С помощью двух резисторов можно установить напряжение пробоя в диапазоне от 2,5 В до 36 В.

Приведу две схемы применения TL431 в качестве индикатора заряда/разряда аккумулятора. Первая схема предназначена для индикатора разрядки, а вторая для индикатора уровня заряда.

Единственная разница — это добавление n-p-n транзистора, который будет включать какой-либо сигнализатор, например, светодиод или зуммер. Ниже приведу способ вычисления сопротивления R1 и примеры на некоторые напряжения.

Стабилитрон работает таким образом, что начинает проводить ток при превышении на нем определенного напряжения, порог которого мы можем установить с помощью R1 и R2. В случае индикатора разряда, светодиодный индикатор должен гореть, когда напряжение батареи меньше, чем необходимо. Поэтому в схему добавлен n-p-n транзистор.

Как можно видеть регулируемый стабилитрон регулирует отрицательный потенциал, поэтому в схему добавлен резистор R3, задачей которого является включение транзистора, когда TL431 выключен. Резистор этот на 11k, подобранный методом проб и ошибок. Резистор R4 служит для ограничения тока на светодиоде, его можно вычислить с помощью .

Конечно, можно обойтись и без транзистора, но тогда светодиод будет гаснуть, когда напряжение упадет ниже выставленного уровня — схема ниже. Безусловно, такая схема не будет работать при низких напряжениях из-за отсутствия достаточного напряжения и/или тока для питания светодиода. Данная схема имеет один минус, который заключается в постоянном потреблении тока, в районе 10 мА.

В данном случае индикатор заряда будет гореть постоянно, когда напряжение больше, чем то, которые мы определили с помощью R1 и R2. Резистор R3 служит для ограничения тока на диод.

Пришло время для того, что всем нравится больше всего — математики

Я уже говорил в начале, что напряжение пробоя может изменяться от 2,5В до 36В посредством входа «Ref». И поэтому, давайте попытаемся кое-что подсчитать. Предположим, что индикатор должен загореться при снижении напряжении аккумулятора ниже 12 вольт.

Сопротивление резистора R2 может быть любого номинала. Однако лучше всего использовать круглые числа (для облегчения подсчета), например 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).

Резистор R1 рассчитаем по следующей формуле:

R1=R2*(Vo/2,5В — 1)

Предположим, что наш резистор R2 имеет сопротивление 1к (1000 Ом).

Vo — напряжение, при котором должен произойти пробой (в нашем случае 12В).

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

Т. е. сопротивление резисторов для 12В выглядят следующим образом:

А здесь небольшой список для ленивых. Для резистора R2=1к, сопротивление R1 составит:

• 5В – 1к
• 7,2В – 1,88к
• 9В – 2,6к
• 12В – 3,8к
• 15В — 5к
• 18В – 6,2к
• 20В – 7к
• 24В – 8,6к

Для низкого напряжения, например, 3,6В резистор R2 должен иметь бОльшее сопротивление, например, 10к поскольку ток потребления схемы при этом будет меньше.

Самое удивительное то, что схема индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи не содержит ни транзисторов, ни микросхем, ни стабилитронов. Только светодиоды и резисторы, включенные таким образом, что обеспечивается индикация уровня подведенного напряжения.

Схема индикатора

Работа устройства основывается на начальном напряжении включения светодиода. Любой светодиод - это полупроводниковый прибор, который имеет граничную точку напряжения, только превысив которую он начинает работать (светить). В отличии от лампы накаливания, которая имеет почти линейные вольтамперные характеристики, светодиоду очень близка характеристика стабилитрона, с резкой крутизной тока при увеличении напряжения.
Если включить светодиоды в цепь последовательно с резисторами, то каждый светодиод начнет включаться только после того, как напряжение превысит сумму светодиодов в цепи для каждого отрезка цепи в отдельности.
Порог напряжения открытия или начала загорания светодиода может колебаться от 1,8 В до 2,6 В. Все зависит от конкретной марки.
В итоге, каждый светодиод загорается только после того, как загорелся предыдущий.

Схему я собрал на универсальной монтажной плате, спаяв вывода элементов между собой. Для лучшего восприятия я взял светодиоды разных цветов.
Такой индикатор можно сделать не только на шесть светодиодов, а к примеру, на четыре.
Использовать индикатор можно не только для аккумулятора, но для создания индикации уровня на музыкальных колонках. Подключив устройство к выходу усилителя мощности, параллельно колонке. Тем самым можно отслеживать критические уровни для акустической системы.
Возможно найти и другие применения этой, по истине, очень простой схемы.

аккумулятор заряд схема

Основная проблема, которая возникает при заряде аккумуляторов, состоит в поиске параметра, измерения которого позволили бы с достаточной точностью определить состояние полного заряда.

В ходе заряда герметичных щелочных аккумуляторов меняется несколько параметров: напряжение, температура, внутреннее давление. Характер их изменений в процессе заряда герметичного никель-кадмиевого аккумулятора изображен на рисунке 1. Эти параметры обеспечивают различную чувствительность и имеют разные ограничения при использовании. Характер изменения указанных параметров у никель-металлгидридных аккумуляторов похож, но они более чувствительны к перегреву при перезаряде.

Рис.1.

Заряд стандартным режимом обычно проводится в течение регламентированного времени. Контроль напряжения при такой стратегии заряда малоэффективен, так как при низких плотностях тока заряда напряжение в конце процесса (Uкон) меняется незначительно и контроль процесса по его величине, выбранной в соответствии с рекомендованной производителем как типичной для данного типа источника тока, может привести к недозаряду одних и перезаряду других аккумуляторов (в зависимости от их индивидуальных зарядных характеристик). Паспортная величина конечного напряжения паказывает только статистический параметр, а разброс его у аккумуляторов в партии может быть заметным. К тому же величина эта зависит от температуры и наработки аккумулятора.

При быстром заряде использование напряжения в качестве контрольного параметра оказалось более результативным. Это определяется изменением вида зарядной кривой. В этом случае нет надобности ориентироваться на конкретную величину предельного зарядного напряжения, нужно лишь установить момент достижения его максимальной величины. Для этого устройствами контроля периодически определяется величина dU/dt или d2U/dt2. Максимум зарядного напряжения наблюдается как правило при заряде до 110-120 % Сн.

В случаи прекращения заряда в этот момент, при последующем разряде в стандартном режиме удается снять около 95% номинальной емкости. Для обеспечения большего перезаряда (до 140-160 %) нужно либо необходимое время сохранять заряд тем же током, либо обеспечить переход к более безопасному режиму подзаряда меньшим током.

В настоящее время для контроля хода быстрого заряда чаще используется другой критерий: прерывание заряда производят после того, как напряжение аккумулятора уменьшится на ДU после достижения максимума. Это обеспечивает нужный уровень перезаряда аккумуляторов.

Такой контроль рекомендуется для быстрого заряда (в течение 1 ч) цилиндрических щелочных рулонных аккумуляторов, если изготовитель разрешает такой заряд для конкретного типа аккумуляторов. В литературе он называется детекцией -ДU. Величина -ДU для аккумуляторов разных производителей может составлять от 5-10 до 10-20 мВ, Для контроля заряда чаще предлагается использовать величину 10 мВ/аккумулятор при температуре заряда от 0 до 30 °С. При этом в начале заряда (в течение 5-10 мин) рекомендуется не проводить измерения напряжения источника тока во избежание срабатывания системы контроля из-за возможного скачка напряжения (и последующего его небольшого спада) после длительного хранения.

Другим параметром, который применяется при контроле заряда современных герметичных щелочных аккумуляторов, является температура. Контроль температуры более всего нужен при заряде никелъ-металлгидридных аккумуляторов. Температурный датчик устанавливается не на каждом аккумуляторе, а на одном из них в батарее. Понятно, что влияние конструктивных особенностей батареи и реализуемых в ней условий теплообмена делают контроль заряда по абсолютной величине температуры Т весьма проблематичным, так как непросто однозначно определить величину этого параметра. Специалисты компании GP, например, детально исследовали процесс заряда батареи емкостью 2,5 Ач током 0,5 С при температуре окружающей среды (Tокр) от 15 до 45 °С. Изучалось отключение при температуре батареи (Tбат), равной 55 и 60 °С. Было показано, что если температура окружающей среды выше 35 °С, то при Tбат = 55 °С имеет место существенный недозаряд. При Tбат=60 °С недозаряд несколько уменьшается. Увеличивать еще больше значение контролируемого параметра (Tбат > 60 °C) нельзя без риска увеличения опасности отказа аккумулятора.

Все производители как правило рекомендуют максимальную величину температуры при быстром заряде - не более 55 °С. Следует понимать, что при повышенных температурах окружающей среды избежать недозаряда при таком способе контроля зарядного процесса не получится. Более рациональным является контроль другого параметра: скорости изменения температуры (ДT/Дt), что позволяет при любой температуре окружающей среды диагностировать интенсификацию побочных процессов, которая имеет место при перезаряде. Величина ДT/Дt, при которой различные производители рекомендуют отключать герметичные щелочные аккумуляторы, находится в интервале от 1 до 2 °С/мин при токе заряда 1С и 0,8 °С/мин, если ток меньше.

Большая часть производителей полагает, что наилучшие результаты достигаются при контроле заряда по двум критериям (оценка -ДU и ДT/Дt) одновременно. Такой метод контроля универсален как для аккумуляторов разных типов, так и для разного уровня их заряженности. Следует заметить, что второй из этих параметров обеспечивает более благоприятные условия работы аккумуляторов при длительной эксплуатации.

Найден еще один электрический параметр, который по величине значительно больше изменений напряжения. Этот параметр - реакция источника тока на тестовый сигнал переменного тока.

Для контроля степени заряженности свинцово-кислотных аккумуляторов можно использовать напряжение разомкнутой цепи, которое меняется от 2,05-2,15В/ак при заряженном состоянии (в зависимости от концентрации кислоты) до 1,95-2,03 В/ак после полного разряда. Эта зависимость показана на рисунке 2.

Рис.2.

При контроле заряженности свинцово-кислотного аккумулятора в ходе заряда, заряд считается завершенным если ток заряда (при неизменном стандартном напряжении заряда) остается неизменным в течении 3-х часов.

При заряде литий-ионных аккумуляторов ориентируются также на напряжение аккумулятора. В начальный период, когда только появились литий-ионные аккумуляторные батареи, использующие графитовую систему, требовалось ограничение напряжения заряда из расчета 4,1 В на элемент. В настоящее время литий-ионные элементы можно заряжать до напряжения 4,20 В. Допустимое отклонение напряжения составляет всего лишь около ±0,05 В на элемент. Рисунок 3 отображает стандартный процесс заряда литий-ионного аккумулятора.

Рис.3.

ЭТАП 1 - Через аккумулятор протекает максимально допустимый ток заряда, пока напряжение на нем не достигнет порогового значения. ЭТАП 2 - Максимальное напряжение на аккумуляторе достигнуто, ток заряда постепенно снижается до тех пор пока он полностью не зарядится. Момент завершения заряда наступает когда величина тока заряда снизится до значения 3% от начального. ЭТАП 3 - Периодический компенсирующий заряд, проводящийся при хранения аккумулятора, ориентировочно через каждые 500 часов хранения.

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 + V Z . (Здесь V Z - напряжение на стабилитроне, в нашем случае равное примерно 7.2 В).

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 V Z 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.

Аккумулятор - важнейшая вещь в любом автомобиле. Именно этот элемент дает пусковой ток на стартер. Именно благодаря аккумулятору осуществляется быстрый и беспроблемный запуск двигателя. Но так бывает не всегда. Чтобы не испытывать трудностей с пуском, нужно периодически проверять его уровень заряда. Сделать это можно несколькими способами.

Как проверить заряд аккумулятора автомобиля в домашних условиях? Ответ на этот вопрос вы узнаете далее в нашей статье.

Методы

Существует несколько способов того, как проверить заряд аккумулятора автомобиля:

• по индикатору;
• при помощи нагрузочной вилки;
• мультиметром;
• путем замера плотности электролита.

Каждый из них имеет свои особенности. Давайте рассмотрим перечисленные методы подробнее.

Встроенный индикатор

Большинство импортных аккумуляторов имеют встроенный индикатор, по которому можно проверить заряд. Впервые такие АКБ появились в Японии. Затем подобную фишку стали практиковать европейские производители.

В чем заключается его суть? На крышке АКБ имеется прозрачное окошко (некий глазок). Если посмотреть на него, то можно увидеть, что он окрашен в зеленый цвет. Но так бывает не всегда. Зеленый оттенок в окошке будет только в том случае, если аккумулятор полностью заряжен. Если же окошко прозрачное или белое, значит, АКБ потеряло часть заряда. Самый страшный случай - черное окошко. В таком случае аккумулятор сел «в ноль», и его нужно срочно зарядить.

К сведению, это один из самых простых способов того, как проверить заряд аккумулятора автомобиля без вольтметра и прочих приспособлений. Ведь все, что вам необходимо, - открыть капот и заглянуть в то самое окошко. Но стоит отметить, что такой глазок есть не на всех аккумуляторах (особенно, если дело касается отечественных). Поэтому чтобы определить уровень заряда, нужно знать и другие методы.

Нагрузочная вилка

Это, пожалуй, самый профессиональный способ проверки состояния аккумулятора. Обычно такой метод используется на СТО. В чем его суть? Устройство подключается к клеммам батареи и дает ток короткого замыкания.

То есть нагрузочная вилка имитирует работу стартера и показывает, на сколько вольт проседает аккумулятор при попытке водителя завести мотор. На сегодняшний день это самая точная схема проверки состояния АКБ. Чтобы правильно считывать показания, помните, что после нагрузки напряжение на аккумуляторе должно быть не менее 10 Вольт. Если же батарея проседает до 9 и ниже, значит, она уже слабая. Такой аккумулятор будет быстро разряжаться зимой.

Используем мультиметр

Это незаменимый прибор, который должен быть у каждого автомобилиста. Позволяет не только проверить уровень напряжения АКБ, но и сопротивление датчиков, нагрузку бортовой сети в режиме реального времени и много других важных параметров. Приобрести данный аппарат можно за 300-700 рублей, что в 2-3 раза дешевле нагрузочной вилки. Пользоваться данным прибором очень легко.

Как проверить заряд аккумулятора автомобиля мультиметром? Для начала его необходимо собрать. Выполняем следующие действия:

• Подключаем два провода с положительной и отрицательной полярностью в соответствующие разъемы.
• На концах проводов будут щупы. Их мы прикладываем к
• Предварительно выставляем прибор в режим замера напряжения и устанавливаем поворотный переключатель на 20 Вольт.
• Подключаем выводы мультиметра к батарее и смотрим на результат. При этом зажигание автомобиля должно быть выключено.

Считываем данные с мультиметра

Какой показатель является нормальным для батареи? Специалисты отмечают, что полностью заряженный аккумулятор должен выдавать напряжение не менее 12,5 Вольт. В случае, если мультиметр показал цифру ровно 12В, значит, батарея разряжена наполовину. О том, что аккумулятор нужно срочно зарядить, свидетельствует показатель в 11,5 Вольт и ниже.

Электролит

Существует еще один способ того, как проверить заряд аккумулятора автомобиля своими руками. Особенно он актуален в преддверии зимы. Как известно, с падением температуры, плотность электролита уменьшается. Соответственно падает заряд и производительность батареи. Как проверить заряд аккумулятора автомобиля? Для этого нам понадобится ареометр. Ниже представлена подробная инструкция:

• Итак, открываем капот и при помощи минусовой отвертки откручиваем поочередно «банки» АКБ. Их всего 6.
• Погружаем наш ареометр внутрь и ждем, пока он не заполнится электролитом.
• Далее достаем наружу устройство и смотрим на показания.
• По истечению небольшого времени, поплавок всплывет до нужного уровня. На шкале будет несколько делений. Нормальным считается показатель в 1,23-1,27 грамма на кубический сантиметр. Если плотность электролита составляет 1,2 грамма, значит, аккумулятор разрядился примерно на четверть. О глубоком разряде свидетельствует показатель в 1,1 и ниже грамма на кубический сантиметр.

Также стоит проверить сам уровень электролита в каждой из «банок». Если он недостаточный, его следует возобновить. Сделать это можно дистиллированной водой (ею же разбавляют и охлаждающую жидкость).

Не игнорируйте недостаточный уровень электролита в аккумуляторе. Это может стать причиной частой потери заряда и осыпания свинцовых пластин. В результате, АКБ придет в негодность, а при любых попытках подзарядки жидкость будет кипеть.

Как проверить заряд аккумулятора автомобиля зарядным устройством?

На каждом ЗУ имеется шкала, определяющая напряжение батареи. При отсутствии мультиметра, нагрузочной вилки и ареометра, можно воспользоваться и им. Как проверить заряд аккумулятора автомобиля таким способом?

Все очень просто - подключаем выводы ЗУ к клеммам батареи и нажимаем на проверочную кнопку. Подключать к розетке прибор не стоит - в таком случае он подаст зарядку, а показания будут не ниже 13 Вольт.

Можно ли заряжать дома?

При отсутствии гаража допускается возможность подзарядки АКБ в квартире. Но делать это лучше на балконе. Во время этого процесса электролит выделяет вредный для человека сернистый газ и хлористый кислород. При его вдыхании возможно головокружение и тошнота. Поэтому заряжаем в максимально отдаленном и хорошо проветриваемом помещении. Также следите за состоянием электролита.

Нельзя допускать, чтобы аккумулятор кипел. Это снижает его ресурс. В среднем легковой 60-амперный аккумулятор заряжается за 7-8 часов. При этом на ЗУ нужно выставлять минимальную силу тока. Для АКБ вредны стрессовые нагрузки. Если батарея долго заряжается, или одна из банок закипела через полчаса, значит, она пришла в негодность.

В заключение

Итак, мы выяснили, как проверить заряд аккумулятора автомобиля. Один из самых простых способов - это мультиметр. Что касается ареометра, это уже профилактическая мера. Да, таким прибором можно измерить «остаток жизни» АКБ. Но, в большей части, он является диагностическим прибором (равносильно, как и нагрузочная вилка). Поэтому каждый аппарат хорош по-своему.