Многоуровневый индикатор напряжения

Это простое устройство предназначено для контроля за состоянием электросети автомобиля и позволяет существенно продлить срок службы аккумуляторной батареи, не допуская ее разряд более чем на 50%. Устройство с высокой точностью контролирует уровень напряжения аккумулятора и информирует о его состоянии, а также позволяет вовремя заметить неисправность электромеханического регулятора напряжения в электросети автомобиля.

О состоянии аккумулятора можно судить по плотности электролита в каждом элементе (банке). Для средней географической широты плотность электролита у полностью разряженного, разряженного наполовину и полностью заряженного аккумулятора соответствует 1,11; 1,19 и 1,27 г/см³. Для этих состояний напряжение аккумуляторной батареи будет соответственно 11,70; 12,18 и 12,66 В.

Периодический контроль плотности электролита требует много времени, а для измерения с необходимой точностью напряжения нужен либо цифровой вольтметр, либо стрелочный с растянутой шкалой.

Описываемое ниже устройство позволяет обойтись без этих приборов и удобно в эксплуатации, так как может осуществлять непрерывный контроль за состоянием бортовой сети.

Устройство (рис. 1) собрано всего на одной микросхеме D1 (К1401УД2А) и состоит из четырех компараторов, выполненных на операционных усилителях. Последние с помощью светодиодов HL1...HL4 позволяют узнать, в каком из пяти интервалов находится уровень напряжения (см. таблицу). По свечению соответствующего индикатора, а также по свечению сразу двух светодиодов (или их перемаргиванию) можно точно определить момент нахождения напряжения на границе между соответствующими интервалами. Если ни один из светодиодов не светится, значит напряжение ниже уровня 11,7 В.

Свечение индикатора HL1 указывает на неисправность в работе системы регулятор-генератор — при работающем двигателе он производит заряд аккумулятора, но напряжение при этом не должно превышать 14,8 В. Если же светится индикатор HL4, то аккумулятор разряжен более чем на 50% и его необходимо срочно ставить на подзарядку.


Топология печатной платы устройства и расположение на ней элементов, кроме Т1 и СЗ, приведены на рис. 2. Плата имеет одну перемычку со стороны установки элементов.

В схеме устройства применены конденсаторы С1 типа К10-17, С2, СЗ — К73-9 на 250 В, подстроечный малогабаритный резистор РБтипа СПЗ-19а, остальные резисторы типа С2-23 (или любые малогабаритные). Так как номинала для резистора R4 500 Ом в ряду нет, то его можно составить из двух резисторов по 1 кОм, включенных параллельно. Прецизионный стабилитрон VD1 (Д818Е) может иметь любую последнюю букву в обозначении, однако наиболее термостабильными являются с Е, Д и Г.

В качестве светодиодов можно использовать любые из серии КИП — они при малом токе светятся достаточно ярко. В качестве диодов VD2...VD4 подойдут любые импульсные.

Дроссель Т1 выполнен на кольцевом сердечнике типоразмера К10х6х3 из феррита марки 2000НМ1. Обмотки содержат по 30 витков провода ПЭЛШО-0,12. Дроссель, при правильном включении фаз обмоток, предохраняет схему от пульсаций и помех в бортовой сети при работе двигателя.

Налаживание индикатора заключается в установке нижнего (резистором R5 ) и верхнего (резистором R1) требуемого порога срабатывания индикаторов, при этом все промежуточные значения уровней работы компараторов будут соответствовать рис. 2.

Ток, потребляемый индикатором, зависит от напряжения в контролируемой цепи и составляет около 20 мА.