ИНДИКАТОР НАПРЯЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО АККУМУЛЯТОРА, И НЕ ТОЛЬКО...

Схемы / Прочие схемы
Administrator
1 457
15-04-2017, 12:31
0

Несмотря на весьма внушительные цены автомобилей, солидные фирмы обычно забывают о некоторых контрольных индикаторах, которые могли бы успешно следить за работой некоторых узлов автомобиля. Не исключением является индикатор состояния аккумуляторной батареи. Автомобильный аккумулятор способен служить годами, причем в самых сложных условиях. Он неприхотлив при обслуживании, особенно новые образцы, выпущенные в последние годы, которые выполнены герметичными.

Но все же нельзя эксплуатировать плохо заряженный аккумулятор, поскольку резко сокращается срок его службы. Чтобы исключить отказ аккумулятора по вине реле-регулятора напряжения (плохая зарядка или перезарядка), необходимо иметь представление о величине напряжения на клеммах аккумулятора. Если напряжение находится в пределах нормы (от 12,5 до 14,5 В), то нет причин для волнения. Но выход за эти рамки сказывается затем на величине емкости аккумулятора, что хорошо заметно при работе стартера. Если при работе стартера напряжение аккумулятора снижается до 8 В, то аккумулятор еще можно спасти.

Но такое бывает не всегда. Работа стартера - самый тяжелый режим для аккумулятора ("шоковая терапия"). Вот почему серьезного увеличения ресурса аккумулятора достигают использованием пусковых устройств, которые способны обеспечить ток для работы стартера при отсутствии аккумулятора. А ведь речь идет о сотнях ампер (узнать силу тока, потребляемого стартером, несложно, нужно знать только его мощность). Следует позаботиться о плавких вставках (предохранителях) и амперметрах. Ведь со стартерами тоже случаются нештатные ситуации, когда вдруг потребляемый ток возрастает в несколько раз.

Нередко в качестве пусковых устройств применяют сварочные трансформаторы, сделав отвод от вторичной обмотки в соответствующем месте. Выпрямитель может быть как мостового типа, так и двухполупериодный на двух диодах. В последнем случае необходима обмотка со средним выводом. Запас по напряжению в сварочном трансформаторе вполне достаточен (он рассчитан на 40...60 В).

Итак, чтобы эффективно использовать автомобильный аккумулятор, его необходимо вовремя подзаряжать. Проще всего следить за состоянием аккумулятора по величине напряжения, а еще лучше по номинальному диапазону напряжений. Можно устанавливать стрелочные или цифровые вольтметры, точность которых легко повысить "растяжкой" шкалы, чтобы начальное значение было, например, 10 В. Но, как показал опыт эксплуатации подобных устройств, они не столь эффективны как ожидалось. Водитель привыкает к этим индикаторам и вскоре о них забывает. Это понятно, у водителя много других хлопот.

В автомобиле нужно иметь такое индикаторное устройство, которое обращало бы внимание водителя исключительно в случаях выхода напряжения за пределы диапазона 12,5.14,5 В. Здесь, как нельзя лучше, в качестве индикаторов подходят светодиоды, примененные в схеме рис.1. Если напряжение аккумулятора находится в пределах диапазона 12,5.14,5 В, то горит только зеленый светодиод VD3, когда напряжение уменьшается ниже 12,5 В, то загорается красный светодиод VD2, при этом он светится только в диапазоне напряжений 11.12,5 В. Если напряжение аккумулятора ниже 11 В, то светодиод VD2 гаснет. Это значит, что жизнь аккумулятора в опасности: либо он совсем разряжен, либо вышла из строя одна (а может и не одна) банка.

Аналогичная ситуация имеет место и при работе ячейки управления со светодиодом VD3. Когда гаснет этот светодиод, а VD2 не светится, то начинается второй опасный режим работы аккумулятора - перезарядка (напряжение выше 14,5 В). Таким образом, каждый светодиод независимо от другого "следит" за своей зоной изменения напряжения.

В устройстве (рис.1) использованы особенности работы логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ: пороговый эффект и большое входное сопротивление микросхем структуры КМОП [1]. Элементы DD1.1 и DD1.2 выполняют одновременно аналоговые и цифровые функции: элемент DD1.1 управляет работой красного светодиода VD2, а элемент DD1.2 - работой зеленого светодиода VD3. Поскольку выходные токи этих элементов недостаточны для питания светодиодов, то на их выходах установлены усилители тока на транзисторах УТ1 и УТ2.

Элементы DD1.1 и DD1.2 образуют двухпороговые компараторы напряжения. Ширина контролируемой зоны входного напряжения определяется как величиной сопротивления резисторов к1(к4), так и установкой ползунков подстроечных резисторов R2, R3 6, R7) в нужное положение. Питание микросхемы DD1 стабилизировано с помощью стабилитрона У01. Это необходимый элемент, так как на стабильность пороговых напряжений компараторов напряжение питания влияет существенно. Замена стабилитрона требует подстройки схемы резисторами R2, R3 и R6, R7. Установка стабилитрона обеспечивает устойчивую работу индикатора практически при любом напряжении аккумулятора.

Детали. Подстроечные резисторы R2, R3 и R6, R7 типа СП3-38Б. Стабилитрон КС156А вполне заменим КС162, но чем выше питающее напряжение микросхемы, тем меньше диапазон работы индикатора (установка КС170 поэтому уже нежелательна). Транзисторы УТ1, УТ2 любые маломощные п-р-п типа. Важно только, чтобы их параметр 1т21э был более 50. При использовании транзисторов, у которых этот параметр больше 200 (КТ3102, КТ342), можно увеличить сопротивления резисторов R10 и R11 в 2-3 раза. Это продлевает ресурс микросхемы без ущерба снижения яркости свечения светодиодов.

В устройстве использованы недорогие светодиоды производства стран дальнего зарубежья. Хорошо подходят ультраяркие светодиоды, которые можно приобрести в фирме "СЭА". Особенно это касается установки красного светодиода, поскольку индикация заниженного напряжения особенно актуальна. Печатная плата индикатора показана на рис.2.

Наладка. Собранная без ошибок из исправных радиокомпонентов схема начинает работать сразу. Но необходимо установить пороги срабатывания компараторов DD1.1, DD1.2 подстроечными резисторами R2, R3 и R6, R7. Сделать это значительно сложнее, чем кажется на первый взгляд. Во-первых, вместо аккумулятора нужно использовать стабилизированный регулируемый источник опорного напряжения. Во-вторых, величины порогов зависят от малейшего перемещения ползунков подстроечных резисторов. Поэтому есть смысл на время наладки заменить подстроечные резисторы СП3-38 многооборотными (например, СП5-2 или СП5-3).

Послесловие. Поскольку в одном корпусе микросхемы К561ЛП2 имеется четыре элемента, то их вполне можно задействовать на два дополнительных светодиода, например, синего цвета для индикации напряжений ниже 11 В и желтого цвета для напряжений свыше 14,5 В. Дополнительные элементы при этом такие же, как на схеме рис.1.

Литература