Тестове 

Принципна схема на индикатора на електрическата верига за разреждане на литиеви батерии. Лесен индикатор за разреждането на литиево-йонни батерии. Индикатор за края на батерията на светодиоди

От теорията на акумулаторните батерии помним, че литиевите батерии не могат да се разреждат под 3,2 волта на кутия, в противен случай тя губи капацитета си и се поврежда много по-бързо. Следователно контролът на минималното ниво на напрежение е много важен за литиевите батерии. Разбира се, в мобилен телефон или лаптоп опцията за критично разреждане е изключена от интелигентен контролер, но батерията за китайско фенерче може да бъде убита много бързо и след това да напишете във форумите какви глупости пускат китайците. За да не се случи това, предлагам да сглобя една от простите вериги на индикатора за разреждане на литиевата батерия.

Като елемент за индикация в тази схема се използва светодиод. Като компаратор се използва прецизно регулируем ценеров диод TL431. Спомнете си TL 431 - регулируем силициев ценерови диод с изходно напрежение, което се настройва на всяка стойност от 2,5 до 36 волта с помощта на два външни резистора. Прагът на работа на веригата се задава от делител на напрежение във веригата на управляващия електрод. За автомобилна батерия трябва да изберете други стойности на резисторите.

Светодиодите са най-добре да вземат ярко синьо, те са най-забележими. Zener diode TL431 - използва се в много импулсни захранвания в схемата за управление на защитния оптрон и може да бъде заимстван от там.

Докато напрежението е над дадено ниво, в нашия пример 3,25 волта, ценеровият диод работи в режим на повреда, следователно транзисторът е заключен и целият ток протича през зеления светодиод. Веднага след като напрежението на литиево-йонната батерия започне да намалява в диапазона от 3,25 до 3,00 волта, VT1 започва да се отключва и токът преминава през двата светодиода.


Когато напрежението на батерията е 3V или по-малко, свети само червеният индикатор. Сериозен недостатък на схемата е трудността при избора на ценерови диоди за получаване на желания праг на реакция, както и при висока консумация на ток от 1 mA.


Нивото на работа на индикатора се задава чрез избиране на стойностите на резистора R2 и R3.

Поради използването на полеви устройства, консумацията на ток на веригата е много малка.


Положителното напрежение на вратата на транзистора VT1 се формира с помощта на разделител, сглобен на две съпротивления R1-R2. Ако нивото му е по-високо от напрежението на прекъсване на полевия работник, той отваря и смазва портата VT2 на общия проводник, като по този начин го блокира.

В даден момент, тъй като литиево-йонната батерия е разредена, напрежението от делителя не е достатъчно за отваряне на VT1 и той се блокира. На вратата VT2 се появява потенциал, който е близо до нивото на захранване, следователно той се отваря и светодиодът светва. Светенето на което показва необходимостта от презареждане на батерията.

Индикатор за разреждане на чипа TL431

Прагът се задава от делителя на съпротивленията R2-R3. При стойностите, посочени на фигурата, то е равно на 3,2 волта. Когато този праг се понижи на батерията, микровъзелът ще спре да шунтира светодиода и той ще светне.


Ако се използва батерия, състояща се от няколко батерии, свързани последователно, тогава веригата по-горе ще трябва да бъде свързана към всяка банка.

За да настроим веригата, свързваме регулируем източник на захранване вместо батерия и чрез избор на R2 (R4) постигаме светване на индикатора на желания интервал.

Индикаторът, в ролята на който се използва светодиодът, започва да мига веднага щом напрежението на батерията падне под контролирано ниво. Схемата на детектора е базирана на специализиран микровъзел MN13811, а схемата е реализирана на базата на биполярни транзистори Q1 и Q2.

Ако се използва чип MN13811-M, когато напрежението на батерията падне под 3,2 V, светодиодът започва да мига. Огромен плюс на веригата е, че по време на наблюдение веригата консумира по-малко от 1 μA, а в мигащ режим около 20 mA. Устройството използва два биполярни транзистора с различна проводимост. Интегралните схеми от серията MN13811 се предлагат за различни напрежения, в зависимост от последната буква, така че ако се изисква микромонтаж за различен праг на реакция, тогава можете да използвате същата микросхема, но с различен буквен индекс.

„Получи се коментар с интересни предложения за финализиране на дизайна.

Тъй като е препоръчително да използвате индикатора за разреждане на батерията (параграф 3 от коментара) на всяко автономно електронно устройство, за да избегнете неочаквани повреди или повреда на оборудването в най-неподходящия момент, когато батерията е разредена, производството на индикатора за разреждане е направени в отделна статия.

