Підтримка працездатності акумуляторної батареї автомобіля є важливою складовою забезпечення безперебійності роботи всієї електроніки. Батарея забезпечує не тільки старт двигуна, а й виконує ряд інших функцій: стабілізує напругу в мережі авто, підтримує працездатність електрообладнання при заглушеному двигуні, забезпечує збереження налаштувань бортового комп'ютера, мультимедіа системи, годинника, кліматичної системи та інших високотехнологічних пристроїв.

Очевидно, що для виконання всіх завдань потрібна підтримка заряду акумулятора та своєчасне його заряджання до його закінчення. Постійно контролювати параметр допомагають різноманітні індикатори.

Вбудований індикатор

Сучасні батареї, в яких використовується рідкий електроліт, зазвичай оснащуються вбудованим поплавковим індикатором заряду акумулятора. Він здатний відносно точно вказувати на рівень електроліту та рівень зарядки батареї.

При зарядці джерела живлення щільність електроліту в ньому зростає, поплавець (зазвичай зеленого кольору) піднімається над рівнем рідини і видно у віконце (заряд більше 65%). Якщо ж він тоне в рідині, рівень заряду недостатній і щільність поплавця менше, ніж аналогічний показник рідкої суміші. Третій варіант – зменшення кількості електроліту в батареї. При цьому індикатор (поплавець) зовсім не видно в віконці, як і рідина, проте проглядається чорна трубка. Так, залежно від кольору індикатора (зелений, чорний або жовтий/безбарвний) можна достовірно визначити ступінь заряду та кількість рідкого електроліту.

Такий вбудований індикатор акумулятора не має високої точності, проте, зручний і допомагає визначити важливі моменти працездатності джерела живлення. Уточнити їх можна за видимої необхідності за допомогою спеціальних пристроїв. До речі, перед тим як розглядати вбудований індикатор, рекомендується злегка постукати по ньому. Так, при русі автомобіля в трубці з поплавцем можуть утворюватися бульбашки, здатні підтримувати поплавок на поверхні, а постукуванням повітряні кульки піднімаються вгору і не заважають побачити реальний показник.

Салонний індикатор

Сучасні автомобілі містять величезну кількість електроприладів, які підключені до мережі машини. Акумулятор не тільки забезпечує їхню працездатність поки двигун заглушений, але й підтримує всі налаштування та установки приладів. Очевидно, що таке навантаження на батарею поступово з'їдає ступінь її заряду. Парадоксально, що багато моделей авто не обладнані елементарним індикатором рівня зарядки акумулятора в салоні. Тому перевіряти його необхідно вручну, що не дуже зручно, особливо взимку.

Вирішити проблему якимось чином допоможе простий індикатор, який можна зібрати своїми руками. Ще однією безумовною перевагою такої конструкції виступає його незначна ціна. У порівнянні з дешевими китайськими екземплярами, якість збірки залежатиме тільки від уміння та акуратності майстра. Загалом, якщо у вас є мінімальні базові навички, то зібрати відмінний індикатор для перевірки заряду акумулятора своїми руками не складно.

Схема пристрою досить проста.

Рівень заряджання акумулятора відображатиме кольорові світлодіоди. Можна підібрати будь-які поєднання кольорів. На поданій схемі діоди відповідають такому заряду:

• зелений - 13 В і вище;
• синій - 11-13 В;
• червоний – 6–11 ст.

Щоб зібрати індикатор, знадобляться такі елементи:

• Резистори (2 шт. 1КОм, 3 - 220 ОМ, 1 - 2Ком);
• Транзистори (ВС547 та ВС557);
• Три RGB світлодіоди різних кольорів;
• Два стабілітрони (на 9,1 і 10 v).

Примірявши всі елементи до плати, необхідно вирізати відповідний фрагмент. Світлодіоди краще виводити на дротах, а не припаювати безпосередньо до плати, щоб потім можна було зручно їх встановити під панеллю приладів. Очевидно, краще відразу передбачити місце в салоні автомобіля для нього і виходити з цього місця для визначення довжини проводів, ніж після закінчення збирання.

Подана схема, що дозволяє зібрати світлодіодний індикатор акумулятора своїми руками, позбавить необхідності вручну перевіряти і контролювати стан джерела живлення. Достовірні та точні показання виводитимуться прямо у вибране місце на панелі та інформуватимуть автовласника про необхідність підзарядити батарею.

Схема для збирання індикатора заряду батареї власноруч тестувалася за допомогою блока живлення з можливістю регулювання напруги. Єдиним поміченим збоєм можна вважати уповільнене перемикання з синього та червоного кольорів діодів. Скоріше це пов'язано з тим, що тестер не реагував на швидку зміну напруги. При цьому, плавне зниження напруги на клемах акумулятора забезпечить досить стабільну роботу пристрою, зібраного своїми руками, і дозволяє підзарядити АКБ до закінчення зарядки.

Які існують індикатори заряду автомобільного акумулятора

Акумулятор відіграє ключову роль під час запуску двигуна автомобіля. І наскільки успішним буде цей запуск, залежить від ступеня зарядженості акумуляторної батареї. А чи багато хто з нас контролює рівень заряду АКБ? Називається, дайте відповідь собі самі на це питання. Тому висока ймовірність того, що ви одного прекрасного дня не заведете автомобіль через дохлий акумулятор. Власне сама перевірка ступеня зарядки нескладна. Потрібно просто періодично вимірювати мультиметром чи вольтметром. Але було набагато зручніше мати простий індикатор, що показує стан заряду акумулятора. Про такі індикатори йтиметься у цьому матеріалі.

Технології не стоять на місці і виробники автомобільної техніки щосили намагаються зробити поїздки на автомобілі та його обслуговування максимально комфортним. Тому на сучасних автомобілях у бортовому комп'ютері серед інших функцій можна знайти дані про напругу акумуляторної батареї. Але такі можливості є не на всіх автомобілях. На старих авто може бути аналоговий вольтметр, за яким досить складно зрозуміти, в якому стані знаходиться АКБ. Для новачків в автомобільній справі радимо ознайомитись з матеріалом о.

Тому почали з'являтися різні індикатори заряду акумуляторних батарей. Їх стали робити як на акумуляторах у вигляді гідрометрів, так і додаткових інформаційних дисплеїв на автомобілі.

Такі індикатори заряду випускаються сторонніми виробниками. Їх досить легко розмістити десь у салоні та підключити до бортової мережі. Крім того, в інтернеті є нескладні схеми виготовлення індикаторів заряду своїми руками.

Вбудований індикатор заряду на акумуляторі

Вбудовані індикатори заряду можна зустріти переважно на . Це індикатор поплавця, який ще називають гідрометром. Давайте подивимося, з чого він складається і як працює. Нижче на фотографії можна побачити, як цей індикатор виглядає на корпусі акумулятора.

А ось так він виглядає, якщо дістати його з акумулятора.

Схематично пристрій вбудованого індикатора АКБ можна подати так.

Принцип дії більшості гідрометрів наступний. Індикатор може показувати три різні положення у таких ситуаціях:

• У міру заряджання акумулятора збільшується щільність електроліту. При цьому поплавець у формі кульки зеленого кольору піднімається трубкою вгору і стає видно через світловод в вічко індикатора. Зазвичай зелена кулька спливає при ступені зарядженості батареї від 65 відсотків і вище;
• Якщо кулька тоне в електроліті, то значить щільність нижче за норму і заряд батареї недостатній. У цей момент у «вічко» індикатора буде видно трубку індикатора чорного кольору. Це буде говорити про необхідність заряджання. У деяких моделях додають кульку червоного кольору, яка піднімається трубкою при зниженій щільності. Тоді у «вічці» індикатора буде червоний колір;
• І ще один варіант - це зниження рівня електроліту. Тоді через «око» індикатора буде видно поверхню електроліту. Це буде говорити про необхідність доливання дистильованої води. Щоправда, у випадку акумулятора, що не обслуговується, зробити це буде проблематично.

Такий інтегратор дозволяє провести попередню оцінку ступеня зарядженості АКБ. Повною мірою на показання гідрометра не слід покладатися. Якщо почитати численні відгуки про роботу цих пристроїв, стає ясно, що вони часто показують неточні дані і швидко виходять з ладу. І на це є кілька причин:

• Індикатор встановлено лише в одній із шести банок акумуляторної батареї. Це означає, що дані за щільністю та ступенем зарядженості у вас будуть лише по одному банку. Оскільки повідомлення між ними немає, про ситуацію в інших банках залишається лише здогадуватись. Наприклад, у цьому елементі рівень електроліту то, можливо нормальний, а деяких інших вже недостатній. Адже випаровування води з електроліту по банкам відрізняється (у крайніх цей процес іде інтенсивніше);
• Індикатор виконується зі скла та пластику. Пластикові деталі можуть покоробитися від нагрівання або охолодження. В результаті ви бачитимете спотворені дані;
• Щільність електроліту залежить від його температури. Гідрометр не враховує це у своїх показаннях. Наприклад, на холодному електроліті він може показати нормальну густину, хоча вона знижена.

Фабричні індикатори заряду АКБ

Сьогодні у продажу можна знайти досить цікаві пристрої для контролю заряджання акумулятора за його напругою. Давайте розглянемо деякі з них.

Індикатор рівня заряду акумуляторної батареї DC-12 В

Цей пристрій продається як конструктора. Воно підійде для тих, хто товаришує з електротехнікою та паяльником.

Індикатор DC-12 дозволяє перевіряти заряд автомобільного акумулятора і функціонування реле-регулятора. Індикатор продається у вигляді комплекту запчастин та збирається самостійно.Вартість пристрою DC-12 становить 300-400 рублів.

Основні характеристики індикатора DC-12:

• Діапазон напруг: 2,5-18 вольт;
• Максимальний струм: до 20 мА;
• Габарити друкованої плати: 43 на 20 мм.

Індикатор заряду акумулятора своїми руками на двох світлодіодах— акумулятори, що правильно обслуговуються, працюватимуть у вас добре і частку. Обслуговування має на увазі, зокрема, регулярний контроль напруги акумулятора. Зображена на малюнку 1 схема підходить для більшості типів акумуляторів. Вона містить опорний світлодіод LED REF, що працює при постійному струмі 1 мА і забезпечує еталонний світловий потік постійної інтенсивності, яка не залежить від напруги акумулятора.

Ця сталість забезпечується резистором R1 послідовно включеним зі світлодіодом. Тому, навіть якщо напруга повністю зарядженого акумулятора впаде до повного розряду, струм через нього зміниться лише на 10%. Таким чином, можна вважати, що інтенсивність випромінювання залишається постійною в діапазоні напруг акумулятора, що відповідає переходу стану повного заряду до повного розряду.

Світловий потік вимірювального світлодіода LED VAR змінюється відповідно до змін напруги акумулятора. Розташувавши світлодіоди поблизу один від одного, ви отримаєте можливість легко порівнювати яскравість їхнього свічення, і, таким чином, визначати статус акумулятора. Використовуйте світлодіоди з дифузно-розсіювальною лінзою, оскільки прилади з прозорою лінзою дратують ваші очі. Забезпечте достатню оптичну ізоляцію світлодіодів, щоб світло одного світлодіода не потрапляло на лінзу іншого.

Робота вимірювального світлодіода

Вимірювальний світлодіод працює при струмі, що змінюється від 10 мА при повністю зарядженому акумуляторі до значень менше 1 мА при повному розряді. Стабілітрон D z з послідовним резистором R 2 необхідні для того, щоб струм мав різку залежність від напруги батареї. Сума напруги стабілітрона і падіння напруги на світлодіоді повинна бути трохи меншою, ніж найнижча напруга акумулятора. Ця напруга падає на резисторі R 2 . Зміни напруги батареї викликають великі зміни струму резистора R 2 . Якщо напруга дорівнює приблизно 1, через світлодіод LED VAR тече струм 10 мА, і він світиться набагато яскравіше, ніж LED REF . Якщо напруга нижче 0.1, інтенсивність свічення LED VAR var буде менше, ніж у LED REF . показуючи, що акумулятор розряджений.

Індикатор заряду акумулятора своїми рукамибезпосередньо після закінчення зарядки акумулятора напруга на ньому перевищує 13 В. Для схеми це безпечно, оскільки струм обмежений значенням 10 мА. Якщо світлодіоди світяться яскраво, швидко відпустіть кнопку S 1 1 (щоб не допустити їх пошкодження (Малюнок 2). Хоча в прикладі на Малюнку 2 індикатор заряду підключений до 12-вольтової свинцево-кислотної акумуляторної батареї, ви легко можете адаптувати цю схему акумуляторів також можна використовувати для контролю напруги.

Два зелені світлодіоди індукують стан, коли заряд батареї перевищує 60%. Набір червоних світлодіодів показує, що заряд акумулятора впав нижче 20%. Світлодіоди LED REFG та LED REFR підключені через резистори R 1 та R 2 опором 10 кОм. Послідовне вимірювальними світлодіодами, яскравість свічення яких змінюється, включені стабілітрони та резистори R 3 і R 4 опором 100 Ом. Діоди D 1 , D 2 і D 3 задають необхідну напругу обмеження. Залежність яскравості світла світлодіодів від стану акумулятора показана в Табпіці1.

Для розрахунку інтенсивності свічення зеленого вимірювального світлодіода можна використовувати наступний вираз:

V BATT = 10 G x 100 + V D1 + V D2 + V LEDG + V DZ1

V BATT = 10 3 x 100 +0.6 +0.6 +1.85 +9.1 = 1225B.

Падіння напруги на світлодіодах при прямому струмі 1 мА дорівнює 1.85 В. Якщо характеристики світлодіодів відрізняються, опори резисторів необхідно перерахувати. При цьому напрузі світлодіоди світяться однаково, що відповідає заряду акумулятора на 60%. Опис свинцево-кислотних акумуляторів можна знайти у. Для розрахунку інтенсивності свічення червоного вимірювального світлодіода можна використовувати наступний вираз:

V BATT = I R x IOO + V D3 + V LEDR + V ZD2

При струмі зеленого світлодіода 1 мА

V BATT = 10 -3 x 100 +0.6 + 1.85 + 9.1 = 11.65 в.

Оскільки при такій напрузі обидва червоні світлодіоди світяться однаково, це означає, що акумулятор заряджений на 20%. Світлодіод LED VARG не горить. Малюнок 3 показує, що обидва вимірювальні світлодіоди світяться яскравіше опорних, повідомляючи про те, що акумулятор заряджений на 100%

Світлодіодний індикатор заряду звичайної або акумуляторної батареї, де всі пороги встановлюються за допомогою потенціометрів, можна зібрати за наведеною в даному матеріалі схемою. Величезним плюсом є те, що він працює з батареями від 3 до 28 Ст.

Схема індикатора розряду акумулятора

Самі світловипромінюючі діодні індикатори бувають різних типів і кольорів, що рекомендуються на самій схемі. Через відмінності у прямому падінні напруги, струмообмежуючі резистори повинні бути скориговані для досягнення найкращої продуктивності та однорідності свічення. За схемою R18-R22 пропонуються однакового опору - зверніть увагу, що ці резистори в результаті не повинні бути рівними. Однак якщо всі вони одного кольору, одного номіналу резистора буде достатньо.

Колір світлодіода – рівень заряду

• червоний: від 0 до 25%
• Помаранчевий : 25 - 50%
• Жовтий : 50 - 75%
• Зелений : 75 - 100%
• Синій: >100% напруги

Тут LM317 працює як просте джерело опорної напруги 1.25 В. Мінімальна вхідна напруга повинна перевищувати вихідну напругу на значення в пару вольт. Мінімальна вхідна напруга = 1,25 В + 1,75 В = 3 В. Хоча LM317 має мінімальне навантаження по даташиту 5 мА, не виявлено жодного екземпляра, який не функціонував би при 3,8 мА. Саме резистор R5 (330 Ом) забезпечує мінімальне навантаження.

При випробуваннях оцінювався рівень заряду 4,5 В батареї, саме для неї наводяться напруги на схемі. Налаштування відбувається так: спочатку повинні бути визначені напруги спрацьовування кожного компаратора відповідно до рівня розряду батареї, потім напруга повинна бути розділена за коефіцієнтом поділу дільника напруги. Так, для 4,5 В АКБ, воно виглядає так:

Порогове значення напруг

• 4.8V 1.12V
• 4.5V 1.05V
• 4,2 0.98V
• 3.9V 0.91V

Робота індикатора стану АКБ

Мікросхема LM317 U3 – це 1.25 вольтове джерело опорної напруги. Резистори R5 і R6 утворюють дільник напруги, що знижує напругу батареї до рівня, що знаходиться недалеко від опорної напруги. Елемент U2A є підсилювачем, тому незалежно від того, скільки струм споживання цього вузла, напруга залишається стабільним. Резистори R8 - R11 забезпечують високий опір входи компаратора. U1 складається з чотирьох компараторів, які порівнюють опорну напругу потенціометрів із напругою батареї. ОУ LM358 U2B теж працює як своєрідний компаратор, який контролює світлодіод нижчого порядку.

На граничних значеннях напруги світлодіоди можуть світити не чітко, зазвичай відбувається мерехтіння між двома сусідніми світлодіодами. Щоб запобігти цьому, невелика кількість напруги позитивного зворотного зв'язку додається через R14-R17.

Тестування індикатора

Якщо тестування проводиться безпосередньо з акумулятора, зверніть увагу на те, що захист від зворотної полярності не передбачено. Краще спочатку підключати ланцюги живлення через резистор 100 Ом, щоб обмежити можливі несправності. А після визначення того, що правильна полярність, цей резистор може бути видалений.

Спрощена версія індикатора

Для тих, хто хоче зібрати простіший пристрій, мікросхема U2, всі діоди і деякі резистори можуть бути усунені. Радимо почати з цієї версії, а потім, переконавшись у роботі, збирати повну версію індикатора розряду акумулятора. Всім удачі у запуску!

Успішний пуск автомобільного двигуна залежить від стану заряду акумулятора. Регулярно перевіряти напругу на клемах за допомогою мультиметра – незручно. Набагато практичніше скористатися цифровим або аналоговим індикатором, розташованим поруч із панеллю приладів. Найпростіший індикатор заряду акумулятора можна зробити власноруч, у якому п'ять світлодіодів допомагають відстежувати поступовий розряд або заряд батареї.

Принципова схема

Розглянута принципова схема індикатора рівня заряду є найпростішим пристроєм, що відображає рівень заряду акумулятора (АКБ) на 12 вольт. Її ключовим елементом є мікросхема LM339, в корпусі якої зібрано 4 однотипні операційні підсилювачі (компаратора). Загальний вигляд LM339 та призначення висновків показано на малюнку. Прямі та інверсні входи компараторів підключені через резистивні дільники. Як навантаження використовуються індикаторні світлодіоди 5 мм.

Діод VD1 є захистом мікросхеми від випадкової зміни полярності. Стабілітрон VD2 задає опорну напругу, яка є еталоном для майбутніх вимірів. Резистори R1-R4 обмежують струм через світлодіоди.

Принцип роботи

Працює схема індикатора заряду акумулятора на світлодіодах в такий спосіб. Застабілізована за допомогою резистора R7 та стабілітрону VD2 напруга 6,2 вольт надходить на резистивний дільник, зібраний з R8-R12. Як видно зі схеми між кожною парою цих резисторів формуються опорні напруження різного рівня, які надходять на прямі входи компараторів. У свою чергу, інверсні входи об'єднані між собою і через резистори R5 і R6 підключені до клем акумуляторної батареї (АКБ).

У процесі заряду акумулятора поступово змінюється напруга на інверсних входах, що призводить до почергового перемикання компараторів. Розглянемо роботу операційного підсилювача OP1, що відповідає індикацію максимального рівня заряду АКБ. Задамо умову, якщо заряджений акумулятор має напругу 13,5, то останній світлодіод починає горіти. Порогова напруга на його прямому вході, при якому засвітиться цей світлодіод, розрахуємо за формулою:
U OP1+ = U СТ VD2 – U R8 ,
U СТ VD2 = U R8 + U R9 + U R10 + U R11 + U R12 = I * (R8 + R9 + R10 + R11 + R12)
I= U СТ VD2 /(R8+R9+R10+R11+R12) = 6,2/(5100+1000+1000+1000+10000) = 0,34 мА,
U R8 = I * R8 = 0,34 мА * 5,1 кОм = 1,7 В
U OP1+ = 6,2-1,7 = 4,5 В

Це означає, що при досягненні на вході інверсному потенціалу величиною більше 4,5 вольт компаратор OP1 перемкнеться і на його виході з'явиться низький рівень напруги, а світлодіод засвітиться. За вказаними формулами можна розрахувати потенціал на прямих входах кожного операційного підсилювача. Потенціал на інверсних входах знаходять із рівності: U OP1- = I * R5 = U БАТ - I * R6.

Друкована плата та деталі збирання

Друкована плата виготовляється з одностороннього фольгованого текстоліту розміром 40 на 37 мм, яку можна завантажити. Вона призначена для монтажу DIP елементів наступного типу:

• резистори МЛТ-0,125 Вт з точністю не менше 5% (ряд Е24)
  R1, R2, R3, R4, R7, R9, R10, R11 - 1 кОм,
  R5, R8 - 5,1 ком,
  R6, R12 - 10 кОм;
• діод VD1 будь-який малопотужний зі зворотною напругою не нижче 30, наприклад, 1N4148;
• стабілітрон VD2 малопотужний з напругою стабілізації 6,2 В. Наприклад, КС162А, BZX55C6V2;
• світлодіоди LED1-LED5 – індикаторні типи