用两只LED组成简单的电池状态指示器

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正确维护的可充电电池能够提供良好的服务与长久的寿命。维护工作包含对电池电压的定期监控。图1中的电路适用于大多数可充电电池。电路包括一个基准LED,即LEDREF,它工作在1mA恒流下,提供与电池电压无关的恒定亮度基准光。它的工作方式是与二极管串联一个电阻R1。因此,即使从充电状态到放电状态时,电池电压发生变化,电流的变化也只有10%。于是,一只电池从满充状态到全放电状态时,LEDREF的亮度保持恒定。




可变LED,即LEDVAR的光输出会随电池电压的变化而改变。从并排安装的LED上可以轻松地比较出光的强度,从而看出电池的状态。用扩散型LED作透明LED可能损坏眼睛。安装LED时要有充分的遮光,这样一只LED发的光就不会影响到其它LED的亮度。

当电池电压从满充状态变化到全放电状态时,LED电流会从10mA变化到小于1mA。与电阻串联的齐纳二极管DZ会使电流随电池电压而变化。齐纳电压与LED上压降之和应略小于最低的电池电压。这个电压出现在R2上。当电池电压变化时,会在R2上产生一个大的电流变动。如果电压约为1V,则通过LEDVAR的电流为10mA,它比LEDREF亮得多。如果电压小于0.1V,则LEDVAR的光强将小于LEDREF,表明电池已放电。

当电池刚充满时,电池电压超过13V。电路可以承受这个电压,因为它有10mA的余量。如果LED很亮,就要快速释放按键开关S1,以避免LED的损坏(图2)。





图中用一块12V的铅酸电池指示器作为例子,但本设计可以扩展到适应其它类型的充电电池。另外,还可以用它作电压监控。它用两只绿色LED指示电池是否充电到了60%以上。一组红色LED指示电池电量是否跌至20%以下。LEDREFG与LEDREFR均串联10k电阻R1和R2。对于可变亮度LED,齐纳二极管与100电阻R3和R4串联。二极管D1、D2,和D3提供所需要的箝位电压。表1给出了用LED亮度指示电池电压的方法。





下式可计算绿色LED的可变亮度:VBATT=IG×100+VD1+ VD2+VLEDG+VDZ1。对于1mA的绿色LED电流,VBATT=10−3 ×100+0.6+0.6+1.85+9.1=12.25(V)。所选择的LED在1mA时有1.85V的压降。

如果LED有不同的特性,则必须重新计算电阻值。在此电压时,LED有相同的亮度,电池充电至60%。铅酸电池电压见参考文献1。

下式计算红色LED的可变亮度:VBATT=IR×100+VD3+VLEDR+VZD2。对于1mA的绿色LED电流,VBATT= 10−3×100+0.6+1.85+9.1=11.65(V)。

在这个电压时,两只红色LED有相同的亮度,而电池电量为20%,LEDVARG关闭。图3表明,两个可变亮度LED的亮度都高于基准LED,指示电池已充电至100%。





参考文献

1.“Lead Acid Battery Charging,” Solar Navigator, 2005.

 

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