260 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Делаем своими руками индикатор заряда аккумулятора контроллер

Индикатор уровня заряда аккумулятора и его применение в новом DIY бумбоксе.

  • Цена: $3.99
  • Перейти в магазин

Всем привет!
Давно не было от меня ничего самодельного и звучащего. Исправляюсь! Будет новый бумбокс 10 Вт.
Так же поговорим о двух вещах, которые не вошли в мой гид по портативным колонкам:
1. Удобный индикатор уровня заряда батареи.
2. Ликвидация земляной петли (фона) с помощью DC-DC преобразователя с гальванической развязкой.

Обзор индикатора уровня заряда аккумулятора
Применение таких индикаторов обширно:

Характеристики:
Поддержка: свинцовые, литий ионные и LiFePO4 аккумуляторы.
Вольтметр: 8-70 В.
Свинцовые аккумуляторы: 12, 24, 36 и 48 В.
Литиевые аккумуляторы 3-14S

В комплекте сам индикатор и кабель 20 см для подключения к аккумулятору:

Размеры: 60х31 мм, экран 43х11 мм.
Кнопка последовательно переключает: проценты заряда, напряжение вольт, выключено. Памяти режима нет.
У индикатора есть фланец:

Установочное отверстие: 59х29 мм.
Микросхемы:

Контроллер экрана TM1621D
Микроконтроллер nuvoton n76e003at20
Там же и кнопка для настроек.
Вот так подключается кабель:

Проверка:
Установлено на 12 В свинцовый акк:

Ставим на литий (кнопка сзади):

Помимо выбора типа аккумулятора, в таком небольшом устройстве еще есть куча настроек:

Мне нужно для бумбокса настройка на 3S лития:

По сравнению с таким индикатором:

у обозреваемого три преимущества:

  • Не нужно делать точное отверстие для установки
  • Есть доступная кнопка
  • Возможность работы как вольтметр

Наверх

Основа для корпуса бумбокса алюминиевая труба 85*85*2 мм:

Алюминиевая труба — это реально отличный вариант для портативной акустики, легкая и жесткая, а резонансы и призвуки легко победить.
История этого куска трубы интересна: валялась она на слесарном участке, ее нерационально использовали для подкладок для губок тисков. И я её спас от этой участи (быть прокладкой), унес домой, пусть уж лучше поёт в колонке.
Кусок был длинной 425 мм, это наложило определенный отпечаток на конструкцию бумбокса.
Для планируемых в конструкции динамиков по расчетам нужен 1 л чистого объема. Считаем: 1 л=0,83х0,83х1,44 дм Значит для каждого динамика нужно минимум 150 мм длины трубы, плюс объем самого динамика и перегородки — выходит что бы разместить электронику осталось только 100 мм=425 — 2*162,5. А это мало, ширина mp3 модуля уже больше — и было принято решение — часть электроники вынести из объема трубы в небольших корпусах на стенки трубы.

Список остальных составляющих:
Динамики AURA 2.5″ Обзор с параметрами. Дошли до них руки.
Модуль MP3 Tenda с переходом по папкам, которые фиг купишь на али
Усилитель TA2024 Дешевый и хороший
Пассивные излучатели 3″
Плата 20 А защиты и зарядки для лития 3S
Кнопка с подсветкой

Ну и по мелочи: кейс для 3 шт. аккумуляторов 18650, сами обычные 18650 из ноутбука, антенна, кабели…

Кто возится с самодельным аудио, думаю, не раз сталкивался с таким явлением, как земляная петля.
Помеха в полезный усиливаемый сигнал от разных потенциалов на общем проводе.
Земляная петля — это еще и контур, воспринимающий и излучающий помехи.

Земляная петля в моих компонентах:

выражается в слышимом фоне/шуме при работе компонентов даже при работе от аккумуляторов. От разных блоков питания для источника и усилителя проблем нет. Традиционные методы ликвидации успехов не принесли.

Ликвидация земляной петли

Традиционные советы:
1. Пускать общий провод из одной точки, например от «минуса» усилителя.
2. Разрыв сигнальной и силовой земли резистором несколько Ом.

