Indikator pengisian baterai adalah hal yang penting di rumah setiap pengendara. Relevansi perangkat semacam itu meningkat berkali-kali lipat ketika, karena alasan tertentu, sebuah mobil menolak untuk dihidupkan pada pagi musim dingin yang dingin. Dalam situasi ini, ada baiknya memutuskan apakah akan menelepon teman untuk datang dan membantu Anda memulai dari baterai Anda, atau apakah baterai sudah lama mati, karena dayanya habis di bawah tingkat kritis.
Mengapa memantau kondisi baterai Anda?
Sebuah aki mobil terdiri dari enam buah aki yang dihubungkan secara seri dengan tegangan suplai 2,1 – 2,16V. Biasanya, baterai harus menghasilkan 13 - 13.5V. Pengosongan baterai secara signifikan tidak boleh dibiarkan, karena hal ini mengurangi kepadatan dan, karenanya, meningkatkan suhu beku elektrolit.
Semakin tinggi tingkat keausan baterai, semakin sedikit waktu yang dibutuhkan untuk mengisi daya. Di musim panas, hal ini tidak penting, tetapi di musim dingin, lampu samping yang terlupakan saat dinyalakan dapat “mematikan” baterai sepenuhnya pada saat dikembalikan, sehingga isinya menjadi bongkahan es.
Dalam tabel Anda dapat melihat titik beku elektrolit, tergantung pada tingkat muatan unit.
| Ketergantungan titik beku elektrolit pada status pengisian baterai | ||||
|---|---|---|---|---|
| Kepadatan elektrolit, mg/cm. kubus | Tegangan, V (tanpa beban) | Tegangan, V (dengan beban 100 A) | Tingkat pengisian daya baterai, % | Suhu beku elektrolit, gr. Celsius |
| 1110 | 11,7 | 8,4 | 0,0 | -7 |
| 1130 | 11,8 | 8,7 | 10,0 | -9 |
| 1140 | 11,9 | 8,8 | 20,0 | -11 |
| 1150 | 11,9 | 9,0 | 25,0 | -13 |
| 1160 | 12,0 | 9,1 | 30,0 | -14 |
| 1180 | 12,1 | 9,5 | 45,0 | -18 |
| 1190 | 12,2 | 9,6 | 50,0 | -24 |
| 1210 | 12,3 | 9,9 | 60,0 | -32 |
| 1220 | 12,4 | 10,1 | 70,0 | -37 |
| 1230 | 12,4 | 10,2 | 75,0 | -42 |
| 1240 | 12,5 | 10,3 | 80,0 | -46 |
| 1270 | 12,7 | 10,8 | 100,0 | -60 |
Penurunan tingkat biaya di bawah 70% dianggap kritis. Semua peralatan listrik otomotif mengkonsumsi arus, bukan tegangan. Tanpa beban, bahkan baterai yang sangat kosong pun dapat menunjukkan tegangan normal. Namun pada level rendah, saat mesin dihidupkan, akan terjadi penurunan tegangan yang kuat, yang merupakan sinyal yang mengkhawatirkan.
Bencana yang akan datang dapat diketahui secara tepat waktu hanya jika indikator dipasang langsung di kabin. Jika, saat mobil berjalan, terus-menerus memberi sinyal tentang pelepasan muatan, inilah waktunya untuk pergi ke bengkel.
Indikator apa saja yang ada
Banyak baterai, terutama baterai bebas perawatan, memiliki sensor internal (higrometer), yang prinsip pengoperasiannya didasarkan pada pengukuran kepadatan elektrolit.
Sensor ini memantau kondisi elektrolit dan nilai relatif indikatornya. Sangat tidak nyaman untuk naik ke bawah kap mobil beberapa kali untuk memeriksa kondisi elektrolit dalam mode pengoperasian yang berbeda.
Perangkat elektronik jauh lebih nyaman untuk memantau kondisi baterai.
Jenis indikator pengisian daya baterai
Toko otomotif menjual banyak perangkat ini, berbeda dalam desain dan fungsinya. Perangkat pabrik secara kondisional dibagi menjadi beberapa jenis.
Menurut metode koneksi:
- ke soket pemantik rokok;
- ke jaringan on-board.
Dengan metode tampilan sinyal:
- analog;
- digital.
Prinsip pengoperasiannya sama, menentukan tingkat pengisian baterai dan menampilkan informasi dalam bentuk visual.
Diagram skema indikator Bagaimana cara membuat indikator pengisian baterai menggunakan LED?
Ada lusinan skema pengendalian yang berbeda, namun memberikan hasil yang sama. Anda dapat merakit sendiri perangkat semacam itu dari bahan bekas. Pilihan rangkaian dan komponen hanya bergantung pada kemampuan, imajinasi, dan jangkauan toko radio terdekat.
Berikut adalah diagram untuk memahami cara kerja indikator pengisian baterai LED. Model portabel ini dapat dirakit “berlutut” dalam beberapa menit.
D809– dioda zener 9V membatasi tegangan pada LED, dan pembedanya sendiri dipasang pada tiga resistor. Indikator LED ini dipicu oleh arus dalam rangkaian. Pada tegangan 14V ke atas, arus cukup untuk menyalakan semua LED, pada tegangan 12-13.5V menyala VD2 Dan VD3, di bawah 12V - VD1.
Opsi yang lebih canggih dengan suku cadang minimum dapat dirakit menggunakan indikator tegangan anggaran - keping AN6884 (KA2284).
Rangkaian indikator tingkat pengisian baterai LED pada komparator tegangan
Rangkaian ini beroperasi berdasarkan prinsip komparator. VD1– dioda zener 7.6V, berfungsi sebagai sumber tegangan referensi. R1– pembagi tegangan. Pada pengaturan awal, diatur sedemikian rupa sehingga semua LED menyala pada tegangan 14V. Tegangan yang disuplai ke input 8 dan 9 dibandingkan melalui komparator, dan hasilnya diterjemahkan menjadi 5 level, menyalakan LED yang sesuai.
Pengontrol pengisian baterai
Untuk memantau kondisi baterai selama charger beroperasi, kami membuat pengontrol pengisian daya baterai. Sirkuit perangkat dan komponen yang digunakan dapat diakses semaksimal mungkin, sekaligus memberikan kontrol penuh atas proses pengisian ulang baterai.
Prinsip pengoperasian pengontrol adalah sebagai berikut: selama tegangan pada baterai di bawah tegangan pengisian, LED hijau akan menyala. Segera setelah tegangannya sama, transistor terbuka, menyalakan LED merah. Mengganti resistor di depan basis transistor akan mengubah level tegangan yang diperlukan untuk menghidupkan transistor.
Ini adalah sirkuit pemantauan universal yang dapat digunakan untuk baterai mobil berdaya tinggi dan baterai lithium mini.
Saya rasa topik ini akan relevan bagi mereka yang memiliki lebih dari dua mobil. Biasanya, yang satu digunakan di musim dingin, yang lain di musim panas. Artinya, salah satunya duduk di garasi atau tempat parkir satu musim dalam setahun. Dan saat dia berdiri di sana, kita tidak tahu bagaimana kinerja baterainya. Tidak, tentu saja Anda dapat “mengujinya” secara berkala dengan voltmeter atau membeli indikator yang sudah jadi, yang banyak terdapat di Ali-express yang sama (misalnya, dimasukkan ke dalam pemantik rokok). Tetapi saya ingin membuat indikator sendiri yang menunjukkan nilai antara sisa daya baterai. Misalnya, biaya lebih dari 75%, 75%, 50% dan 25%. Selain itu, saya ingin bermalas-malasan dengan kesehatan baterai sehingga saya tidak perlu lagi masuk ke bawah kap mobil dan membongkar pengisi daya jika tidak perlu.
Saya sudah lama mencari skema yang dapat diterima di Internet. Saya mengumpulkan beberapa. Tapi itu tidak sama. Histeresis indikasi sedemikian rupa sehingga akan lebih baik jika tidak ada, lebih mudah dan lebih dapat diandalkan untuk mengukur indikasi ini dengan tester. Entah pengaturannya mengambang dan tidak ada stabilitas, atau secara umum kecerahan LED berubah dengan lancar tergantung pada tegangan baterai dan pergi mencari tahu apa yang ada di dalamnya. Dan kemudian saya menemukan satu diagram di beberapa situs berbahasa Portugis. Ini sederhana sampai pada titik tidak senonoh dan sepertinya itu akan berhasil. Itu dibangun di atas penguat operasional UA741. Ini dia:
Di dalamnya saya hanya mengubah nilai dioda zener dari 6,2 V menjadi 7,5 V. Operasinya jelas. LED menyala pada pengaturan yang diinginkan (diatur dengan resistor pemangkasan R2). Lebih baik menggunakan R2 multi-putaran, karena mengaturnya ke tegangan yang diperlukan tidaklah mudah. Sensitivitas di zona pemicu sangat lembut dan putaran sekrup penyetel yang hampir tidak terlihat mengalihkan tegangan yang diinginkan ke samping.
