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, значить щільність нижче норми 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 інтегрований індикатор 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.

20.09.2014
Тригер - це уст-во з двома стійкими станами рівноваги, призначені для запису та зберігання інформації. Тригер здатний зберігати 1 біт даних. Умовне позначення тригера має вигляд прямокутника, всередині якого пишеться буква Т. Зліва зображення прямокутника підводяться вхідні сигнали. Позначення входів сигналу пишуться на додатковому полі у лівій частині прямокутника. …
23.11.2017
Термопара (термоелектричний перетворювач) - пристрій, що застосовується в промисловості, наукових дослідженнях, медицині, системах автоматики. Застосовується переважно для вимірювання температури. Принцип дії ґрунтується на ефекті Зеєбека або, інакше, на термоелектричному ефекті. Між з'єднаними провідниками є контактна різниця потенціалів; якщо стики пов'язаних у кільце провідників знаходяться при однаковій температурі, сума таких різниць.
17.01.2019
ІМС TEA5767, що виробляється компанією NXP, застосовується для конструювання низьковольтних FM-радіо тюнерів. У складі TEA5767 є внутрішні ланцюги виділення проміжної частоти та демодуляції сигналу, що дозволяє обходитися мінімальним набором зовнішніх компонентів. Технічні параметри TEA5767: Напруга живлення від 2,5 до 5 В Споживаний струм при Uпіт = 5 В 12,8 мА Чутливість 2 …
20.09.2014
Марка феромагнітного матеріалу, вид і тип магнітопроводу вибирається в залежності від призначення компонента, робочої частоти, вимог до електромагнітних перешкод і таке інше. Відповідно до ГОСТу 20249-80 магнітопроводи трансформаторів і дроселів, що працюють на частоті 50Гц, виконуються з електротехнічної сталі марок 1511, 1521, 3411, 3412 товщиною 0,2...0,5 мм. Застосування магнітопроводів з …

Підтримка працездатності акумуляторної батареї автомобіля є важливою складовою забезпечення безперебійності роботи всієї електроніки. Батарея забезпечує не тільки старт двигуна, але 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.

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 і 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 інверсного 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

За допомогою двох резисторів можна встановити напругу пробою в діапазоні від 2,5 до 36 В.

Наведу дві схеми застосування TL431 як індикатор заряду/розряду акумулятора. Перша схема призначена для індикатора розряджання, а друга для індикатора рівня заряду.

Єдина різниця - це додавання n-p-n транзистора, який буде включати сигналізатор, наприклад, світлодіод або зумер. Нижче наведу спосіб обчислення опору R1 та приклади на деякі напруги.

Стабілітрон працює таким чином, що починає проводити струм при перевищенні на ньому певної напруги, поріг якого ми можемо встановити за допомогою R1 та R2. У разі індикатора розряду світлодіодний індикатор повинен горіти, коли напруга батареї менша, ніж необхідно. Тому до схеми доданий n-p-n транзистор.

Як можна бачити регульований стабілітрон регулює негативний потенціал, тому до схеми доданий резистор R3, завданням якого є включення транзистора, коли TL431 вимкнений. Резистор цей на 11k, підібраний методом спроб та помилок. Резистор R4 служить обмеження струму світлодіоді, його можна обчислити з допомогою .

Звичайно, можна обійтися і без транзистора, але тоді світлодіод згасатиме, коли напруга впаде нижче за виставлений рівень — схема нижча. Безумовно, така схема не буде працювати при низьких напругах через відсутність достатньої напруги та/або струму для живлення світлодіода. Дана схема має один мінус, який полягає у постійному споживанні струму, в районі 10 мА.

У цьому випадку індикатор заряду буде горіти постійно, коли напруга більша, ніж те, що ми визначили за допомогою R1 та R2. Резистор R3 служить обмеження струму на діод.

Настав час для того, що всім подобається найбільше — математики

Я вже говорив на початку, що напруга пробою може змінюватися від 2,5 до 36В за допомогою входу «Ref». І тому давайте спробуємо дещо підрахувати. Припустимо, що індикатор повинен спалахнути при зниженні напруги акумулятора нижче 12 вольт.

Опір резистора R2 може бути будь-якого номіналу. Однак краще використовувати круглі числа (для полегшення підрахунку), наприклад 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).

Резистор R1 розрахуємо за такою формулою:

R1 = R2 * (Vo / 2,5 В - 1)

Припустимо, що наш резистор R2 має опір 1к (1000 Ом).

Vo — напруга, у якому має статися пробою (у разі 12В).

R1 = 1000 * ((12 / 2,5) - 1) = 1000 (4,8 - 1) = 1000 * 3,8 = 3,8к (3800 Ом).

Т. е. опір резисторів для 12В виглядають наступним чином:

А тут невеликий список для лінивих. Для резистора R2=1к, опір R1 складе: