ساخت نمایشگر سطح شارژ باتری

نمودار مصرف باتری ۱۲ ولتی

بر ای ساخت یک نمایشگر سطح شارژ باتری نیاز به اطلاعات اولیه در مورد نمودار دشارژ(مصرف) باتری‌ها داریم. این اطلاعات را می‌توان از نمودار زیر استخراج کرد:

بر طبق نمودار فوق که در دمای اتاق(۲۵ درجه سانتیگراد) محاسبه شده است، به طور تقریبی می‌توان این نتیجه را گرفت که وقتی باتری‌های ۱۲ ولتی بطور کامل شارژ می‌شوند، حدودا ۱۴.۴ ولت اختلاف پتانسیل دارند. البته این ولتاژ برای خروجی شارژ است و نشانگر این است که باتری به طور کامل شارژ شده و به همین دلیل ولتاژ خروجی شارژر بر روی دو سر باتری قابل مشاهده است. با جدا کردن شارژر و شروع مصرف، مشاهده می‌شود که ولتاژ به یکباره به حدود ۱۲.۷ ولت می‌رسد. این نقطه را به عنوان نقطه شارژ کامل در نظر میگیریم. از طرفی، وقتی ولتاژ باتری از ۱۲ ولت کمتر می‌شود، سرعت افت ولتاژ افزایش می‌یابد. اما تا زمانی که سطح ولتاژ بیشتر از ۱۰.۵ ولت باشد، باتری قابل استفاده است. پایین‌تر از این ولتاژ باتری ظرف مدت زمان خیلی کوتاهی به طور کامل تخلیه می‌شود که این حالت برای سلامت باتری مناسب نیست. پس وقتی ولتاژ باتری به ۱۰.۵ ولت رسید، باید این مقدار را معادل باتری خالی در نظر بگیریم. به طور پیشنهادی می‌توان نمودار زیر را برای مقادیر مختلف شارژ باتری در نظر گرفت

جدول بالا تعداد ۱۱ سطر دارد که معادل هر کدام از این سطوح می‌توان یک LED قرار داد، در صورتی که ولتاژ باتری از مقدار هر سطر بالاتر باشد، LED مربوط به آن سطر روشن خواهد شد. اگر این تعداد LEDزیاد است، می‌توان بجز سطر ۱۰.۵ ولت، سایر سطرها را دو تا دو تا، یکی کرد. در این حالت بالاترین سطر در هر جفت دوتایی را در نظر میگیریم. با اینکار نمایشگر باتری ما ۶ عدد LED خواهد داشت. اگر این تعداد هم زیاد بود. باز به همین شیوه می‌توان تعداد LED ها را کم کرد و به عدد ۴ برسیم. اینکه چند LED داشته باشیم، کاملا به انتخاب شما بستگی دارد.

تقویت کننده تفاضلی

تا به اینجا اطلاعاتی در مورد میزان شارژ باتری‌های ۱۲ ولتی بدست آوردیم. در ادامه می‌خواهیم مداری طراحی کنیم که جدول بدست آمده در مرحله قبل را به کمک LED به نمایش بگذارد و مقدار شارژ باتری را نمایش دهد. برای اینکه ولتاژ کنونی باتری را با ولتاژ‌هایی که در جدول داریم، مقایسه کنیم، نیاز به یک تقویت کننده تفاضلی داریم. به نماد زیر دقت کنید:

نماد بالا نمایانگر یک تقویت کننده تفاضلی است. طرز کارکرد یک تقویت کننده تفاضلی به این صورت است که تفاضل بین دو ورودی مثبت و منفی را تقویت کرده و در خروجی قرار می‌دهد. تقویت کننده‌های تفاضلی برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به بیان ساده، اگر ولتاژ ورودی مثبت بیشتر از ورودی منفی باشد، خروجی برابر با ولتاژ +Vss و اگر ولتاژ ورودی منفی بیشتر از ورودی مثبت باشد، خروجی ولتاژ -Vss خواهد بود.

همین نکته کلید ساخت مدار مورد نظر ماست. حال به تعداد LEDها تقویت کننده تفاضلی نیاز داریم و برای هر یک باید سطح ولتاژی خاص را به ورودی‌های مثبت و منفی بدهیم به نحوی که در ولتاژهایی که در جدول عنوان شد، شرایط برای روشن شدن LED آن سطر فراهم شود. با اینکار، سطح ولتاژ باتری از هر ولتاژی که تعیین کردیم، بالاتر رود، LED مربوط به‌ آن سطح ولتاژ روشن می‌شود.

LM324

این مدار مجتمع دارای ۴ تقویت کننده عملیاتی به شکل زیر است:

به کمک یک عدد از این مدار مجتمع می‌توان به راحتی یک نشانگر سطح شارژ باتری با ۴ عدد LED ساخت. برای اینکار می‌توانید از مدار پیشنهادی زیر استفاده کنید:

در مدار بالا همه‌ی ورودی‌های منفی تقویت‌کننده‌ها به یک ولتاژ مشخص که نسبتی از ولتاژ باتری است، وصل شده است(با توجه به مقاومت‌های ۵ و ۱۰ کیلواهمی، مقدار ورودی‌ها برابر با یک سوم ولتاژ باتری است). برای ورودی‌های مثبت نیز، ابتدا یک دیود زنر(۱N4733A) که ولتاژ دو سر آن بطور ثابت ۵٫۱ ولت خواهد بود، با ۵ عدد مقاومت بطور سری بسته شده است. با توجه به مقدار ولتاژ باتری و کم کردن مقدار ۵.۱ ولت از آن و سپس، تقسیم ولتاژ باقی مانده میان مقاومت‌ها(با توجه به مقدار آنها)، ولتاژ های مختلفی ایجاد می‌شود. حال هر تقویت کننده‌ای که ورودی مثبت آن از ورودی منفی آن ولتاژ بیشتری داشته باشد، LED متصل به خروجیش را روشن خواهد کرد.

موفق و پیروز باشید…

 

به این مطلب امتیاز بدهید

۲ دیدگاه

  1. سلام
    من تو مدارها مبتدی هستم
    چیزی که متوجه شدم اون چهارتا آپ امپ تو مدار باید همون LM324 باشه که در زیر شکل گذاشتید
    اگر اینطوره لطف کنید مدار رو طوری هم بکشید که به جای آپ امپ ها در مدار LM324 رو گذاشته باشید چون الان معلوم نیست دیود زنر IN4001 به کدوم پایه LM324 باید وصل بشه چون آپ امپ که کشیدید چهار تا ورودی و خروجی داره ولی LM324 دو ورودی و یک خروجی برای هر قسمتش داره و لطفا بفرمایید که پاییه VCC اون تو شکل کدوم میشه و چی چیزی بهش وصل باید بشه.
    ممنون

    • اگر به آپ امپ‌های توی مدار دقت کنید کنار هر کدوم از ورودی‌ها و خروجی‌ها شماره پایه آی سی نوشته شده. پایه ۴ آی‌سی که VCC هست به پایانه مثبت منبع تغذیه(باتری ماشین) متصل میشه و پایه شماره ۱۱ که GND هست به پایانه منفی یا همون صفر ولت(پایه منفی باتری) وصل میشه. پایه ۴ و ۱۱ بطور مشترک تو همه آپ آمپ‌ها نوشته شده چون داخل یک تراشه LM324 چهار آپ آمپ وجود داره که تمام پایه‌های مثبت و منفی‌شون به طور مشترک به هم ارتباط داره. دیود ۱N4001 زنر نیست و یک دیود معمولیه و دیود زنر ۱N4733 هست که به کمک مقاومت‌های مقسم ولتاژ به همه ورودی‌های مثبت آپ آمپ‌ها متصل شده. پیشنهاد میکنم بار دیگه با دقت بیشتر به مدار نگاه کنید. خیلی راحت میتونید مدار رو تحلیل کنید.

دیدگاهتان را ثبت کنید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شدعلامتدارها لازمند *

*

bigtheme