Простой индикатор разряда Li-ion аккумуляторов

LED индикатор заряда Li-Ion аккумуляторов (обзор и схема)

Простой индикатор разряда Li-ion аккумуляторов

Приветствуем всех радиомастеров. В этой статье представлен обзор простого индикатора заряда литий-ионных элементов, купленного на Али всего за 40 рублей.

Как видите, цена более чем доступная, так что есть ли смысл паять его самому? Размеры индикаторного модуля: длина 44 мм, ширина 9 мм, высота 5 мм.

Согласно описанию от производителя, служит плата для отображения количества энергии в батарее. Кратковременно нажать выключатель и смотреть показания, схема далее автоматически выключается через 3 секунды. Необходимо при этом только подключить устройство к батарее — положительный и отрицательный провода. Может выполнять в зависимости от версии индикацию состояния 1S, 2S, 3S и 4S банок.

  • 1S индикация: 25% Первый светодиод включен (напряжение: 3,4 В); 50% второй включен (напряжение: 3,6 В); 75% третий включен (напряжение: 3,8 В); 100% четвертый включен (напряжение: 4 В).
  • 2S индикация: 25% Первый светодиод включен (напряжение: 6,6 В); 50% второй включен (напряжение: 7 В); 75% третий включен (напряжение: 7,5 В); 100% четвертый включен (напряжение: 8 В).
  • 3S индикация: 25% Первый светодиод включен (напряжение: 10,4 В); 50% второй включен (напряжение: 11 В); 75% третий включен (напряжение: 11,5 В); 100% четвертый включен (напряжение: 12,4 В).
  • 4S индикация: 25% Первый светодиод включен (напряжение: 13,8 В); 50% второй включен (напряжение: 14,5 В); 75% третий включен (напряжение: 15 В); 100% четвертый светильник включен (напряжение: 16,2 В).

Основой схемы является чип U1 в корпусе SO14, к сожалению, производитель стёр обозначение. Тем не менее, анализ предполагает ОУ LM324, или некоторый клон от этой микросхемы (четырехэлементный операционный усилитель).

Рядом с ним находится источник опорного напряжения обозначенный U2, то есть TL431 в корпусе SOT23. Ещё рядом с контактами питания есть Q, полевой транзистор P-Mosfet с обозначением AFZV в корпусе SOT23.

После долгих поисков выяснилось, что это транзистор AO3415.

Полезное:  Ручка с токопроводящими чернилами

На плате есть свободные места для пайки типичных 3-мм светодиодов. Однако это должны быть суперяркие версии, поскольку резисторы, ограничивающие ток диода, имеют сопротивление 3,3 кОм, и для стандартных светодиодов ток может быть слишком низким. Далее похожая схема (функциональный аналог).

Микровыключатель активирует индикатор на несколько секунд, позволяя взглянуть на линейку светодиодов и оценить уровень энергии в батарее.

Это было сделано простым способом: резистор 2 МОм и конденсатор подключены между затвором и истоком, нажатие кнопки поляризует затвор и заряд конденсатора.

Конденсатор медленно разряжается через параллельный резистор, и схема выключается после того, как напряжение падает ниже порога открытия транзистора.

Потребляемая мощность индикатора в состоянии ожидания практически нулевая, не получается её измерить даже самым чувствительным пределом мультиметра. При всех включенных светодиодах потребление составляет около 5 мА (большую часть тянет LM324 и TL431).

Пороги включения для отдельных светодиодов следующие (согласно реальным испытаниям):

Vbat> 3,4 В — 25%

3,65 В

Оригинал: https://2shemi.ru/led-indikator-zaryada-li-ion-akkumulyatorov-obzor-i-shema/

Простая, рабочая схема светодиодного индикатора разряда литиевого аккумулятора Li-ion на управляемом стабилитроне TL431 своими руками

Простой индикатор разряда Li-ion аккумуляторов

Вашему вниманию предлагаю вполне рабочую и достаточно точную схему светодиодного индикатора порогового разряда аккумуляторов типа Li-ion. Это устройство очень простое, имеет минимум компонентов.

Основным элементом является управляемый стабилитрон, который и срабатывает на определенный порог постоянного напряжения, что и свидетельствует о 10%-ном разряде аккумулятора. Это устройство было мной собрано и опробовано. Оно полностью работоспособно.

Ну, а для новичков пожалуй поясню сам принцип действия этого светодиодного индикатора порогового напряжения.

