» » » SMD практикум № 2! Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста

 
 
 

SMD практикум № 2! Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста

Разместил MVV 28 ноября 2016. Просмотров: 2828

7 Длительная эксплуатация аккумуляторной батареи автомобиля достигается её поддержанием в заряженном состоянии. При этом вредны как перезаряд, так и переразряд аккумулятора.
Автолюбителям, особенно весьма далеким от техники, удобна простая оценка уровня заряда аккумулятора по принципу: «пониженный», «норма», «повышенный».

Если для наглядности использовать светодиоды разных цветов, оценить ситуацию можно, бросив взгляд на устройство.
SMD практикум № 2!  Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста

Конструкция выполнена на элементах для поверхностного монтажа, отличается простотой, малым током потребления, достаточной точностью определения технического состояния аккумуляторной батареи и удобством считывания результатов.

Проект является продолжением SMD практикума: SMD практикум № 1! 12 простых схем с несимметричным мультивибратором. Аналог микросхемы LM3909 из дискретных элементов

Принципиальная схема индикатора напряжения аккумулятора

показана на рис. 1, за основу взята схема из [2].
SMD практикум № 2!  Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста
Рис. 1. Схема индикатора автомобилиста

Устройство состоит из делителя напряжения R1 – R5, четырех компараторов, в качестве которых используется счетверенный операционный усилитель DA1, источника опорного напряжения DA2, представляющего собой стабилизатор с фиксированным выходным напряжением Uоп=5 В и пятиуровневого индикатора напряжения на разноцветных светодиодах HL1 – HL5.
Делитель напряжения R1 – R5 обеспечивает требуемые пороги срабатывания компараторов, выбранные следующим образом:
 — более 14,8 В – недопустимо большое напряжение (перезаряд аккумулятора), которое опасно выкипанием электролита;
 — 12,5…14,8 В – нормально заряженная батарея;
 — 11,8…12,5 В – остаток заряда позволяет эксплуатировать аккумулятор (продлить дальнейший разряд);
 — 10,8…11,8 В – необходимо срочно подзарядить аккумулятор во избежание сульфатации;
 — менее 10,8 В – «мы теряем его». Требуется провести восстановление аккумулятора и решить вопрос его дальнейшей эксплуатации.

Устройство индикации HL1 – HL5 реализовано таким образом, что срабатывание каждой последующей ячейки вызывает погасание предыдущей. При этом засвечивание двух индикаторов одновременно исключено.

Для крайних (аварийных) диапазонов индикации использованы светодиоды HL1, HL5 красного свечения.
Для диапазона менее 10,8 В применен мигающий светодиод HL1, а более 14,8 В – обычный HL5.
Далее, следуя логике технического состояния аккумулятора: HL2 – оранжевый светодиод, HL3 – желтый и HL4 – зеленый (норма).

Резисторы R8 – R11 – токоограничивающие. Токоограничивающий резистор R12 для мигающего светодиода HL1 в принципе не нужен, но не мешает его работе и позволяет при необходимости установить обычный светодиод.

Указанные на принципиальной схеме рис. 1 номиналы делителя R1 – R5 обеспечивают достаточную точность срабатывания компараторов для указанных выше пороговых напряжений и опорном напряжении Uоп=5 В.

Вид передней панели индикатора показан на рис. 2.
SMD практикум № 2!  Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста
Рис. 2. Передняя панель индикатора


Расчет делителя напряжения приведен в прилагаемом файле «Расчет делителя.xls».
При необходимости делитель легко пересчитывается указанием других требуемых порогов срабатывания компараторов.

Например, пороги срабатывания устройства, выбранные на основе опыта бывалых автоэлектриков, изображены на рис. 3.
SMD практикум № 2!  Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста
Рис. 3. Еще один вариант передней панели индикатора


Резисторы делителя R1 – R5 могут быть пересчитаны для контроля аккумуляторной батареи на работающем двигателе автомобиля (рис. 4).
SMD практикум № 2!  Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста
Рис. 4. Уровни порогов срабатывания индикатора для контроля аккумуляторной батареи на работающем двигателе


В таблице приведены параметры резисторов делителя R1 – R5 для реализации трех указанных выше применений индикатора.
SMD практикум № 2!  Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста

Резистором R7 устанавливается точное значение опорного напряжение Uоп=5 В, вызванное разбросом выходных напряжение интегрального стабилизатора DA2 в бОльшую сторону.
При эксплуатации пробника нельзя сбрасывать со счетов закон Мерфи, который подсказывает, что все, что можно перепутать, будет перепутано. Все, что нельзя перепутать, тоже будет перепутано.
Для защиты от неверного подключения индикатора к аккумулятору установлены диоды VD1 и VD2.

