电池放电程度的指标。方案、说明

电池放电级别指示器。无线电电子电气工程百科全书

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监测电池的状况是车主和在便携式设备中使用电池或作为备用电源一部分的无线电爱好者所关心的问题。不遵守电池操作规则（过度充电、深度放电）将缩短使用寿命并降低这些产品的性能。

在业余无线电文献中，描述了相当多的用于监视电池电压的设备。对于小容量电池，主要要求是低电流消耗。例如，单阈值信号装置 [1] 就满足了这一要求，该装置在待机模式下仅消耗 2 μA。对于汽车电池来说，“贪吃”，但功能更广泛，两阈值指标，例如[2, 3]中提出的那些，是相当合适的。

它们中的电池状态信号以不同的方式执行：在第一个设备中，当电压降至阈值以下时，单个 LED 会打开并持续亮起；二是当电压超出上限（或下限）时，单个白炽灯持续点亮。第三种使用两个 LED，电池状态由它们发光的亮度（一半或正常）确定。

毫无疑问，这种信号选项并不完全方便 - 持续亮着的指示灯很难引起注意（特别是因为汽车仪表板上有足够多的发光指示灯），而且也很难区分亮度程度LED 的亮度，尤其是在日光下。

本文介绍的设计之间的根本区别在于，非标准模式由闪烁的指示灯指示，这更容易引起注意。如果它们并不总是在您的眼前（例如汽车中的仪表板），而是位于备用电源中，则这一点尤其重要，而备用电源很少受到目视监控 - 电池电压超出“正常”范围的问题是相当罕见的。但是，您需要确保电池已充电或正在充电，并了解其放电程度。

图1所示为监测7D-9型电池7-0,115V范围内电压的指示器示意图，该指示器常用于便携式设备。以[1]中发表的电路为基础，其中参考电压源和阈值器件在K176LP1通用逻辑芯片上制作，该出版物的作者指出的缺点是阈值对环境温度（温度升高 0,25 °C，电压降低 10 V）可以被认为是低功耗的完全可接受的价格。该传感器除了改变几个电阻的参数外，还辅以基于K176LA7 CMOS反相器的脉冲发生器。

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来自电阻器 R1-R3 上分压器的受控电池电压被馈送到比较器的输入（引脚 3 DD1）。如果其上的电压高于电阻器R2设定的阈值，则其输出（引脚12）为log.“0”，这使脉冲发生器保持在禁止状态。同时，在引脚 3 DD1 - log.“1”处，反相器 DD2.3 关闭 LED。在此状态下，功耗不会超过几微安，这使您可以将指示器连接到电池，绕过电源开关，并不断监控其状态。

如果电压低于阈值，则比较器的输出处会出现 log.1，从而启动元件 DD2.1-DD2.2 上的发电机。VD1 LED 是 DD2.3 逆变器的负载，开始以大约 1 Hz 的频率闪烁，并且该设备的功耗至少小于原型 [1]，但仍然有很大的电流（以毫安为单位）。

无需镇流电阻即可将 VD1 LED 直接连接到逆变器输出，因为逻辑元件充当电流源 - 输出电流受到 CMOS 结构的初始电流的限制，并且与大多数器件的工作电流范围一致。 LED [4]。

图 2 显示了该设备的印刷电路板（从导体侧面看）。

电池放电指示灯

可以由几个电阻较小的串联电阻R1和R4组成。 DD2 芯片的额外 2I-NOT 元件未使用的输入接地。

第二种设计旨在作为应急电源的一部分，使用容量为 12 Ah 的固定密封 FIAMM-GS 7,2 V 电池。与汽车电池不同，在这种电源中，电池通过电流和电压限制器不断地从电源充电器充电。通过正确的设计，实际上可以消除过度充电，并且显然不需要指示电压升高。

但在市电电压出现故障、消费者切换到备用电源后，控制电池的放电程度是非常有必要的，以防止深度放电并及时关闭该负载。还希望放电指示器显示多个级别——接近标称电量的充电（当从电源对电池充电时），以及放电，例如50%和75%的水平。

满足此类要求的指标示意图如图3所示。它已经有一个二阈值比较器（以两个运算放大器的开关电路[2]为基础），结合脉冲发生器和两个LED指示灯，能够显示3度的电池放电情况，其中两个，为了获得更大的可见度，当半个容器排出时，通过闪烁。

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比较器的响应阈值由分压电阻器 R1（调节）、R2-R4 设置。电路中所示的额定值对应于两个阈值：U1 = 12,1 V (DA1.1) 和 U2 = 12,8 V (DA1.2)，参考电压 Uop = 3,3 V，从充电器的 KS133A 齐纳二极管获得。对于其他应用，应在印刷电路板上为其提供一个位置以及一个 1-1,2 kOhm 电阻。

其中一个比较器（运放 DA1.2）控制脉冲发生器，第二个比较器（运放 DA1.1）控制 LED 的颜色。表 1 将有助于说明该指标的逻辑。

表1

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注：M——占空比为 2 且周期≥1 s 的曲流。

如果电池电压超过 U2，比较器 DA1.2（控制点 D）的输出将为 log“0”，它保持脉冲发生器，组装在元件 DD1.2、DD1.3、R5、C2 上，类似于前面的电路，处于待机模式。在连接两个 LED 的阴极的控制点 G 处，有一个 log“0”。当前打开的 LED 的颜色由比较器 DA1.1（控制点 C）输出处的电压决定 - 在日志“0”时，绿色 VD4 将熄灭，但反相器 DD1.1（控制点E点）将点亮红色VD3。

当 Ucc 低于 U1 阈值时，D 点的 DA1.2 输出处会出现一个日志“1”，从而启动脉冲发生器，G 点会出现一条曲折：在“0”处 LED 亮起，在“1”处 LED 亮起。 1" 他们关闭了。二极管VD2和VDXNUMX阻止LED上出现反极性电压。

尽管 LED 可以像之前的设计一样直接连接到逻辑元件 DD1 的输出，但该器件中仍然安装了镇流电阻器 R6。这样做是因为这里指示器电源电压较高，并且绿色 LED 在待机模式下持续亮起。为了避免不必要地加热外壳，并且不超过[4]中推荐的DD1芯片的功率限制，电流限制为10mA——进口双色LED的亮度足以使其包含在内。即使在白天也很明显。

因此，绿色指示灯常亮表示正常状态且电池电量充足；绿色闪烁表示容量即将耗尽；红色闪烁 - 需要在短时间内关闭冗余设备。

指示器消耗的电流约为25-30mA，对于这种容量的固定电池来说是完全可以接受的。

图 4 显示了导体侧的 PCB。

电池放电指示灯

在这两种设备中，可以使用以下部件：电阻器 - 任何合适的尺寸；电容器：C1——电压至少为16V的小型电解电容器（其容量并不重要），C2——小型进口陶瓷电容器； AL307 等 LED 或重复设计人员认为颜色和尺寸合适的任何其他 LED。

第一个指标中，DD2芯片可以用K561LA7替代，但DD1在其他系列中没有类似产品。第二个指标中，DA1可以用任意一对供电电压为15V的单运放或双运放代替（经过PCB校正），二极管VD1、VD2可以用任意指数的KD521、KD522或进口模拟1N4148代替。

两种器件的调整都简化为分压器中电阻器的选择以及微调电阻器阈值的澄清。上述结构已运行两年多，未出现任何问题。

参考文献：

Khodakovsky E.，Andrushchenko V.电池放电信号装置//无线电。-1986.-No.11.S.62。
Margulis A. 汽车电压警报//无线电.-1987.No. 2.-P.54-55。
Serebrovsky O. 汽车电池电压指示器 // Radio.-1991.- No. 12.S.64。
4. Danyuk D., Pilko G. 176 系列 LED 的应用 // Radioamator.-1994.- No. 2.-P.24。

作者：A.I. 霍缅科，副总裁奇格林斯基

查看其他文章 部分充电器、电池、原电池.

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