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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 배터리 방전 정도 표시기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 충전기, 배터리, 갈바니 전지 배터리 상태를 모니터링하는 것은 배터리를 휴대용 장비나 백업 전원 공급 장치의 일부로 사용하는 자동차 소유자와 무선 아마추어 모두의 관심사입니다. 배터리 사용 규칙(과충전, 완전 방전)을 따르지 않으면 제품의 수명이 단축되고 성능이 저하됩니다. 아마추어 무선 문헌에는 배터리 전압을 모니터링하도록 설계된 여러 장치가 설명되어 있습니다. 소용량 배터리의 주요 요구 사항은 낮은 전류 소비입니다. 예를 들어, 대기 모드에서 단 1μA만 소비하는 단일 임계값 경보 장치[2]를 사용하면 이 요구 사항을 충족할 수 있습니다. "폭식"하지만 더 넓은 기능을 갖춘 자동차 배터리의 경우 [2, 3]에서 제안된 것과 같은 XNUMX개의 임계값 표시기가 매우 적합합니다. 배터리 상태 신호는 다양한 방식으로 수행됩니다. 첫 번째 장치에서는 전압이 임계값 아래로 떨어지면 단일 LED가 켜지고 계속 켜집니다. 두 번째에서는 전압이 상한(또는 하한)을 초과하면 단일 백열등이 계속 켜집니다. 세 번째에는 두 개의 LED가 사용되며 배터리 상태는 발광 밝기(절반 또는 정상)에 따라 결정됩니다. 이러한 알람 옵션이 완전히 편리하지는 않다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 지속적으로 빛나는 표시기는 거의 관심을 끌지 못하며(특히 자동차 대시보드에 빛나는 표시기가 충분하기 때문에) 밝기 정도를 구별하는 것도 매우 어렵습니다. 특히 낮에는 LED의 이 기사에 제시된 디자인 간의 근본적인 차이점은 비표준 모드가 깜박이는 표시기로 표시되어 관심을 끌 가능성이 훨씬 높다는 것입니다. 이는 자동차의 대시보드처럼 지속적으로 눈 앞에 있지 않고 백업 전원 공급 장치에 있는 경우 특히 중요합니다. 이 장치는 시각적으로 모니터링되는 경우가 훨씬 적습니다. 즉, 배터리 전압이 외부로 나가는 문제입니다. "정상" 범위는 매우 드뭅니다. 그러나 배터리가 충전 중이거나 충전 중인지 확인하고 방전 정도도 알아야 합니다. 그림 1은 휴대용 장비에 자주 사용되는 7D-9 유형 배터리의 7-0,115V 내 전압을 모니터링하기 위한 표시기의 개략도를 보여줍니다. 기준 전압 소스와 임계값 장치는 범용 논리 칩 K1LP176에 만들어지는 [1]에 게시된 회로에서 기초를 얻었으며, 이 출판물의 저자가 지적한 단점은 임계값이 다음과 같이 눈에 띄게 의존한다는 것입니다. 주변 온도(온도가 0,25°C 증가하면 10V 감소)는 낮은 전력 소비에 대해 완전히 수용 가능한 가격으로 간주될 수 있습니다. 이 센서는 여러 저항기의 매개변수를 변경하는 것 외에도 K176LA7 CMOS 인버터를 기반으로 한 펄스 발생기로 보완됩니다.
저항 R1-R3의 분배기에서 제어되는 배터리의 전압은 비교기의 입력(DD3의 핀 1)에 공급됩니다. 전압이 저항 R2에 의해 설정된 임계값보다 높으면 출력(핀 12)은 로그 "0"이 되어 펄스 발생기를 금지된 상태로 유지합니다. 이 경우 DD3의 핀 1은 로그 "1"이고 인버터 DD2.3은 LED가 꺼지는 것을 보장합니다. 이 상태에서 전력 소비는 수 마이크로암페어를 초과하지 않으므로 전원 스위치를 우회하여 표시기를 배터리에 연결하고 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 전압이 임계값보다 낮으면 비교기 출력에 로그 1이 나타나며 요소 DD2.1-DD2.2에서 발전기가 시작되고 인버터 DD1의 부하인 LED VD2.3이 깜박이기 시작합니다. 약 1Hz의 주파수를 사용하며 장치는 프로토타입[1]보다 적은 양을 소비하지만 여전히 상당한 전류(밀리암페어 단위)를 소비합니다. 안정기 저항 없이 LED VD1을 인버터 출력에 직접 연결할 수 있습니다. 논리 요소가 전류원으로 작동하기 때문입니다. 출력 전류는 CMOS 구조의 초기 전류 값에 의해 제한되며 작동과 일치합니다. 대부분의 LED의 현재 범위[4]. 그림 2는 장치의 인쇄 회로 기판을 보여줍니다(도체 측면에서 본 모습).
저항이 낮은 여러 개의 직렬 연결된 저항기 R1 및 R4를 구성하는 것이 가능합니다. DD2 칩의 추가 2I-NOT 요소의 사용되지 않은 입력은 접지됩니다. 두 번째 설계는 12Ah 용량의 고정식 밀봉 FIAMM-GS 7,2V 배터리를 사용하여 비상 전원의 일부로 작동하도록 설계되었습니다. 자동차 배터리와 달리 이러한 전원에서 배터리는 전류 및 전압 제한기를 통해 주 충전기에서 지속적으로 재충전됩니다. 적절하게 설계하면 과충전이 실질적으로 제거되고 전압 증가를 표시하는 것은 분명히 불필요합니다. 그러나 과방전을 방지하고 적시에 이 부하를 끄려면 주 전압 손실 후 배터리 방전 정도를 제어하고 소비자를 백업 소스로 전환하는 것이 매우 필요합니다. 또한 방전 표시기는 공칭 충전(주전원에서 배터리를 재충전할 때)에 가까운 여러 수준과 방전(예: 50% 및 75% 수준)을 표시하는 것이 바람직합니다. 이러한 요구 사항을 충족하는 표시기의 개략도가 그림 3에 나와 있습니다. 이 제품에는 이미 2개의 임계값 비교기(3개의 연산 증폭기를 연결하는 회로 기반)가 있으며 펄스 발생기 및 XNUMX개의 LED 표시기와 결합하여 XNUMX도의 배터리 방전을 표시할 수 있으며 그 중 XNUMX개는 가시성을 높이기 위해 용기가 반쯤 방전되면 깜박입니다.
비교기의 응답 임계값은 전압 분배 저항 R1(조정), R2-R4에 의해 설정됩니다. 회로에 표시된 정격은 충전기의 KS1A 제너 다이오드에서 얻은 기준 전압 Uop = 12,1V를 사용하여 U1.1 = 2V(DA12,8) 및 U1.2 = 3,3V(DA133)의 두 임계값에 해당합니다. 다른 응용 분야의 경우 인쇄 회로 기판에 1~1,2kOhm 저항기와 함께 이를 위한 장소를 제공해야 합니다. 비교기 중 하나(OA DA1.2)는 펄스 발생기를 제어하고 두 번째 비교기(OA DA1.1)는 켜진 LED의 색상을 제어합니다. 표 1은 지표의 논리를 설명하는 데 도움이 됩니다. 표 1
참고: M - 듀티 사이클이 2이고 주기가 1초 이상인 미앤더. 배터리 전압이 U2를 초과하면 비교기 DA1.2(제어 지점 D)의 출력은 로그 "0"이 되며, 이는 다음과 유사한 요소 DD1.2, DD1.3, R5, C2에 조립된 펄스 발생기를 유지합니다. 이전 회로, 대기 모드. 두 LED의 음극이 연결된 제어점 G에는 로그 "0"이 있습니다. 현재 켜져 있는 LED의 색상은 비교기 DA1.1(제어 지점 C)의 출력 전압에 따라 결정됩니다. 로그 "0"에서는 녹색 VD4가 꺼지지만 인버터 DD1.1(제어 지점 C) E 지점) 빨간색 VD3이 켜집니다. Ucc가 U1 임계값보다 낮으면 펄스 발생기를 시작하는 지점 D의 DA1.2 출력에 로그 "1"이 나타나고 지점 G에 구형파가 나타납니다. "0"에서는 LED가 켜지고 "1" 꺼졌습니다. 다이오드 VD1 및 VD2는 LED에 역극성 전압이 나타나는 것을 차단합니다. 이전 설계에서와 같이 LED가 논리 요소 DD1의 출력에 직접 연결될 수 있다는 사실에도 불구하고 이 장치에는 안정 저항 R6이 여전히 설치되어 있습니다. 이는 표시기 공급 전압이 더 높고 녹색 LED가 대기 모드에서 계속 켜져 있기 때문에 수행됩니다. 케이스를 불필요하게 가열하지 않고 DD4 칩에 대해 [1]에서 권장하는 전력 제한을 초과하지 않기 위해 전류는 10mA로 제한됩니다. 가져온 XNUMX색 LED의 밝기는 포함하기에 충분합니다. 낮에도 눈에 띕니다. 따라서 지속적으로 빛나는 녹색 표시등은 배터리가 정상 상태이고 충분히 충전되었음을 나타냅니다. 깜박이는 녹색은 용량이 곧 소진될 것임을 나타냅니다. 빨간색으로 깜박이면 잠시 후 중복 장치를 꺼야 함을 나타냅니다. 표시 전류 소비량은 약 25-30mA이며 이는 이러한 용량의 고정 배터리에 상당히 적합합니다. 그림 4는 도체 쪽에서 본 PCB를 보여줍니다.
다음 부품은 두 장치 모두에 사용할 수 있습니다. 저항기 - 적합한 크기; 커패시터: C1 - 최소 16V 전압의 소형 전해 커패시터(용량은 중요하지 않음), C2 - 소형 수입 세라믹; AL307과 같은 LED 또는 디자인을 반복하는 사람이 색상과 크기가 적합하다고 판단하는 기타 LED. 첫 번째 표시기에서 DD2 칩은 K561LA7로 교체될 수 있지만 DD1에는 다른 시리즈의 아날로그가 없습니다. 두 번째 표시기에서 DA1은 공급 전압이 15V인 단일 또는 이중 연산 증폭기 쌍과 다이오드 VD1, VD2 - 인덱스가 있는 KD521, KD522로 교체할 수 있습니다(인쇄 회로 기판 수정 포함). 1N4148의 수입 아날로그. 두 장치를 모두 설정하려면 분배기에서 저항기를 선택하고 트리밍 저항기를 사용하여 임계값을 조정해야 합니다. 설명된 구조는 2년 이상 아무런 문제 없이 작동되어 왔습니다. 문학 :
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