Използването на индикатор за разреждане е особено важно за повечето литиеви батерии с номинално напрежение от 3,7 волта (например батериите 18650, които са популярни днес и подобни или обикновени плоски литиево-йонни батерии от телефони, които са заменени от смартфони), т.к. . те наистина "не харесват" разреждане под 3,0 волта и в същото време се провалят. Вярно, повечето от тях трябва да имат вградени схеми за аварийна защита от дълбоко разреждане, но кой знае каква батерия имате в ръцете си, докато не я отворите (Китай е пълен с мистерии).

Но най-важното е, че бих искал да знам предварително какъв заряд има в момента в използваната батерия. Тогава бихме могли да свържем зарядното устройство навреме или да поставим нова батерия, без да чакаме тъжните последствия. Следователно се нуждаем от индикатор, който предварително ще даде сигнал, че батерията скоро ще седне напълно. За изпълнението на тази задача има различни схемни решения - от схеми на един транзистор до фантастични устройства на микроконтролери.

В нашия случай се предлага да се направи прост индикатор за разреждането на литиеви батерии, който лесно се сглобява на ръка. Индикаторът за разряд е икономичен и надежден, компактен и точен при определяне на контролираното напрежение.

Индикаторна верига за разреждане


Веригата е направена с помощта на така наречените детектори за напрежение. Те се наричат ​​още монитори на напрежението. Това са специализирани микросхеми, предназначени специално за контрол на напрежението. Безспорните предимства на схемите на мониторите за напрежение са изключително ниската консумация на енергия в режим на готовност, както и изключителната им простота и точност. За да направим индикацията за разреждане още по-забележима и икономична, ние зареждаме изхода на детектора за напрежение към мигащ светодиод или мигач на два биполярни транзистора.

Детекторът за напрежение (DA1) PS T529N, използван във веригата, свързва изхода (щифт 3) на микросхемата към общ проводник, когато контролираното напрежение на батерията падне до 3,1 волта, това включва захранване към генератора на импулси с висока мощност. В същото време суперяркият светодиод започва да мига с период: пауза - 15 секунди, кратко светкане - 1 секунда. Това намалява консумацията на ток до 0,15 ma в пауза и 4,8 ma в светкавица. Когато напрежението на батерията е повече от 3,1 волта, веригата на индикатора е практически изключена и консумира само 3 uA.

Както показа практиката, посоченият цикъл на индикация е напълно достатъчен, за да видите сигнала. Но ако желаете, можете да зададете по-удобен режим за вас, като изберете резистор R2 или кондензатор C1. Поради ниската консумация на ток на устройството не е предвидено отделно захранване на индикатора. Устройството работи, когато захранващото напрежение падне до 2,8 волта.

Производство на зарядни устройства

1. Пълен комплект.
Ние закупуваме или избираме от наличните компоненти за монтаж в съответствие със схемата.

2. Сглобяване на веригата.
За да проверим работата на веригата и нейните настройки, ние сглобяваме индикатора за разреждане на универсална платка. За удобство на наблюдението (висока честота на импулса), за времето на проверка, заменяме кондензатора C1 с кондензатор с по-малък капацитет (например 0,47 микрофарда). Свързваме веригата към захранването с възможност за плавно регулиране на постоянното напрежение в диапазона от 2 до 6 волта.

3. Проверка на веригата.
Бавно намалете захранващото напрежение на индикатора за разреждане, като започнете от 6 волта. На дисплея на тестера наблюдаваме стойността на напрежението, при което детекторът за напрежение (DA1) се включва и светодиодът започва да мига. При правилния избор на детектор за напрежение моментът на превключване трябва да се извърши в района на 3,1 волта.


4. Подготвяме платката за монтаж и запояване на части.
Изрязваме необходимото за монтаж парче от универсална печатна платка, внимателно обработваме ръбовете на платката с файл, почистваме и калайдисваме контактните релси. Размерът на дъската, която трябва да се изреже, зависи от използваните части и тяхното разположение по време на монтажа. Размерите на дъската на снимката са 22 х 25 мм.

5. Монтиране на дебъгваната схема на работната платка
При положителен резултат от работата на веригата на платката, прехвърляме частите на работната платка, запояваме частите и изпълняваме липсващите кабелни връзки с тънък монтажен проводник. В края на монтажа проверяваме инсталацията. Веригата може да бъде сглобена по всеки удобен начин, включително повърхностен монтаж.


6. Проверка на работната верига на индикатора за разреждане
Проверяваме работата на веригата на индикатора за разреждане и нейните настройки, като свързваме веригата към захранването и след това към тествания акумулатор. Когато напрежението в захранващата верига е по-малко от 3,1 волта, индикаторът за разреждане трябва да се включи.



Вместо детектор на напрежение (DA1) PS T529N, използван във веригата за контролирано напрежение от 3,1 волта, е възможно да се използват подобни микросхеми от други производители, например BD4731. Този детектор има изход с отворен колектор (както се вижда от допълнителния "1" в обозначението на микросхемата), а също така независимо ограничава изходния ток до 12 mA. Това ви позволява да свържете светодиод директно към него, без ограничаващи резистори.

Също така е възможно да се използват 3,08 волтови детектори във веригата - TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E / TT, CAT809TTBI-G. Желателно е да посочите точните параметри на избраните детектори за напрежение в техния лист с данни.

По същия начин можете да приложите друг детектор на напрежение към всяко друго напрежение, необходимо за работата на индикатора.

Решението по втората част на въпроса в параграф 3 от горния коментар - работата на индикатора за разреждане само при наличие на осветление, е отложено следните причини:
- работата на допълнителни елементи във веригата изисква допълнителна енергия от батерията, т.е. ефективността на схемата страда;
- работата на индикатора за разреждане през деня най-често е безполезна, т.к. в стаята няма „зрители“ и до вечерта зарядът на батерията може да приключи;
- работата на индикатора на тъмно е по-ярка и по-ефективна и има ключ за захранване за бързо изключване на устройството.

Използването на домашния операционен усилвател, предложено в параграф 2 от коментара, не беше разгледано поради отстраняването на грешки в работните режими на веригата за минимални токове в процеса на довършване на платката.

За да реша проблема съгласно параграф 1 от коментара, промених донякъде схемата на устройството „Нощна лампа с акустичен превключвател“. Защо включих положителната захранваща шина на акустичното реле през инвертор на VT3, управляван от постоянно работещо фото реле.

С два резистора напрежението на пробив може да се настрои между 2,5 V и 36 V.

Ще дам две схеми за използване на TL431 като индикатор за зареждане / разреждане на батерията. Първата верига е за индикатора за разреждане, а втората за индикатора за нивото на зареждане.

Единствената разлика е добавянето на npn транзистор, който ще включи някакво сигнално устройство, например светодиод или зумер. По-долу ще дам метод за изчисляване на съпротивлението R1 и примери за някои напрежения.

Ценеровият диод работи по такъв начин, че започва да провежда ток, когато върху него се превиши определено напрежение, чийто праг можем да зададем с помощта на R1 и R2. В случай на индикатор за разреждане, LED индикаторът трябва да свети, когато напрежението на батерията е по-ниско от необходимото. Следователно към веригата се добавя npn транзистор.

Както можете да видите, регулираният ценеров диод регулира отрицателния потенциал, така че към веригата се добавя резистор R3, чиято задача е да включи транзистора, когато TL431 е изключен. Този резистор е 11k, избран чрез проба и грешка. Резистор R4 служи за ограничаване на тока на светодиода, може да се изчисли с помощта.

Разбира се, можете да направите без транзистор, но тогава светодиодът ще изгасне, когато напрежението падне под зададеното ниво - веригата е отдолу. Разбира се, такава схема няма да работи при ниски напрежения поради липсата на достатъчно напрежение и / или ток за захранване на светодиода. Тази схема има един недостатък, който е постоянната консумация на ток в района на 10 mA.

В този случай индикаторът за зареждане ще свети постоянно, когато напрежението е по-високо от това, което сме определили с помощта на R1 и R2. Резисторът R3 служи за ограничаване на тока към диода.

Време е за това, което всички обичат най-много – математиката

Вече казах в началото, че пробивното напрежение може да се променя от 2.5V на 36V през входа "Ref". И така, нека се опитаме да изчислим нещо. Да предположим, че индикаторът трябва да светне, когато напрежението на батерията падне под 12 волта.

Съпротивлението на резистора R2 може да бъде с всякаква стойност. Най-добре е обаче да използвате кръгли числа (за по-лесно броене), като 1k (1000 ома), 10k (10 000 ома).

Резистор R1 се изчислява по следната формула:

R1=R2*(Vo/2,5V - 1)

Да приемем, че нашият резистор R2 има съпротивление 1k (1000 ома).

Vo е напрежението, при което трябва да настъпи разбивка (в нашия случай 12V).

R1 \u003d 1000 * ((12 / 2,5) - 1) = 1000 (4,8 - 1) \u003d 1000 * 3,8 \u003d 3,8 k (3800 ома).

Тоест съпротивлението на резисторите за 12V е както следва:

А ето и малък списък за мързеливите. За резистор R2=1k съпротивлението R1 ще бъде:

  • 5V - 1k
  • 7.2V - 1.88k
  • 9V - 2.6k
  • 12V - 3.8k
  • 15V - 5k
  • 18V - 6.2k
  • 20V - 7k
  • 24V - 8.6k

За ниско напрежение, например 3,6 V, резисторът R2 трябва да има по-високо съпротивление, например 10k, тъй като текущата консумация на веригата ще бъде по-малка.


nik34 изпрати:


Индикатор за зареждане, базиран на старата защитна платка за Li-Ion батерия.

Лесно решение за индикация на края на заряда на LiIon или LiPo батерия от слънчева батерия може да се направи от ... всяка изтощена LiIon или LiPo батерия :)

Те използват контролер за зареждане с шест крака на специализирана микруха DW01 (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8261, NE57600 и др. аналози). Задачата на този контролер е да изключи батерията от товара, когато батерията е напълно разредена и да изключи батерията от зареждане, когато достигне 4,25 V.

Ето последния ефект и можете да го използвате. За моите цели е доста подходящ светодиод, който ще светне, когато зареждането приключи.

Ето типична схема за включване на тази микруха и схема, в която трябва да се преобразува. Цялата промяна се състои в запояване на мосфетите и запояване на светодиода.

Вземете червения светодиод, той има по-малко напрежение на запалване от другите цветове.

Сега трябва да свържем тази верига след традиционния диод, който също традиционно краде от 0,2 V (Шотки) до 0,6 V от слънчевия панел, но не позволява батерията да се разрежда към слънчевия панел след тъмно. Така че, ако свържете веригата към диода, тогава получаваме индикация за недозареждане на батерията с 0,6 V, което е доста.

По този начин алгоритъмът на работа ще бъде следният: нашият SB, когато свети, дава напрежение на lipo и докато собственият контролер на заряда на батерията работи при напрежение от около 4,3 V. Веднага щом прекъсването се задейства и батерията се изключи, напрежението на диода скача над 4,3 V и нашата верига от своя страна се опитва да защити батерията си, която вече не съществува и, като дава команда на същия не- съществуващ mosfet, свети светодиода.

След като премахнете SB от светлината, напрежението върху него ще падне и светодиодът ще се изключи, спирайки да яде скъпоценни милиампери. Същото решение може да се използва и с други зарядни устройства, не е необходимо да се цикли в слънчевата батерия :)
Можете да украсите както искате, тъй като кърпичката на контролера е миниатюрна, не повече от 3-4 мм широка, ето пример:



Нашата магическа микруха е отляво, два MOSFET в един случай отдясно, те трябва да бъдат премахнати и запоени към платката в съответствие с LED веригата.

Това е всичко, използвайте го, лесно е.


TL431- микросхема с три крака, която често се нарича "контролиран ценеров диод", тъй като с негова помощ можете да получите всяко напрежение в диапазона от 2,5 ... 36 волта. Освен това може да се използва като компаратор за напрежение от 2,5 волта:

- ако входът е по-малък от 2,5 волта, токът не протича през изходния транзистор на микросхемата;
- ако входът е повече от 2,5 волта - транзисторът е отворен и токът тече през него.



Прилича много на транзистор в ключов режим, нали? И дори товарът - същите индикаторни светодиоди - може да се включи по същия начин, както в транзисторния ключ.


Готова схема за 7 волта(за две Li-ion батерии, свързани последователно, където 8,4 волта, когато са напълно заредени); за подобряване на точността R2може да се направи от постоянен 47kи настройка 10 хиляди. Извод 1, като се направи аналогия с n-p-nтранзистор - "база", щифт 2 - "емитер", щифт 3 - "колектор" (условно, разбира се, ценеров диод не е транзистор). Докато напрежението на "базата" е по-високо от 2,5 волта, микросхемата е отворена и през нея протича ток. Тъй като батерията се разрежда, напрежението намалява и веднага щом по-малко от 2,5 волта излезе от разделителя, транзисторът на микросхемата ще се затвори и токът ще тече през светодиода.

Ако желаете, можете да сглобите същата верига на резистори 10 хилядии 5k6- ще се получи, но ще стане малко по-лаком. Така че, за да спестите пари, е по-добре да вземете по-големи резистори. Повтарям: индикатор за разрежданебатериите не трябва да го затрудняват освобождаване от отговорност.

R3задава тока през светодиода за натоварване и изходния транзистор на микросхемата. Избира се поне според желаната яркост на блясъка.


Червените светодиоди се нуждаят от малко напрежение, за да се включат (започвайки от 1,5 V), така че да могат да светят дори когато TL431, на теория, е отворен и ги шунтира. Решението е да поставите втори светодиод или диод последователно 1N4007.Или използвайте светодиоди с по-високо напрежение на включване - зелено, синьо, бяло.