Hal ini diperlukan untuk melakukan konfigurasi menggunakan sumber daya laboratorium yang presisi dan teregulasi dengan voltmeter digital yang menunjukkan sepersepuluh (atau lebih baik lagi, seperseratus, saya menyalakan penguji digital secara paralel) volt. Karena saya ingin melihat tingkat pengisian baterai dalam gradasi yang ditunjukkan di atas, saya menyusun rangkaian tiga blok tersebut. Berikut gambar stempelnya:
Saat baterai terisi penuh, tegangannya di atas 12,7 V, sementara tidak ada satu pun LED yang menyala dan semuanya baik-baik saja (foto 1).
Blok pertama menyalakan LED hijau ketika tegangan pada terminal baterai kurang dari 12,5 V, yang setara dengan sekitar 75% dari daya baterai (foto 2).
Yang kedua menyalakan LED kuning ketika tegangan di bawah 12,2 V, yaitu sekitar 50% muatan (Foto 3).
Nah yang ketiga, warna merah, menyala ketika tegangan di bawah 11,7 V atau sekitar 25% sisa daya baterai (Foto 4).
Saya menggunakan pengaturan tegangan untuk baterai AGM (saya punya ini di mobil saya). Untuk yang asam biasa bisa diganti dengan yang lain. Papan ditempatkan dalam wadah kecil (40 mm x 70 mm). Pada case ini saya menempatkan saklar tambahan berukuran kecil pada putusnya kabel positif untuk kenyamanan, agar tidak melepaskan klem dari terminal baterai ketika pengukuran tidak diperlukan dan agar perangkat tidak mengkonsumsi, meskipun kecil (sekitar 20 mA, terutama ditentukan oleh arus LED yang menyala) arus dari baterai. Kabel ganda berwarna merah-hitam dengan klem di ujungnya dihubungkan ke baterai dari perangkat (Foto 5).
Perangkat ini terhubung secara permanen ke terminal baterai mobil yang diparkir di garasi. Bila perlu, pergi ke garasi, tanpa “menari” yang tidak perlu, saya menyalakan sakelar pada perangkat, mengamati warna “lampu” yang menyala dan melihat apakah baterai saya sehat atau perlu “dirawat”.
Betapa eratnya baterai Li-ion memasuki kehidupan kita. Fakta bahwa mereka digunakan di hampir semua elektronik mikroprosesor sudah menjadi hal yang biasa. Jadi para amatir radio telah lama mengadopsinya dan menggunakannya dalam produk buatan mereka. Hal ini difasilitasi oleh keunggulan signifikan baterai Li-ion, seperti ukurannya yang kecil, kapasitas besar, dan banyak pilihan desain dengan berbagai kapasitas dan bentuk.
Baterai yang paling umum adalah 18650, tegangannya 3,7 V. Untuk itu saya akan membuat indikator pengosongan.
Mungkin tidak ada gunanya mengatakan betapa rendahnya debit berbahaya bagi baterai. Dan untuk semua jenis baterai. Penggunaan baterai yang benar akan memperpanjang umurnya beberapa kali lipat dan menghemat uang Anda.
Rangkaian indikator pengisian daya
Rangkaian ini cukup universal dan dapat beroperasi pada kisaran 3-15 volt. Ambang respons dapat diatur menggunakan resistor variabel. Jadi perangkat ini dapat digunakan untuk hampir semua baterai, baik itu baterai asam, nikel-kadmium (nicd) atau lithium-ion (Li-ion).
Sirkuit memonitor tegangan dan segera setelah turun di bawah level yang telah ditentukan, LED akan menyala, menunjukkan pengosongan baterai rendah.
Sirkuit menggunakan yang dapat disesuaikan (tautan tempat saya mendapatkannya). Secara umum, dioda zener ini adalah elemen radio yang sangat menarik, yang secara signifikan dapat membuat hidup lebih mudah bagi amatir radio ketika membangun sirkuit yang berkaitan dengan operasi stabilisasi atau ambang batas. Jadi bawalah ke dalam layanan, terutama ketika membangun pasokan listrik, sirkuit stabilisasi arus, dll.
Transistor dapat diganti dengan struktur NPN lainnya, analog domestik KT315, KT3102.
R2- menyesuaikan kecerahan LED.
R1 adalah resistor variabel dengan nilai nominal 50 hingga 150 kOhm.
Nilai R3 dapat ditingkatkan menjadi 20-30 kOhm untuk menghemat energi jika menggunakan transistor gain tinggi.
Jika Anda tidak memiliki stabilizer TL431 yang dapat disesuaikan, Anda dapat menggunakan sirkuit Soviet yang terbukti dengan dua transistor.
Ambang respons diatur oleh resistor R2, R3. Sebagai gantinya, Anda dapat menyolder satu variabel untuk memungkinkan penyesuaian dan mengurangi jumlah elemen. Transistor Soviet dapat diganti dengan BC237, BC238, BC317 (KT3102) dan BC556, BC557 (KT3107).
Sirkuit dapat dirakit di papan atau dipasang. Pasang tabung heat shrink dan tiup dengan pistol udara panas. Tempelkan dengan selotip dua sisi ke bagian belakang casing. Saya pribadi memasang papan ini di obeng dan sekarang saya tidak menggerakkan baterainya sampai baterainya benar-benar habis.
Anda juga dapat menghubungkan bel (squeaker) secara paralel dengan resistor dengan LED, dan kemudian Anda akan mengetahui secara pasti tentang ambang batas kritis.
Indikator Baterai Lemah dirancang untuk memberi Anda peringatan cepat ketika baterai Anda lemah, yang dapat membantu melindungi Anda dari banyak masalah. Rangkaian yang diusulkan cukup sederhana, dan semua penyesuaian terdiri dari pengaturan ambang respons dengan resistor variabel untuk menyalakan indikasi LED.
Untuk menyederhanakan desain buatan sendiri sebanyak mungkin, informasi tentang tingkat pengosongan baterai diterima sesuai dengan prinsip kolom LED, yaitu semakin tinggi tegangan baterai, semakin banyak LED yang menyala. Level yang lebih rendah ditunjukkan oleh LED merah (yang paling atas pada diagram), tegangan maksimum ditunjukkan oleh LED hijau bawah. Tidak adanya cahaya sama sekali menunjukkan pengosongan baterai yang sangat kritis.
Desainnya didasarkan pada empat komparator op-amp LM324, yang masing-masing mengontrol level tegangan tertentu.
Tegangan referensi 5 volt untuk keempat komparator berasal dari dioda zener dan resistansi R6.
Jika potensial pada input langsung op-amp lebih kecil dari potensial pada input inversnya, maka level logika rendah muncul pada output komparator dan LED tidak menyala. Jika tegangan referensi melebihi potensial pada input yang berlawanan, komparator akan beralih dan LED menyala. Setiap komparator memiliki levelnya masing-masing, yang disesuaikan dengan resistansi pembagi pada resistor R1-R5.
Varian dari desain ini, tetapi dengan penguat operasional LM 339, cocok untuk baterai dengan tegangan keluaran 6 atau 12 volt.
Gudang sirkuit mikro domestik mencakup seri KR1171, yang dirancang khusus untuk mengontrol penurunan tegangan suplai. Jadi kami menggunakannya untuk memantau tegangan pada baterai.
Konsumsi arus rendah dalam mode "Mati". memungkinkan desain ini untuk diintegrasikan ke dalam perangkat dengan pemantauan tegangan baterai secara terus menerus. Dalam hal ini, indikator dapat dihubungkan ke saklar daya perangkat, langsung ke terminal baterai. Untuk mengubah rangkaian indikator ini ke tegangan lain, cukup menggunakan rangkaian mikro seri KR1171 yang sesuai dan pilih resistor R1 untuk tegangan baru. Satu-satunya pengecualian adalah sirkuit mikro KR1171SP20, karena level ambang batasnya adalah 2V, dan generator pada sirkuit mikro K561LA7 tidak berfungsi.
Untuk mencapai dimensi minimal, Anda dapat menggunakan miniatur emitor sebagai pengganti speaker. Menggunakan resistansi R6 Anda dapat mengatur volume suara.
Desain ini dirancang untuk tegangan baterai dari 6 hingga 24 volt.
Rangkaian ini terdiri dari pembagi tegangan pada resistor R1 R2, transistor pertama bereaksi terhadap penurunan tegangan di bawah nilai yang diberikan, dan saklar elektronik pada transistor kedua memicu LED yang sangat terang melalui rangkaian pembuangan.
Ketika rangkaian dihubungkan ke baterai, yang tegangannya harus dikontrol, tegangan polaritas positif muncul di gerbang transistor pertama, diatur oleh resistor R2. Jika lebih tinggi dari ambang batas maka transistor terbuka, hambatan salurannya tidak lebih dari sepuluh Ohm, sehingga tegangan pada saluran transistor kedua VT2 cenderung nol dan tertutup, LED tidak menyala. , menunjukkan bahwa tegangan baterai normal. Ketika tegangan turun ke tingkat ambang batas, di mana tegangan pada gerbang transistor pertama menjadi di bawah ambang batas, transistor menutup, resistansi salurannya meningkat tajam dan tegangan pembuangan cenderung ke nilai tegangan suplai. Pada saat yang sama, sakelar transistor terbuka dan LED menyala, menunjukkan tingkat pengosongan baterai yang tidak dapat diterima.
Pemicu Schmitt dibuat pada transistor VT2, VT3, dan modul untuk melarang pengoperasiannya dibuat pada VT1. Rangkaian kolektor VT3 dilengkapi indikator HL1 yang terletak di dashboard. Saat panas, filamen indikator mempunyai resistansi sekitar 50 ohm. Resistansi benang indikator dingin beberapa kali lebih rendah. Oleh karena itu, transistor VT3 mampu menahan lonjakan arus pada rangkaian kolektor hingga level 2,5 A.
Tegangan jaringan on-board dikurangi tegangan pada dioda zener VD2 disuplai ke basis VT2 melalui pembagi R5-R6. Jika lebih tinggi dari 13,5 V, saklar pemicu Schmitt dan transistor VT3 ditutup, dan HL1 tidak menyala.
Hal yang paling mengejutkan adalah rangkaian indikator level pengisian baterai tidak mengandung transistor, sirkuit mikro, atau dioda zener. Hanya LED dan resistor yang dihubungkan sedemikian rupa sehingga tingkat tegangan yang disuplai ditunjukkan.
Rangkaian indikator
Pengoperasian perangkat didasarkan pada tegangan penyalaan awal LED. Setiap LED adalah perangkat semikonduktor yang memiliki titik batas tegangan, jika melebihi titik tersebut ia mulai bekerja (bersinar). Berbeda dengan lampu pijar yang mempunyai karakteristik arus-tegangan hampir linier, LED sangat mirip dengan karakteristik dioda zener, dengan kemiringan arus yang tajam seiring dengan meningkatnya tegangan.Jika Anda menghubungkan LED dalam suatu rangkaian secara seri dengan resistor, maka setiap LED akan mulai menyala hanya setelah tegangan melebihi jumlah LED dalam rangkaian untuk setiap bagian rangkaian secara terpisah.
Ambang batas tegangan untuk membuka atau menyalakan LED bisa berkisar antara 1,8 V hingga 2,6 V. Itu semua tergantung merek tertentu.
Akibatnya, setiap LED hanya menyala setelah LED sebelumnya menyala.
Saya merakit sirkuit pada papan sirkuit universal, menyolder output elemen bersama-sama. Untuk persepsi yang lebih baik, saya mengambil LED dengan warna berbeda.
Indikator seperti itu dapat dibuat tidak hanya dengan enam LED, tetapi, misalnya, dengan empat LED.
Indikator ini tidak hanya dapat digunakan untuk baterai, tetapi juga untuk membuat indikasi level pada speaker musik. Dengan menghubungkan perangkat ke output power amplifier, sejajar dengan speaker. Dengan cara ini Anda dapat memonitor level kritis untuk sistem speaker.
Dimungkinkan untuk menemukan aplikasi lain dari rangkaian yang sangat sederhana ini.