Диод VD1, шунтирующий блокировочный конденсатор С1, предотвращает его переполюсовку, а также защищает входы DA1. Диод VD2 берет под защиту цепи питания микросхем DA1 и DA2.
Теперь «переполюсовка» совершенно не страшна индикатору.

Параметры индикатора автомобилиста:
Диапазон входных напряжений: 6…20 В;
Потребляемый ток: 15 мА.

Детали индикатора

Все резисторы SMD удобного для монтажа типоразмера 1206. Резисторы делителя R1 – R5 имеют точность 1%, остальные — 5%.

Конденсаторы С1, С3 танталовые типоразмера В на напряжение 25 В, С2 – керамический.

Светодиод HL1 – красный мигающий, HL2 – HL5 практически любые требуемых цветов свечения.

Я применил обычные светодиоды, но печатная плата позволяет установить и элементы для поверхностного монтажа.

Список деталей:
DA1 – Микросхема операционного усилителя LM324DR, корпус SO-14 – 1 шт.,
DA2 – Микросхема стабилизатора +5 В 78L05ABDR2, корпус SO8-150-1.27 – 1 шт.,
VD1, VD2 – Диод 1N4148W, корпус SOD-123 – 2 шт.,
HL1 – Светодиод LED DFL-3014SRC-B, кр. миг. d=3 мм – 1 шт.,
HL2 – Светодиод КИПД66Ж-Р, оранж. d=3 мм – 1 шт.,
HL3 – Светодиод КИПД66А-Ж; желт. d=3 мм – 1 шт.,
HL4 – Светодиод LED BL-BG3331K, зел. d=3 мм – 1 шт.,
HL5 – Светодиод 354ED кр. d=3 мм – 1 шт.,
R1 – Чип резистор F1206-16 кОм– 1 шт.,
R2 – Чип резистор F1206-1,2 кОм – 1 шт.,
R3 – Чип резистор F1206-750 Ом – 1 шт.,
R4 – Чип резистор F1206-1,8 кОм – 1 шт.,
R5, R6 – Чип резистор F1206-10 кОм – 2 шт.,
R7 – Чип резистор J1206-470 Ом (подбирается при налаживании) – 1 шт.,
R8 – R12 – Чип резистор J1206-1,5 кОм – 5 шт.,
C1, C2 – Конденсатор 4,7/25V танталовый B – 2 шт.,
C3 – Конденсатор 1206 0,1µF-Y5V 80-20% ЧИП – 1 шт.,
Печатная плата 38×30 мм.


Сборка индикатора

Печатная плата с размещением элементов показана на рис. 5.
SMD практикум № 2!  Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста
Рис. 5. Вид печатных дорожек и размещение элементов на печатной плате

Вначале монтируют все элементы, за исключением резистора R7, подбираемого при налаживании. Все элементы, кроме двух перемычек, устанавливают со стороны печатных дорожек.

Налаживание индикатора напряжений

Для налаживания понадобится регулируемый источник питания.
Целесообразно на время налаживания, на место резистора R7 включить реостатом переменный резистор 1 кОм.
С помощью регулируемого источника питания устанавливается напряжение 14,8 В, и вращением ручки переменного резистора добиваются начала зажигания светодиода HL5.

Измеряют сопротивление рабочей части резистора и устанавливают на место R7 резистор ближайшего номинала.
Далее проверяют другие пороги срабатывания индикатора и убеждаются в их соответствии выбранным.
При допуске резисторов R1 – R5 в 1% уточнения сопротивлений делителя обычно не требуется.

Итоги

Предлагаемый SMD практикум позволяет получить опыт в создании надежной и полезной конструкции.
Контроль за состоянием аккумулятора автомобиля рекомендуется осуществлять минимум два раза в год (весной и осенью). Своевременное приведение аккумулятора в рабочее состояние продлевает срок его эксплуатации.
Внешний вид собранного индикатора уровня заряда аккумулятора приведен во вводной части статьи.

Файлы

Схему, печатную плату и файл с расчетом делителя можно взять тут:
Файловый сервис доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Источники

1. SMD практикум! 12 простых схем с несимметричным мультивибратором. Аналог микросхемы LM3909 из дискретных элементов
2. Станков В. Вольтметр автолюбителя // Радиохобби, 2012, №4, с. 60.

Об авторе

Владимир Мосягин (MVV)
Россия, Великий Новгород
Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.
Специальность по диплому радиоинженер. К.т.н.

Автор книг "Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником", "Секреты радиолюбительского мастерства", соавтор серии книг "Для прочтения с паяльником" в издательстве "СОЛОН-Пресс", имею публикации в журналах "Радио", "Приборы и техника эксперимента" и др.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 64

Поделись с друзьями!


Связанные материалы:


Kaspersky FREE. Бесплатная годовая лицензия для России, Белоруссии и Украины

Привет, друзья! Очередной подарок от kaspersky.ru — антивирус «Kaspersky FREE». Спасибо...

Доработанный вариант малошумящего двухполярного источника питания

Здравствуйте, коллеги! Размещаю дополнение к статье «Малошумящий двухполярный блок питания...

17/01 киберсубботник на портале

Привет, дрУги! В ближайщую субботу на нашем портале и в магазине будет...

Тестер ёмкости автомобильного аккумулятора (ATmega8A + LM2575). Готовимся к зиме

Приветствую, граждане Датагории! Позвольте представить вам очередное моё творение — тестер...

Простой модульный вольтметр переменного напряжения на PIC16F676

Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого...

Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых

Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к моему проекту на Датагоре «Автоматическое...

Схемка в блокнот. Индикатор разрядки аккумуляторной батареи

При выездах и эксплуатации радиоаппаратуры от аккумуляторных батарей в полевых...

ВЧ детектор

Данный ВЧ детектор был изготовлен практически из подручных деталей с целью определения...

Бездроссельный автомобильный блок питания на IRS2153 для ноутбука и IPhone

Возникла необходимость запитать свой ноутбук от бортовой сети автомобиля. Не люблю...

Transformer: программа расчета маломощного (до 500 Вт) силового трансформатора на

Предлагаю начинающим очень простую программулину для расчета силовых трансформаторов. Автор...

Датагорская Ярмарка электроники v.2 открылась!

Уважаемые граждане Датагории и гости нашего кибер-города! После обновления открылась...

Узел коммутации обмоток выходных трансформаторов ламповых усилителей

Последнее время все мучил меня вопрос о быстрой и безболезненной коммутации вторичных...
<
  • Подписчик
28 ноября 2016 10:18

Игорь / StalKer-NightMan

  • Регистрация: 15.03.2012
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 84
 
  • 0
Спасибо, Владимир.
Как всегда толково, пунктуально все написано.

<
  • Гражданин
28 ноября 2016 23:14

Сергей / Yamazaki

  • Регистрация: 2.07.2009
  • Публикаций: 3
  • Комментариев: 136
 
  • 0
Для точного соблюдения концепции можно было применить smd светодиоды и smd перемычки вместо проволочных. Чтобы ни одного отверстия в плате good

<
  • Главный редактор
28 ноября 2016 23:44

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1603
 
  • 0
Серёга, это уже перфекционизмус! smile

<
  • Гражданин
29 ноября 2016 01:11

Юрий / Плинтус

  • Регистрация: 26.03.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 19
 
  • 0
В первом абзаце дважды - перезаряд...

<
  • Главный редактор
29 ноября 2016 11:46

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1603
 
  • 0
Юра, а если внимательно прочитать?
перезаряд и переРАзряд


Для подачи сообщения об ошибках выделяем предложение с ошибкой и жмём CTRL+ENTER. в появившемся окошечке указываем ваш правильный вариант.

<
  • Гражданин
30 ноября 2016 00:42

Юрий / Плинтус

  • Регистрация: 26.03.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 19
 
  • 0
Цитата: Datagor
Юра, а если внимательно прочитать?

"... мартышка к старости слаба глазами стала..."
=)

<
  • Гражданин
1 декабря 2016 05:21

Петър Атанасов / zxxz22

  • Регистрация: 2.12.2008
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 2
 
  • 0
Очень уместно построено устройство! Компараторы обеспечивают очень точное измерение. В начале 90-х годов у нас - в Болгарии появились аналогичные тестеры показывая состояние автомобильных аккумуляторов. Точно так же устройства также использованы светодиоды, но к сожалению, нет точного порога активации.Единственная хорошая новость в том, что они были вовлечены в прикуриватель, и это видно в салоне. Поэтому мое предложение сжать немного плату (R1-R7 могут быть F0603, так как они не рассеивают высокой мощности) и подключиться к гнезду прикуривателя.Также целесообразно предложение Сергея светодиоды будут smd! Поздравляем!

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.