Многоуровневый индикатор напряжения автомобильного аккумулятора

Многоуровневый индикатор напряжения предназначено для контроля за состоянием бортовой сети автомобиля и позволяет существенно продлить срок службы аккумуляторной батареи, не допуская ее разряд более чем на 50 процентов. Устройство с достаточной точностью контролирует уровень напряжения аккумулятора и информирует о его состоянии, а также позволяет вовремя заметить неисправность регулятора напряжении автомобиля.

О состоянии аккумулятора можно судить по плотности электролита и каждом элементе (банке).

Для средней географической широты плотность электролита у полностью разряженного, разряженного наполовину и полностью заряженного аккумулятора соответствует 1,11, 1,19 и 1,27 г/см3. Для этих состояний напряжение аккумуляторной батареи будет 11,7, 12,18 и 12,66 В.

Периодический контроль плотности электролита требует много времени, а для измерения напряжения с необходимой точностью нужен либо цифровой вольтметр, либо стрелочный с растянутой шкалой.

Многоуровневый индикатор напряжения по предлагаемой схеме позволяет обойтись без этих приборов и более удобно в эксплуатации, так как может осуществлять непрерывный контроль за состоянием автомобильного аккумулятора (см. схему ниже).

Периодический контроль плотности электролита требует много времени, а для измерения напряжения с необходимой точностью нужен либо цифровой вольтметр, либо стрелочный с растянутой шкалой.

Описываемое устройство позволяет обойтись без этих приборов и более удобно в эксплуатации, так как может осуществлять непрерывный контроль за состоянием автомобильного аккумулятора (см. схему ниже).

Схема устройства собрана на одной микросхеме D1 (К1401УД2А) и состоит из четырех компараторов, выполненных на операционных усилителях, которые с помощью светодиодов HL1...HL4 позволяют информировать о нахождении уровня напряжения в одном из пяти интервалов (см. рисунок ниже), по свечению соответствующего индикатора. По свечению сразу двух светодиодов можно точно определить момент нахождения напряжения на границе между соответствующими интервалами.

Если ни один из светодиодов не светится, то это значит, что напряжение ниже уровня 11,7В.

Свечение индикатора HL1 информирует водителя о неисправности в работе системы "регулятор-генератор" — при работающем двигателе он производит заряд аккумулятора, но напряжение при этом не должно превышать 14,8 В. Если же светится индикатор HL4, это значит, что аккумулятор разряжен более чем на 50% и его необходимо срочно ставить на подзарядку.

Топология печатной платы устройства и расположение на ней элементов, кроме Т1 и СЗ, показана на рисунке ниже:

В схеме индикатора напряжения применены конденсаторы С1 типа К10-17, С2, СЗ типа К73-9 на 250 В, подстроечный малогабаритный резистор R5 типа СПЗ-19а, остальные резисторы типа С2-23 (или любые малогабаритные).

Так как номинала для резистора R4 500 Ом в ряду нет, то его можно составить из двух резисторов по 1 кОм, включенных параллельно. Обозначение прецизионного стабилитрона VD1 (Д818Е) может иметь любую последнюю букву, но лучше использовать буквы Е, Д и Г.

В качестве светодиодов, кроме указанных на схеме, можно использовать любые из серии КИП — они при малом потребляемом токе светятся достаточно ярко. Диоды VD2...VD4 подойдут любые импульсные. Есть смысл подобрать для разных уровней напряжения светодиоды с разным цветом свечения.

Дроссель Т1 выполнен на кольцевом сердечнике типоразмера К10х6хЗ из феррита марки 2000НМ1. Обмотки содержат по 30 витков провода ПЭЛШО 0,12. Дроссель при правильном включении фаз обмоток предохраняет схему от пульсаций и помех в бортовой сети при работе двигателя.

Налаживание многоуровневого индикатора напряжения заключается в установке нижнего (резистором R5) и верхнего (резистором R1) требуемых порогов срабатывания индикаторов, при этом все промежуточные значения уровней работы компаратором будут соответствовать рисунку выше.

Ток, потребляемый индикатором, зависит от напряжения в контролируемой цепи и составляет около 20 мА.