Итак, главным функциональным элементом в схеме является управляемый стабилитрон типа TL431. Он собой представляет микросхему с тремя выводами, два из которых это анод и катод обычного полупроводника, а третий вывод является управляющим.

Внутри же между анодом и катодом стоит транзисторный эмиттер-коллекторный переход, управляемый внутренней схемой сравнения опорного напряжения и того, что прикладывается к аноду и катоду. В итоге получается, что при подключении двух резисторов R1, R2 и изменении их сопротивления мы можем изменять проводимость между анодом и катодом данного управляемого стабилитрона.

То есть, подобрав определенное соотношение данных сопротивлений мы можем изменять напряжение стабилизации стабилитрона в пределах от 2,5 до 36 вольт. Максимальный ток этого стабилитрона до 100 мА. До напряжения стабилизации стабилитрон закрыт и имеет бесконечно малую проводимость (ток через себя не проводит).

А как только напряжение дошло до величины порога (стабилизации), этот стабилитрон открывается и его вольт-амперная характеристика резко изменяет свою крутизну. Начинает резко увеличиваться ток, который проходит через анод-катод.

Именно на этом эффекте резкого открытия p-n перехода стабилитрона и основана работа схемы индикатора напряжения заряда для аккумуляторов Li-ion. То есть, мы резисторами R1 и R2 задаем пороговое напряжение, оно же напряжение стабилизации.

Последовательно анодно-катодному переходу стабилитрона подключен также резистор R3. Он выполняет две функции, во первых он ограничивает силу тока для стабилитрона, а во вторых является сопротивлением смещения для базы биполярного транзистора. Как известно, если напряжение на стабилитроне ниже порогового, стабилизационного, то все оно оседает только на стабилитроне.

А как только это напряжение дошло до порогового и превысило его, то на стабилитроне будет оседать строго определенная величина этого напряжения, а все лишнее уже будет оседать на резисторе R3, что включен последовательно стабилитрону.

При этом до порогового напряжения через стабилитрон ток не течет, а после порогового ток течет, и увеличивается с повышением потенциала между стабилитроном и резистором R3.

Параллельно аноду и катоду стабилитрона подключена цепь, состоящая из базо-эмиттерного перехода транзистора VT1, светодиода VD2 и ограничительного резистора R4. Чтобы светодиод светился нужно наличие нужного напряжения на транзисторном переходе, которое равно около 0,6 вольт.

То есть, при этом напряжении на базо-эмиттерном переходе биполярный транзистор открывается и пропускает ток через коллекторно-эмиттерный переход.

В итоге мы имеем, что до порогового напряжения стабилизации стабилитрона светодиод будет гореть, а как только напряжение превысило пороговое, стабилитрон открылся и уменьшил напряжение на базо-эмиттерном переходе транзистора. Результатом будет прекращение горения светодиода.

Но стоит учесть, что пороговое напряжение не должно быть слишком маленьким, поскольку его может не хватить для свечения светодиода. Транзистор в эту схему можно поставить любой похощий на КТ315, к примеру КТ3102.

Теперь что касается заряда самого литиевого аккумулятора. Как известно литиевые аккумуляторы имеют свой предел напряжений, который соответствует – 3,5 вольта будет соответствовать где-то остаточному заряду в 10%, а напряжение 4,2 вольта будет соответствовать полному заряду аккумулятора на 100%.

Вот и получается, что рабочим диапазоном для литиевых аккумуляторов будет от 3,5 до 4,2 вольта. Как перезаряд так и слишком большой разряд не просто вреден для данного типа аккумуляторов, а вполне способен полностью привести его в негодность. Так что для контроля заряда аккумуляторов Li-ion существует специальные схемы контроля заряда.

Предлагаемая схема также позволяет контролировать уровень заряда на этих аккумуляторах. Компоненты в самой схеме подобраны таким образом, что светодиодный индикатор начинает светится тогде, когда на аккумуляторе напряжение опустится до 3,5 вольт, что соответствует остаточному заряду в 10%.

Как только вы увидели, что сигнальный светодиод зажегся, то значит пора подключать этот аккумулятор к зарядному устройству.

по этой теме:

P.S. Эта схема светодиодного индикатора проста, его работа стабильна, срабатывание четкое, пороговое напряжение имеет быстрое срабатывание схемы.

Сама же схема при использовании светодиода с высокой яркостью и малым потреблением тока может потреблять ток всего около 3-7 мА. Я сам лично опробовал данную схему, мне она понравилась, использую ее для своих литиевых аккумуляторов.

Так что советую и вам при необходимости собирать эту схему для практического использования.

Оригинал: https://electrohobby.ru/shem-ind-zar-li-akum-na-tl431-vvc.html

Простой индикатор разряда Li-ion аккумуляторов

Простой индикатор разряда Li-ion аккумуляторов

Как же плотно вошли в нашу жизнь Li-ion аккумуляторы. То, что они применяются почти во все микропроцессорной электронике это уже норма. Так и радиолюбители уже давно взяли их себе на вооружение и используют в своих самоделках. Способствую этому значительные плюсы Li-ion аккумуляторов, такие как небольшой размер, большая емкость, большой выбор исполнений различных ёмкостей и форм.

Самый распространенный аккумулятор имеет марку 18650 его напряжение составляет 3,7 В. Для которого я у буду делать индикатор разряда.Наверное, не стоит рассказывать, как вредна для аккумуляторов кране низкая их разрядка. Причем для аккумуляторов всех разновидностей. Правильная эксплуатация аккумуляторных батарей продлит их жизнь в несколько раз и сэкономит ваши деньги.

Схема индикатора зарядки

Схема довольно универсально и может работать в диапазоне 3-15 вольт. Порог срабатывания можно настроить переменным резистором. Так что устройство можно использовать почти для любых аккумуляторов, будь то кислотные, никелево-кадмиевые (nicd) или литий-ионные (Li-ion).

Схема отслеживает напряжение и как только оно упадет ниже заданного уровня – загорится светодиод, сигнализируя о низкой разрядке батареи.

В схеме используется регулируемый стабилитрон TL431 (ссылка где брал).

Вообще этот стабилитрон является очень интересным радиоэлементом, который может существенно облегчить жизнь радиолюбителям, при построении схем, завязанных на стабилизации или пороговом срабатывании. Так что берите его на вооружение, особенно при постройке блоков питания, схем стабилизации токов и т.п.

Транзистор можно заменить любым другим NPN структуры, отечественный аналог КТ315, КТ3102.R2- регулирует яркость светодиода.R1 – переменный резистор номиналом от 50 до 150 Ом.Номинал R3 можно прибавить до 20-30 Ом для экономии энергии, если использован транзистор с высоким коэффициентом передачи.

Если у вас не окажется регулируемого стабилизатора TL431, то можно использовать проверенную советскую схему на двух транзисторах.Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Вместо них можно запаять один переменный, чтобы дать возможность регулировки и уменьшить количество элементов.

Советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107). Схему можно собрать на плате или навесным монтажом. Одеть термоусадочную трубку и обдуть термофеном. Приклеить на двухсторонний скотч к тыльной стороне корпуса. Я лично установил данную плату в шуруповерт и теперь не до вожу его аккумуляторы до критического разряда.

Так же параллельно резистору со светодиодом можно подключить зуммер (пищалку) и тогда вы точно будете знать о критических порогах.

Источник

Оригинал: https://sam-sdelay.ru/raznoe/prostoj-indikator-razryada-li-ion-akkumulyatorov/

Простой индикатор заряда батареи на двухцветном светодиоде

Простой индикатор разряда Li-ion аккумуляторов

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2015

Einar Abell

EDN

В статье предлагаются два варианта индикатора, цвет свечения которого, по мере разряда батареи, изменяется от зеленого до красного. Существует огромное количество схем, предназначенных для выполнения таких функций, но все из них, на мой взгляд, слишком сложны и дороги. Для моего индикатора требуется всего пять компонентов, один из которых – двухцветный светодиод.

Простейший вариант показан на Рисунке 1. Если напряжение на клемме B+ равно 9 В, будет светиться только зеленый светодиод, поскольку напряжение на базе Q1 равно 1.58 В, в то время, как напряжение на эмиттере, равное падению напряжения на светодиоде D1, в типичном случае составляет 1.8 В, и Q1 удерживается в закрытом состоянии.

По мере уменьшения заряда батареи напряжение на светодиоде D2 остается практически неизменным, а напряжение на базе уменьшается, и в какой-то момент времени Q1 начнет проводить ток.

В результате часть тока станет ответвляться в красный светодиод D1, и эта доля будет увеличиваться до тех пор, пока в красный светодиод не потечет весь ток.

Рисунок 1. Базовая схема монитора напряжения батареи.

Для типичных элементов двухцветного светодиода различие в прямых напряжениях составляет 0.25 В. Именно этим значением определяется область перехода от зеленого цвета свечения к красному.

Полная смена цвета свечения, задаваемая соотношением сопротивлений резисторов делителя R1 и R2, происходит в диапазоне напряжений

Середина области перехода от одного цвета к другому определяется разностью напряжений на светодиоде и на переходе база-эмиттер транзистора и равна приблизительно 1.2 В. Таким образом, изменение B+ от 7.1 В до 5.8 В приведет к смене зеленого свечения на красное.

Различия в напряжениях будут зависеть от конкретных комбинаций светодиодов и, возможно, их будет недостаточно для полного переключения цветов. Тем не менее, предлагаемую схему все равно можно использовать, включив диод последовательно с D2.

На Рисунке 2 резистор R1 заменен стабилитроном, в результате чего область перехода становится намного более узкой. Делитель больше не оказывает влияния на схему, и полная смена цвета свечения происходит при изменении напряжения B+ всего на 0.25 В. Напряжение точки перехода будет равно 1.2 В + VZ. (Здесь VZ – напряжение на стабилитроне, в нашем случае равное примерно 7.2 В).

Рисунок 2. Схема на основе стабилитрона.

Недостатком такой схемы является ее привязка к ограниченной шкале напряжений стабилитронов.

Еще больше усложняет ситуацию тот факт, что низковольтные стабилитроны имеют слишком плавный излом характеристики, не позволяющий точно определить, каким будет напряжение VZ при малых токах в схеме.

Одним из вариантов решения этой проблемы может быть использование резистора, включенного последовательно со стабилитроном, чтобы иметь возможность небольшой подстройки за счет некоторого увеличения напряжения перехода.

При показанных сопротивлениях резисторов схема потребляет ток порядка 1 мА. Со светодиодами повышенной яркости этого достаточно для использования прибора внутри помещения.

Но даже такой небольшой ток весьма значителен для 9-вольтовой батареи, поэтому вам придется выбирать между дополнительным потреблением тока и риском оставить питание включенным, когда необходимости в нем нет.

Скорее всего, после первой внеплановой замены батареи вы почувствуете пользу от этого монитора.

Схему можно преобразовать таким образом, чтобы переход от зеленого к красному свечению происходил в случае повышения входного напряжения. Для этого транзистор Q1 надо заменить на NPN и поменять местами эмиттер и коллектор. А с помощью пары NPN и PNP транзисторов можно сделать оконный компаратор.

С учетом довольно большой ширины переходной области, схема на Рисунке 1 лучше всего подходит для 9-вольтовых батарей, в то время как схема на Рисунке 2 может быть адаптирована для других напряжений.

Оригинал: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=162328

Простой индикатор разряда литиевого аккумулятора

Простой индикатор разряда Li-ion аккумуляторов

Схема индикатора

  Сейчас у многих есть литиевые аккумуляторы, они уже давно обрели широкую распространённость. К ним можно добавить совсем не сложный индикатор разряда, который можно собрать своими руками буквально за пару минут.
  Для этого нам потребуются три резистора, один светодиод и регулируемый стабилитрон. Схема индикатора настолько проста, что её можно собрать навесным монтажом и уместить практически в любой корпус устройства, где нужна индикация разряда батареи.

Как это работает? Базируется схема на регулируемом стабилитроне TL431, на его вывод 1 подаётся напряжение с делителя напряжения на сопротивлениях R2 и R3, которые и определяют напряжение срабатывания стабилитрона. При указанных на схеме номиналах деталей, напряжение срабатывания составляет около 3,2 вольт, то есть когда напряжение на аккумуляторе выше 3,2 вольт, стабилитрон открыт и шунтирует светодиод, соответственно он не горит. При снижении напряжения на аккумуляторе до 3,2 вольт и ниже светодиод начинает светиться. Ток потребления устройства составляет около 1-2 мА. Индикатор возможно использовать и для индикации других напряжений, которые нужны вам. Для изменения напряжения срабатывания необходимо будет подобрать номинал сопротивления R2. При увеличении его сопротивления напряжение срабатывания будет повышаться, и наоборот. Таким образом индикатор можно настроить на любые нужные напряжения индикации для аккумуляторов, не только литиевых. Если у вас два, три литиевых аккумулятора, то такую схему можно собрать в количествах равных количеству аккумуляторов и подключить на каждый аккумулятор по индикатору, таким образом получится индикаторы для всех банок. Устройство простое, собрать не составит особого труда.

Оригинал: https://www.tool-electric.ru/2019/04/blog-post_30.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Тратосфера