x

 

Электронный индикатор напряжения аккумуляторной батареи

Устройства, описанные ниже, предназначены для допускового контроля напряжения в бортовой сети автомобиля с номинальным напряжением 12 В. Они схемотехнически просты и могут быть использованы в целом ряде приборов — в батарейных радиоприемниках, магнитофонах и др.

Первая конструкция

Обычно в индикаторах напряжения пороговым элементом служит компаратор. Существенного схемного упрощения индикаторов можно было бы достичь использованием в пороговом элементе инвертора цифровой микросхемы, работающего в активном режиме. Но поскольку передаточная характеристика инвертора в этом режиме имеет малую крутизну, стабильность порогового напряжения оказывается невысокой. Точность индикатора можно повысить последовательным включением нескольких инверторов и, кроме того, введением ограничителя по минимуму в его входную цепь.
Индикатор (см. схему на рис. 1) содержит два пороговых элемента: для верхнего порога контролируемого напряжения Umax на элементах DD1.3—DD1.5. а для нижнего Umin — на элементах DD1.1, DD1.2. Стабилитрон VD1 обеспечивает отсечку части напряжения питания Uпит (напряжение стабилизации должно быть на 2...3 В меньше, чем Umin). Порог срабатывания пороговых элементов устанавливают переменными резисторами R2, RЗ. Параметрический стабилизатор R1, VD2 обеспечивает питание микросхемы DD1.

Индикатор на двух пороговых элементах

При Uпит >Umax на выходе элемента DD1.5 будет напряжение логического 0, поэтому включен светодиод VD7. При Uпит < Umin будет гореть светодиод VD5. В обоих случаях вход инвертора DD1.6 оказывается шунтированным через один из диодов VDЗ, VD4, поэтому на входе действует уровень 0, на выходе — 1 и светодиод VD6 выключен. Если Umin < Uпит < Umax, диоды VDЗ, VD4 закрыты, на выходе инвертора DD1.6 устанавливается напряжение логического 0 и горит светодиод VD6.
Пороговые значения индикатора выбирают в соответствии с указаниями по эксплуатации аккумуляторной батареи автомобиля. Например, для батареи 6СТ55 рекомендуется поддерживать напряжение в пределах от Umin=13,7 до Umax =14,2 В.
При налаживании устанавливают движок резистора R3 в нижнее по схеме положение и, подав напряжение питания Uпит =Umin, вращением ручки резистора R2 добиваются одновременного свечения светодиодов “Р” (“Разрядка”) и “Н” (“Норма”). Затем увеличивают Uпит до Umax и регулируют резистор RЗ до одновременного свечения светодиодов “Н” и “П” (“Превышение”). После этого проверяют работу светодиода “Н”, который должен светиться при изменении Uпит, в интервале от Umin до Umax. При исправных деталях ширина интервалов напряжения питания, в которых одновременно светят два светодиода, не превышает 100 мВ (для сравнения следует отметить, что у индикатора с пороговым устройством на одном логическом элементе ширина интервала достигает 500 мВ).

Общий провод индикатора подключают к корпусу автомобиля. Вход индикатора соединяют отдельным хорошо изолированным проводником непосредственно с плюсовым зажимом аккумуляторной батареи. Хотя потребляемый индикатором ток не превышает 100 мА, при длительных стоянках его желательно отключать.

Светодиоды серии АЛ307 могут быть заменены светодиодами серии АЛ102, либо миниатюрными лампами накаливания, например СМН6.3-20. Микросхему К155ЛН1 можно заменить двумя К155ЛАЗ. При этом логический узел светодиода VD6 целесообразно реализовать на одном из элементов микросхемы, исключив диоды VDЗ, VD4 и резистор R4. Переменные резисторы R2, RЗ желательно применить проволочные.

В. КОРОБЕЙНИКОВ
 

Вторая конструкция

Дальнейшее повышение удобства эксплуатации индикатора может быть достигнуто заменой светодиодного табло на знаковый индикатор, рис. 2. Это устройство отличается от предыдущего наличием логического узла 2И-НЕ на элементе DD2.1, дешифратора на элементах DD2.2—DD2.4 и усилителя мощности на транзисторе VT1 в стабилизаторе напряжения блока питания.

Индикатор со знаковым табло

Элементы а, с, g индикатора НG1, подключенные к выходам дешифратора, светятся в различных сочетаниях, в зависимости от значения Uпит. Элементы b, е, f подключены к блоку питания через резисторы R4—R6 и светятся постоянно. При этом, если Uпит < Umin то индикатор высвечивает букву Р, если Uпит >Umax - букву П, и если Umin < Uпит < Umax - букву Н.
Этот индикатор налаживают и подключают к бортовой сети автомобиля аналогично предыдущему. Потребляемый ток не превышает 150 мА.

В. КОРОБЕЙНИКОВ
 

Третья конструкция

Непрерывный контроль за напряжением в бортсети автомобиля — один из непременных факторов, предопределяющих долгую службу батареи аккумуляторов. Наиболее удобным для приборной панели автомобиля считают световой индикатор допускового контроля напряжения. Водителю нет необходимости знать точное значение напряжения в бортсети, ему достаточно быть уверенным, что оно не вышло за определенные установленные пределы.

Простой светодиодный индикатор напряжения

Для этой цели разработан сравнительно простой светодиодный индикатор напряжения (см. схему). Уровень срабатывания пороговых устройств индикатора устанавливают подстроенными резисторами R1-RЗ. При напряжении на входе индикатора менее 12 В на входах логических элементов DD1.1— DD1.3 присутствует напряжение с уровнем логического 0 (кроме нижнего по схеме входа элемента DD1.1, на этом входе уровень 1). Единичный уровень одновременно на обоих входах будет только у элемента DD1.4, поэтому горит только светодпод VDЗ, так как на выходе элемента VD1.4 логический 0.
При напряжении питания в пределах 12...14 В на верхнем по схеме входе элемента DD1.1 появляется сигнал 1, что приводит к погасанию светодиода VDЗ и зажиганию VD4. При напряжении в пределах 14...15 В сигнал 1 появляется на входах элемента DD1.2 и не горит ни один светодиод. Когда напряжение питания превысит 15 В, сигнал 1 появляется на входах элемента DD1.3 и зажигается светодиод DD5. Зона неопределенности показаний индикатора при уровнях 12 и 14 В не превышает нескольких десятых долей вольта.
Процесс налаживания индикатора сводится к установке требуемых уровней срабатывания. Индикатор размещают на панели приборов автомобиля в любом подходящем месте. При остановленном двигателе должен гореть светодиод VD4. Если горит светодиод VDЗ, то батарею необходимо ставить на подзарядку. После пуска двигателя все светодиоды должны быть выключены, в противном случае следует искать неисправность в системе электрооборудования автомобиля.

С. КУЛАКОВ
 

Четвертая конструкция

Чаще всего светодиодные индикаторы напряжения выполняют на двух или трех светодиодах (или лампах накаливания). В описанном ниже устройстве все режимы индицирует один светоизлучающий диод красного свечения (в автомобиле красный цвет свечения соответствует нарушению режима работы). При нормальном напряжении в бортовой сети (11...13 В) светодиод не горит. При пониженном напряжении он светится постоянно, а при повышенном — мигает с частотой 2...3 Гц.

Трехрежимный индикатор на одном светодиоде

Логика работы индикатора такова. При напряжении питания, меньшем нижнего порогового уровня, на верхнем по схеме входе элемента DD1.1 и нижнем DD1.2 присутствует напряжение логического 0, на выходе элемента DD1.2 — единичный уровень, а на выходе DD1.3 — нулевой, поэтому светодиод VD2 светит непрерывно.
При нормальном напряжении Uпит (выше нижнего, но ниже верхнего порога) на выводе 2 элемента DD1.1 по-прежнему присутствует сигнал 0, на выводах 4 и 5 элемента DD1.2 — 1. На выходе элемента DD1.2 — сигнал 0, на выходе DD1.3 — 1 и светодиод не светится. Если Uпит больше верхнего порога, на выводах 1 и 5 элементов DD1.1 и DD1.2 действует единичный уровень и узел превращается в обычный мультивибратор с инвертором DD1.3 на выходе, поэтому светодиод VD2 мигает с частотой, определяемой элементами R6, С1.
Пороги срабатывания устройства устанавливают: нижний - резистором R4, верхний — R2. Яркость свечения светодиода устанавливают, подбирая резистор R5 в пределах 300...680 Ом, а частоту мигания — конденсатор С1 в пределах 100...300 мкф. Входы неиспользуемого элемента микросхемы следует “заземлить”.
В устройстве могут быть применены постоянные резисторы МЛТ с любым разбросом значений сопротивления, подстроечные резисторы — СПЗ-1а. СПЗ-1б или, еще лучше, СП5-11, СП5-14, СП5-2; конденсатор С1 — К50-6, К50-16 на напряжение не ниже 6,3 В. Вместо микросхемы К155ЛАЗ можно использовать КМ155ЛАЗ, а также К155ЛА4, объединив у каждого элемента два из трех входов. Вместо светодиода АЛ307Б можно применить АЛ307А, а также светодиоды красного свечения из серий АЛ102 или АЛ310.

А. БЕЛОУСОВ
 

Примечание. В индикаторе А. Белоусова вместо резисторов R1 и RЗ следует установить вычитающий стабилитрон, подобно тому, как это сделано в трех предыдущих устройствах. Такая замена позволит существенно улучшить термостабильность индикатора и четкость его работы.

 



Copyright © V.F.Gainutdinov, 2006 - 2016. Все права защищены.
Разрешается републикация материалов сайта в Интернете с обязательным указанием активной ссылки на сайт http://vicgain.sdot.ru и со ссылкой на автора материала (указание автора, его сайта).
Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Владелец данного сайта не несёт никакой ответственности за содержание расположенного здесь материала, а также за результаты использования информации, размещённой на этом сайте.