Вот еще развернутый совет из книги Рогова И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей:
Самое главное требование, которое должно быть первостепенным: никогда нельзя объединять силовую
и сигнальную землю. Если земля входного разъема соединена с землей блока питания. Поэтому через проводник, соединяющий земли блока питания и усилителя протекает сразу два тока: ток входного сигнала и ток усилителя. Поскольку сопротивление этого провода не нулевое, то падение напряжения, создаваемое током усилителя, будет складываться со входным сигналом. В правильном варианте каждый ток протекает по своему проводу: отдельно ток входа, отдельно ток усилителя.

Простой и изящный метод ликвидации земляной петли подсказал мне Александр Alex_74 — применение преобразователя B1212 (о нем далее). Александр опытный специалист в построении DIY усилителей мощности. За все ему благодарность и плюсцов в карму.

Обзор DC-DC преобразователя B1212


B1212S-1WR2 — миниатюрные (Корпус SIP-4) DC-DC преобразователи из 12 В в 12 В, с гальванической развязкой и выходной мощностью 1 Вт.
Имеют высокий КПД во всем диапазоне нагрузок до 80%. Есть защита от КЗ с автоматическим восстановлением (но надо быть внимательным к полярности).
Есть версии на разное напряжение: 3, 5, 9, 12… В и варианты мощностью 1 и 2 Вт.
Все характеристики.
Схема подключения проста и логична:


4 ножки — две вход, и две выход.
Работает с 9 до 13 В, максимальный выходной ток 0.08 А. Выход нужно зашунтировать электролитом.
Обычный dc-dc преобразователь (например на lm317) не имеет гальванической развязки и земляную петлю не разрывает.

Ставлю в питание mp3 модуля B1212-1 Вт:

Фон пропадает начисто. Это работает!
Ставил еще дополнительный dc-dc повышающий чтобы поддерживать на питание модуля 12 В, но он оказался не нужен — B1212 работает до момента разрядки 3S блока аккумуляторов.
Но есть «но», которое важно учесть. Модуль mp3 tenda на максимуме потребляет 1,2-1,3 Вт и B1212 — 1 Вт уже не хватает не всегда (и B1212 нельзя подключать последовательно). Но есть…

B1212-2W (2 Вт)

Эти брал на ebay за US $3,66, упаковка получше, доставка тоже долгая и безтрековая.

Подключение по такой же схеме:


Сравнение с одно ваттной версией:

Теперь для модуля хватает мощности.

Изготовление бумбокса
Основу корпуса — алюминиевую трубу мы уже нашли, теперь подготовим ее.
Вырезаем отверстия в профиле:

Центральное отверстие под электронику.
Инструмент: сверло-балеринка, лобзик, гравер и конечно напильник.

Проверка платы защиты и зарядки:

Плата удобная: есть защита от КЗ (после КЗ требуется перезапуск платы зарядкой 12 В) и все защиты. Плата не имеет контроллера заряда (CC/CV), поэтому зарядка нужна специальная 12,6 В.
Схема подключения аккумуляторов:

Размечаем и нарезаем кучу резьбы М3:

желательно смазывать керосином.
Вклеиваю в трубу фанерные переборки отсеков с динамиками и добавляю на стенку трубы виброизоляцию STP:

Так же в объеме динамиков находится синтепон для подавления стоячих волн.
Пластиковые детали корпусов под электронику и заглушки покрасил серебристой краской:

Оклеиваю корпус пленкой под Пикачу:

если использовать промышленный фен дела идут лучше.
Ставлю динамики и защитные решетки из защит компьютерных вентиляторов:

Решетки подняты на латунных стойках, так как у подвеса динамиков большой ход.
Модуль потребляет: примерно 0,1 А — выходит 1,2 Вт.
Усилитель более прожорлив (около 6 Вт), но по сравнению с классом АБ, это мизер:

Смысла ставить высокотоковые аккумуляторы я не вижу, а вот с большой емкостью — это да. Ибо час работы на хорошей громкости, вот такая автономность с видавшими виды аккумуляторами из батареи старого ноутбука.
А вот откуда взялось 10 Вт выходной мощности.
Документация на TA2024:

Готовое устройство:

Торцы закрыты заглушками, в которых стоят 3″ пассивные излучатели, они дополнительно утяжелены монетками для выхода на низкий резонанс. Пробовал просто с заглушками (оформление закрытый ящик), но понравилось больше слушать с пассивными излучателями — бас с ними более насыщенный, «мясной».
Для удобства переноски есть ремень.
Сзади:


В корпусе расположен усилитель мощности с регулировкой громкости, там же антенна для FM. Гнездо для зарядки над корпусом.
Вот так в наружных корпусах вынесена электроника:

Модуль tenda:

На бок этой внешней коробки выведен линейный вход 3,5 мм и микрофон.
На дне наклеены резиновые ножки.
Индикатор аккумуляторов:

В комплекте с бумбоксом идет пульт от mp3 модуля (надо бы для него сделать карманчик или крепить его к корпусу на велкро липучку) и зарядное устройство 12,6 В 1,5 А.
Такое добротное вышло устройство, сапожник теперь с сапогами)) Бумбокс был проверен походом на шашлыки, всем понравилось.

Читать еще:  Описание двигателя G4JP

Бонусом общая измеренная (с 1 м) АЧХ бубмбокса:

К ней подшита АЧХ ближнего поля басовика и ПИ:


Звук очень даже полновесный. Но желательно направленность на слушателя.

Спасибо за внимание! Удачных конструкций!

Схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Автомобильный аккумулятор состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторных батарей с напряжением питания 2,1 — 2,16В. В норме АКБ должен выдавать 13 — 13,5В. Нельзя допускать значительного разряда аккумуляторной батареи, поскольку при этом падает плотность и, соответственно, повышается температура промерзания электролита.

Чем выше износ аккумулятора, тем меньшее время он удерживает заряд. В тёплое время года это не критично, а вот зимой забытые во включённом состоянии габаритные огни к моменту возвращения способны полностью «убить» аккумулятор, превратив содержимое в кусок льда.

В таблице можно увидеть температуру промерзания электролита, в зависимости от степени заряженности агрегата.

Критическим считается падение уровня заряда ниже 70%. Все автомобильные электроприборы потребляют не напряжение, а ток. Без нагрузки даже сильно разряженный аккумулятор может показывать нормальное напряжение. Но при низком уровне, во время запуска двигателя, будет отмечаться сильная «просадка» напряжения, что является тревожным сигналом.

Своевременно заметить приближающуюся катастрофу возможно лишь в том случае, когда непосредственно в салоне установлен индикатор. Если во время работы автомобиля он постоянно сигнализирует о разрядке – пора ехать на СТО.

Какие существуют индикаторы

Многие АКБ, особенно необслуживаемые, имеют встроенный датчик (гигрометр), принцип работы которого основан на измерении плотности электролита.

Этот датчик контролирует состояние электролит и ценность его показателей относительна. Не очень удобно по несколько раз залазить под капот автомобиля, что бы проконтролировать состояние электролита в разных режимах работы.

Для контроля состояния АКБ значительно удобнее электронные приборы.

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

В автомагазинах продаётся множество таких устройств, различающихся дизайном и функционалом. Фабричные приборы условно делятся на нескольких типов.

По способу подключения:

  • к разъёму прикуривателя;
  • к бортовой сети.

По способу отображения сигнала:

Принцип работы у них одинаков, определение уровня заряда АКБ и отображение информации в наглядном виде.

Принципиальная схема индикатора

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Существуют десятки разнообразных схем контроля, но результат они выдают идентичный. Подобное устройство возможно собрать самостоятельно из подручных материалов. Выбор схемы и комплектующих зависит исключительно от ваших возможностей, фантазии и ассортимента ближайшего магазина радиотоваров.

Вот схема для понимания как работает индикатор заряда аккумулятора на светодиодах. Такую портативную модель можно собрать «на коленке» за несколько минут.

Д809 – стабилитрон на 9В ограничивает напряжение на светодиодах, а на трёх резисторах собран сам дифференциатор. Такой светодиодный индикатор срабатывает на силу тока в цепи. При напряжении 14В и выше сила тока достаточно для свечения всех светодиодов, при напряжении 12-13,5В светятся VD2 и VD3, ниже 12В — VD1.

Более продвинутый вариант при минимуме деталей можно собрать на бюджетном индикаторе напряжения — микросхеме AN6884 (KA2284).

Схема led индикатора уровня заряда АКБ на компараторе напряжения

Схема работает по принципу компаратора. VD1 – стабилитрон на 7,6В, он служит в качестве эталонного источника напряжения. R1 – делитель напряжения. При первоначальной настройке он выставляется в такое положение, чтобы при напряжении 14В светились все светодиоды. Напряжение, поступающее на входы 8 и 9, сравнивается через компаратор, а результат дешифруется на 5 уровней, зажигая соответствующие светодиоды.

Контроллер зарядки АКБ

Что бы отслеживать состояние аккума во время работы зарядного устройства, делаем контроллер заряда АКБ. Схема устройства и используемые компоненты максимально доступны, в то же время обеспечивают полный контроль над процессом подзарядки батарей.

Принцип работы контроллера следующий: пока напряжение на аккумуляторе ниже напряжения заряда – горит зелёный светодиод. Как только напряжение сравняется, открывается транзистор, зажигая красный светодиод. Изменение резистора перед базой транзистора меняет уровень напряжения, необходимого для открытия транзистора.

Это универсальная схема контроля, которую можно использовать как для мощных автомобильных аккумуляторов, так и для миниатюрных литиевых батареек-аккумуляторов.

Простой индикатор заряда и разряда аккумулятора

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.

Колхоз в ремонтном деле. Часть 2. Питание. Аккумуляторы.

Предыдущий пост: https://pikabu.ru/story/kolkhoz_v_remontnom_dele_chast_1_pit.
Итак, продолжаем тему ремонта и создания электрических узлов при помощи «подручных» материалов. Существуют ещё некоторые интересные платы, которые могут найти место в арсенале любого ремонтника или радиолюбителя.
3. Аккумуляторы. Контроллер заряда. Система заряда.
Некоторые пункты можно пропустить, если вы их уже знаете.
3.1. Теория гальванических элементов:
Известно, что в качестве первых портативных источников тока использовались одноразовые гальванические батареи. В них используются реактивы для одноразового получения электрической энергии. Как только реактивы прореагировали до конца — весь элемент можно выбросить. Многие в детстве начинают изучение электротехники именно с таких батареек, присоединяя к ним лампочки, моторы и т.п. Однако, такая электроэнергия чрезвычайно дорога, а использованные элементы без правильной утилизации сильно загрязняют окружающую среду (в основном, в них содержится непрореагировавшая щелочь — хлорид аммония). Практический опыт показал, что в природе такие остатки щелочи постепенно убивают вокруг все живые организмы и разъедают кожу/растения. Поэтому оборот данных элементов стараются ограничивать, а их стоимость с каждым годом повышается.
3.2. Теория аккумуляторов:
Для исправления данной проблемы были придуманы аккумуляторы — при обратном протекании тока реактивы восстанавливаются до первоначального. Однако, в обращении с аккумуляторами есть ряд нюансов — они требуют особый контроль за зарядом и разрядом, и его нарушение приводит к повреждению аккумулятора, а иногда — к пожару и взрыву. В большинстве портативной электроники используется литий-ионный вид аккумуляторов. Их рабочее напряжение варьируется от 3.6 до 4.2 Вольт.
3.3. Контроллер заряда аккумулятора в заводской аппаратуре. Его функции.
Задача контроллера заряда, установленного в заводском электронном устройстве — плавно довести напряжение с ограничением по току, а затем, по окончании заряда, отключить ток на аккумуляторной батарее (далее — АКБ). Самые простые контроллеры заряда должны содержать следующие узлы:
Измеритель напряжения, или цифровой вольтметр контролирует напряжение на батарее, и, соответственно ВАХ (Вольт-Амперной характеристике) определяет уровень заряда АКБ на текущий момент. Этот узел отправляет данные в процессор (и мы можем видеть уровень заряда батареи на текущий момент в графической оболочке), а также управляет работой остальных узлов контроллера заряда.
Логический блок КЗ (не путать с кз — коротким замыканием). Логический блок — набор элементов, микросхема, зачастую встроенная в сам КЗ. Эта микросхема содержит внутри маленький процессор и блок памяти (опционально). Процессор определяет режим работы ключа и управляет всеми операциями, производимыми с батареей. В памяти может быть записан режим заряда конкретного АКБ, используемого в устройстве (т.е. 1 час зарядить током 200 мА, второй час 100 мА и т.п.). Соблюдение режима заряда продлевает срок службы АКБ. Зачастую, сам процессор КЗ питается от заряжаемой им батареи. Поэтому, если батарея села ниже порогового напряжения старта КЗ, то КЗ не запустится и не будет заряжать батарею. Именно из-за этого телефоны, планшеты или ноутбуки с посаженными батареями становятся одним из видов т.н. «кирпичей». Решается данная проблема обычно дозарядкой АКБ в обход контроллера до уровня, когда КЗ сам может стартовать. Именно процессор КЗ принимает сведения с измерителя напряжения, и принимает решение о приостановке подачи тока, если батарея уже заряжена.
Выходной ключ — в основном, набор мощных транзисторов и диодов, регулирующих протекание тока через АКБ. Зачастую, при выходе из строя контроллера заряда, прекращает работу именно ключ. Это мощный силовой элемент, состоящий фактически из трёх каналов (входов/выходов). На вход ключа подводится напряжение заряда (в смартфонах и планшетах это +5В от шины USB). На выходе ключа подключена АКБ. Затвором (прим. на полевом транзисторе) — или базой (прим. на биполярном транзисторе) управляет логика контроллера питания.

Читать еще:  Какова реальная себестоимость 1 литра бензина

Исходя из свойств транзистора, чем сильнее будет ток на «слабом входе» (в биполярном транзисторе — переход «база-эмиттер»), тем сильнее он будет и на «сильном» (переход коллектор-эмиттер). Ток будет изменяться пропорционально. Благодаря этому свойству становится возможна реализация таких контроллеров. На слабом входе — логика КЗ. Ток ничтожный. На сильном — большой ток, заряжающий АКБ, соответственно режиму заряда.
Контроллер заряда может быть частью контроллера питания. Но, зачастую, его стараются выносить в отдельную микросхему.
3.4. Замена контроллера заряда. Колхоз.
В радиомагазине можно приобрести такую платку (её стоимость — около 100 рублей). Выглядит она так (данный вариант выполнен на микросхеме TP4056):

Данная микросхема представляет собой контроллер заряда с обвязкой, содержащий все вышеперечисленные элементы. Его использование предельно просто — входное напряжение (с USB) подается на входы IN+ и IN — (GND) (поэтому на многих платах уже распаян USB разъем). Батарея подсоединяется согласно полярности к выводам «BAT+» и «BAT-» (GND). Процессор микросхемы имеет, также, два служебных вывода — на них установлены красной и зеленый светодиоды (их можно увидеть на фотографии около надписи). Красный светодиод загорается, когда идёт процесс заряда (идёт ток через внутренний ключ). Зелёный загорается, если ток не идёт. Процессор запрограммирован отключать ток, когда напряжение на АКБ достигает определенной точки. Тогда загорается зелёный светодиод. Всё очень просто.
Если в устройстве вышел из строя контроллер заряда (зачастую, выходит из строя выходной ключ, поэтому индикация заряда остаётся, но ток через батарею не поступает) мы можем заменить сгоревшую часть при помощи данного «покупного» контроллера. Для этого нам нужно отыскать на плате землю, входное напряжение и + АКБ. Если на плате нет отдельных пятачков под эти нужды, тогда провод IN+ подпаивается напрямую к плюсу с USB разъема, IN- или BAT- (они соединены) к земле или минусу батареи, BAT+, соответственно, к плюсу батареи, после этого убедитесь, что индикатор заряда не горит при отключенном USB (батарея не сможет заряжать сама себя). Полный процесс такого ремонта показан у меня в посте ( https://pikabu.ru/story/pocketbook_301_plus_remont_chast_2_5. ). Аккуратно закрепите плату и проводники, и ваше устройство готово к работе.
3.6. Экономия.
В некоторых устройствах (например, дешевые китайские плееры) батарея подключена напрямую к напряжению питания USB, и не содержит никакого контроллера или ключа, ограничивающего ток (в лучшем случае, содержит диод). Использование таких устройств быстро убивает АКБ, и может привести к взрыву — при перезаряде батарея раздувается (оттуда и идут вздутые «подушки» в планшетах), и может проколоться об части корпуса. При разгерметизации заряженной литий-ионной батареи начинает в большом количестве выделяться газ водород — зачастую, он тут же воспламеняется на воздухе, вызывая пожар и приводя к полной порче устройства). Поэтому вовремя заменяйте вздутые АКБ, а простые устройства заряжайте через такую плату заряда, но вынесенную отдельно (можно сделать самодельную зарядку). Именно поэтому производители и рекомендуют использовать «оригинальные» зарядные устройства для своих продуктов — во многих китайских поделках может просто не быть никакого контроля за зарядом АКБ. А если его не оказывается и в заряжаемом устройстве — это приводит к вышеперечисленным печальным последствиям..
3.7. Делаем своими руками
При помощи двух плат, о которых я рассказывал в постах, мы можем сделать своими руками зарядное «повер банк» для мобильного телефона. Нам понадобится две платы: повышающий инвертор DC-DC (см. первый пост), и внешний контроллер заряда литий-ионных батарей (как в этом посту). Так же нам понадобится аккумуляторная ячейка. Самый подходящий вариант — тип 18650 (лучше брать АКБ большой ёмкости, например, около 2200 мАч. Можно взять плоскую литий-ионную батарею от старого планшета. От смартфона тоже можно взять, но её ёмкость будет ничтожной. Также нам понадобится гнездо USB и переключатель с тремя контактами. Эти компоненты соединяются таким образом:

При переключении тумблера в режим «заряда» батарея подключена только к модулю заряда. Сам модуль не потребляет тока, поэтому, устройство фактически «выключено». При переключении нагрузки на инвертор батарея будет подключена только к инвертору, а на выходе USB появится напряжение. При желании в цепь можно включить индикатор работы (светодиод с резистором) или цифровой вольтметр (можно сделать самодельный индикатор заряда на логической микросхеме) для контроля уровня заряда ячейки. Таким образом можно сделать портативный перезаряжаемый источник питания для различных устройств (например, осциллографа DSO-138 — тогда нужно выставить 9 Вольт на выходе инвертора). КПД преобразователя 60-70% т.е. из 2000 мАч на ячейке вы получите максимум 1400мАч к заряду вашего потребителя. Также продаётся инвертор, уже настроенный на 5В и с разъемом USB, но приобрести его сложнее.
Выводы. Применение в ремонте:
Данный блок может быть применен как полная функциональная замена практически ЛЮБОМУ контроллеру заряда, управляющему одной ячейкой литиевой батареи в смартфоне, планшете, электронной книге. Если контроллер заряда в самом устройстве вышел из строя полностью, то светодиоды для визуального контроля заряда можно вывести из корпуса через щель или распаять отдельно.

В следующих постах планирую рассказать об аудиоусилителях. С вами был Kekovsky, спасибо за чтение.

Читать еще:  Где можно оплатить штрафы ГИБДД без комиссии

Индикатор заряда аккумулятора

Электрические аккумуляторы повсеместно применяются в нашей жизни. Они используются как первичные электрохимические источники электропитания для переносных или передвижных электроприборов. К примеру, для телефонов, ноутбуков, автомобилей, шуруповёртов, квадрокоптеров, игрушек.

Аккумулятор представляет собой сложную конструкцию. Он при зарядке накапливает в себе электроэнергию за счёт физико-химических процессов (электролиза), при подключении нагрузки отдаёт энергию, то есть происходит разряд (разряжается).

При правильном обслуживании необходимо постоянно следить за основным параметром – уровнем зарядки. В этом владельцу поможет индикатор заряда аккумулятора. Он вовремя подскажет, какой параметр вышел из нормы (плотность, уровень электролита), и требуется ли вмешательство.

Применяются разнообразные индикаторы. По назначению они равные, по функциональным элементам – многообразные: от электромеханических до интеллектуальных.

Технические данные аккумуляторов

Основные применяемые типы аккумуляторов:

  • Щелочные – Ni-Cd,
  • Ni-MH – никель-металлогидридные,
  • кислотные – аккумуляторы для автомобилей,
  • Li-ion – литий-ионные,
  • Li-po – литий-полимерные.

При эксплуатации аккумулятора необходимо учитывать его функциональные характеристики, такие как:

  • значение ёмкости,
  • выходное напряжение,
  • размеры,
  • сколько весит,
  • допустимое минимальное напряжение,
  • срок эксплуатации,
  • коэффициент полезного действия,
  • диапазон рабочей температуры,
  • рабочий ток заряда и разряда.

К сведению. Все параметры указываются для 20 или 25 °С.

Аккумулятор для автомобиля (АКБ) состоит из 6 последовательно соединённых аккумуляторных секций с напряжением питания каждой 2,1-2,16 В, на хорошей батарее напряжение 13-13,5 В.

Важно! Не допускается снижение напряжения ниже 9 вольт, поскольку из-за особенностей процессов, происходящих в батареях, садится плотность, что повышает температуру промерзания электролита и ускоряет разрушение электродов. В свою очередь, уменьшается и срок службы аккумулятора.

Разновидности индикаторов заряда аккумулятора

Разделяют индикаторы по методу подключения и индикации сигнала. Зарядка – это сложный процесс, поэтому в основном индикаторы информируют только об окончании зарядки в аналоговом или цифровом виде.

Для каждого типа аккумулятора необходимы адекватные схемы и конструкции зарядки, электроизмерительные или электронные. Так, для телефонов и ноутбуков используются импульсные зарядки, которые должны обладать интеллектом, в них используют микропроцессоры. Электронный контроллер ШИМ Weswen применяется для зарядки аккумуляторных батарей для независимого электроснабжения домов.

Одним из простых является встроенный индикатор заряда батареи, который выполнен в виде глазка. Устанавливается в одну из банок автомобильного аккумулятора. Разновидность работы индикатора с двумя шариками показана на рис. ниже.

Индикатор представляет собой пластмассовый цилиндр с плавающими шариками зелёного и красного цветов. В работе индикатора используется принцип ареометра. Красный шарик реагирует только на уровень электролита, зелёный – на уровень и плотность электролита. Есть варианты и с одним зелёным шариком.

Используются ещё и электроизмерительные индикаторы в виде стрелочных вольтметров. Один из них показан на рис. ниже. Подключается параллельно, в цепи аккумулятора.

Устанавливается как на приборной панели, так и в удобном месте. При нормальном напряжении на аккумуляторе стрелка должна находиться в пределах последнего зелёного сектора. Если стрелка показывает ниже 75%, то требуется подзарядка. Нахождение стрелки в начале шкалы (красный сектор) говорит о том, что аккумулятор неисправен.

Опытные владельцы аккумуляторов могут использовать простые готовые цифровые индикаторы. Один из таких изображён на рис. ниже

Он просто показывает напряжение в данное время. Владельцу самому решать, что делать. При диагностике аккумулятора можно использовать стрелочный или цифровой тестер.

Радиолюбители могут использовать индикацию, сделанную своими руками. В основном изготавливают схемы разнообразных индикаторов для контроля заряда аккумулятора на световых индикаторах, двух или больше. Схемное решение устройств индикации зависит от сложности зарядки.

Важно! Чем проще зарядка, тем сложнее должна быть схема индикации.

На рис. ниже изображена схема проверки степени зарядки на 5 индикаторах.

На рисунке изображена одна из возможных эл.схем, собранная на компараторе Lm339 с термокомпенсацией. HL1 будет гореть при недозаряженном или плохом аккумуляторе. HL2 – это недозаряд, значит, требуется зарядка. HL3 – напряжение в норме. HL4 – небольшой перезаряд. HL5 – недопустимый перезаряд. Остановить зарядку необходимо при загорании HL4.

Нужно отметить! Во время работы будет гореть только один световой индикатор. Таких вспомогательных плат можно разработать столько, на сколько хватит знаний и необходимости.

В современных гаджетах, использующих питание от аккумуляторных батарей, зарядки делают более сложными, чтобы создать оптимальные условия работы батареи. Например, в зарядках для шуруповёртов используются импульсные блоки с применением запрограммированных контроллеров. В таких автоматических зарядках два состояния индикации: разряжен и заряжен. Для удобства в качестве световых индикаторов применяются и жидкокристаллические индикаторы.

В нынешних авто за состоянием аккумулятора следят главный модуль, модуль управления двигателем и датчик, который следит за параметрами батареи. Электронная система автомобиля сама следит за правильной эксплуатацией аккумулятора. Водителю остаётся только наблюдать за информацией на экране дисплея.

Развивается использование батарей при автономном электроснабжении домов. Ветрогенераторы и солнечные панели объединяются в общую электросеть, и аккумуляторы управляются с помощью ШИМ контроллера, например, от компании WESWEN.

Необходимо постоянно следить за работоспособностью аккумуляторных батарей. Для этого предназначены указатели заряда. Простые устройства – просто следят, а контроллеры контролируют и управляют подзарядкой аккумулятора.

Видео

Индикатор заряда для Li-ion аккумуляторов

Всем привет, мы давно не делали индикаторы разряда автомобильного аккумулятора. Но в этой статье мы будем делать такой, же индикатор только для одной банки LI-ION аккумуляторов с напряжением 3,7 вольт. Такие индикаторы конечно можно купить и на рынке, но, а для тех, кто не прочь поработать руками и мозгами, двигаемся дальше.

Данная схема мало чем отличается от стандартных индикаторов заряда для автомобильных аккумуляторов, но некоторые отличия все же есть. Схема этого индикатора построена на базе компаратора LM-339.

Микросхема LM339 содержит четыре отдельных компаратора, каждый из них имеет два входа и один выход.

Если меняется напряжение на одном входе, это моментально приводит к изменению состояния выхода компаратора. В случаем микросхемы LM 339 на выходе может быть либо вообще ничего, либо масса или минус питания. Такой компаратор называется с открытым коллектором, поэтому светодиоды подключены катодами к компаратору.

На некоторых входах компаратора нужно формировать стабильное или опорное напряжение.

Как правило, для этих целей используется стабилитрон, но дело в том, что мы собираемся контролировать напряжение на низковольтном источнике. Сам стабилитрон также должен быть низковольтным. Точнее говоря напряжение стабилизации стабилитрона должно быть меньше чем напряжение максимально разряженного аккумулятора.

В случае же обычных LI-ION аккумуляторов это около 3-х вольт. Исходя из выше написанного, для сборки необходимо найти стабилитрон с напряжением стабилизации на 2,5 и меньше вольт. (в нашем случае был использован стабилитрон на 3,3 вольт ).

Решение такое – использовать светодиод в качестве источника опорного напряжения. Для красных, желтых и зеленых светодиодов минимальное напряжение свечения – в пределах 2 вольт, только светодиод уже подключается в прямом направлении в отличие от стабилитрона. Резистивные делители на входах компаратора пришлось пересчитать под литиевый аккумулятор. Была сделана новая плата, рассчитанная для работы с банками 3,7 вольт. Еще один момент на плате есть две перемычки, обозначенные желтыми линиями.

Диод VD1 защищает микросхему, в случае если вы перепутаете полярность подключения к аккумулятору.

Как нам известно, напряжение полностью заряженного литий-ионного аккумулятора должно быть в районе 4,2 вольт, поэтому делители подобраны в очень узком диапазоне, при том использованы резисторы с погрешностью всего в 1 %., что гарантирует высокоточную работу индикатора. На плате имеем 4 индикаторных светодиода (цвета могут быть разными).

Для проверки работоспособности индикатора, его необходимо вначале подключить к лабораторному источнику питания, с выставленным напряжением 4,2 вольт имитируя полностью заряженный литий ионный аккумулятор.

Как видно, все светодиоды горят. Далее постепенно снижаем напряжение, имитируя разряд аккумулятора, и сразу видим поочередное потухание светодиодов при определенных напряжениях. Все работает.

Такой индикатор можно пристроить под какую-нибудь самоделку или использовать в качестве пробника для литиевых банок.

Вот и все, Не забывайте поделиться с друзьями и посвить лайк тем самым, вы поддержите проект.

Индикаторы разряда автомобильного аккумулятора ВАРИАНТ – 1 , ВАРИАНТ – 2 , ВАРИАНТ – 3.

Прикрепленные файлы – СКАЧАТЬ

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector