Схема контроля заряда аккумулятора 12 вольт

Руководство по изготовлению самодельного вольтметра в авто

Схема

Схема для изготовления автомобильного вольтметра

Итак, если вы решили соорудить вольтметр автомобильный из калькулятора, светодиодный из ламп или любой другой, вы должны как минимум разбираться в этой теме. Ламповый вольтметр или вольтметр на светодиодах можно приобрести в любом тематическом магазине автоэлектроники. Но если вы решили все сделать своими руками, то учтите, что просто взять плату и установить ее в авто — не выход, нужна определенные познания в области электроники. Мы рассмотрим пример схемы цифрового девайса в автомобиле, в частности, вольтметр на pic16f676. Ниже приведена схема устройства с пределом измерения 50 вольт, этого вполне достаточно.

На двух резисторах — R1 и R2 — обустроен делитель напряжения, а элемент R3 предназначен для калибровки девайса. Еще один компонент С1 (конденсатор) используется для защиты системы от сигнальных помех, также он позволяет сглаживать входной импульс. VD1 — это стабилитрон, предназначенный для ограничения уровня входного напряжения на входе контроллера, его использование необходимо для того, чтобы вход МК не сгорел, когда напряжение в сети увеличится.

Инвертирующий компонент девайса собран на резисторах R11-R13, а также транзисторе VT1. Инвертор зажигает точку непосредственно на самом индикаторе вместе со вторым разрядом. К МК подключается индикатор с анодом, характеризующийся минимальным потреблением тока. Что касается непосредственно настройки девайса, то она осуществляется при помощи подстроечного резистора R3 (автор видео о том, как своими руками соорудить вольтметр — Руслан К).

https://youtube.com/watch?v=Cmar2KQOj_M

Подключение своими руками

Чтобы подключить вольтметр на микроконтроллере в свой автомобиль самостоятельно, для начала следует определиться с местом монтажа. Установка осуществляется в любом удобное для водителя место. В нашем случае мы установим вольтметр в машину в центральную консоль.

Процесс описан на примере автомобиля ВАЗ 2113:

Произведите демонтаж пластиковой накладки справа от панели приборов, над магнитолой. В случае с ВАЗ 2113 эта пластмасса снимается без проблем, крепится она на пластиковых фиксаторах, поэтому при демонтаже будьте осторожны, чтобы не повредить их.
Используя электрический лобзик, вам необходимо прорезать прямоугольное отверстие на заглушке. Вырезайте отверстие в соответствии с размерами дисплея вашего вольтметра — устройство должно идеально подходить для прорезанного отверстия.
С обратной стороны пластиковой заглушки произведите установку девайса. Для начала его можно зафиксировать при помощи обычных канцелярских резинок. Разумеется, ездить так вы не будете, ведь это совсем не эстетично и только испортит вид в салоне авто. Поэтому свободное пространство с обратной стороны необходимо будет залить специальным сантехническим герметиком, чтобы плата хорошо держалась на заглушке. Когда вольтметр схватится, резинки можно убрать.
Чтобы подключить устройство к бортовой сети, можно использовать специальный разъем от блока питания компьютера. Он может подойти, а может и не подойти — если не подошел, придется прибегнуть к пайке. Установите обратно пластмассовую заглушку вокруг дисплея можно дополнительно установить рамку, чтобы улучшить внешний вид экрана

Важно, чтобы вольтметр не отвлекал водителя во время езды, поэтому если свет цифр слишком яркий, с этим необходимо что-то сделать. Можно затемнить экран с помощью обычного лака либо небольшого кусочка тонировочной пленки.
Подключить устройство можно либо напрямую к аккумулятору, чтобы вольтметр функционировал всегда, либо к зажиганию

Второй вариант более приемлемый, в этом случае девайс будет активироваться при включении автомагнитолы, то есть вы всегда сможете следить за состоянием напряжения при включенной аудиосистеме.

Как подключить амперметр и вольтметр в машине? Это действительно интересно

Водители легковых и грузовых автомобилей интересуются, как подключить амперметр и вольтметр в машине. Необходимость установки этих индикаторов объясняется желанием иметь полный контроль над состоянием аккумуляторной батареи и генераторной установки. Большинство современных машин и ранее выпущенных не имеют таких индикаторов установленных заводом изготовителем. Правда, в автомобилях с бортовыми компьютерами, имеется возможность контроля напряжения в цепях машины, в остальных моделях установкой приборов занимаются владельцы.

Как подключить амперметр и вольтметр в машине особенно интересен для владельцев авто с пробегом, так как многие узлы и агрегаты, в том числе и генераторная установка, уже порядком поизносились, поэтому могут работать с нарушениями. Контрольная лампа сигнализирует только об отсутствии бортового напряжения, а этого явно недостаточно. Так, например, если вовремя не заметить повышенное напряжение зарядки аккумулятора, это может привести к выходу его из строя.

Универсальные приборы измерений

Универсальные приборы измерений подходят больше для бытового использования. Компараторы в устройствах часто устанавливаются не большой чувствительности. Таким образом, допустимая ошибка лежит в районе 0.5%. Счетчики используются трехразрядного типа. Резисторы применяются на базе конденсаторов. Триоды встречаются как фазового, так и импульсного типа.

Максимальное разрешение приборов не превышает 12 мА. Сопротивления шунта, как правило, лежит в районе 3 Ом. Допустимая влажность для устройств составляет 7 %. Предельное давление в данном случае зависит от установленной системы защиты.

5-разрядный двухканальный светодиодный индикатор на AN6884

Комментарии (10): #1 Dinar Март 11 2012 +3

схема (рис 1.10) НЕ РАБОЧАЯ!!!! контакты 12346 выдают -.

#2 root Март 11 2012 +3

Спасибо за Ваш комментарий. Мы сравнили схему с той что в даташите, схема в данной публикации действительно была нарисована неверно. Исправили все принципиальные схемы, а также внесли изменения в рисунок печатной платы. Также приводим схему типового включения из даташита:

На схеме из даташита добавлен гасящий резистор R, он служит для ограничения тока через светодиоды и делает мерцание светодиодов более плавным. При питании схемы от 5В сопротивление этого резистора должно быть порядка 40 Ом на мощность 0,5 Вт. Если же питнаие больше то придется подбирать екпериментально.

#3 Динар Март 12 2012 +2

А вы можете сделать рисунок печатнои платы и выложить файлом? думаю многим эта плата пригодится. спасибо заранее)

#4 Dinar Март 15 2012 +1

на схеме 1.10 переменник расключен не как на даташите. правильно ли это? у меня лично все пошло как на даташите, а как у вас, нет тех эффектов которого ожидал.

#5 root Март 15 2012 +2

Могу, но делать это смысла не вижу, печатная плата уже есть рисунком, который можно сохранить на компьютер и распечатать его на принтере в нужном маштабе, притом схема предельно проста и разводку платы может сделать без труда почти любой радиолюбитель под нужные ему размеры.

Спасибо вам, Dinar, за замечание, действительно неверно включены переменные резисторы на всех схемах, не обратил особо внимания на них когда исправлял схему, хотя на печатной плате они разведены верно. Исправил на всех схемах.

Я заметил что на очень многих схемах из книг-собраний схем Баширова и других некоторых авторов, просто масса элементарных ошибок, складывается такое впечатление что они были сделаны нарочно чтобы нечерта не работало…если я прав то зачем такое делать никак не пойму… Создал тему на форуме: Ошибки в схемах из популярных зборников

#6 Dinar Март 15 2012 +3

Печатная плата для рис 1.10 лежит здесь. сделана на SL 5.0

10_led_indicator_layout_by_Dinar.zip

#7 root Март 15 2012 +1

Спасибо за разработку печатной платы, пригодиться!

#8 Dinar Март 15 2012 0

забыл уточнить, R1- это переменник. индикатор предназначался для усилителя. переменник выодится в корпус, для регулировки индикатором. схема собирается с навесными деталями с рис 1.10

#9 Николай Август 29 2013 +2

Помогите пожалуйста: собрал схему на двух микросхемах в параллели, а диоды просто горят, причем даже без звука-сами по себе

#10 root Август 29 2013 0

Я так понял что вы собирали по схеме Рис. 1.10. Проверить правильность монтажа, качество питания и т.п. я думаю что вы и сами знаете. Насчет качества питания добавлю — попробуйте запитать схему батарейками (4х1.5В = 6В), возможно в источнике питания что вы используете очень много помех и напряжение нестабильно. Резистор R1 и конденсатор C1 — обязательны, попробуйте установить R1 близко к крайнему положению (к общему контакту) и посмотреть как поведет себя схема. В вашем случае две идентичные схемы соединены параллельно через резистор R3, который ограничивает уровень входного сигнала 2й микросхемы когда уже на 1й он максимальный — получается эффект последовательного включения светодиодных индикаторов. Попробуйте отладить индикатор на каждой микросхеме отдельно. Крайний возможный вариант — вы спалили микросхемы подав сигнал очень завышенного уровня, например напрямую из усилителя, причем установив переменный резистор R1 в крайнее положение (противоположное от общего). Также есть вероятность что микросхемы перегреты при пайке или же подпалены высоким статическим напряжением. В любом случае включайте мышление и пробуйте разные варианты, скорее всего все работает только что-то не учтено.

Конструктивные особенности

Существует несколько видов приборов, которые конструктивно отличаются друг от друга. Служат они для измерения переменного и постоянного тока. По своему принципу действия амперметры бывают:

электромагнитными;
магнитоэлектрическими;
тепловыми;
электродинамическими;
детекторными;
индукционными;
фото- и термоэлектрическими.

С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале амперметра и показывает значение силы тока. В электродинамическом приборе основными деталями считаются подвижная и неподвижная катушки. Они могут быть соединены между собой как последовательно, так и параллельно.

Проходящие через них токи взаимодействуют между собой, и подвижная катушка, соединенная со стрелкой, отклоняется. Если с помощью амперметра измеряется большая сила тока, то его соединяют через трансформатор.

Детали

Пожалуй, самое труднодоставаемое – это микросхемы СА3162Е. Из аналогов мне известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги, о которых мне не известно.

С остальным значительно проще. Как уже сказано, выходную схему можно сделать на любом дешифраторе и соответствующих индикаторах. Например, если индикаторы будут с общим катодом, то нужно КР514ИД2 заменить на КР514ИД1 (цоколевка такая же), а транзисторы VТ1-VТЗ перетащить вниз, подсоединив их коллектора к минусу питания, а эмиттеры к общим катодам индикаторов. Можно использовать дешифраторы КМОП-логики, подтянув их входы к плюсу питания при помощи резисторов.

Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное

Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.

Данная схема работает так:

когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.

В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3. Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5. Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.

Для сборки вольтметра необходимы следующие компоненты:

микросхемы СА31162 и КР514ИД2;
транзисторы КТ361 – 3 шт.;
резисторы постоянные мощностью 0,125 Вт, номиналом: 1кОм – 4 шт.; 470 Ом – 7 шт.; 470 кОм – 1 шт.; 4,7 кОм – 1 шт.; 820 кОм – 1 шт.;
переменные резисторы: 5,1 кОм (регулировка режима «предел») и 47 кОм (регулировка «установка нуля»)
конденсаторы: 0,22 мФ – 2шт.; 6800 пФ; электролитический на 100 мФ*150 В;
индикаторы АЛ324Б – 3 шт.

Детали можно брать б/у, с выводами достаточной длины для успешного монтажа. Транзисторы ключей подбираются с одинаковыми сопротивлениями переходов или с близкими значениями.

