи (как большинство упо­мянутых выше мо­ниторов), а имен­но тот факт, что ба­тарея была полно­стью заряжена и выключится только при заданном ми­нимально допусти­мом напряжении на батареи, то есть полный цикл заряд-разряд будет пройден (что, собственно, и продлевает срок службы батарей). Это и отличает предлагаемый монитор от суще­ствующих индикаторов.

Для показанной на рис.1 схемы соответст­венно выбрано VТ+=14,01 В и VТ-=10,18 В, что соответствует типовым величинам для обычной 12-вольтовой свинцовой аккумуляторной бата­реи при температуре 25°С.

Контроль батареи в периодически включаемой аппаратуре

Если требуется контроль батареи в периоди­чески включаемой аппаратуре, то есть батарея не работает постоянно в буферном режиме или требуется выход на схему управления, то к схеме рис.1 опционально добавляется ряд элементов, и она приводится к виду, показанному на рис.2.

Рис. 2

Конденсатор С1 (выбирают с малым током утечки) обеспечивает анализ батареи в момент включения устройства, питание которого осуще­ствляется от контролируемой батареи. Емкость конденсатора С1 выбирают исходя из необходи­мого времени анализа, которое должно быть

примерно 3…6 с. В момент включения питающее напряжение от батареи по­ступает на вход R микросхемы D1 че­рез делитель напряжения R1 R2, R3 (С1 еще не заряжен, и резисторы R1, R2 в этот момент включены параллельно). Если уровень напряжения на входе R микросхемы D1 меньше, чем напряже­ние ее внутреннего источника опорно­го напряжения (Vref=2,5 В), то ток че­рез микросхему практически отсутст­вует. В этом случае светодиод не све­тится. Это показывает, что батарея (за­метьте, именно для конкретной нагруз­ки) находится в недостаточно заряжен­ном состоянии и нуждается в подза­рядке. Индикатор НL1 светится, если

уровень напряжения на входе 01 больше, чем на­пряжение ее внутреннего источника опорного напряжение (Vref=2,5 В). В этом случае через TL431 течет ток, а транзисторы V1 и V2 открыты. Транзистор V1 соединяет резистор R2 с входом TL331, и порог действия триггера изменен в сто­рону уменьшения. Индикатор HL1 не светится, если напряжение на батарее меньше заданного минимального уровня.

Таким образом, мы имеем устройство, кото­рое указывает состояние батареи для работы на заданную нагрузку непосредственно при вклю­чении устройства, другими словами, ее конди­ционное или некондиционное состояние. Пред­лагаемый монитор не требует регулировки, по­тому что отклонение величины напряжения внут­реннего источника опорного напряжения для TL431A (производства Fairchild) не превышает 1% (для TL431 — 2%) [3], у других изготовителей, например Motorola, есть варианты TL431 с допу­ском ±0,4%.

Монитор, показанный на рис.2, был разрабо­тан для контроля батареи из четырех NI-MH акку­муляторов и имеет верхнее напряжение 5,5В (индикатор включен) и низкое напряжение 4,4 В (индикатор выключен). Сигнал с выхода 3 (Control) использовался для управления заряд­ным устройством. Если этот сигнал должен быть подан на логическую ИС, то необходимо принять меры к сопряжению уровней сигна­лов. Светодиодный индикатор НL1 может быть подключен непосредственно к катоду ТL431 с подходящим резистором (как это показано на рис.1), при использовании схемы для 6-, 9- или 12-вольтовых батарей. При необходимос­ти, в любой из приведенных схем легко можно использовать опторазвязку монитора от сис­темы управления. Излучающий диод оптрона может быть подключен отдельно или включен последовательно с индикаторным светодио­дом или вместо него.

Монитор для автомобильной батареи

Следующая схема (рис.3) была разработана для стандартной автомобильной аккумуляторной батареи 13,8 В. Устройство позволяет осуществ­лять контроль батареи и исправность зарядного устройства.

Рис. 3

Состояние батареи индицируется двумя ин­дикаторами: зеленым — «батарея кондиционно заряжена» (HL1 «Battery ОК»), красным — ава­рия зарядного устройства (HL1 «Alarm!»), он

включается при перезарядке батареи из-за от­каза реле-регулятора. Цепь (полимерный самовосстанавливающийся предохранитель) С1 С2V1 обеспечивает защиту монитора от бросков напряжения в бортсети автомобиля. Как правило, такая цепь защиты отсутствует в массовых индикаторах, что приводит к их выхо­ду из строя, так как в бортсети автомобиля мо­гут присутствовать короткие экспоненциально спадающие импульсы напряжения от -90 до +150 В и относительно длительное повышение напряжения до +18 В. Последнее не представ­ляет опасности для данного монитора даже без защиты. Каскад, выполненный на ИМС D1, по­дробно рассмотрен выше. Каскад, анализиру­ющий аварийную ситуацию, выполнен на ИМС D2 и работает следующим образом. При пре­вышении напряжения на батарее ИМС D2 начи­нает проводить ток и включает индикатор HL2, открывается транзистор V3, который блокиру­ет индикатор HL1.

Упрощенные мониторы для автомобильного аккумулятора

Схема (рис.3) может быть упрощена заменой каскада на ИМС D2 на стабилитрон V* с включе­нием, показанным на рис.4,а. Это удешевляет устройство, но снижает и точность срабатывания индикатора аварии «Alarm!». Дополнить схему можно каскадом на элементах HL*, R*, V* (жела­тельно диод Шоттки), показанным на рис.4,b. Эта доработка будет сигнализировать (индика­тор «Low Battery» HL* желтого цвета свечения) о некондиционном состоянии батареи, то есть для случая, когда напряжение на батареи ниже ее ми­нимально допустимого уровня. Недорогой, но точный индикатор состояния батареи, выполняю­щий функцию индикатора включения, может быть выполнен по схеме рис.4,с. Он будет указывать только то, что напряжение батареи для данной нагрузки не ниже заданного.

Рис. 4

При необходимости устройство можно до­полнить компенсатором, который будет изме­нять пороги индикации в зависимости от усло­вий эксплуатации батареи. В этом случае после­довательно к резистору R9 подключают резис­тор номиналом 3 кОм, который замыкается на­коротко в режиме эксплуатации при нормаль­ной температуре окружающей среды 15…35°С и включается в цепь при температурах ниже от 0°С. Доработка изменяет порог срабатывания индикатора с 14,09 В до 14,77 В. При необходи­мости между выводом 1 ИМС D2 и плюсовым проводом может быть подключен звуковой сиг­нализатор «buzzer».

Преимущества предлагаемых технических решений состоят в следующем:

  1. Однополярное питающее напряжение от 3,3 В до 36 В непосредственно от контролиру­емой батареи. Источники опорного напряже­ния, дополнительные питающие напряжения не требуются.
  2. Высокая температурная и временная ста­бильность (50 ppm/°С типовая).
  3. Опционно дополнительный сигнал управле­ния (с коллектора транзистора V2 для схемы рис.2), позволяющий отключать нагрузку от ба­тареи, тем самым, предотвращая ее недопусти­мо глубокий разряд. Управляющий сигнал может использоваться и для того, чтобы подключать ба­тарею к зарядному устройству только после ее полного разряда для обеспечения полноценных циклов заряд-разряд и т.д.
  4. Светодиодный индикатор дает информа­цию о корректной работе системы в целом с уче­том нагрузки батареи.
  5. При необходимости гальванической развяз­ки схемы мониторинга со схемой управления вме­сто индикатора может быть подключен оптрон.
  6. Простая компоновка на односторонней пе­чатной плате малой площади 28×28 мм для схемы рис.3 при использовании ИМС в корпусах 8-SOP.
  7. Низкая себестоимость.
  8. Может использоваться как вставка в акку­муляторную батарею.
  9. Гибкость и простота схемотехнического ре­шения.

Внимание! Резистор в цепи катода ИМС TL431 (резистор R5+R4 на рис.1, резистор R5 на рис.2 и R2+R6, R3+R7 на рис.3) не может быть удален или заменен цепочкой «резистор» — «све­тодиод» или «резистор» — «полупроводниковый переход». Это необходимо для надлежащего функционирования ИМС TL431. В любом случае, к цепочке «резистор» — «светодиод» или «резис­тор» — «полупроводниковый переход» должен быть обязательно подключен параллельно неко­торый катодный резистор (например, R5 в схеме рис.2 или R4+R5 в схеме на рис.1), обеспечива­ющий обязательный для должного функциониро­вания схем минимальный начальный ток через ИМС не менее 1 мА во включенном состоянии [3]. Необходимо также учитывать, что у разных изго­товителей (например, у Fairchild и Motorola) суф­фиксы, определяющие полные спецификации, тип корпуса и диапазон рабочих температур ИМС TL431, не совпадают. Имеются и аналоги этой ИМС с другими названиями, например, LM431 производства National Semiconductor. У этого производителя есть вариант рассматриваемой микросхемы в удобном малогабаритном корпусе SOT-23, например, LM431BCM3/N1D.

Литература

  1. NP SERIES — NP12-12 Data Sheet Yuasa Battery Sales (UK) Ltd yuasa-battery.co.uk.
  2. Vladimir Rentyuk. Shunt regulator monitors battery voltage, EDN Sept 18, 2008, pg58edn.com/article/471845-Shunt_regulator_ monitors_battery_voltage. php.
  3. TL431/L431A Programmable Shunt Regu­lator, fairchildsemi.com/ds/TL%2FTL431.pdf.

Автор: Владимир Рентюк, г. Запорожье
Источник: Радиоаматор №9/2016

Простой индикатор разряда li ion аккумулятора. Простой индикатор заряда и разряда аккумулятора

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.

Простой автоусилитель моноблок на TDA1560Q Внешний USB-разъем в автомагнитоле

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.

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью 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 .

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.

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:

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.

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц….

Как же плотно вошли в нашу жизнь Li-ion аккумуляторы. То, что они применяются почти во все микропроцессорной электронике это уже норма. Так и радиолюбители уже давно взяли их себе на вооружение и используют в своих самоделках. Способствую этому значительные плюсы Li-ion аккумуляторов, такие как небольшой размер, большая емкость, большой выбор исполнений различных ёмкостей и форм.

Самый распространенный аккумулятор имеет марку 18650 его напряжение составляет 3,7 В. Для которого я у буду делать индикатор разряда.
Наверное, не стоит рассказывать, как вредна для аккумуляторов кране низкая их разрядка. Причем для аккумуляторов всех разновидностей. Правильная эксплуатация аккумуляторных батарей продлит их жизнь в несколько раз и сэкономит ваши деньги.

Схема индикатора зарядки


Схема довольно универсально и может работать в диапазоне 3-15 вольт. Порог срабатывания можно настроить переменным резистором. Так что устройство можно использовать почти для любых аккумуляторов, будь то кислотные, никелево-кадмиевые (nicd) или литий-ионные (Li-ion).
Схема отслеживает напряжение и как только оно упадет ниже заданного уровня – загорится светодиод, сигнализируя о низкой разрядке батареи.
В схеме используется регулируемый (ссылка где брал). Вообще этот стабилитрон является очень интересным радиоэлементом, который может существенно облегчить жизнь радиолюбителям, при построении схем, завязанных на стабилизации или пороговом срабатывании. Так что берите его на вооружение, особенно при постройке блоков питания, схем стабилизации токов и т.п.
Транзистор можно заменить любым другим NPN структуры, отечественный аналог КТ315, КТ3102.
R2- регулирует яркость светодиода.
R1 – переменный резистор номиналом от 50 до 150 кОм.
Номинал R3 можно прибавить до 20-30 кОм для экономии энергии, если использован транзистор с высоким коэффициентом передачи.
Если у вас не окажется регулируемого стабилизатора TL431, то можно использовать проверенную советскую схему на двух транзисторах.


Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Вместо них можно запаять один переменный, чтобы дать возможность регулировки и уменьшить количество элементов. Советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107).


Схему можно собрать на плате или навесным монтажом. Одеть термоусадочную трубку и обдуть термофеном. Приклеить на двухсторонний скотч к тыльной стороне корпуса. Я лично установил данную плату в шуруповерт и теперь не до вожу его аккумуляторы до критического разряда.
Так же параллельно резистору со светодиодом можно подключить зуммер (пищалку) и тогда вы точно будете знать о критических порогах.

Литий-ионные аккумуляторы довольно чувствительны к плохому обращению. Современные зарядные устройства могут анализировать их состояние, в процессе заряда, но совсем не лишним будет поставить одно простое дополнение на одном транзисторе и 2-х светодиодах, которое независимо от самого устройства покажет реальное сотояние АКБ. На рисунке далее показана принципиальная схема для определения напряжения Li-Ion аккумуляторов.

Схема LED индикатора напряжения литий-ионных аккумуляторов

При падении напряжения питания ниже 2,6 В, ток через базу транзистора падает и он закрывается. Светодиод led1 загорается, а led2 выключен. Когда напряжение превышает 2,6 вольта, транзистор начинает открывается и замыкает светодиод led1, одновременно зажигается led2. Это условие означает, что батарея не требует подзарядки.

Но учтите, что пределы напряжения сильно зависят от типа и цвета выбранных светодиодов. Стандартный красный светодиод имеет прямое падение напряжения 1.7 В; зеленый светодиод около 2,1 В.

В данной конструкции используются красные светодиоды с прямым напряжением приблизительно 1,6 вольта при 2 мА. Другие индикаторы могут потребовать подбор номиналов, например поставить диод Шоттки вместо 1n4148. Даже белые или синие светодиоды с 3 прямого напряжения можно ставить в некоторых случаях.

Таблица наглядно показывает, какие индикатор имеет состояния работы. Устройство потребляет незначительный ток, поэтому можно рассчитывать на долгий срок службы аккумулятора, если конечно он не находится на хранении. Вы можете встроить такой указатель напряжения в зарядный или тестовый модуль. Добавление стабилитронов последовательно с светодиодами делает эту схему простого индикатора подходящей и для более высоких уровней напряжения.

Индикатор разряда аккумулятора предназначен для получения оперативного предупреждения о разряде аккумуляторной батареи, что поможет защитить вас от многих проблем. Предлагаемая схема достаточно проста, а вся регулировка заключается в выставление порога срабатывания переменным резистором для включения светодиодной индикации.

Чтобы максимально упростить самодельную конструкцию, информация о степени разряда батареи поступает по принципу светодиодного столбика, то есть чем выше напряжение на батареи, тем больше светодиодов загорается. Нижний уровень отмечается красным светодиодом (верхний по схеме), на максимальное напряжение указывает нижний зеленый светодиод. Полное отсутствие свечения говорит о сильной критическом разряде аккумулятора.

В основе конструкции лежат четыре компаратора операционного усилителя LM324, каждый из них контролирует определенный уровень напряжения.

Опорное напряжение в 5 вольт для всех четырех компараторов идет со стабилитрона и сопротивления R6.

Если на прямом входе ОУ потенциал будет меньше потенциала на его инверсном входе, на выходе компаратора присутствует низкий логический уровень и светодиод не горит. Если опорное напряжение превысит потенциал на противоположном входе компаратор переключается, и светодиод загорится. Для каждого компаратора установлен свой персональный уровень, который настраивается сопротивлением делителя на резисторах R1-R5.

Вариант этой конструкции, но уже на операционном усилителе LM 339 подойдет для аккумуляторов с выходным напряжением 6 или 12 вольт.

В арсенале отечественных микросхем имеется серия КР1171, которые специально разработаны для контроля снижения напряжения питания. Вот и используем ее для контроля напряжения в аккумуляторной батареи.

Малый потребляемый ток в режиме «Вык.» позволяет встраивать данную конструкцию в устройства с непрерывным контролем напряжения аккумуляторной батареи. При этом индикатор можно подключить до выключателя питания устройства, напрямую к клеммам аккумуляторной батареи. Для переделки данной схемы индикатора на другое напряжение достаточно использовать соответствующую микросхему серии КР1171 и подобрать резистор R1 для нового напряжения. Исключение составляет только микросхема КР1171СП20, т. к. ее пороговый уровень 2В, а генератор на микросхеме К561ЛА7 не работает.

Для достижения минимальных размеров можно вместо динамика использовать миниатюрный излучатель. C помощью сопротивления R6 можно регулировать громкость звука.

Данная конструкция рассчитана на напряжение аккумуляторной батареи от 6 до 24 вольт.

Схема состоит из делителя напряжения на резисторах R1 R2, первый транзистор реагирует на уменьшение напряжения ниже заданного значения, а электронный ключ на втором транзисторе, через стоковую цепь запускает свepxъяркий светодиод.

При подключении схемы к аккумуляторной батареи, напряжение котopoгo необходимо контролировать, на затворе первого транзистора появляется напряжение положительной полярности, регулируемое резистором R2. Если оно выше порогового — транзистор открыт, сопротивление его канала не выше десятка Ом, поэтому напряжение на стоке второго транзистора VТ2 стремится к нулю и он закрыт, светодиод соответственно не горит, сигнализируя о том, что напряжение аккумуляторной батареи в норме. При снижении напряжения до порогового уровня, при котором напряжение на затворе первого транзистора становится ниже порогового, он закрывается, сопротивление его канала резко возрастает и напряжение на стоке стремится к значению напряжения питания. При этом открывается транзисторный ключ и светодиод загорается, говоря о недопустимой степени разряда аккумуляторной батареи.

На транзисторах VT2, VT3 построен триггер Шмитта, на VT1 — модуль запрета его срабатывания. В коллекторную цепь VT3 включен индикатор HL1, размещенный на приборной панели. В горячем состоянии нить накала индикатора обладает сопротивление в районе 50 Ом. Сопротивление холодной нити индикатора в несколько раз ниже. Поэтому транзистор VT3 выдерживает бросок тока в коллекторной цепи до уровня 2,5 А.

Напряжение бортовой сети за минусом напряжения на стабилитроне VD2 через делитель R5-R6 поступает на базу VT2. Если оно выше 13,5 В, триггер Шмитта переключается и транзистор VT3 закрыт, а HL1 не светится.

Защита аккумулятора 12 В от глубокого разряда — volstr.ru

Возникла у меня необходимость защиты аккумулятора от глубокого разряда. И основное требование к схеме защиты, что бы после разряда аккумулятора, она отключила нагрузку, и не смогла ее самостоятельно включить, после того как аккумулятор немного наберет напряжение на клеммах, без нагрузки.

Схема:

За основу схемы здесь взят 555-й таймер, включенный в качестве генератора одиночного импульса, который после достижения минимального порогового напряжения, закроет затвор транзистора VT1 и отключит нагрузку. Схема сможет включить нагрузку только после отключения, и повторного подключения питания.

Плата (Зеркалить не нужно):

Плата SMD (Нужно зеркалить):

Все SMD резисторы — 0805. Корпус MOSFET — D2PAK, но можно и DPAK.

При сборке, стоит обратить внимание на то, что под микросхемой (в плате на DIP компонентах) есть перемычка и про нее главное не забыть!

Настраивается схема следующим образом: резистор R5 выставляется в верхнее по схеме положение, далее подключаем ее к источнику питания с выставленным на нем напряжением, при котором она должна отключить нагрузку. Если верить википедии, то напряжение полностью разряженного 12-и Вольтового аккумулятора соответствует 10,5 Вольт, это и будет нашим напряжением отключения нагрузки. Далее вращаем регулятор R5 до тех пор, пока нагрузка не отключится. Вместо транзистора IRFZ44 можно использовать практически любой мощный низковольтный MOSFET, необходимо только учитывать, что он должен быть рассчитан на ток, раза в 2 больше, чем будет максимальный ток нагрузки, а напряжение затвора должно быть в пределах напряжения питания.

При желании, подстроечный резистор можно заменить на постоянный, номиналом 240 кОм и при этом резистор R4 необходимо заменить на 680 кОм. При условии, что порог у TL431 2,5 Вольта.

Потребляемый ток платой — около 6-7 mA.

Ссылка на скачивание архива: Схема и плата

Ссылки на покупку компонентов:
NE555 DIP-8 — http://ali.pub/quc7w
NE555 SMD — http://ali.pub/0bvoe
IRFZ44 — http://ali.pub/wv9yu
50N06 SMD — http://ali.pub/brcmx
Резисторы 3296W 1М — http://ali.pub/9mufl
Набор SMD резисторов 0805 — http://ali.pub/dbwo9
TL431 TO-92 — http://ali.pub/9d1sa
TL431 SOT-23 — http://ali.pub/36zsk
1N4148 DO-35 — http://ali.pub/w7hoq
1N4148 SMD — http://ali.pub/lyjgo
Колодка 5 мм Шаг G — http://ali.pub/y46oi
Готовая плата — http://ali.pub/1fvi8

Как Подключить Индикатор Заряда Аккумулятора Шуруповерта • AURAMM.RU

Что может быть печальнее, чем внезапно появившаяся батарея горючего во время полета или отключенный металлоискатель на перспективной поляне? Теперь, если бы вы знали заранее, сколько заряжается аккумулятор! Тогда мы могли бы подключить заряд или вставить новый комплект батарей, не дожидаясь печальных последствий.

И здесь рождается идея сделать какой-то индикатор, который заранее будет сигнализировать о том, что батарея скоро разрядится. Радиолюбители всего мира рассматривают возможность реализации этой задачи, и сегодня есть целый вагон и небольшая тележка с различными схемными решениями. от цепей на одном транзисторе до сложных устройств на микроконтроллерах.

Ниже представлены только те литий-ионные аккумуляторы, которые не только проверены временем и достойны внимания, но и легко собираются своими руками.

Опция 1

Начнем с простой небольшой схемы на стабилитроне и транзисторе:

Посмотрим, как это работает.

Пока напряжение превышает определенный порог (2,0 В), стабилитрон находится в положении, соответственно, транзистор закрыт, и весь ток протекает через зеленый светодиод. Как только напряжение на аккумуляторе начинает падать и достигает значения 2,0 В, 1,2 В (падение напряжения на основном переходном процессе транзистора VT1), транзистор начинает открываться, и ток начинает перераспределяться между двумя светодиодами.

Если мы возьмем двухцветный светодиод, мы получим плавный переход от зеленого к красному, включая всю промежуточную цветовую гамму.

Типичная разность прямого напряжения в двухцветных светодиодах составляет 0,25 В (красный свет горит при более низком напряжении). Именно эта разница определяет область полного перехода между зеленым и красным.

Таким образом, несмотря на свою простоту, схема позволяет заранее узнать, что батарея начала разряжаться. Пока напряжение аккумулятора составляет 3,25 В или более, загорается зеленый светодиод. Между 3,00 и 3,25 В красный начинает смешиваться с зеленым. чем ближе к 3,00 вольт, тем больше красного. Наконец, только 3V горит чисто красным.

Недостатком схемы является сложность выбора стабилитрона для получения необходимого порога для работы, а также постоянное потребление тока около 1 мА. Что ж, возможно, что дальтоники не оценят эту идею, меняющую цвет.

Кстати, если вы добавите транзистор другого типа в эту схему, вы можете заставить его работать противоположным образом. переход от зеленого к красному произойдет, наоборот, при увеличении входного напряжения. Вот модифицированная схема:

Вариант № 2

Следующая схема использует микросхему TL431, которая является регулятором точности напряжения.

Порог определяется делителем напряжения R2-R3. При номиналах, указанных на диаграмме, оно составляет 3,2 Вольт. Когда напряжение батареи падает до этого значения, микросхема перестает выключать светодиод и загорается. Это будет сигнализировать о том, что полная разрядка батареи очень близка (минимально допустимое напряжение на одном литий-ионном блоке составляет 3,0 В).

Если для питания устройства используется батарея из нескольких банков литий-ионных батарей, вышеуказанная схема должна быть подключена к каждому банку отдельно. Так:

Чтобы настроить схему, мы подключаем регулируемый источник питания вместо батарей, и, выбрав резистор R2 (R4), мы достигаем светодиода в нужное время.

Вариант № 3

А вот простая принципиальная схема индикатора разряда литиевой батареи на двух транзисторах: Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Старые советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (KT3102) и BC556, BC557 (KT3107).

Вариант № 4

Схема на двух полевых транзисторах, которая буквально потребляет резервные микротоки.

Когда схема подключена к источнику питания, положительное напряжение на затворе транзистора VT1 формируется делителем R1-R2. Если напряжение выше, чем напряжение отключения полевого транзистора, он открывается и тянет затвор VT2 на землю, тем самым закрывая его.

В какой-то момент, когда аккумулятор разряжен, напряжение, снятое с делителя, становится недостаточным, чтобы разблокировать VT1, и он закрывается. Следовательно, напряжение, близкое к напряжению питания, появляется на затворе второй волны. Открывается и загорается светодиодом. Свечение светодиода указывает на то, что вам необходимо зарядить аккумулятор.

Транзисторы подойдут к любому n-канальному с низким напряжением отсечки (чем меньше, тем лучше). 2N7000 не был проверен в этой схеме.

Вариант № 5

На трех транзисторах:

Я думаю, что схема не нуждается в объяснении. Из-за высокого коэффициента. Усиление трех транзисторных ступеней, схема работает очень четко. достаточно разницы между светодиодами и неосвещенными светодиодами в сотне вольт. Ток потребления при включенном индикаторе. 3 мА, когда светодиод не горит. 0,3 мА

Несмотря на объемный внешний вид схемы, готовая доска имеет довольно скромные размеры:

Для подключения нагрузки от коллектора VT2 может быть получен сигнал: 1. разрешено, 0. запрещено.

Транзисторы BC848 и BC856 могут быть заменены на BC546 и BC556 соответственно.

Вариант № 6

Мне нравится эта схема в том, что она не только включает дисплей, но и снижает нагрузку.

Жаль, что сама схема не отключается от батареи, продолжая потреблять энергию. И кушает, благодаря постоянно горящему светодиоду, много.

Зеленый светодиод в данном случае выступает в качестве источника опорного напряжения, потребляя ток порядка 15-20 мА. Для того, чтобы избавиться от такого неуязвимого элемента, вы можете использовать один и тот же TL431 вместо источника опорного напряжения, включив его следующим образом:

подключите катод TL431 ко 2-му выходу LM393.

Вариант № 7

Схема с использованием так называемых мониторов напряжения. Их также называют наблюдателями и детекторами напряжения (детекторы напряжения). Это специализированные схемы, разработанные специально для контроля напряжения.

Видео: Как Подключить Индикатор Заряда Аккумулятора Шуруповерта


Например, вот схема, которая зажигает светодиод, когда напряжение батареи падает до 3,1 В. Собран на BD4731.

Согласитесь, проще некуда! BD47xx имеет открытый коллектор на выходе, а также независимо ограничивает выходной ток до 12 мА. Это позволяет напрямую подключать светодиод без ограничения резисторов.

Точно так же вы можете применить любой другой контроллер к любому другому напряжению.

Вот еще несколько вариантов на выбор:

  • при 3,08 В: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E / TT, CAT809TTBI-G;
  • 2,93 В: MCP102T-300E / TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
  • Серия MN1380 (или 1381, 1382. Они отличаются только случаями). Для наших целей лучшим вариантом является открытый сток, о чем свидетельствует дополнительная сумма «1» в обозначении чипа. MN13801, MN13811, MN13821. Рабочее напряжение определяется буквенным индексом: MN13811-L. всего 3,0 Вольт.

Также можно взять советского коллегу. KR1171SPhh:

В зависимости от цифрового обозначения, напряжение обнаружения будет различным:

Сетка напряжения не очень хороша для управления литий-ионными батареями, но я не думаю, что стоит полностью отказаться от этого чипа.

Неоспоримые преимущества цепей на мониторах напряжения. Чрезвычайно низкое энергопотребление (единицы и даже доли микроампер) и его предельная простота. Часто вся цепь напрямую подключается к клеммам светодиодов:

Чтобы сделать разрядное отображение еще более заметным, выходной сигнал детектора напряжения можно загрузить на мигающий светодиод (например, серия L-314). Или собери самое простое «мигает» на двух биполярных транзисторах.

Пример готовой схемы уведомления о разряженной батарее с помощью мигающего светодиода показан ниже:

Другая схема с мигающим светодиодом будет обсуждаться ниже.

Вариант № 8

Классная схема, которая начинает мигать светодиодом, когда напряжение на литиевой батарее падает до 3,0 В:

Эта схема вызывает вспышку над ярким светодиодом с частотой заполнения 2,5% (т.е. длительная пауза. Короткая вспышка. Снова пауза). Это уменьшает потребление тока до смешных значений. при выключении цепь потребляет 50 нА (нано!), а светодиод мигает. только 35 мА. Можете ли вы предложить что-то более экономичное? Вряд ли.

Как видите, работа большинства схем управления разрядкой заключается в сравнении напряжения некоторых моделей с контролируемым напряжением. В дальнейшем эта разница увеличивается и включает / выключает светодиод.

Как правило, каскад на транзисторе или операционного усилителя, включенного в схему компаратора используется в качестве усилителя для различения между опорным напряжением и напряжением на литиевой батареи.

Но есть и другое решение. Логические элементы могут быть использованы в качестве усилителя. инверторы. Да, это нестандартное использование логики, но это работает. Аналогичная схема показана в следующем варианте осуществления.

Вариант № 9

Схема для 74HC04.

Рабочее напряжение стабилитрона должно быть ниже, чем в цепи. Например, вы можете взять стабилитроны по 2.0. 2,7 вольт. Точная настройка порога задается резистором R2.

Схема потребляет около 2 мА батареи, поэтому ее также следует включить после выключателя питания.

Вариант № 10

Это даже не индикатор разряда, это целый светодиодный вольтметр! Линейная шкала из 10 светодиодов дает визуальное представление о состоянии батареи. Весь функционал реализован только на одном чипе LM3914:

Делитель R3-R4-R5 устанавливает нижнее (DIV_LO) и верхнее (DIV_HI) пороговое напряжение. При значениях, указанных на диаграмме, напряжение верхнего светодиода соответствует напряжению 4,2 В, а когда напряжение упадет ниже 3 вольт, последний (нижний) светодиод погаснет.

Подключив 9-й чип-пин в «земля»Вы можете разместить его «отметка», В этом режиме всегда горит только один светодиод, соответствующий напряжению питания. Если вы оставите это так же, как на диаграмме, вся шкала светодиодов будет гореть, что неэффективно с точки зрения эффективности.

Как светодиоды требуются только красные светодиоды, так как они имеют наименьшее прямое напряжение во время работы. Например, если вы возьмете синие светодиоды, то при разряде батареи до 3 вольт они, скорее всего, вообще не загорятся.

Сам чип потребляет около 2,5 мА плюс 5 мА для каждого светящегося светодиода.

Недостатком схемы можно считать невозможность индивидуальной регулировки порога зажигания каждого светодиода. Можно установить только начальные и конечные значения, и встроенный в чип делитель разбивает этот интервал на 9 сегментов. Но, как вы знаете, ближе к концу разряда напряжение батареи начинает очень быстро падать. Разница между 10% и 20% разряженными батареями может составлять десятые доли вольта, и если вы сравните те же 90% и 100% разряженные батареи, вы можете увидеть разницу в общих вольтах!

Типичная диаграмма разряда литий-ионного аккумулятора, показанная ниже, ясно иллюстрирует это:

Таким образом, использование линейной шкалы для указания степени разряда батареи не кажется очень уместным. Нам нужна схема, которая позволяет вам установить точное напряжение, при котором горит определенный светодиод.

Полный контроль над временем работы светодиодов представлен на схеме ниже.

Вариант № 11

Эта диаграмма представляет собой 4-разрядный индикатор заряда батареи / батареи. Он реализован на четырех усилителях, включенных в чип LM339.

Схема работает при 2 Вольт, потребляет меньше миллиампер (не считая светодиода).

Конечно, чтобы отразить фактическое значение потребляемой и остаточной емкости батареи, необходимо учитывать кривую разряда использованной батареи (с учетом тока нагрузки) при настройке схемы. Это позволит вам установить точные значения напряжения, соответствующие, например, 5%.25%.50%.100% остаточной емкости.

Вариант № 12

И, конечно же, самая широкая сфера раскрывается при использовании микроконтроллеров с встроенным источником опорного напряжения и вход АЦПА. Здесь функциональность ограничена только вашей фантазией и способностями программирования.

Вот пример простой схемы на контроллере ATMega328.

Хотя здесь, чтобы уменьшить размер платы, было бы лучше взять ATTiny13 с 8 трубками в упаковке SOP8. Тогда это было бы здорово. Но пусть это будет твоя домашняя работа.

Светодиод доступен в трех цветах (из светодиодной ленты), но задействованы только красный и зеленый.

Готовую программу (эскиз) можно скачать по этой ссылке.

Программа работает так: каждые 10 секунд опрашивается напряжение питания. Основываясь на результатах измерений, MC управляет светодиодами ШИМ, что позволяет ему создавать различные оттенки света, смешивая красный и зеленый.

Заряженная батарея выдает около 4,1 В. загорается зеленый индикатор. Во время зарядки напряжение батареи составляет 4,2 В, а зеленый светодиод мигает. Как только напряжение падает ниже 3,5 В, мигает красный светодиод. Это будет сигнализировать о том, что батарея почти разрядилась, и пришло время заряжать ее. В остальной части диапазона напряжения индикатор изменится с зеленого на красный (в зависимости от напряжения).

Вариант № 13

Ну, на закуску я предлагаю вариант переделки стандартной защитной карты (также называемой контроллерами заряда), превратив ее в индикатор разряженной батареи.

Эти платы (печатные платы) взяты из старых батарей мобильных телефонов практически в промышленном масштабе. Просто возьмите разряженную батарею с мобильного телефона снаружи, вытащите ее и плату в свои руки. Утилизируйте все остальное, как ожидалось.

Чаще всего плата PCB выглядит так:

Микросборка 8205. Это два миллиона полевых рабочих, собранных в одном корпусе.

Сделав несколько изменений в схеме (показано красным), мы получим отличный разряд литий-ионной батареи, которая практически не потребляет ток отключения.

Поскольку транзистор VT1.2 отвечает за отключение зарядного устройства от аккумуляторных батарей, в нашей схеме это лишнее. Поэтому мы полностью исключили этот транзистор из работы, разорвав цепь стока.

Резистор R3 ограничивает ток через светодиод. Его сопротивление следует выбирать таким образом, чтобы свечение светодиода уже было заметно, но энергопотребление еще не слишком велико.

Кстати, вы можете сохранить все функции модуля безопасности и сделать дисплей с помощью отдельного транзистора, управляющего светодиодом. То есть индикатор загорается одновременно, когда батарея выключается во время разряда.

Вместо 2N3906 доступен любой маломощный p-n-p транзистор. Просто пайка светодиода не работает напрямую, потому что выходной ток микросхемы, управляющей клавишами, слишком мал и требует усиления.

Как нетрудно догадаться, схему можно использовать и наоборот. в качестве индикатора заряда.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками. Как правильно заряжать аккумуляторы Li-ion: советы

У многих, наверное, возникает проблема с зарядкой Li-Ion аккумулятора без контроллера, у меня возникла такая ситуация. Достался убитый ноутбук, в аккумуляторе 4 банки SANYO UR18650A оказались живые.
Решил заменить в светодиодном фонарике, вместо трех батареек ААА. Встал вопрос об их зарядке.
Покопавшись в инете нашел кучу схемок, но с деталями у нас в городе туговато.
Пробовал заряжать от зарядки сотового, проблема в контроле заряда, нужно постоянно следить за нагревом, чуть начинает нагреваться нужно отключать от зарядки иначе аккумулятору каюк в лучшем случае, а то и можно устроить пожар.
Решил сделать самостоятельно. Купил в магазине постельку под аккумулятор. На барахолке купил зарядку. Для удобства отслеживания окончания заряда желательно найти с двухцветным светодиодом который сигнализирует о конце заряда. Он переключается с красного на зеленый при окончании зарядки.
Но можно и обычную. Зарядку можно заменить на шнур USB, и заряжать от компьютера или зарядки с USB выходом.
Моя зарядка только для аккумуляторов без контроллера. Контроллер я взял от старого аккумулятора сотового телефона. Она следит за тем, чтобы аккумулятор не был перезаряжен выше напряжения 4.2 В, либо разряжен меньше 2…3 В. Также схема защиты спасает от коротких замыканий, отключая саму банку от потребителя в момент короткого замыкания.
На нем стоят микросхема DW01 и сборка двух MOSFET-транзисторов (M1,M2) SM8502A. Есть и с другими маркировками, но схемы подобны этой, и работает аналогично.

Контроллер заряда от аккумулятора сотового телефона.


Схема контроллера.


Ещё одна схема контроллера.
Главное не перепутать полярность припайки контроллера с постелькой и контроллера с зарядкой. На платке контроллера указаны контакты «+» и «-» .

В постельке возле плюсового контакта желательно сделать явно заметный указатель, красной краской или самоклеющейся пленкой, во избежание переполюсовки.
Собрал всё воедино и вот что получилось.


Заряжает замечательно. При достижении напряжения 4,2 вольта контроллер отключает аккумулятор от зарядки, и переключается светодиод с красного на зелёный. Зарядка закончена. Заряжать можно и другие Li-Ion аккумуляторы, только применить другую постельку. Всем удачи.


Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) всё чаще приходят литиевые аккумуляторы.
При сравнимом весе одного элемента, литий имеет большую ёмкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше — 3,6 V на элемент, вместо 1,2 V.
Стоимость литиевых аккумуляторов стала приближаться к обычным щелочным батареям, вес и размер намного меньше, да к тому же их можно и нужно заряжать. Производитель говорит, 300-600 циклов выдерживают.
Размеры есть разные и подобрать нужный не составляет труда.
Саморазряд настолько низкий, что лежат годами и остаются заряженными, т.е. устройство остается рабочим когда оно нужно.

«С» значит Capacity

Часто встречается обозначение вида «xC». Это просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора с долях его ёмкости. Образовано от английского слова «Capacity» (вместимость, ёмкость).
Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2 × емкость аккумулятора)/h или (0.1 × емкость аккумулятора)/h соответственно.
Например, аккумулятор емкостью 720 mAh, для которого ток заряда составляет 0.5С, надо заряжать током 0.5 × 720mAh/h = 360 мА, это относится и к разряду.

А можно сделать самому простое или не очень простое зарядное устройство, в зависимости от вашего опыта и возможностей.

Схема простого зарядного устройства на LM317


Рис. 5.


Схема с применением обеспечивает достаточно точную стабилизацию напряжения, которое устанавливается потенциометром R2.
Стабилизация тока не столь критична, как стабилизация напряжения, поэтому достаточно стабилизировать ток с помощью шунтирующего резистора Rx и NPN-транзистора (VT1).

Необходимый ток зарядки для конкретного литий-ионного (Li-Ion) и литий-полимерного (Li-Pol) аккумулятора выбирается путём изменения сопротивления Rx.
Сопротивление Rx приблизительно соответствует следующему отношению: 0,95/Imax.
Указанное на схеме значение резистора Rx соответствует току в 200 мА, это примерное значение, зависит так же от транзистора.

Надо снабдить радиатором в зависимости от тока заряда и входного напряжения.
Входное напряжение должно быть выше напряжения аккумулятора минимум на 3 Вольта для нормальной работы стабилизатора, что для одной банки составляет?7-9 V.

Схема простого зарядного устройства на LTC4054


Рис. 6.


Можно выпаять контролер заряда LTC4054 из старого сотового телефона, к примеру, Samsung (C100, С110, Х100, E700, E800, E820, P100, P510).


Рис. 7. У этого мелкого 5-ногого чипа маркировка «LTH7» или «LTADY»

Вдаваться в мельчайшие подробности работы с микросхемой я не буду, всё есть в даташите. Опишу только самые необходимые особенности.
Ток заряда до 800 мА.
Оптимальное напряжение питания от 4,3 до 6 Вольт.
Индикация заряда.
Защита от КЗ на выходе.
Защита от перегрева (снижение тока заряда при температуре больше 120°).
Не заряжает аккумулятор при напряжении на нём ниже 2,9 V.

Ток заряда задается резистором между пятым выводом микросхемы и землей по формуле

I=1000/R,
где I — ток заряда в Амперах, R — сопротивление резистора в Омах.

Индикатор разрядки литиевого аккумулятора

Вот простая схема, которая зажигает светодиод, когда батарея разряжена и её остаточное напряжение близко к критическому.


Рис. 8.


Транзисторы любые маломощные. Напряжение зажигания светодиода подбирается делителем из резисторов R2 и R3. Схему лучше подключать после блока защиты, чтоб светодиод не разрядил аккумулятор совсем.

Нюанс долговечности

Производитель обычно заявляет 300 циклов, но если заряжать литий всего на 0,1 Вольта меньше, до 4.10 В, то количество циклов возрастает до 600 и даже более.

Эксплуатация и меры предосторожности

Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случаются неприятности.
1. Не доспускается заряд до напряжения, превышающего 4.20 Вольт на банку.
2. Не доспускается короткое замыкание аккумулятора.
3. Не доспускается разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С. 4. Вреден разряд ниже напряжения 3.00 Вольта на банку.
5. Вреден нагрев аккумулятора выше 60°С. 6. Вредна разгерметизация аккумулятора.
7. Вредно хранение в разряженном состоянии.

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, остальных — к полной или частичной потере ёмкости.

Из практики многолетнего использования могу сказать, что ёмкость аккумуляторов изменяется мало, но увеличивается внутреннее сопротивление и аккумулятор начинает работать меньше по времени при больших токах потребления — создаётся впечатление, что ёмкость упала.
По этому я обычно ставлю ёмкость побольше, какую позволяют габариты устройства, и даже старые банки, которым лет по десять, работают вполне прилично.

Для не очень больших токов подходят старые аккумуляторы от сотовых.


Из старой ноутбучной батареи можно вытащить много вполне рабочих аккумуляторов формата 18650.

Где я применяю литиевые батареи

Давно переделал шуруповерт и электроотвертку на литий. Пользуюсь этими инструментами нерегулярно. Теперь даже через год неиспользования они работают без подзарядки!

Маленькие батареи ставлю в детские игрушки, часы и т.д., где с завода стояли 2-3 «таблеточных» элемента. Там где нужно ровно 3V добавляю один диод последовательно и получается как раз.

Ставлю в светодиодные фонарики.

В тестер вместо дорогой и малоёмкой «Кроны 9V» установил 2 банки и забыл все проблемы и лишние затраты.

Вообще ставлю везде, где получается, вместо батареек.

Где я покупаю литий и полезности по теме

Продаются . По этой же ссылке найдёте модули зарядок и пр. полезности для самодельщиков.

На счёт ёмкости китайцы обычно врут и она меньше написанной.


Честные Sanyo 18650

Здравствуйте, друзья! Как и обещал, выкладываю обзор миниатюрной зарядной платы. Она предназначена для заряда литий-ионных аккумуляторов. Основная ее фишка в том, что она не «привязана» в какому-либо конкретному типоразмеру — 186500, 14500 и т.д. Подойдет абсолютно любой литий-ионный аккумулятор, к которому можно подключить «плюс» и «минус».

Плата совсем миниатюрная.

Не смотря на наличие USB-micro входа для подачи питания, входные «плюс» и «минус» продублированы еще и клеммами.

Это очень даже неплохой плюс. Объясню почему.

Во-первых, можно взять какой-нибудь блок питания припаять провода напрямую к плате. Поможет в том случае, если USB-micro вход по каким-то причинам окажется неисправным.

Во-вторых, можно взять, скажем, 3 платы, соединить три входных плюса и три входных минуса (получится параллельное соединение), и тогда от одного блока питания можно будет заряжать одновременно 3 аккумулятора. А если хочется зарядить аккумуляторы побыстрее, то можно будет подключить второе и даже третье зарядное устройство.

Выходы на аккумулятор, кстати, тоже можно запараллелить.

Т.е., если соединить те же 3 платы не только на входе, но и на выходе, то можно получить очень мощное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов. В данном случае это будет зарядка на 3А.

Но один достаточно смешной момент все-таки есть — отверстия на выходных плюсе и минусе — разного диаметра. Почему так — не знаю.

Ну да ладно, это мелочь. Главное чтоб она нормально работала. Кстати, именно этим мы сейчас и займемся — проверкой работоспособности данной платы.

Тест 1. Отсечка по факту полного заряда.

Этот тест я проводил на двух аккумуляторах — оригинальном Панасонике на 3400mAh и на фейковом ноунейме на 5000mAh (а если серьезно — 450mAh).

Синий огонек на плате свидетельствует о том, что заряд аккумулятора завершен. Мультиметр при этом показывает 4,23В. Да, я не спорю, 4,25В на заряженном аккумуляторе это как бы тоже в пределах нормы, но… Вообще выше 4,2В как бы не желательно. А может что-то изменится, если плату отключить?

Почти те самые идеальные 4,2В. Т.е. аккумулятор все-таки заряжен «без излишеств». Но что будет, если Вы забыли снять аккумулятор сразу после его полного заряда? Обратите внимание, на приведенном выше фото почти 6 часов вечера. Подключим зарядку обратно и оставим в таком состоянии на несколько часов.

(спустя 5 с чем-то часов)

Я снова отключил плату, чтоб она не мешала измерениям напряжения на аккумуляторе. И что в итоге?

Никакого повышения напряжения на аккумуляторе не произошло. Может дело в емкости аккумулятора? Что будет, если вместо оригинальных Панасоников зарядить фейковые ноунеймы на 450mAh реальной емкости? Так и сделал — сначала разрядил один такой аккумулятор, а потом поставил заряжаться. И уснул.

А на утро… Ну что ж, отключаем зарядную плату и…

Итак, мы выяснили, что отсечка заряда происходит при достижении напряжения в 4,2В. Но на фото напряжение ниже. Т.е. после окончания заряда никакой «дозаправки» не происходит. Поясню. Некоторые зарядные устройства после окончания заряда продалжают подавать небольшой ток (буквально 10-15mA) для того, чтоб компеенсировать саморазряд аккумулятора. Здесь этого не происходит. Но это не страшно. Избыточный заряд — гораздо страшнее.

Подведем черту:
— заряжает до напряжения 4,19В и производит отсечку
— компенсация саморазряда не производится.

Проще говоря, тест пройден с успехом.

Тест 2. Ток.

Китаяц обещал, что данная плата способна заряжать током до 1А. Проверим? Для этого я почти разрядил один из имеющихся Панасоников (примерно до 3,3В), а потом поставил на зарядку. И что мы имеем?

Наблюдательные спросят — «а зачем ты USB-тестер из цепи убрал? ты ему не доверяешь что ли?». Друзья, этот USB-тестер хорош для замера емкости аккумулятора, но для замера мощности зарядной платы он не подходит. И вот почему. Буквально сразу же я встроил uSB-тестер обратно в цепь и…

… и сила тока заряда упала на целых 200mA. Именно по этой причине я ВСЕГДА ставлю дизлайки к тем видео, где чувак берет USB-зарядку, втыкает туда такой тестер, дает нагрузку, токоотдача не соответствует заявленной (например, заявлено 2A, а отдача составляет 1,5A), а потом еще и диспут с продавцом открывает, мол, как это так, мне 1,5А мало, мне 2А подавай! Я не знаю, с чем это связано, но после того, как я сделал эти 2 фото, я снова убрал USB-тестер из цепи и ток заряда восстановился до 1А.

Так что данной характеристике плата полностью соответствует.

Тест 3. Нагрев.

Ну тут все просто — подождал 10 минут, а потом «снял» температуру с помощью пирометра.

Я не буду разбираться нормально это или нет. Я просто добавлю к ней алюминиевый радиатор охлаждения.

Тест 4. Поведение при работе с избыточно заряженными аккумуляторами.

Друзья, параллельно с обзором на эту зарядную плату, я отщелкиваю еще и обзор на панасоники. Поэтому в этих двух обзорах несколько фотографий будет одинаковыми. Так вот. Ради теста я разрядил один из Панасоников до недопустимо низкого напряжения.

И вот сейчас у любителей данных Панасоников сердце облилось кровь. Ведь они ожидали увидеть разряд до 2,4В, может даже 2,2В, но никак не 1,77В.

Я обнулил счетчик тестера и поставил заряжаться. И вот тут я был приятно удивлен. Я ожидал, что из-за малого сопротивления аккумулятора ток будет запредельно высоким, что даже с USB-тестером ток будет ближе к 2А, что зарядная плата будет работать в бешеных перегрузках, почти на коротком замыкании, и прочую драму, которая заставляет радиолюбителей сидеть и трястись от мыслей вроде «да что ж ты делаешь, ублюдок!» Ничего подобного.

Всего 80mA (ОК, округлим до 100) — так называемый «восстановительный» ток. Фантастика! Т.е. эта плата умеет работать еще и с избыточно разряженными аккумуляторами!

А может она просто глючит? Не думаю. Спустя некоторое время, когда аккумулятор принял в себя примерно 35mAh, ток зашкалил за 1А.

Пока включил цифровик, пока настроил, пока туда-сюда, аккумулятор принял в себя 50mAh. Именно их мы и вычтем из итоговой емкости, которую нам покажет USB-тестер. Но это уже совсем другая история.

Друзья, учитывая цену в 50р — данная микросхема достойна аплодисментов.

Мудрость: чем сильнее бабушка любит внука — тем круче этот внук отыгрывается на своих родителях.

Кинокомпания «Разоблачение» представляет… Триллер «Кабелерез». В главных ролях:

Зарядное устройство для li ion аккумуляторов , схема которого приведенная в данной статье, было разработано на основе опыта конструирования подобных зарядников, усилиях по ликвидации ошибок и достижения максимальной простоты. Зарядное устройство отличается высокой стабильностью выходного напряжения.

Описание зарядки для литий ионных аккумуляторов

Основным элементом конструкции является (IO1) — источник опорного напряжения. Его стабильность значительно лучше, чем допустим , а, как известно для литий-ионных аккумуляторов это является очень важной характеристикой при зарядке.

Элемент TL431 используется в данной схеме в качестве стабилизатора тока в работе транзисторов Т1 и Т2. Зарядный ток протекает через R1. Если падение напряжения на этом резисторе превышает примерно 0,6 вольт, происходит ограничение тока проходящего через транзисторы Т1 и Т2. Значение резистора R1 эквивалентно току зарядки.

Выходное напряжение управляется вышеупомянутым элементом TL431. Значение определяется делителем выходного напряжения (R5, R7, P1).

Компоненты R4, С1 для подавления помех. Очень удобным является индикация величины зарядного тока, при помощи светодиода LED1. Свечение показывает какой ток протекает в базовой цепи транзистора T2, который пропорционален выходному току. По мере зарядки литий-ионного аккумулятора, яркость светодиода постепенно снижается.

Диод D1 предназначен для предотвращения разряда литий-ионного аккумулятора при отсутствии напряжения на входе зарядного устройства. Схема зарядки аккумулятора не нуждается в защите от неправильного подключения полярности li-ion аккумулятора.

Все компоненты размещены на односторонней печатной плате.

Датчик тока — резистор R1 состоит из нескольких резисторов соединенных параллельно. Транзистор Т2 необходимо разместить на теплоотводе. Его размер зависит от тока зарядки и разности напряжений между входом и выходом зарядного устройства.

Схема зарядного устройства литий-ионного аккумулятора настолько проста, что при правильном монтаже радиодеталей должна заработать с первого раза. Единственно, что может потребоваться, так это установка выходного напряжения. Для литий-ионного аккумулятора это примерно 4,2 вольт. При холостом ходе транзистор Т2 не должен быть горячим. Входное напряжение должно быть хотя бы на 2 вольт выше, чем необходимое напряжение на выходе.

Схема предназначена для зарядного тока до 1 ампер. Если нужно повысить ток заряда li-ion аккумулятора, то необходимо уменьшить сопротивление резистора R6 и выходной транзистор Т2 должен быть повышенной мощности.

В конце процесса зарядки светодиод все же немного светится, что бы это устранить, можно просто подключить параллельно со светодиодом резистор сопротивлением 10…56 кОм. Так при снижении тока заряда ниже 10 мА светодиод перестанет светиться.

http://web.quick.cz/PetrLBC/zajic.htm


Li-ion аккумуляторы типа 18650 различной емкости получили в настоящее время очень широкое распространение. С их приобретением встает проблема зарядки и обязательно в соответствии с техническими требованиями к процессу зарядки. Вот некоторые из этих требований:
— зарядка стабильным током;
— режим стабилизации напряжения;
— индикация окончания зарядки;
— непревышение допустимой температуры в процессе зарядки аккумулятора.

Вашему вниманию предлагается несложная в изготовлении и наладке схема ЗУ Li-ion аккумуляторов, хорошо зарекомендовавшая себя в работе.

Схема представляет собой стабилизатор тока и напряжения. Пока напряжение на аккумуляторе в процессе зарядки не достигнет уровня Uстаб.=(R7/R5+1)*Uref (Uref-опорное напряжение TL431=2,5В), TL431 находится в закрытом состоянии, и схема работает как стабилизатор тока. Iстаб.=0,6/R2 (0,6-напряжение открывания транзистора КТ816В). Как только напряжение на аккумуляторе достигнет Uстаб., схема переходит в режим стабилизации напряжения. Для Li-ion аккумулятора эта величина равна 4,2В. По достижении на аккумуляторе напряжения 4,2В начинает светиться светодиод желтого цвета, сигнализируя о том, что аккумулятор заряжен на 80-90%.Зарядный ток снижается до величины 7…8мА. В этом состоянии оставьте аккумулятор на 10-15 часов, чтобы он набрал полную емкость.

Немного о назначении элементов схемы.
LED1 — синего цвета, светится при установке аккумулятора (АК) в зарядный бокс при неподключенном питании ЗУ. При напряжении на АК менее 3В LED1 не светится.
LED2 — желтого цвета. Служит для индикации окончания процесса зарядки АК. При установке в бокс незаряженного АК LED2 не светится. Если он светится, то это говорит о том, что в бокс вставлен заряженный АК (при неподключенном питании ЗУ).
R2 — ограничивает зарядный ток АК.
R5, R7 — служат для установки напряжения 4,2В на контактах зарядного бокса до установки в него аккумулятора (можно любым).

Все детали ЗУ, кроме транзистора, установлены на печатной плате со стороны печатных проводников:

Вариант платы для тех, кто не ленится сверлить отверстия в стеклотекстолите:

Транзистор снабжен небольшим радиатором. В процессе зарядки транзистор греется до 40°С. Резистор R2 также греется, поэтому лучше установить параллельно два по 10 Ом для уменьшения нагрева.
Напряжение блока питания для зарядки одного аккумулятора примерно 5В постоянного тока. При необходимости заряжать сразу несколько аккумуляторов напряжение БП выбирается таким, чтобы на каждом блоке оно составляло 4,2В. Мощность блока питания выбирается из величины зарядного тока для каждого аккумулятора. Можно использовать импульсный источник питания. Габариты зарядного устройства будут меньше.
Процесс наладки зарядного устройства несложен. Не вставляя аккумулятор, подаем питание на схему. Должны светиться оба светодиода. Далее измеряем напряжение на контактах зарядного бокса. Если оно равно 4,2В, вам повезло и наладка почти завершена. В случае, если напряжение больше или меньше 4,2В, отключаем питание, вместо резистора R5 или R7 впаиваем переменный многооборотный резистор 10к и точно устанавливаем напряжение 4,2В на контактах бокса. Измерив величину получившегося сопротивления настоечного резистора, подбираем такой же постоянный и впаиваем в схему. Еще раз проверяем напряжение на контактах зарядного бокса. Величину зарядного тока проверяем амперметром на контактах зарядного бокса, не вставляя аккумулятор. Подбором величины резистора R2 можно установить желаемый зарядный ток. Большими токами не увлекаемся, может греться аккумулятор, что категорически недопустимо. От перегрева емкость Li-ion аккумуляторов снижается и не восстанавливается.
Аккумуляторы лучше всего заряжать по одному. При необходимости заряжать одновременно несколько аккумуляторов можно соединить блоки последовательно по такой схеме.

В этой схеме каждый аккумулятор заряжается отдельно. Напряжение в конце зарядки на каждом АК будет 4,2В, а зарядный ток — 0,5А. Заряжая одновременно, например, семь аккумуляторов, напряжение источника питания должно быть 4.2В*7=29,5В. Мощность источника питания определяется по величине зарядного тока 0,5А для каждого АК, т.е приблизительно 40Вт.

Фото готового устройства.

Читайте также…

TL431 и литий-ионный аккумулятор — Codrey Electronics

TL431 — это дешевый «веселый», но надежный программируемый прецизионный прецизионный шунтирующий стабилизатор, доступный в 3-выводном корпусе TO-92. Этот монолитный источник опорного напряжения IC работает как стабилитрон с низким температурным коэффициентом, который программируется от Vref до 36 В всего с двумя внешними резисторами.

В этой статье вы можете найти две простые схемы, построенные на изящном чипе TL431, разработанные как надстройки для схем 1S литий-ионных (Li-Ion) батарей.Схема с левой стороны на изображении, показанном ниже, представляет собой индикатор низкого заряда батареи, а правая сторона — индикатор полного заряда батареи. Прежде всего, обратите внимание, что номинальное напряжение современной одноэлементной (1S) литий-ионной батареи составляет 3,7 В, тогда как ее максимальное напряжение составляет около 4,2 В, а разряд ниже 2,8 В рано или поздно приведет к разрядке аккумулятора!

Обе цепи можно подключать параллельно к любой литий-ионной батарее 1S. Однако перед первым использованием их следует откалибровать, как указано ниже:

  • Индикатор разряда батареи: подключите схему к лабораторному источнику питания с правильной полярностью (VBAT = + & GND = GND) и отрегулируйте подстроечный резистор (RP1) так, чтобы его стеклоочиститель (подключенный к опорной клемме микросхемы) находился на 2.5 В, когда на входе постоянного тока 3 В. Убедитесь, что на этом этапе горит синий индикатор
  • Индикатор полного заряда батареи: Подключите цепь к лабораторному источнику питания с правильной полярностью (VBAT = + & GND = GND) и отрегулируйте подстроечный резистор (RP2) так, чтобы его дворник был на 2,5 В, когда на входе постоянного тока 4,2 В. Убедитесь, что на этом этапе горит красный индикатор

После калибровки убедитесь, что синий индикатор в индикаторе разряда батареи загорается, когда напряжение батареи составляет 3,0 В (или падает ниже 2.9 В), а красный индикатор просыпается, когда напряжение батареи достигает 4,2 В (или превышает 4,1 В). Для этих схем предпочтительны 3-миллиметровые синие / красные светодиоды слаботочного тока (2-5 мА). Точно так же многооборотные триммеры здесь хороши для большей точности.

(случайный снимок с авторской скамьи — быстрый прототип индикатора разряда батареи)

Я надеюсь, что вы уедете, узнали что-то новое и получите удовольствие от этой идеи. С наилучшими пожеланиями от T.K!

tl431 — пытаюсь построить липо-разрядник

Как выяснилось, детали у меня лежали повсюду, поэтому я сделал и протестировал схему, аналогичную той, которую вы нарисовали.Я разместил точную, макетную схему, а также эквивалентную схему ниже.

Подробная схема

смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab

Упрощенная схема (жгуты резисторов сокращены до эквивалентных значений)

смоделировать эту схему

Для использования: вставьте аккумулятор, нажмите кнопку, подождите.

(обратите внимание, что AZ431 является версией TL431 от Diodes Incorporated и, насколько я могу судить, функционально эквивалентен во всех практических отношениях)

Два основных отличия от вашей схемы: я добавил P-канальный MOSFET, чтобы сделать переключатель с фиксацией, и я также изменил номиналы резисторов по всей плате по разным причинам.2 / R \ $, что для вашего нагрузочного резистора будет 656 мВт (16,8 В * 16,8 В / 430 Ом). Большинство стандартных резисторов рассчитаны на 1/4 Вт, что явно выходит за рамки спецификации.

Я также уменьшил номиналы резисторов делителя напряжения на порядок по двум причинам. Во-первых, TL431 потребляет несколько мкА тока на опорном выводе, поэтому более низкий импеданс означает меньшее смещение для выхода. Во-вторых, вся цель схемы — отвод тока, поэтому чем меньше сопротивление, тем лучше.

2.Нагрузочные резисторы 2 кОм должны потреблять около 125 мВт каждый, что вполне соответствует спецификации. Вы можете добавить больше резисторов 2,2 кОм для более быстрой разрядки; каждый потребляет около 7,5 мА тока. Светодиодный резистор на 1 кОм немного близок к примерно 225 мВт, но повышение его до 2,2 кОм будет означать только ~ 7 мА для светодиодов, что довольно посредственно.

Вы заметите, что я добавил красный светодиод напротив зеленого. Это должно действовать как индикатор обратного напряжения, потому что и TL431, и MOSFET будут проводить при обратной поляризации.Это единственная защита от полярности в схеме, хотя, если вы почувствовали необходимость, вы можете изменить схему вокруг MOSFET следующим образом:

смоделировать эту схему

Второй полевой МОП-транзистор с перевернутыми стоком и истоком будет блокировать обратный ток без заметного влияния на измеряемое напряжение, тогда как любой стандартный диод будет блокировать обратный ток через TL431.

Когда я тестировал настоящую схему, мои результаты были следующими.При правильной ориентации батареи схема потребляет 57 мА при 16,8 В, что хорошо согласуется с расчетным значением 54 мА. Сведение липо к напряжению хранения обычно означает установку его на ~ 30-40% от номинальной емкости мАч, поэтому для батареи 2200 мАч этот процесс займет около 24 часов с этой схемой. Вы можете ускорить процесс, добавив параллельно нагрузочные резисторы или уменьшив их сопротивление (сначала проверьте их номинальную мощность).

При наборе напряжения вниз цепь обрывается на переходе с 15.От 00 В до 14,99 В, неплохо для резисторов с допуском 5%. Использование полевого МОП-транзистора означает, что при выключении цепи ток не потребляется. (Любой остаточный ток настолько мал, что я буквально не в состоянии его измерить; мой мультиметр показывает 000.0uA).

Если аккумулятор перевернуть, схема потребляет 54 мА, с заметным недостатком, что она «контролируется» только законом Ома. Если вы используете разъемы, такие как XT60s, обратная поляризация схемы будет довольно сложной, но если вы просто подключаете провода к разъему баланса, я рекомендую, по крайней мере, поставить светодиодный индикатор в схему (красный) или использовать Модификация защиты полярности выше.

Наконец, вы можете установить двухпроводной мини-вольтметр на стороне нагрузки цепи, если вы хотите видеть напряжение в реальном времени, а также потреблять немного больше тока. Их можно приобрести за <10 $ в различных интернет-магазинах.

Индикатор разряда батареи 12 В

Индикатор разряда батареи 12 В

Индикатор разряда батареи 12 В

Описание схемы:

Индикатор низкого заряда батареи загорается, когда напряжение батареи падает ниже 12 и остается включенным, пока напряжение не поднимется выше 14.Пара транзисторов (2N3904) сравнивает напряжение батареи с довольно постоянным напряжением светодиода (2.7), чтобы контролировать действие переключения. Делитель напряжения (510, 10 кОм, 2,8 кОм) обеспечивает около 2,7 вольт на входе компаратора при напряжении аккумуляторной батареи. падает до 12. Коллекторный ток для пары транзисторов примерно равен 1 мА устанавливается резистором эмиттера 2K. Диапазон гистерезиса определяется с резистором 3K (R2) на 1 мА, или около 3 вольт. Результирующий гистерезис на резисторе 510 будет 2.3 вольта из-за падения PNP на 0,7 э / б транзистор. Это напряжение также определяет ток светодиода 2.3 / 510 или около 5 мА. Когда напряжение батареи высокое и падает до 12, Светодиод будет тускло гореть при небольшом токе (0,25 мА) при использовании подтяжки 43K. резистор. Диапазон гистерезиса на самом деле немного больше из-за повышенное напряжение на светодиоде при 5 мА против 0,25 мА около 200 милливольт. Точную настройку точек переключения можно выполнить с помощью R1 и R2.R1 управляет смещением постоянного тока, а R2 — гистерезисом. Значение 2,8K (R1) на самом деле стандарт 2,7 кОм с последовательным сопротивлением 100 Ом. R1 был получен путем деления Опорное напряжение 2,5 В по току в резисторах 10 кОм и 510 Ом.

R1 = 2,5 / ((12 — 2,5) / (10K + 510)) = 2,766K — где 2,5 — светодиод напряжение 0,25 мА, а 12 — желаемая точка переключения низкого напряжения.

Другая идея — использовать последовательно два красных светодиода (1,6 В) в качестве опорного напряжения 3,2 В. и значение R1 будет 3.2 / ((12 — 3,2) / (10K + 510)) = 3,8K. Гистерезис также будет больше при 200 мВ для каждого красного светодиода.

Показана другая идея с использованием компаратора LM339 и эталона TL431 (2,5 В). ниже. Резистор 110 кОм регулирует гистерезис, а резистор 4450 — смещение. Уменьшение 4450 приведет к смещению смещения вверх и наоборот. Значение 110 тыс. влияет на нижнюю точку больше, чем на верхнюю. Значение 4450 было найдено путем расчета тока в сети делителя. (4.7K 110K 20K), а затем найти 4450 из этого. Предполагая желаемое нижняя точка — 12, эталонный показатель TL431 — 2,5, а батарея напряжение упало до 12, ток будет 12 минус 2,5 все поделить эквивалентным сопротивлением (4,7 кОм 110 кОм 20 кОм). 110К и 4,7К в серия, которая в сумме составляет 114,7 КБ, что параллельно с 20 КБ, поэтому общая будет (114,7 * 20) / (114,7 + 20) = 17К. Текущий теперь можно найти разделив напряжение батареи минус опорное напряжение на 17K или (12-2.5) / 17K = 0,56 мА, а оставшийся резистор R = E / I = 2,5 / .00056 = 4464. Это может быть получено с 4,3K последовательно с 160 Ом, но точное значение будет зависеть от допуска резисторы, так как они, вероятно, будут измерять немного больше или меньше, чем они должны быть.

Вернуться на главную страницу

Устройства предупреждения о низком напряжении

Устройства предупреждения о низком напряжении

Устройства предупреждения о низком напряжении


Простое предупреждение о низком напряжении

Современные регуляторы скорости обычно имеют схему отключения по низкому напряжению (LVC) для предотвращения чрезмерный разряд летной батареи.Однако может быть полезно иметь предупреждение о низком напряжении до того, как двигатель отключится. Также, LVC может включиться при более низком напряжении, чем рассчитаны на ячейки (например, 3-элементный литий-ионный аккумулятор не должен разряжаться ниже 9 В, но регуляторы LVC может врезаться примерно при 5,4 В).

Эта схема очень проста в изготовлении, она состоит всего из шести компонентов, которые могут быть подключили в стиле «мертвого жучка» (печатная плата не требуется!). В основе этого дизайна активный стабилитрон TL431. Когда напряжение между клеммами 1 и 2 превышает 2.5В, он пропускает ток через клемму 3, закорачивая светодиоды. Требуются два светодиода потому что TL431 имеет минимальное «включено» напряжение 2 В, что недостаточно для погасить один светодиод (наличие двух светодиодов также полезно для увеличения видимости). Точка отсечки устанавливается соотношением R2 и R3. 6V подходит для 7-элементного Nicad или 2-элементный литий-ионный аккумулятор, 7,2 В для 8-элементного аккумулятора Nicad и 9 В для 3-элементного литий-ионного аккумулятора.

Резисторы R2 и R3 должны иметь допуск по точности 1%. В качестве альтернативы переменная резистор может использоваться для регулировки напряжения отсечки.Направьте светодиоды в противоположных направлениях так что их можно увидеть с обеих сторон модели. Светодиоды должны быть «сверхъяркими». типы для лучшей видимости. Даже в этом случае их может быть трудно увидеть на улице в ясный день.

Deluxe Сигнализация низкого напряжения

Следующая схема увеличивает видимость за счет мигания светодиодов, а также включает в себя звуковое предупреждение. Снова используется TL431, но на этот раз он действует только как 2,5 В. ссылка. Измерение напряжения и другие функции достигаются с помощью квадрокоптера LM339. компаратор IC.Когда напряжение аккумулятора падает ниже заданного значения срабатывания сигнализации, IC2 / 1 переключается. его выход выключен, позволяя генератору 2 Гц (IC2 / 2) мигать светодиодами. Тогда этот сигнал инвертируется микросхемой IC2 / 3, которая генерирует импульсы генератора частотой 5 кГц (IC2 / 4) синхронно со светодиодами. Выход 5 кГц подается на небольшой пьезоэлектрический динамик для создания пирсинга, высокий писк.

Частоту мигания можно изменить, изменив C2 или R7 (более высокие значения уменьшают частоту). Вы также можете настроить звуковую частоту, отрегулировав C3 или R13, чтобы оптимизировать вывод из динамика peizo.Благодаря большему количеству компонентов данная конструкция должен быть построен на печатной плате. Используя обычные компоненты, он весит около 30 граммов (1 унция), что немного тяжеловато для большинства домашних моделей. Однако версия, использующая Компоненты smd можно было бы сделать намного легче.

Интеллектуальная сигнализация (предложение)

Гибкая и сложная сигнализация может быть сделана с помощью микроконтроллера с АЦП. или входы компаратора. Напряжение отсечки можно рассчитать исходя из начального напряжения при включить.Несколько светодиодов могут включаться или мигать с разной скоростью, чтобы указать состояние заряда аккумулятора. Он может даже сыграть уникальную мелодию, чтобы вы знали, что это ваша модель , которая должна приземлиться!

В предлагаемой мной схеме Microchip PIC12C671 будет питаться от регулятора 3,3 В, который также действует как источник опорного напряжения. PIC настроен на использование своего внутреннего RC-генератора, делая 6 контактов доступными для ввода / вывода. Исходное напряжение батареи пропорционально снижается до уровень, который может обрабатывать PIC, и вводится через контакт 7 (AN0).Четыре универсальных выходы на контактах 2,3,5 и 6 могут управлять светодиодами или динамиком (двухтактный выход динамика для больший объем). Контакт 4 (MCLR) может использоваться только как вход, поэтому он подключен к переключателю. который можно запросить, чтобы выбрать один из двух вариантов (например, напряжение отключения, настройка). В физическая схема довольно проста и должна быть легкой в ​​изготовлении. Что касается программного обеспечения, то это «просто» вопрос разработки программы и записи ее в PIC. . . кхм!


назад

Самодельный индикатор заряда.Подборка схем и комплектующих

Светодиодный индикатор уровня обычной или аккумуляторной батареи, где все пороги устанавливаются с помощью потенциометров, можно собрать по схеме, приведенной в этом материале. Огромный плюс в том, что работает от батареек от 3 до 28 В.

Цепь индикатора разряда аккумулятора

Сами светодиодные индикаторы бывают разных типов и цветов, рекомендуемые указаны на самой схеме. Из-за различий в прямом падении напряжения, токоограничивающие резисторы должны быть отрегулированы для достижения наилучших характеристик и однородности свечения.По схеме R18-R22 предлагается такое же сопротивление — учтите, что эти резисторы в итоге не должны быть равными. Однако если все они одного цвета, одного номинального резистора будет достаточно.

Цвет светодиода — уровень заряда

  • Красный : от 0 до 25%
  • Оранжевый : 25–50%
  • Желтый : 50 — 75%
  • Зеленый : 75 — 100%
  • Синий :> 100% напряжение

Здесь LM317 работает как простой источник опорного напряжения 1.25 В. Минимальное входное напряжение должно превышать выходное напряжение на пару вольт. Минимальное входное напряжение = 1,25 В + 1,75 В = 3 В. Хотя LM317 имеет минимальную нагрузку на даташет 5 мА, не обнаружено ни одного экземпляра, который не работал бы при 3,8 мА. Именно резистор R5 (330 Ом) обеспечивает минимальную нагрузку.

При тестировании в АКБ оценили уровень заряда 4.5, именно для него на диаграмме есть напряжения. Настройка происходит следующим образом: сначала необходимо определить напряжения срабатывания каждого компаратора в соответствии с уровнем разряда батареи, затем напряжение нужно разделить на коэффициент деления делителя напряжения.Итак, для 4.5 в аккуме это выглядит так:

Пороговое значение напряжения

  • 4,8 В 1,12 В.
  • 4,5 В 1,05 В.
  • 4,2 0,98 В.
  • 3,9 В 0,91 В.

Индикатор работы состояния АКБ

Микросхема LM317 U3 является источником опорного напряжения 1,25 В. Резисторы R5 и R6 образуют делитель напряжения, который снижает напряжение аккумуляторной батареи до уровня, который находится рядом с опорным значением напряжения.Элемент U2A представляет собой усилитель, поэтому независимо от того, сколько тока потребляет этот узел, напряжение остается стабильным. Резисторы R8 — R11 обеспечивают высокое сопротивление входов компаратора. U1 состоит из четырех компараторов, которые сравнивают опорное напряжение потенциометров с напряжением батареи. OU LM358 U2B — тоже работает как своеобразный компаратор, управляющий светодиодом нижнего порядка.

На граничных значениях напряжения светодиоды могут не светиться четко, как правило, между двумя соседними светодиодами возникает мерцание.Чтобы предотвратить это, через R14 — R17 добавляется небольшое количество положительного напряжения обратной связи.

Контрольный индикатор

Если тестирование проводится непосредственно от аккумулятора, учтите, что защита от обратной полярности не предусмотрена. Силовую цепь лучше изначально подключить через резистор 100 Ом, чтобы ограничить возможные неисправности. А после определения правильной полярности этот резистор можно снимать.

Упрощенная версия индикатора

Для тех, кто хочет собрать устройство попроще, можно исключить микросхему U2, все диоды и некоторые резисторы.Советуем начать с этой версии, а потом, убедившись в штатной работе, собрать полную версию индикатора разряда аккумулятора. Всем удачи!

Самый простой вариант показан на рисунке 1. Если напряжение на выводе B + равно 9 В, будет гореть только зеленый светодиод, так как напряжение на основе Q1 равно 1,58 В, а напряжение на эмиттере равно напряжению. падение на светодиоде D1, в типичном случае оно составляет 1,8 В, а Q1 находится в закрытом состоянии. По мере уменьшения заряда аккумулятора напряжение на светодиоде D2 остается почти неизменным, а нагрузка на базу уменьшается, и в какой-то момент Q1 начнет проводить ток.В результате часть тока будет разветвлена ​​на красный светодиод D1, и эта доля будет увеличиваться до тех пор, пока весь ток не потечет на красный светодиод.

Рисунок 1. Базовая схема монитора напряжения батареи.

Для типичных элементов двухцветного светодиода различие в постоянных напряжениях составляет 0,25 В. Именно этим значением определяется область перехода от зеленого цвета свечения к красному.Полное изменение цвета свечения, задаваемое соотношением сопротивлений резисторов делителя R1 и R2, происходит в диапазоне напряжений

.

Середина области перехода от одного цвета к другому определяется разницей напряжений на светодиоде и базе-эмиттере транзистора и составляет примерно 1,2 В. Таким образом, изменение B + с 7,1 В до 5,8 В приведет к зеленое свечение меняется на красное.

Различия в напряжениях будут зависеть от конкретных комбинаций светодиодов и, возможно, их будет недостаточно для полного переключения цветов.Однако предложенную схему все же можно использовать, включив диод последовательно с D2.

На рисунке 2 резистор R1 заменен на стабитрон, в результате чего область перехода становится намного более узкой. Делитель больше не влияет на схему, а полное изменение цвета свечения происходит при изменении напряжения на + всего 0,25 В. Напряжение точки перехода будет 1,2 В + V z. (Здесь V z — напряжение на Stabilong, в нашем случае равное примерно 7,2 В).

Недостатком такой схемы является привязка к ограниченному масштабу стабилизирующих напряжений.Еще более усложняет ситуацию то, что низковольтные стабилизаторы имеют слишком плавный ход характеристик, что не позволяет точно определить, каким будет напряжение V z при малых токах в схеме. Одним из вариантов решения этой проблемы может быть использование резистора, включенного последовательно со стабилитроном, чтобы иметь возможность иметь небольшую регулировку из-за небольшого увеличения переходного напряжения.

В качестве резисторов резисторов схема потребляет ток около 1 мА. Со светодиодами повышенной яркости этого достаточно для использования устройства в помещении.Но даже такой небольшой ток очень важен для 9-вольтовой батареи, поэтому вам придется выбирать между дополнительным потреблением тока и риском оставить питание включенным, когда в нем нет необходимости. Скорее всего, после первой внеплановой замены аккумулятора вы почувствуете пользу этого монитора.

Схема может быть преобразована так, чтобы переход от зеленого свечения к красному происходил в случае увеличения входного напряжения. Для этого транзистор Q1 необходимо заменить на NPN и поменять местами эмиттер и коллектор.А с помощью пары транзисторов NPN и PNP можно сделать оконный компаратор.

Принимая во внимание довольно большую ширину переходной области, схема на рис. 1 лучше всего подходит для 9-вольтовых батарей, а схему на рис. 2 можно адаптировать для других нагрузок.

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 разряда, а вторая — для индикатора уровня заряда.

Единственное отличие состоит в добавлении N-P-N транзистора, который будет включать любое сигнальное устройство, например, светодиод или зуммер. Ниже я приведу метод расчета сопротивления R1 и примеры на некоторых напряжениях.

Stabilod работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью R1 и R2. В случае индикатора разряда светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше необходимого.Поэтому в схему добавлен транзистор N-P-N.

Как видите регулируемая стабилизация регулирует отрицательный потенциал, поэтому в схему добавлен резистор R3, задача которого — включить транзистор при выключенном TL431. Этот резистор на 11К, подобран методом проб и ошибок. Резистор R4 служит для ограничения тока на светодиоде, с его помощью можно рассчитать.

Конечно можно обойтись и без транзистора, но тогда светодиод погаснет, когда напряжение упадет ниже отображаемого уровня ниже.Конечно, такая схема не будет работать при низких напряжениях из-за отсутствия достаточного напряжения и / или тока для питания светодиода. У этой схемы есть один минус — постоянный ток потребления в районе 10 мА.

В этом случае индикатор заряда будет гореть постоянно, когда напряжение больше того, что мы определили с помощью R1 и R2. Резистор R3 служит для ограничения тока на диоде.

Пора всем, что нравится больше всего — математика

Я уже говорил в начале, что напряжение пробоя может изменяться от 2.От 5 В до 36 В, введя «REF». А потому попробуем что-нибудь посчитать. Допустим, индикатор должен загореться, когда напряжение аккумулятора упадет ниже 12 вольт.

Сопротивление резистора R2 может быть любым номиналом. Однако лучше использовать круглые числа (для облегчения подсчета), например 1 кОм (1000 Ом), 10 кОм (10 000 Ом).

Резистор

R1 Рассчитайте по формуле:

R1 = R2 * (ВО / 2,5В — 1)

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

VO — напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12 В).

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

То есть сопротивление резисторов на 12В выглядит так:

А вот небольшой список для ленивых. Для резистора R2 = 1К сопротивление R1 будет:

  • 5В — 1К.
  • 7,2 В — 1,88 К
  • 9B — 2,6 К
  • 12 В — 3,8 К
  • 15Б — 5к.
  • 18Б — 6.2К.
  • 20Б — 7К.
  • 24В — 8,6К.

Для низкого напряжения, например, резистор R2 3,6 В должен иметь большее сопротивление, например 10 кОм, поскольку ток потребления будет меньше.

  • 20.09.2014

    Триггер — это набор с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназначенный для записи и хранения информации. Триггер может хранить 1 бит данных. Условное обозначение спускового крючка имеет вид прямоугольника, внутри которого буква Т.Слева от изображения прямоугольника идет суммирование входных сигналов. Обозначения сигнальных входов пишутся в дополнительном поле в левой части прямоугольника. …

  • 23.11.2017

    Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, используемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматизации. Он используется в основном для измерения температуры. Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между подключенными проводниками существует контактная разность потенциалов; Если приколы, связанные с кольцевым проводником, имеют одинаковую температуру, сумма таких различий…

  • 17.01.2019

    TEA5767 Imcessed by NXP используется для создания низковольтных FM-радиотюнеров. Усилия промежуточной частоты и демодуляции принятого сигнала, что позволяет управлять минимальным набором внешних компонентов. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ TEA5767: напряжение питания от 2,5 до 5 В Потребляемый ток при УПИТ = 5 В 12,8 мА Чувствительность 2 …

  • 20.09.2014

    Марка ферромагнитного материала, тип и тип магнитопровода выбирается в зависимости от назначения компонента, рабочей частоты, требований к электромагнитным помехам и т. д.В соответствии с ГОСТ 20249-80 магнитопроводы трансформаторов и дросселей, работающих на частоте 50 Гц, выполняются из электротехнической стали марок 1511, 1521, 3411, 3412 толщиной 0,2 … 0,5 мм. Применение магнитопроводов от …

Самое удивительное, что в схеме индикатора уровня заряда батареи нет ни транзисторов, ни микросхемы, ни стабилизации. Только светодиоды и резисторы включены таким образом, чтобы была индикация уровня напряжения.

Схема индикатора

Устройство основано на начальном истечении напряжения светодиода. Любой светодиод — это полупроводниковый прибор, у которого есть граничная точка напряжения, только при превышении которой он начинает работать (светиться). В отличие от лампы накаливания, имеющей практически линейную вольтамперную характеристику, светодиод очень близок к характеристике стабилизации, с резким крутым током при нарастании напряжения.
Если включить светодиоды в цепь последовательно с резисторами, то каждый светодиод начнет включаться только после того, как напряжение превысит сумму светодиодов в цепочке для каждого сегмента цепочки отдельно.
Порог напряжения или начала зажигания светодиода может варьироваться от 1,8 В до 2,6 В. все зависит от конкретной марки.
В результате каждый светодиод загорается только после того, как загорелся предыдущий.


Собрал схему на универсальной плате, прокладывая вывод элементов между собой. Для лучшего восприятия взял светодиоды разного цвета.
Такой индикатор можно сделать не только на шести светодиодах, а например, на четырех.
Вы можете использовать индикатор не только для заряда батареи, но и для создания индикации уровня на музыкальных колонках.Подключив устройство к выходу усилителя мощности, параллельно колонке. Таким образом, вы можете отслеживать критические уровни для акустической системы.
Можно найти и другие применения этой, по правде говоря, очень простой схемы.

TL431 Монитор напряжения батареи ~ Электронный узел

Контролируйте напряжение батареи или блока батарей с помощью шунтирующего регулятора

TL431 (также известного как LM431).
TL431 (на фото выше) — это регулируемый прецизионный стабилизатор шунта .Его выходное напряжение может быть установлено на любое значение от 2,5 В до 36 В с использованием двух внешних резисторов (действующих как делитель напряжения ).

Обладая очень крутыми характеристиками включения, TL431 является отличной альтернативой стабилитрону во многих приложениях. В этой статье мы рассмотрим, как TL431 можно использовать для создания очень простого монитора состояния батареи .
Щелкните здесь, чтобы просмотреть нашу статью о создании монитора состояния батареи с стабилитроном .

Полную версию National Semiconductor LM431 Datasheet (PDF) можно просмотреть, нажав здесь.
Обратите внимание, что TL431 также часто обозначается как LM431 и также может быть описан как программируемый источник опорного напряжения .

Использование TL431

TL431 чаще всего встречается в TO-92 упаковка изображена в начале статьи — кусок черного цвета пластик, из которого выступают три ножки.Ниже представлены соединения с надписью — REF
— это опорное напряжение.

.. и здесь ниже показано, как TL431 представлен на принципиальных схемах


TL431 с можно недорого купить практически в любом магазине электроники. компоненты по всему миру. Мы также продаем их в магазине REUK Shop .

Цепь монитора напряжения TL431



Выше показана принципиальная схема монитора напряжения на базе TL431 .Цель монитора — просто загореться светодиодом при достижении заданного напряжения — идеально подходит для зарядного устройства для солнечных батарей , чтобы вы знали, когда батареи достигли полной зарядки.
Простое уравнение, показанное выше, дает верхний предел — в данном случае напряжение, при котором LED загорится. Поскольку опорное напряжение (Vref) зафиксировано на уровне 2,5 Вольт в TL431 два резистора просто выбираются для обеспечения желаемый результат.

Например, если вам нужно, чтобы светодиод загорелся когда входное напряжение достигает 7 вольт, R1 может быть установлен на 1K8 (1800 Ом) и R2 до 1К. Умножение 2,5 на (1+ (1800/1000)) дает 7,0 Вольт. именно так, как требуется.

В идеале используемые резисторы R1 и R2 должны иметь сопротивление более 1 кОм, чтобы гарантировать, что опорный входной ток остается ниже предела безопасного использования 10 мА .

Резистор с маркировкой R4 , подключенный параллельно светодиоду, предотвращает мягкое свечение светодиода, когда входное напряжение все еще ниже уровня при включении Напряжение.В наших экспериментах мы успешно использовали резистор сопротивлением 1 кОм. (Более низкое значение сопротивления, используемое для R4, для более резкого включения

Резистор R3 предназначен для защиты светодиода от чрезмерного тока — мы использовали резистор 500 Ом, но выбранное значение зависит от спецификация используемого светодиода и требуемая яркость.

— то есть небольшое увеличение напряжения заставляет светодиод внезапно ярко загораться) Система управления на базе

TL431 в приложении для зарядного устройства.

Контекст 1

… приложения [5] — [7]. Это связано с простотой построения системы управления; Выход шунтирующего регулятора может использоваться непосредственно для управления оптопарой, изолирующей контур управления, и для реализации контроллера требуется очень небольшое количество дополнительных компонентов [8]. Типичная структура такого контроллера показана на рис. …

Контекст 2

… шунтирующий регулятор подключен к системе таким образом, что оба катода (т.е.например, через оптопарный диод) и опорный вход подключаются к выходному напряжению, образуя двухконтурную систему управления [5] — [11], известную [10] как быстрая петля и медленная петля (рис. 1) из-за их преобладающего частотные диапазоны. Считается, что медленный контур вводит отрицательную обратную связь аналогично операционным усилителям [5] — [7]. Однако опорный вход является неинвертирующим входом, и поэтому оба контура являются контурами положительной обратной связи по отношению к выходному току системы управления. это …

Контекст 3

… Типичная частота отсечки [1], [2] составляет около 10 кГц, что соответствует выходному эквивалентному конденсатору 70 нФ. Некоторые из шунтирующих регуляторов [3] имеют выходной каскад с более высоким коэффициентом усиления. Это дает более высокий и выходной конденсатор 22,5 и 3,2 соответственно. III. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ Типичная система управления, построенная на TL431, показана на рис. 1 и 4, где — коэффициент усиления считывания выходного напряжения и его сопротивление Тевенина. С точки зрения усиления контура, существенная передаточная функция — это передаточная функция от выходного напряжения к току, протекающему через диодную часть оптопары.Эта передаточная функция на самом деле является суммой медленной и быстрой циклической передачи …

Контекст 4

… (1) — (3) внизу страницы. Результирующие передаточные функции медленной и быстрой петли определены в (1) и (2) соответственно. Обозначения, используемые в (1) и (2) (рис. 1), указаны в …

Context 5

… системе управления на рис. 1 [3]. Результаты анализа показаны на рис. 8 и сравниваются с идеальной моделью, где бесконечно и равно нулю.Модель, использованная в [5] — [7], даст ответ, где величина является идеальной амплитудой, но фаза начинается с 90 вместо 90, показанных на рис. 8. Может быть очевидно, что в худшем случае (рис. 8, ответ 1), …

Контекст 6

… система управления на рис. 1 [3]. Результаты анализа показаны на рис. 8 и сравниваются с идеальной моделью, где бесконечно и равно нулю. Модель, использованная в [5] — [7], даст ответ, где величина является идеальной амплитудой, но фаза начинается с 90 вместо 90, показанных на рис.8. Может быть очевидно, что в худшем случае (рис. 8, характеристика 1) система управления не намного лучше, чем стабилитрон, включенный последовательно с диодом оптрона.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *