Індикатори ступеня розряджання акумуляторних батарей. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Зарядні пристрої, акумулятори, гальванічні елементи

 Коментарі до статті

Контроль стану акумуляторних батарей – турбота як власників автомобілів, так і радіоаматорів, які застосовують їх у переносній апаратурі або у складі резервних джерел живлення. Недотримання правил експлуатації акумуляторів (перезаряд, глибокий розряд) скорочує термін служби та погіршує характеристики цих виробів.

У радіоаматорській літературі описано чимало пристроїв, призначених контролю напруги батарей. Для акумуляторів малої ємності головна вимога - малий споживаний струм. Такій вимогі відповідає, наприклад, однопороговий сигналізатор [1], що споживає в режимі очікування всього 2 мкА. Для автомобільних акумуляторів цілком підходять "ненажерливі", але з ширшими можливостями двопорогові індикатори, наприклад, запропоновані в [2, 3].

Сигналізація стану батареї в них здійснюється по-різному: в першому пристрої при зниженні напруги нижче порога вмикається і постійно світиться єдиний світлодіод; у другому безперервно світиться єдина лампа розжарювання при виході напруги за верхню (або нижню) межу; у третьому використовують два світлодіоди, і стан батареї визначають за яскравістю їх свічення (половинною або нормальною).

Безперечно, що такі варіанти сигналізації не зовсім зручні - індикатор, що постійно світиться, слабо привертає увагу (тим більше що на приладовій дошці автомобіля індикаторів, що світяться, більш ніж достатньо), а розрізнити ще й ступінь яскравості світіння світлодіодів дуже важко, особливо при денному світлі.

Принциповою відмінністю представлених у цій статті конструкцій є те, що нестандартні режими індикуються миготливими індикаторами, які з більшою ймовірністю здатні привертати увагу. Це особливо важливо, якщо вони не завжди перед очима (як приладовий щиток в автомобілі), а розташовані в блоці резервного живлення, який набагато рідше контролюють візуально – проблеми з виходом напруги батареї з норми досить рідкісні. Однак необхідно бути впевненим, що батарея заряджена або заряджається, а також знати рівень її розрядки.

На рис.1 зображена принципова схема індикатора для контролю напруги в межах 7-9 акумуляторної батареї типу 7Д-0,115, які часто використовують в переносній апаратурі. За основу взято схему, опубліковану в [1], де джерело опорної напруги та поріговий пристрій виконані на універсальній логічній мікросхемі К176ЛП1, причому зазначений авторами цієї публікації недолік - помітна залежність порога від навколишньої температури (знижується на 0,25 В зі зростанням температури на 10 °С) можна вважати цілком прийнятною платою за мале енергоспоживання. Цей датчик, крім зміни параметрів кількох резисторів, доповнений генератором імпульсів КМОП-інверторах К176ЛА7.

(Натисніть для збільшення)

Напруга контрольованого акумулятора з дільника на резисторах R1-R3 подається на вхід компаратора (3 DD1 висновок). Якщо напруга на ньому виявиться вище за встановлений резистором R2 порога, на його виході (висновок 12) - лог."0", який утримує генератор імпульсів у загальмованому стані. При цьому на виведенні 3 DD1 - лог. "1", а інвертор DD2.3 забезпечує вимикання світлодіода. У цьому стані енергоспоживання не перевищує кількох мікроампер, що дозволяє підключати індикатор до акумулятора, минаючи вимикач живлення, та контролювати його стан постійно.

Якщо напруга виявляється нижче порога, то на виході компаратора з'являється лог.1", що запускає генератор на елементах DD2.1-DD2.2. і менший, ніж у прототипі [1], але все-таки значний струм (одиниці міліампер).

З'єднання світлодіода VD1 безпосередньо з виходом інвертора без баластового резистора можливе, оскільки логічний елемент діє як джерело струму - вихідний струм обмежується величинами початкових струмів КМОП-структур та узгоджується з інтервалом робочих струмів більшості світлодіодів [4].

На рис.2 показано друковану плату пристрою (вид із боку провідників).

Передбачена можливість складання резисторів R1 та R4 з кількох послідовно з'єднаних меншого опору. Вхіди зайвого елемента 2І-НЕ мікросхеми DD2, що не використовуються, заземлені.

Друга конструкція розроблена для функціонування у складі аварійного джерела живлення зі стаціонарною герметичною акумуляторною батареєю FIAMM-GS 12 ємністю 7,2 А.ч. На відміну від автомобільних батарей, в такому джерелі живлення батарея заряджається від зарядного пристрою постійно, через обмежувач струму і напруги. При правильному конструюванні перезаряд практично виключений і індикувати підвищену напругу зайве.

Але вкрай необхідний контроль ступеня розряду батареї після зникнення напруги та перемикання споживачів на резервне джерело, щоб запобігти глибокому розрядку і вчасно відключити це навантаження. Бажано також, щоб індикатор розряду показував кілька рівнів - близький до номінального заряду (при підзарядці акумуляторної батареї від мережі), а також розряд, наприклад, на рівні 50 і 75%.

Принципова схема індикатора, який відповідає таким вимогам, показана на рис.3. Він має вже двопороговий компаратор (за основу взято схему включення двох операційних підсилювачів [2]), який у поєднанні з генератором імпульсів і двома світлодіодними індикаторами здатний показувати 3 ступені розрядки батареї, причому дві з них для більшої помітності - миготінням, при розрядці на половину ємності.

(Натисніть для збільшення)

Пороги спрацьовування компараторів встановлюють резисторами дільника напруги R1 (підстроювання), R2-R4. Зазначені у схемі номінали відповідають двом порогам: U1=12,1 (DA1.1) і U2=12,8 (DA1.2) при опорній напрузі Uоп = 3,3 В, отриманим від стабілітрону типу КС133А зарядного пристрою. При іншому застосуванні слід передбачити для нього місце на друкованій платі разом із резистором 1-1,2 кОм.

Один із компараторів (ОУ DA1.2) управляє генератором імпульсів, а другий (ОУ DA1.1) - кольором увімкненого світлодіода. Логіку роботи індикатора допоможе ілюструвати табл.

Таблиця 1

(Натисніть для збільшення)

Примітка: М - меандр шпаруватістю 2 та періодом ≥1 с.

Якщо напруга батареї перевищує U2, на виході компаратора DA1.2 (контрольна точка D) буде лог."0", який утримує генератор імпульсів, зібраний на елементах DD1.2, DD1.3, R5, C2 аналогічно до попередньої схеми, в режимі очікування . У контрольній точці G, куди підключені катоди обох світлодіодів, є лог. "0". Колір включеного в даний момент часу світлодіода визначається напругою на виході компаратора DA1.1 (контрольна точка C) - при лог. "0" згасне зелений VD4, але інвертор DD1.1 (контрольна точка E) увімкне червоний VD3.

Коли Ucc нижче за поріг U1, на виході DA1.2 у точці D з'являється лог."1", яка запускає генератор імпульсів, і в точці G з'являється меандр: при "0" світлодіоди горять, а при "1" вимкнені. Діоди VD1 та VD2 блокують появу на світлодіодах напруги зворотної полярності.

Незважаючи на те, що світлодіоди могли б бути підключеними до виходів логічних елементів DD1 безпосередньо, як у попередній конструкції, в даному пристрої встановлений баластний резистор R6. Це зроблено тому, що напруга живлення індикатора вище, і зелений світлодіод у черговому режимі світиться постійно. Щоб надмірно не розігрівати корпус і не перевищувати межа потужності для мікросхеми DD4, що рекомендується в [1], струм обмежений на рівні 10 мА - яскравість імпортного двоколірного світлодіода цілком достатня, щоб його включення було помітним навіть при денному світлі.

Таким чином, зелений індикатор, що постійно світиться, показує нормальний стан і достатній заряд акумулятора; миготіння зеленого свідчить про швидке вичерпання ємності; блимання червоного - на необхідність через короткий час відключити резервовані пристрої.

Струм індикатора близько 25-30 мА, що цілком прийнятно для стаціонарної акумуляторної батареї такої ємності.

На рис.4 показано друковану плату з боку провідників.

В обох пристроях можна використовувати такі деталі: резистори - будь-які відповідні за розміром; конденсатори: C1 – малогабаритні електролітичні на напругу не менше 16 В (їх ємність некритична), C2 – керамічні малогабаритні імпортні; світлодіоди типу АЛ307 або будь-які інші, які повторює конструкцію вважатиме відповідними за кольором та розміром.

У першому індикаторі мікросхему DD2 можна замінити на К561ЛА7, але аналогів DD1 в інших серіях не має. У другому індикаторі DA1 можна замінити (з корекцією друкованої плати) будь-якою парою одинарних або здвоєним ОУ з напругою живлення 15, а діоди VD1, VD2 - на КД521, КД522 з будь-яким індексом або імпортним аналогом 1N4148.

Налагодження обох пристроїв зводиться до підбору резисторів у дільниках та уточненню порогів підстроювальними резисторами. Описані конструкції експлуатуються без зауважень понад 2 роки.

література:

1. Ходаковський Є., Андрущенко В. Сигналізатор розрядки батареї акумуляторів//Радіо.-1986.-№11.С.62.
2. Маргуліс А. Автомобільний сигналізатор напруги// Радіо.-1987. № 2.-С.54-55.
3. Серебровський О. Індикатор напруги акумуляторної батареї автомобіля//Радіо.-1991. - №12.С.64.
4. 4. Данюк Д., Пілько Г. Застосування серії 176 зі світлодіодами//Радіоаматор.-1994.- №2.-С.24.

Автори: А.І. Хоменко, В.П. Чигринський

Дивіться інші статті розділу Зарядні пристрої, акумулятори, гальванічні елементи.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву У чистому повітрі живуть довше 11.12.2012 Вчені Гарвардської школи охорони здоров'я (HSPH) виявили прямий зв'язок між чистим повітрям та збільшенням тривалості життя. Дослідження проводилося в 545 округах у США – це наймасштабніше на сьогоднішній день дослідження, яке оцінило скорочення кількості дрібних твердих частинок та його зв'язок із тривалістю життя. Вчені зосередили увагу вплив на здоров'я людини дрібних твердих частинок діаметром менше 2,5 мкм. Численні дослідження вже показали зв'язок між постійним впливом твердих частинок та зростанням серцевих захворювань, а також підвищеною смертністю. Однак уперше вдалося з'ясувати, як очищення повітря впливає на тривалість життя. Виявилося, що у США скорочення концентрації мікрочастинок на 10 мікрограмів на кубічний метр (10 мкг/м3) у період із 2000 по 2007 роки збільшив середню тривалість життя людей на 0,35 років. Ці кілька місяців є серйозним статистично значущим збільшенням, хоча домогтися цього збільшення було непросто: посилення екологічних норм, боротьба з курінням, оптимізація транспортної сфери тощо. У результаті дослідження з'ясувалися деякі цікаві подробиці. Так, зниження забруднення повітря призвело до збільшення життя у містах, ніж у селах. Зважаючи на все, у сільській місцевості склад мікрочастинок відрізняється. Також більший позитивний ефект спостерігався у жінок, ніж у чоловіків. Таким чином, вчені вперше надали прямі докази того, що екологічна політика щодо очищення повітря від мікрочастинок позитивно впливає на тривалість життя. Сучасна медицина, здоровий спосіб життя, поряд з чистим повітрям та їжею можуть суттєво продовжити період активних людей. Це позитивно позначається на економіці та психологічному кліматі в суспільстві.

Інші цікаві новини:

▪ Сплющена зірка

▪ Ефективна добавка до бензину

▪ Компанія NXP підвищить безпеку електронних паспортів

▪ Ультрабук-гібрид Toshiba Portege Z10T

▪ Гарнітура PlayStation VR для PS5

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Детектори напруги поля. Добірка статей

▪ стаття Механічні коливання. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Як виміряти і зважити Сонце? Детальна відповідь

▪ стаття Ліквідація підприємств за умови порушення охорони праці

▪ стаття Автомат для холодильника Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття S-метр у радіостанції АЛАН-100+. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024