Индикатор заряда аккумулятора своими руками

Индикатор заряда аккумулятора своими руками

Индикатор заряда аккумулятора своими руками на двух светодиодах — правильно обслуживаемые аккумуляторы будут работать у вас хорошо и долю. Обслуживание подразумевает, в частности, регулярный контроль напряжения аккумулятора. Изображенная на Рисунке 1 схема подходит для большинства типов аккумуляторов. Она содержит опорный светодиод LED_REF, работающий при постоянном токе 1 мА и обеспечивающий эталонный световой поток постоянной интенсивности, не зависящей от напряжения аккумулятора.

Это постоянство обеспечивается резистором R1 включенным последовательно со светодиодом. Поэтому, даже если напряжение полностью заряженного аккумулятора упадет до полного разряда, ток через него изменится всего на 10%. Таким образом, можно считать, что интенсивность излучения остается постоянной в диапазоне напряжений аккумулятора, соответствующем переходу от состояния полного заряда до полного разряда.

Световой поток измерительного светодиода LED_VAR меняется в соответствии с изменениями напряжения аккумулятора. Расположив светодиоды поблизости друг от друга, вы получите возможность легко сравнивать яркость их свечения, и, таким образом, определять статус аккумулятора. Используйте светодиоды с диффузно-рассеивающей линзой, поскольку приборы с прозрачной линзой раздражают ваши глаза. Обеспечьте достаточную оптическую изоляцию светодиодов, чтобы свет одного светодиода не попадал на линзу другого.

Работа измерительного светодиода

Измерительный светодиод работает при токе, меняющемся от 10 мА при полностью заряженном аккумуляторе до значений менее 1 мА при полном разряде. Стабилитрон D_z с последовательным резистором R₂ необходимы для того, чтобы ток имел резкую зависимость от напряжения батареи. Сумма напряжения стабилитрона и падения напряжения на светодиоде должна быть чуть меньше, чем самое низкое напряжение аккумулятора. Это напряжение падает на резисторе R₂. Изменения напряжения батареи вызывают большие изменения тока резистора R

2. Если напряжение равно примерно 1 В, через светодиод LED_VAR течет ток 10 мА, и он светится намного ярче, чем LED_REF. Если напряжение ниже 0.1 В, интенсивность свечения LED_VARvar будет меньше, чем у LED_REF. показывая, что аккумулятор разряжен.

Индикатор заряда аккумулятора своими руками — непосредственно после окончания зарядки аккумулятора напряжение на нем превышает 13 В. Для схемы это безопасно, поскольку ток ограничен значением 10 мА. Если светодиоды горят ярко, быстро отпустите кнопку S

11( чтобы не допустить их повреждения (Рисунок 2). Хотя в примере на Рисунке 2 индикатор заряда подключен к 12-вольтовой свинцово-кислотной аккумуляторной батарее, вы без труда можете адаптировать эту схему к другим типам аккумуляторов. Кроме того, вы можете использовать ее для контроля напряжения.

Два зеленых светодиода индуцируют состояние, когда заряд батареи превышает 60%. Набор красных светодиодов показывает, что заряд аккумулятора упал ниже 20%. Светодиоды LED_REFG и LED_REFR подключены через резисторы R₁ и R₂ сопротивлением 10 кОм. Последовательное измерительными светодиодами, яркость свечения которых изменяется, включены стабилитроны и резисторы R₃ и R₄ сопротивлением 100 Ом. Диоды D₁

, D₂ и D₃ задают требуемое напряжение ограничения. Зависимость яркости свечения светодиодов от состояния аккумулятора показана в Табпице1.

Для расчета интенсивности свечения зеленого измерительного светодиода можно использовать следующее выражение:

V_BATT= 10_G x 100 +V_D1 +V_D2 +V_LEDG +V_DZ1

При токе зеленого светодиода 1 мА

V_BATT

=10³ x 100+0.6+0.6+1.85+9.1=1225B.

Падение напряжения на используемых светодиодах при прямом токе 1 мА равно 1.85 В. Если характеристики светодиодов отличаются, сопротивления резисторов необходимо пересчитать. При этом напряжении светодиоды светятся одинаково, что соответствует заряду аккумулятора на 60%. Описание свинцово-кислотных аккумуляторов можно найти в[1]. Для расчета интенсивности свечения красного измерительного светодиода можно использовать следующее выражение:

V_BATT= I_R x IOO+V_D3+V_LEDR+V_ZD2

При токе зеленого светодиода 1 мА

V_BATT =10^-3 x 100 +0.6 + 1.85 + 9.1 =11.65 В.

Поскольку при таком напряжении оба красных светодиода светятся одинаково, это означает, что аккумулятор заряжен на 20%. Светодиод LED_VARGvarg не горит. Рисунок 3 показывает, что оба измерительных светодиода светятся ярче опорных, сообщая о том, что аккумулятор заряжен на 100%

Мелкий индикатор заряда сборок литиевых аккумуляторов.

Всем привет! И снова обзор на миниатюрную(40×13.5×3.5мм) плату, в этот раз она служит для индикации уровня заряда литиевых аккумуляторов. Всего существует 5 разновидностей от 1S до 5S сборок. У меня последняя, т.к. планируется добавить его в аккумулятор шуруповерта с напряжением 21 Вольт. Изначально хотел написать DIY пост, но на носу праздники и никто ничего в ближайшее время не сделает, поэтому только посмотрим, что из себя представляет модуль и проверим функционал.
Обзор будет небольшим — не стесняйтесь, проходите под кат =)

Характеристики.

Название: Индикатор заряда литиевых аккумуляторов.
Размер: 40×13.5×3.5 мм
Применение: Тестирование 1/2/3/4/5S сборок аккумуляторов.

Существующие модели:

1S: 3.6V-4.2В
2S: 7.4V-8.4В
3S: 11.1V-12.6В
4S: 14.8V-16.8В
5S: 18V-21В

Внешний вид.

Пакет утерян, так что начну с фирменной упаковки

На лицевой части(индикаторы же на лицевой части?) есть 4 мелких синих светодиода, кнопка активатор и название/ревизия. Обратите внимание, в правом верхнем углу есть контакты для доп питания, которое может обеспечить непрерывную индикацию.

С обратной стороны расположены «мозги» с обвязкой

Используется компаратор LM339, правда не понятно какой серии.

Функционал.

Индикация активируется кнопкой вручную. Через 5 секунд плата плавно гасит индикаторы.
В режиме ожидания потребляет около 0.1 мА, на гифке модуль не успел «уснуть».

Проверим диапазон напряжения на каждом уровне заряда.

100-75%: 21-19.9В (1.1В)

75-50%: 19.9-19В (0.9В)

50-25%: 19.9-18.2В (1.7В)

25-0%: 18.2-16В (2.2В). Индикатор горит в пол силы, при 15.9В перестает реагировать на нажатия.

Наверное стоит упомянуть, что заказывать можно любую версию и при необходимости переделывать под нужную сборку.
Для этого достаточно перепаять резистор R1

Номиналы:

1S: 510 (51Ω)
2S: 201 (200Ω)
3S: 511 (510Ω)
4S: 102 (1kΩ)
5S: 202 (2kΩ)

«Хотелка».

Планировал внедрить сабж вот в этот шуруповерт:

Зверушка за свою цену получилась забавная, но аккумулятор один, поэтому уровень заряда был бы очень кстати.

Немного о шуруповерте кому интересно

Было решено, что логичнее всего будет ковырять аккумулятор, но тут возникла проблема свободного пространства

Элементы расположены очень плотно, плата индикатора 3.5мм шириной, что не позволяет выточить под нее пластик

Неплохо вмещается только сзади между двух частей корпуса, нужно лишь выпилить пазы

Но мне некогда и лень, так что может быть после праздников займусь.

Ну вот и все. Как по мне, модуль вполне интересный, а благодаря размерам, встроить его можно практически куда угодно.
Как обычно, в комментариях приветствуется конструктивная критика. Всем добра =)

Индикатор уровня заряда аккумулятора и его применение в новом DIY бумбоксе.

Всем привет!
Давно не было от меня ничего самодельного и звучащего. Исправляюсь! Будет новый бумбокс 10 Вт.
Так же поговорим о двух вещах, которые не вошли в мой гид по портативным колонкам:
1. Удобный индикатор уровня заряда батареи.
2. Ликвидация земляной петли (фона) с помощью DC-DC преобразователя с гальванической развязкой.

Содержание и быстрая навигация по тексту:
Обзор индикатора уровня заряда аккумулятора
Компоненты бумбокса
Земляная петля и борьба с ней
Обзор DC-DC преобразователя B1212
Изготовление бумбокса
Готовый бумбокс

Обзор индикатора уровня заряда аккумулятора
Применение таких индикаторов обширно:

Характеристики:
Поддержка: свинцовые, литий ионные и LiFePO4 аккумуляторы.
Вольтметр: 8-70 В.
Свинцовые аккумуляторы: 12, 24, 36 и 48 В.
Литиевые аккумуляторы 3-14S

Упаковка

Антистатический пакет:


В комплекте сам индикатор и кабель 20 см для подключения к аккумулятору:

Размеры: 60х31 мм, экран 43х11 мм.
Кнопка последовательно переключает: проценты заряда, напряжение вольт, выключено. Памяти режима нет.
У индикатора есть фланец:

Установочное отверстие: 59х29 мм.
Микросхемы:

Контроллер экрана TM1621D
Микроконтроллер nuvoton n76e003at20
Там же и кнопка для настроек.
Вот так подключается кабель:

Проверка:
Установлено на 12 В свинцовый акк:

Ставим на литий (кнопка сзади):

Помимо выбора типа аккумулятора, в таком небольшом устройстве еще есть куча настроек:

Мне нужно для бумбокса настройка на 3S лития:

По сравнению с таким индикатором:

у обозреваемого три преимущества:

• Не нужно делать точное отверстие для установки
• Есть доступная кнопка
• Возможность работы как вольтметр

Наверх ▲

Компоненты бумбокса

Основа для корпуса бумбокса алюминиевая труба 85*85*2 мм:

Алюминиевая труба — это реально отличный вариант для портативной акустики, легкая и жесткая, а резонансы и призвуки легко победить.
История этого куска трубы интересна: валялась она на слесарном участке, ее нерационально использовали для подкладок для губок тисков. И я её спас от этой участи (быть прокладкой), унес домой, пусть уж лучше поёт в колонке.
Кусок был длинной 425 мм, это наложило определенный отпечаток на конструкцию бумбокса.
Для планируемых в конструкции динамиков по расчетам нужен 1 л чистого объема. Считаем: 1 л=0,83х0,83х1,44 дм Значит для каждого динамика нужно минимум 150 мм длины трубы, плюс объем самого динамика и перегородки — выходит что бы разместить электронику осталось только 100 мм=425 — 2*162,5. А это мало, ширина mp3 модуля уже больше — и было принято решение — часть электроники вынести из объема трубы в небольших корпусах на стенки трубы.

Список остальных составляющих:
Динамики AURA 2.5″ Обзор с параметрами. Дошли до них руки.
Модуль MP3 Tenda с переходом по папкам, которые фиг купишь на али
Усилитель TA2024 Дешевый и хороший
Пассивные излучатели 3″
Плата 20 А защиты и зарядки для лития 3S
Кнопка с подсветкой

Ну и по мелочи: кейс для 3 шт. аккумуляторов 18650, сами обычные 18650 из ноутбука, антенна, кабели…

Наверх ▲

Земляная петля и борьба с ней

Кто возится с самодельным аудио, думаю, не раз сталкивался с таким явлением, как земляная петля.
Помеха в полезный усиливаемый сигнал от разных потенциалов на общем проводе.
Земляная петля — это еще и контур, воспринимающий и излучающий помехи.

Земляная петля в моих компонентах:

выражается в слышимом фоне/шуме при работе компонентов даже при работе от аккумуляторов. От разных блоков питания для источника и усилителя проблем нет. Традиционные методы ликвидации успехов не принесли.

Ликвидация земляной петли

Традиционные советы:
1. Пускать общий провод из одной точки, например от «минуса» усилителя.
2. Разрыв сигнальной и силовой земли резистором несколько Ом.

Вот еще развернутый совет из книги Рогова И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей:
Самое главное требование, которое должно быть первостепенным: никогда нельзя объединять силовую
и сигнальную землю. Если земля входного разъема соединена с землей блока питания. Поэтому через проводник, соединяющий земли блока питания и усилителя протекает сразу два тока: ток входного сигнала и ток усилителя. Поскольку сопротивление этого провода не нулевое, то падение напряжения, создаваемое током усилителя, будет складываться со входным сигналом. В правильном варианте каждый ток протекает по своему проводу: отдельно ток входа, отдельно ток усилителя.

Простой и изящный метод ликвидации земляной петли подсказал мне Александр Alex_74 — применение преобразователя B1212 (о нем далее). Александр опытный специалист в построении DIY усилителей мощности. За все ему благодарность и плюсцов в карму.

Наверх ▲

Обзор DC-DC преобразователя B1212


B1212S-1WR2 — миниатюрные (Корпус SIP-4) DC-DC преобразователи из 12 В в 12 В, с гальванической развязкой и выходной мощностью 1 Вт.
Имеют высокий КПД во всем диапазоне нагрузок до 80%. Есть защита от КЗ с автоматическим восстановлением (но надо быть внимательным к полярности).
Есть версии на разное напряжение: 3, 5, 9, 12… В и варианты мощностью 1 и 2 Вт.
Все характеристики.
Схема подключения проста и логична:


4 ножки — две вход, и две выход.
Работает с 9 до 13 В, максимальный выходной ток 0.08 А. Выход нужно зашунтировать электролитом.
Обычный dc-dc преобразователь (например на lm317) не имеет гальванической развязки и земляную петлю не разрывает.

Ставлю в питание mp3 модуля B1212-1 Вт:

Фон пропадает начисто. Это работает!
Ставил еще дополнительный dc-dc повышающий чтобы поддерживать на питание модуля 12 В, но он оказался не нужен — B1212 работает до момента разрядки 3S блока аккумуляторов.
Но есть «но», которое важно учесть. Модуль mp3 tenda на максимуме потребляет 1,2-1,3 Вт и B1212 — 1 Вт уже не хватает не всегда (и B1212 нельзя подключать последовательно). Но есть…

B1212-2W (2 Вт)

Эти брал на ebay за US $3,66, упаковка получше, доставка тоже долгая и безтрековая.

Подключение по такой же схеме:


Сравнение с одно ваттной версией:

Теперь для модуля хватает мощности.

Наверх ▲

Изготовление бумбокса
Основу корпуса — алюминиевую трубу мы уже нашли, теперь подготовим ее.
Вырезаем отверстия в профиле:

Центральное отверстие под электронику.
Инструмент: сверло-балеринка, лобзик, гравер и конечно напильник.

Проверка платы защиты и зарядки:

Плата удобная: есть защита от КЗ (после КЗ требуется перезапуск платы зарядкой 12 В) и все защиты. Плата не имеет контроллера заряда (CC/CV), поэтому зарядка нужна специальная 12,6 В.
Схема подключения аккумуляторов:

Размечаем и нарезаем кучу резьбы М3:

желательно смазывать керосином.
Вклеиваю в трубу фанерные переборки отсеков с динамиками и добавляю на стенку трубы виброизоляцию STP:

Так же в объеме динамиков находится синтепон для подавления стоячих волн.
Пластиковые детали корпусов под электронику и заглушки покрасил серебристой краской:

Оклеиваю корпус пленкой под Пикачу:

если использовать промышленный фен дела идут лучше.
Ставлю динамики и защитные решетки из защит компьютерных вентиляторов:

Решетки подняты на латунных стойках, так как у подвеса динамиков большой ход.
Модуль потребляет: примерно 0,1 А — выходит 1,2 Вт.
Усилитель более прожорлив (около 6 Вт), но по сравнению с классом АБ, это мизер:

Смысла ставить высокотоковые аккумуляторы я не вижу, а вот с большой емкостью — это да. Ибо час работы на хорошей громкости, вот такая автономность с видавшими виды аккумуляторами из батареи старого ноутбука.
А вот откуда взялось 10 Вт выходной мощности.
Документация на TA2024:

Наверх ▲

Готовый бумбокс

Готовое устройство:

Торцы закрыты заглушками, в которых стоят 3″ пассивные излучатели, они дополнительно утяжелены монетками для выхода на низкий резонанс. Пробовал просто с заглушками (оформление закрытый ящик), но понравилось больше слушать с пассивными излучателями — бас с ними более насыщенный, «мясной».
Для удобства переноски есть ремень.
Сзади:


В корпусе расположен усилитель мощности с регулировкой громкости, там же антенна для FM. Гнездо для зарядки над корпусом.
Вот так в наружных корпусах вынесена электроника:

Модуль tenda:

На бок этой внешней коробки выведен линейный вход 3,5 мм и микрофон.
На дне наклеены резиновые ножки.
Индикатор аккумуляторов:

В комплекте с бумбоксом идет пульт от mp3 модуля (надо бы для него сделать карманчик или крепить его к корпусу на велкро липучку) и зарядное устройство 12,6 В 1,5 А.
Такое добротное вышло устройство, сапожник теперь с сапогами)) Бумбокс был проверен походом на шашлыки, всем понравилось.

Бонусом общая измеренная (с 1 м) АЧХ бубмбокса:

К ней подшита АЧХ ближнего поля басовика и ПИ:


Звук очень даже полновесный. Но желательно направленность на слушателя.

Наверх ▲

Спасибо за внимание! Удачных конструкций!

Индикатор напряжения для сборок литиевых батарей 1-7S. Обзор электронного измерительного оборудования индикатора напряжения

Иногда заказываю для сборок аккумуляторов небольшие измерители и вот дошли руки протестировать их, ну и заодно написать микрообзор.
Осмотр, немножко тестов и выводов, надеюсь что будет полезно.

К сожалению доставка в магазине платная, потому заказывал сразу по нескольку штук чтобы компенсировать это.
На момент заказа у продавца вроде были только четыре версии, 1S, 2S, 3S, 4S, но сейчас появились 6S и 7S, при этом странно что нет в продаже версии 5S, подозреваю что скоро появится.

Большая часть измерителей отдал товарищу, но по одной штучке оставил и себе.
Каждый измеритель упакован в отдельный пакет, из отличий только наклейка с маркировкой на китайском и указанием диапазона измеряемого напряжения.
1S — 3.3-4.3 Вольта
2S — 6.6-8.4 Вольта
3S — 11.1-12.6 Вольта
4S — 13.2-16.8 Вольта

Также имеется маркировка цвета свечения (предположительно), но у продавца они только в одном варианте.

Если покупается несколько разных вариантов, то лучше их пометить сразу, так как сами по себе они ни маркировки, ни внешних отличий нет.

На одной из сторон платы есть место под кнопку, скорее всего для включения индикатора, но ни кнопки, ни сопутствующих компонентов на плате нет.

Когда получил индикаторы, то немного удивил размер, почему-то я ожидал что они будут меньше, тем более зная как в китайских магазинах любят делать фото.
Размеры самого индикатора — 31.5х20 мм, общие размеры — 43.5х20х9.5мм, расстояние между крепежными отверстиями — 36мм.

Чтобы не запутаться где какой индикатор, пришлось маркером сделать отметки на каждом из них.

Общее качество на троечку, есть следы флюса, пайка так себе, индикатор на некоторых платах припаян криво относительно самих плат.

Схемотехника довольно проста, стабилизатора напряжения питания нет, потому яркость зависит от напряжения питания. Имеется источник опорного напряжения на базе регулируемого стабилитрона TL431, а также защита от неправильной подачи питания.
Что за чип занимается измерением я определить не смог, сначала думал что это четырехканальный компаратор LM339, но у него выходы выведены на 1, 2, 13 и 14 контакты, а у чипа обозреваемой платы на 1, 7, 8, 14 выводы.

Ниже на фото две платы, 1S и 4S, чтобы понять в чем между ними отличия.
1. Резисторы через которые питаются сегменты индикатора (R1-R5).
2. Резистор R9.

Все остальные компоненты идентичны на всех платах.
При этом номинал резистора питания TL431 одинаков для всех плат и из-за этого ток потребления будет зависеть от входного напряжения.

Индикатор пятисегментный, один общий в виде символа батарейки и четыре сегмента для индикации уровня заряда (собственно потому я и думал что здесь применен LM339), но при этом существует и индикатор с пятью сегментами уровня заряда, мне такой попадался на Таобао.
Мало того, есть еще и много вариантов цветов индикации.

Размеры индикатора платы в обзоре и показанного выше очень похожи, 30.8х17.8мм против 31.5х20мм у обозреваемой платы.

Теперь немного тестов.
Индикатор обозреваемой платы имеет два цвета свечения, символ батарейки — красный, сегменты — синий. При этом символ батарейки состоит из шести параллельно включенных светодиодов.

Яркость достаточная, но у самой низковольтной версии сильно зависит от напряжения питания, но это вполне предсказуемо, остальные ведут себя гораздо стабильнее.
Есть и небольшая сложность, из-за того что цвета свечения синий и красный, то лучше использовать нейтральный светофильтр.
Для примера ниже четыре варианта —
1. Без светофильтра
2. Зеленый светофильтр, видны все сегменты, но яркость сильно падает и становятся более заметны светодиоды подсветки символа батарейки.
3. Красный светофильтр — виден только символ батарейки
4. Синий светофильтр, отлично видны сегменты, но символ батарейки почти не виден.

Измерения, для начала ток потребления.
Ниже на фото результат измерений для четырех режимов из пяти — только символ батарейки, + один сегмент, + два сегмента и + четыре сегмента, фото с тремя сегментами выкладывать не стал, но думаю что можно принять среднее между третьим и четвертым фото.
На всех фото где включены сегменты измерен ток сразу после его включения.
1-4, 1S
5-8, 2S
9-12, 3S
13-16, 4S

Видно что ток постоянно растет, хотя номиналы резисторов, через которые питаются светодиоды сегментов, разные. Происходит это из-за того, что резистор питания TL431 один и тот же на всех платах. Если необходимо уменьшить ток потребления, то можно номинал этого резистора (R14) пропорционально увеличить, например для платы 2S поставить 2кОм.

А теперь напряжение включения сегментов. Сразу сделаю отступление, гистерезиса или нет или он очень мал, потому у самой низковольтной версии бывает "дрожание" яркости, хотя в тесте я поднимал напряжение с дискретностью в 10мВ.

Также я сделал пересчет зависимости напряжения индикации к одному аккумулятору в зависимости от версии измерителя и у меня получилось:
1S…….2S…….3S…….4S
3.35 — 3.36 — 3.43 — 3.37
3.57 — 3.53 — 3.64 — 3.57
3.72 — 3.70 — 3.81 — 3.76
3.92 — 3.90 — 4.03 — 3.97

Видно что результаты немного "плавают", но в целом картина довольно ясна, диапазон измерения примерно 3.4-4.0 Вольта, что примерно соответствует почти полностью разряженному и заряженному аккумулятору. Напряжение литиевого аккумулятора обычно резко снижается с 4.2 до 4 Вольт, затем идет относительно плавное снижение до 3.3-3.4 Вольта и далее опять более резкое падение. Я бы сказал, что индикатор отображает примерно диапазон от 15 до 90%.

Уже позже было найдено еще пару вариантов более простых измерителей.
Например влагозащищенный — ссылка.

И вариант "с циферками" — ссылка

Мой читатель из Франции прислал вариант схемы данного измерителя, изначально он настроен на сборку 4S, за что ему большое спасибо 🙂

По итогам осмотра и тестов могу сказать, что индикаторы вполне работоспособны и полезны, но есть несколько замечаний:
1. Заметны отдельные светодиоды у символа батарейки
2. Ток потребления заметно растет с ростом напряжения, исправляется заменой резистора R14
3. Нет кнопки включения.

По последнему пункту поясню. Так как нет кнопки "программно" включающей индикатор, то сделать это можно только подачей питания, но обычно нет смысла держать его всегда включенным, а обычная мелкая кнопка имеет относительно высокое сопротивление и результат измерения будет сильно зависеть как от силы нажатия не кнопку, так и от срока ее службы.

В остальном вещь полезная и на мой взгляд недорогая, а большой выбор вариантов дает возможность использовать в разных устройствах, например в шуруповерте.

На этом у меня все, надеюсь что обзор пыл полезен, как всегда жду вопросов и просто комментариев.