Перейти к содержанию

Как сделать индикатор разряда аккумулятора?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Индикатор разряда сравнивает напряжение аккумулятора с опорным. Опорное даёт TL431, включённый как источник 2,495 В: вывод REF соединён с катодом, а ток задаёт резистор от аккумулятора. Сравнивает компаратор LM393.

Схема

  • Опорное. TL431 через резистор 5,6 кОм от аккумулятора: при 11,5 В ток катода (11,5 − 2,5) / 5,6 ≈ 1,6 мА — больше минимального 1 мА по даташиту. Напряжение катода подаётся на инвертирующий вход.
  • Делитель. R1 = 36 кОм от плюса, R2 = 10 кОм на общий провод, средняя точка — на неинвертирующий вход. Оба входа около 2,5 В — в пределах синфазного диапазона LM393 от 0 до VCC − 1,5 В.
  • Выход. Светодиод с резистором 4,7 кОм от плюса к выходу. Пока аккумулятор заряжен, выход закрыт; когда делитель опускается ниже опорного, выход замыкается на общий провод и светодиод горит током (11,5 − 1,9 − 0,4) / 4,7 ≈ 2 мА.

Порог срабатывания:

Uпор=Vref⋅(1+R1R2)=2,495⋅4,6≈11,5 В.U_{пор} = V_{ref} \cdot \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right) = 2{,}495 \cdot 4{,}6 \approx 11{,}5\ \text{В}.

11,5 В здесь — пример порога для 12-вольтовой батареи, а не норма: напряжение, при котором аккумулятор считается разряженным, берут из даташита на него. Делитель на другой порог подберёт калькулятор делителя.

Точность порога

TL431Vref при 25 °CПорог с делителем 36/10 кОм
TL431C2,440–2,550 В11,22–11,73 В
TL431B2,483–2,507 В11,42–11,53 В

Добавьте допуск резисторов делителя: с резисторами 1 % разброс порога вырастет ещё примерно на 1,6 %. Кроме того, Vref в даташите нормировано при токе катода 10 мА, а в схеме ток 1,6 мА — это даёт ещё небольшую поправку.

Гистерезис

Напряжение аккумулятора под нагрузкой гуляет, и у самого порога светодиод будет мерцать — Microchip называет это дребезгом компаратора. Лечится гистерезисом: резистор с выхода на неинвертирующий вход сдвигает порог выключения выше порога включения. Как устроены компараторы и оконные схемы — в статье «Компаратор», а другие схемы на TL431 — в подборке «TL431: стабилизатор и компаратор».

Похожие вопросы

Почему светодиод индикатора мерцает около порога?

Напряжение аккумулятора меняется медленно и с шумом, и компаратор без гистерезиса многократно переключается, пока сигнал пересекает порог. Добавьте резистор положительной обратной связи с выхода на неинвертирующий вход — тогда порог выключения будет на десятые доли вольта выше порога включения.

Можно ли сделать индикатор на одной TL431 без компаратора?

TL431 сама работает как компаратор: катод уходит вниз, когда напряжение на входе REF выше 2,495 В. Поэтому один TL431 со светодиодом в цепи катода удобно показывает превышение напряжения, а для индикатора разряда, который должен гореть при снижении, нужна инверсия — её делают дополнительным транзистором, но с компаратором схема проще и порог точнее задаётся.

Можно ли питать LM393 от того же аккумулятора?

Да: LM393 работает от 2 до 30 В, а входы должны оставаться не выше VCC − 1,5 В. При 11,5 В на аккумуляторе это 10 В, а напряжения на входах около 2,5 В — с большим запасом.

Источники

  1. Texas Instruments. LM393B, LM2903B, LM193, LM293, LM393 and LM2903 Dual Comparators (SLCS005AH, 2025) — 5.8 — диапазон входного синфазного напряжения от 0 до VCC − 1,5 В при 25 °C и VCC − 2 В во всём диапазоне температур; VOL не больше 400 мВ при 4 мА; выходной ток не меньше 6 мА при VOL = 1,5 В; выход с открытым коллектором
  2. Texas Instruments. TL431, TL432 Precision Programmable Reference (SLVS543S, revised May 2024) — 6.5 — опорное напряжение TL431C 2440/2495/2550 мВ (мин./тип./макс.) при 10 мА, у версии B — 2483–2507 мВ; минимальный рабочий ток катода до 1 мА
  3. Microchip. Comparator Tips 'n Tricks (DS41215C) — TIP #3 — медленный сигнал вблизи порога заставляет выход компаратора дребезжать; лечится гистерезисом через положительную обратную связь
  4. Kingbright. WP7113ID T-1 3/4 (5 mm) Solid State Lamp, High Efficiency Red (DSAF0012, Rev V.14A, 01/08/2026) — прямое напряжение 1,9 В тип., 2,3 В макс. при 10 мА

Нашли ошибку?

Смотрите также