Схема автомобильного вольтметра

Схема проекта приведена выше. В микроконтроллере используется AN4 канал АЦП для измерения напряжения на клеммах аккумулятора. На резисторах R1 и R2, на входе АЦП, выполнен простой делитель напряжения. Максимальное измеряемое напряжения входного сигнала в точке AN4 — 4.096 вольта (ограничено использованием внутреннего источника опорного напряжения для аналого-цифрового преобразования). Следовательно, максимальное входное напряжение (VBattery) может быть получено из следующего уравнения:

4.096 В = R2 С*VBattery/(Р1 + Р2), тогда VBattery = 16.93 В.

Диапазон входного напряжения может быть увеличен путем простого опускания значения R2. Стабилитрон ставится параллельно с R2, чтобы предотвратить прохождение напряжение на АЦП микроконтроллера выше 5.1 В. В противном случае, любое случайное высокое входное напряжение может повредить микроконтроллерный порт.

Измеренное напряжение показано на 4-значном светодиодном дисплее с общим катодом. Семь сегментов (а-G) и десятичная точка (ДП) приводятся в движение через а portb из PIC16F1827. Микроконтроллер работает на частоте 500 кГц с использованием внутреннего источника синхронизации. На сборке ULN2003 обеспечивается нужный ток для каждого из общих катодов светодиодного модуля.

Особенности девайса

Как сделать электронный светодиодный вольтметр-термометр на микроконтроллере в машину из калькулятора своими руками? Как осуществляется подключение вольметра с амперметром в автомобиле в прикуриватель? Сначала рассмотрим основные особенности автомобильных вольтметров.

Описание

Основное назначение устройства заключается в замере параметра напряжения в автомобильной сети. Аналоговые и ламповые девайсы оборудуются шкалой со стрелочным указателем, но в машину лучше поставить цифровой гаджет. В таких приборах все параметры выводятся на дисплей. Стрелочные девайсы постепенно отходят на второй план, сегодня они являются морально устаревшими (видео опубликовано каналом Китай в SHOPe).

Разновидности

Вольтметры могут быть или стандартными, или комбинированными:

Ключевой особенностью стандартных вольтметров являются довольно небольшие габариты, это дает возможность поставить девайс абсолютно в любом месте салона в авто. На практике такие устройства чаще всего подключаются к прикуривателю. При таком подключении вольтметр сможет фиксировать напряжения в сети как при заведенном, так и на заглушенном силовом агрегате. В первом случае рабочий параметр должен составить 13.5-14.5 вольт, во втором около 12.5 В.
Комбинированные устройства. Такие девайсы могут быть также оборудованы тахометрами, амперметрами и даже термометрами. Комбинированные вольтметры считаются более функциональными устройствами, поэтому они более востребованы на рынке.

Мини вольт-ампер метры

Более дорогим аналогом является индикаторы, одновременно показывающие напряжение и ток. Они чуть отличаются схемой подключения и наличием двух резисторов коррекции показаний на плате.

UPD. заметил сразу несколько минусов своей конструкции.Вроде все поправил, кто надумает повторять отпишитесь.

Амперметры – это устройства, которые используются с целью определения силы тока в цепи. Цифровые модификации изготавливаются на базе компараторов. По точности измерения они различаются

Также важно отметить, что приборы могут устанавливаться в цепи с постоянным и переменным током

По типу конструкции различают щитовые, переносные, а также встроенные модификации. По назначению есть импульсные и фазочувствительные устройства. В отдельную категорию выделены селективные модели

Для того чтобы более подробно разораться в приборах, важно узнать устройство амперметра

Как пользоваться вольтметром в автомобиле?

Теперь самое интересное – как по простым цифрам на вольтметре узнавать всю ту информацию, которая была перечислена в списке в начале статьи? Пойдем по порядку.

На сколько % заряжена аккумуляторная батарея?

Процент заряженности АКБ можно определить по тому, сколько вольт она выдает в состоянии покоя. Последнее является очень важным условием, обязательным к выполнению. Потому с него и начнем. Как вывести аккумуляторную батарею в состояние покоя? А надо просто дать ей отстояться в течение 8-12 часов. В таком состоянии АКБ пребывает обычно утром, если автомобиль до этого эксплуатировался вчера, и был поставлен на стоянку не поздно вечером. За ночь батарея «успокоилась», напряжение на ней выровнялось, и по нему можно определять, на сколько процентов она заряжена.

Как это делается? Полностью исправная батарея легкового автомобиля в состоянии покоя должна выдавать напряжение от 11,7 В до 12,7 В. При этом, если вольтметр показывает 12,7 В, то аккумулятор заряжен на 100 %, а если 11,7 В – то он, наоборот, разряжен в ноль. Напомним, что батарея должна быть отстоявшейся, а также в момент измерений не должна быть включена никакая нагрузка (музыка, габариты, гаджеты и так далее).

Прелесть этого метода в том, что по вольтажу АКБ, пребывающей в покое и без нагрузки, можно определить и промежуточные значения в процентах. Для этого достаточно сопоставить десятые доли вольта с десятками процентов. Например, если напряжение батареи 12,6 В, то вычитаем 10% из 100%, и получаем заряженность АКБ на 90%. Соответственно, 12,5 В – это 70%, и так далее, до полного разряда.

Как АКБ держит нагрузку во время запуска двигателя?

Во время работы стартера аккумуляторная батарея испытывает самые больше нагрузки, несравнимые с другими потребителями автомобиля. Токи в этот момент достигают сотен ампер, что вызывает весьма заметную просадку напряжения даже на новой и полностью заряженной батарее.

Так вот

Если обратить внимание на вольтметр во время запуска двигателя, то можно узнать, насколько хорошо держит большую нагрузку ваш аккумулятор. Если АКБ полностью исправна и не сильно изношена, то просадка должна быть не более 2-3 десятых вольта

То есть, если вы сели в автомобиль утром, и напряжение было 12,5 В, а в процессе старта мотора просело до 12,3 В, то это свидетельствует о том, что батарея отлично держит нагрузку.

Этот метод, кстати говоря, позволяет определять не только исправность батареи, но и самого стартера. Если, например, у вас установлена абсолютно новая (или сравнительно свежая) батарея, в которой вы уверены, а просадка напряжения при старте все равно огромная (падает до 11-10 В и ниже), то это означает, что со стартером есть явные проблемы. Он либо подклинивает, либо есть износ щеток, либо замыкание в обмотках. Плохой контакт на клеммах стартера тоже может стать причиной конкретных просадок напряжения.

Нормально ли заряжается АКБ от генератора?

Когда двигатель запущен и работает, генератор должен вырабатывать электроэнергию, часть которой возвращается в аккумулятор, заряжая ее. Чтобы определить, что заряд действительно происходит, и позволяет определить рассматриваемый здесь прибор.

Сколько должен показывать вольтметр при заведенной машине? Здесь на разных автомобилях показатели достаточно сильно разнятся. Если брать идеальное напряжение, которое свидетельствует о полноценном заряде батареи, то оно соответствует 14,4 В. Но есть несколько нюансов.

Во-первых, если перед запуском мотора АКБ была сильно разряжена, то в первые минуты напряжение заряда будет несколько меньшим, чем положено. Может быть даже меньше 14 В (13,7-13,8, например). Это нормально. Со временем оно будет повышаться, и выйдет на указанный параметр.
Во-вторых, нормально напряжение заряда на разных автомобилях отличается. Оно зависит и от генератора, и от скорости вращения коленчатого вала, и от характеристик или исправности реле-регулятора. В целом, если напряжение заряда сильно отличается от идеальных 14,4 В, то следует показать свой автомобиль хорошему автоэлектрику.
В-третьих, при отрицательных температурах окружающей среды считается, что АКБ первые полчаса вообще не способна принимать заряд от генератора. Отсюда следует, что сразу после запуска в сильный мороз напряжение заряда будет далеким от идеального. Если вся система исправна, то после прогрева подкапотного пространства и самой батареи показатели вольтметра выровняются.

Самый простой вариант

Кто не хочет заморачиваться с резкой пластика в салоне, проводкой и прочими радостями, связанными с вольтметром, можно пойти путем наименьших усилий. Речь про точно такие же устройства, работающие через прикуриватель. Да, в них есть погрешность примерно в 0.1-0.2 V, но это не столь критино, да и в самом известном китайском магазине, не придется платить больше 400 рублей.

Большинство таких вариантов идет со встроенным термометром (берет данные внутри салона), но вот эта дополнительная функция бесполезно (может, вы с нами не согласитесь). Однако, если поискать, можно найти варианты, где помимо вольтажа и температуры (или вовсе без нее), есть 1-2 USB порта. А вот это действительно удобно.

P.S. Варианты с работой от прикуривателя удобны тем, что вы будете получать информацию, когда это действительно будет нужно, а не всегда с поворотом ключа зажигания.

Понятие о КТЦ

Теперь следует детальнее разобраться с контрольно-тренировочным циклом для АКБ, поскольку далеко не все понимают, что это такое и для чего проводится.

Используемые на автомобилях аккумуляторные батареи являются свинцово-кислотными. Они отличаются между собой конструктивными особенностями, применяемыми добавками, консистенцией используемого электролита. Поэтому различают AGM батареи, гелевые, кальциевые и пр.

Срок службы АКБ обычно указан производителем на корпусе устройства. При этом часто можно увидеть цифры в пределах 5-10 лет. Такой период кажется вполне приемлемым, поскольку перспектива менять батареи раз в 7-8 лет радует. Но заявленные сроки редко совпадают с реальными. Это обусловлено тяжёлыми условиями работы, езда с постоянным недозарядом. Этим страдают машины, эксплуатируемые в городе и проезжающие короткие дистанции. Добавьте сюда низкие температуры и халатное отношение.

Чтобы минимизировать денежные затраты на покупку новой батареи, следует сделать всё возможное для продления срока службы имеющегося аккумулятора. Для этого и предусмотрена такая процедура как КТЦ.

Контрольно-тренировочным циклом называют процедуру, которая проводится для восстановления разряженных и старых АКБ. Её смысл заключается в полном разряде и последующем заряде устройства.

КТЦ позволяет частично восстановить характеристики, улучшить работоспособность аккумулятора. На прежние 100% эффективности, как было при покупке, рассчитывать не стоит. Но дополнительные 2-3 года АКБ точно послужит.

Рекомендуемая периодичность КТЦ составляет 2 раза в год.

Немного полезной информации

Аккумулятором называется накопитель электрического заряда. Во время подачи на него электрического напряжения, происходит накопление энергии, что объясняется химическими изменениями внутри батареи. При подключении источника потребления можно наблюдать обратный процесс, который обусловлен обратным химическим изменением, создающим напряжение в области клеммов устройства. Через нагрузку происходит прохождение тока. То есть, чтобы получить напряжение от аккумуляторной батареи, следует сначала ее зарядить.

Сам процесс заряда батареи происходит по определенным правилам и зависит от вида аккумулятора. Из-за нарушения данных правил возможно уменьшение срока эксплуатации батареи, а также ее емкости.

Именно поэтому параметры для зарядного устройства к автомобильному аккумулятору должны подбираться строго индивидуально, для определенного носителя энергии.

Это возможно в случае со сложными зарядными устройствами, имеющими регулируемые параметры, а также приобретая отдельное ЗУ специально под определенную батарею. Но есть более универсальный и практичный вариант – сделать зарядное устройство своими руками.