Главная » Питание
Призовой фонд
на август 2019 г.
1. 1000 руб
Паяльник
2. Тестер компонентов MG328
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Индикатор напряжения аккумулятора на LM3914

Устройство представляет собой светодиодный вольтметр (индикатор напряжения) 12В аккумулятора, с применением широко известной микросхемы LM3914 (даташит).

Данное устройство мне было необходимо для того, чтобы я знал когда автомобильный аккумулятор полностью зарядится от зарядного устройства. Т.к. зарядка была старого типа и на ней не было никаких стрелочных или цифровых индикаторов для измерения напряжения.

В качестве светодиодного столбикового индикатора (бара) я выбрал HDSP-4832 с 10 светодиодами трех разных цветов: три красных, четыре желтых и три зеленых.

Индикатор-бар HDSP-4832

Для правильной индикации напряжения, нужно определиться с нижним и верхним уровнем измеряемых напряжений, чтобы на индикаторе соответственно при данных уровнях загорались первый и последние светодиоды (полоски).

Для 12В автомобильного аккумулятора, были выбраны следующие диапазоны: первый светодиод загорался при напряжении 10В, а последний при напряжении 13.5В, т.о. шаг индикации напряжения получился 0.35В на один светодиод. Естественно, вы можете установить и другие напряжения, при помощи двух подстроечных резисторов. Это дает возможность использовать данный индикатор для измерения напряжения, например NiCd или NiMH аккумуляторов. Границы напряжения в данном случае устанавливаются в Vmin = 0.9 * Ncells and Vmax = 1.45 * Ncells, где Ncells - количество "банок" аккумулятора. Плюс между + и - аккумуляторов должен быть помещен мощный резистор рассчитанный на ток не менее 0.5А для имитации реальной нагрузки.

Микросхема LM3914 может работать в двух режимах: режим "точка" - при котором загорается только один светодиод, и "столбиковый" режим, при котором загорается несколько светодиодов по нарастающей. Данная схема работает в "столбиковом" (bar) режиме, для этого 9 вывод микросхемы подключен к плюсу источника питания.

При работе в режиме bar, соответственно и увеличивается энергопотребление LM3914. Когда все 10 сегментов индикатора горят, то LM3914 потребляет почти в 10 раз больше, чем если бы горел только один светодиод (сегмент). Для предотвращения выгорания м/с LM3914 необходимо следить, чтобы ток светодиодов не превысил максимально допустимый.

Максимальная рассеиваемая мощность микросхемы не должна превышать 1365 мВт. И если предположить, что подводимое максимальное напряжение составит 14.4В, то максимально возможный ток составит I = P/V = 1.365/14.4 = 94.8мА. Т.о. ток, каждого сегмента индикатора не должен превышать 94.8/10=9.5мА. В схеме, сопротивление резистора R3 (4.7 кОм) задает максимальный ток светодиодов. Ток светодиода примерно в 10 раз больше тока, который проходит через данный резистор IR3 = 1.25 / 4700 = 266 мкА. Т.о. ток на каждый светодиод ограничен значением 2.6 мА, что намного меньше допустимого.

Входной каскад: для снятия показаний входного напряжения (и им же питается схема) в схеме применен делитель напряжения 1:2, подсоединенный к выводу 5 микросхемы. Делитель состоит из двух резисторов номиналом 10 кОм и т.о. напряжение, снимаемое с делителя находится в диапазоне от 5В до 6.75В, в то время как входное напряжение будет от 10В до 13.5В. Эти же значения будут использоваться для калибровки LM3914.

Принципиальная схема индикатора

Схема состоит из двух элементов: отдельно схемы контроля и отдельно плата индикатора. Между собой они соединяются при помощи 11-ти контактного разъема.

Схема индикатора на LM3914

Основные задающие элементы схемы:
R1 и R2 - делитель напряжения
R3 и R4 - ограничение тока светодиодов и установка верхней границы напряжения
R5 - установка нижней границы напряжения

Про R1, R2 и R3 я рассказывал выше. Теперь разберем R4, который устанавливает верхний порог (вывод 6 м/с):
На выводах микросхемы 6 и 7 необходимо установить напряжение на уровне 6.75В (что является входным напряжением 13.5В после делителя, в том случае, если аккумулятор заряжен полностью). Зная значение тока проходящего через R3, а также прибавив сюда ток "error current" с 8 вывода микросхемы (120мкА), мы можем рассчитать сопротивление R4:
6.75В = 1.25В + R4(120мкА+266мкА) <=>
R4 = (6.75 - 1.25)/(386мкА) <=>
R4 = 14.2кОм и больше (мы выбираем подстроечный резистор 22кОм)
С подстроечным резистором 22 кОм мы можем регулировать напряжение на выводе 7 в диапазоне от 1.25В до 9.74В, что дает возможность задавать верхнюю границу напряжения от 2.5В до 19.5В.

Сопротивлением R5 устанавливается нижняя граница напряжения:
Подставив в формулу VO = VI * RB/(RA + RB) следующие значения:
RA = 10 * 1К внутренние резисторы LM3914
RB = R5
VI = верхняя граница напряжения 6.75В
VO = нижняя граница напряжения 5В
получим:
5 = 6.75 * R5/(R5 + 10K)
R5 = 28.5K и больше (мы выбираем подстроечный резистор 100кОм)

Печатная плата

Как уже было сказано выше, устройство состоит из двух компонентов, соответственно используется 2 разных печатных платы. Это дает возможность использовать выносную индикацию, например на панели авто.

Печатная плата схемы измерения

Печатная плата схемы индикации на HDSP-4832

В печатной плате получилась только одна перемычка (отмечена красным цветом).

Фото готового устройства

Скачать проект в Eagle и печатные платы вы можете ниже

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
IC1 LED драйвер
LM3914
1 Поиск в Utsource В блокнот
С1 Электролитический конденсатор2.2 мкФ 25 В1 Поиск в Utsource В блокнот
R1, R2 Резистор
10 кОм
2 Поиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор
4.7 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R4 Переменный резистор22 кОм1 Поиск в Utsource В блокнот
R5 Переменный резистор100 кОм1 Поиск в Utsource В блокнот
BAR1 ИндикаторHDSP-483210 Поиск в Utsource В блокнот
F1 Предохранитель500 мА1 Поиск в Utsource В блокнот
К1 Разъем1 Поиск в Utsource В блокнот
CON1 Разъем2 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Прикрепленные файлы:

Теги:

Колтыков А.В. Опубликована: 2011 г. 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (8) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Дмитрий #
Если провести дорожку от первой ножки м/с к разъему между контактов предохранителя надобность в перемычке исчезает. !;)
Ответить
0
darkneko91 #
Тогда уж будет проще немного переразвести плату, чтобы предохранитель с разъёмом были правее основной части схемы :)
Ответить
0
Barkanum #
Работает, но 3914 греется сильно градусов 50 не меньше. И если на нее подуть (охладить), то границы напряжения меняются, столбик падает на 1-2 диода, при нагреве возвращается к настроенным значениям. Так и должно быть?
Ответить
0
Igorslesar #
Увеличьте сопротивления ограничительных резисторов светодиодов. Микросхеме тяжко тянуть. А погрешности возможно вызваны температурным фактором. Когда нормализуете температуру микросхемы, то откалибруете
Ответить
0
Алексей #
Питание микрухи от того же аккума? Если да, то понижение напряжения питания микрухи не будет ли влиять на индикацию?
Ответить
0
Юра #
Собрал на макетной плате. Да, сильно греется микросхема. Решить вопрос оказалось довольно просто - поставил транзисторы между микрой и светодиодами через резисторы в цепь базы. Микрка греться перестала. Но желательно в таком случае светодиоды запитывать через стабилизатор, например на 10 В. Что бы яркость не менялась с изменением измеряемого напряжения. Сделаю полный вариант - поделюсь результатом. Хочу поставить себе на мопед ДЕЛЬТУ, в этом китайском чуде нет вообще контроля заряда аккумулятора и о том, сто аккумулятор сел узнаёшь когда стартер перестаёт крутить.
Ответить
0
Мирослав #
Получилось сделать полный вариант?
Ответить
0
cynicdeath #
Собрал, всё работает. Использовал не для АКБ, а для регулятора мощности 12-вольтового паяльника (на минимуме регулятор выдаёт 10В, на максимуме - 14.5). Регулятор тоже самодельный. Автору спасибо за схему и детальное описание её работы. Плату делал свою, не понравилась перемычка. Фотку платы приложил. На R6 и R7 не обращайте внимание, это на всякий случай заготовка под дополнительный делитель напряжения, так как напряжение с регулятора могло превысить 15 в и вывести из строя микросхему. Но не понадобился.
Отредактирован 03.06.2018 23:14
Прикрепленный файл: Снимок.JPG
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
USB-реле (2 канала) Discovery V8
вверх