Digitaler Batteriespannungsmesser. Schema, Beschreibung

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Digitaler Batteriespannungsmesser. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Fast alle alten Haushaltsautos verfügen über Spannungsanzeigen an der Batterie. Die Anzeigen sind einfach und undeutlich, aber da sie in einem engen Spannungsbereich arbeiten, konnte der Fahrer eine Überlastung des Generators, einen Kontaktfehler oder Änderungen im Betrieb des Relaisreglers rechtzeitig erkennen.

In modernen inländischen Autos und in fast allen modernen „ausländischen Autos“ gibt es kein Voltmeter. Es gibt lediglich eine Warnleuchte, die bei einem starken Abfall der Batteriespannung aufleuchten soll. Aber erstens schadet nicht nur ein Spannungsabfall, sondern auch ein starker Spannungsanstieg der Batterie, was zu Überladung und Sieden führen kann. Zweitens reagiert eine solche Anzeige, wie das Experiment zeigt, überhaupt nicht auf das Abklemmen der Batterie bei laufendem Motor. Das heißt, wenn beispielsweise ein Terminal abgefallen ist, erfährt man das erst, wenn man versucht, den Motor zu starten, aber dann ist es schon zu spät.

In der Literatur zur Funktechnik gibt es viele Beschreibungen von Autoanzeigen – Voltmetern, die die Spannung an der Batterie in Form einer Reihe leuchtender LEDs anzeigen. Das ist aber unpraktisch, die digitale Anzeige wird meiner Meinung nach besser wahrgenommen.

Abbildung 1 zeigt das Diagramm eines Kfz-Voltmeters, das nach dem Analogprinzip arbeitet, die Anzeige jedoch auf einer zweistelligen Digitalanzeige liefert.

(zum Vergrößern klicken)

Der Messbereich reicht von 10 bis 17 V. Das ist mehr als ausreichend.

Die Schaltung besteht aus einem Messgerät auf einem Polykomparatorchip LM3914 und einer Anzeigeschaltung auf einem Dioden-Dezimal-Binär-Wandler, einem Binär-Sieben-Segment-Decoder und zwei Sieben-Segment-Anzeigen!

Chip. A2 ist mithilfe der Trimmwiderstände R4 und R5 so konfiguriert, dass es die dem Teiler R1-R3 zugeführte Eingangsspannung im Bereich von 10 bis 17 V misst. In diesem Fall zeigt A2 tatsächlich 0 bis 7 an, also eine Spannung von 10 V werden als Null angenommen. Die Anzeige am Ausgang A2 wird als beweglicher Punkt gesetzt.

Das heißt, nur einer seiner Ausgangsschlüssel ist zu einem gegebenen Zeitpunkt offen.

Anstelle von Anzeige-LEDs sind die auf eins gezogenen Eingänge des Decoders D2 mit den Ausgängen von A1 verbunden, jedoch über eine Schaltung auf den Dioden VD2-VD12, die zusammen mit R7-R8 einen Dezimal-Binär-Wandler bilden wandelt Dezimalzahlen von 0 bis 7 in einen dreistelligen Binärcode um. Dieser Code wird den Eingängen des Decoders D1 zugeführt, der für den Betrieb mit einer Sieben-Segment-LED-Anzeige ausgelegt ist.

In der Praxis liegt die Funktion der Anzeige der Eingangsspannung in der H2-Anzeige, die die niederwertigen Ziffern anzeigt, also im Bereich von 10 bis 17 V von „0“ bis „7“. Die H1-Anzeige dient nur der visuellen Erleichterung des Ablesens der Messwerte – auf ihr leuchtet immer eine XNUMX.

Das Voltmeter wird von der gemessenen Spannung gespeist.

Damit die Betriebsstabilität nicht von Schwankungen dieser Spannung abhängt, wird die Versorgungsspannung der Schaltung auf 5 V gewählt (dies entspricht dem Stromversorgungsstandard für die digitale Mikroschaltung 74LS247). Die 5V-Spannung wird durch einen integrierten Stabilisator erzeugt. A1. Durch die Diode VD1 und den Kondensator C1 ist der Stromkreis kaum von Einbrüchen und Überspannungen abhängig, die im Bordnetz des Fahrzeugs auftreten können.

Der Kondensator C3 sorgt dafür, dass die Messung reibungslos und mit kaum wahrnehmbarer Verzögerung erfolgt. Dadurch wird das Auftreten chaotischer, unleserlicher Messwerte aufgrund von Impulsrauschen in den Fahrzeugstromkreisen und zu schnellen Spannungsänderungen vermieden.

Nun zu den Details. Chip. A2 sollte LM3914 sein, da eine lineare und keine logarithmische Angabe erforderlich ist. Der 74LS247-Chip kann durch jeden verfügbaren Decoder-Chip ersetzt werden, um mit einer Sieben-Segment-LED-Anzeige mit gemeinsamer Anode zu arbeiten.

Der Decoder muss gemäß dem Standardschema eingeschaltet werden, wodurch alle zusätzlichen Funktionen deaktiviert werden – Speicherzellen, Gating usw. (falls vorhanden).

Sieben-Segment-LED-Anzeigen können auch fast alles mit einer gemeinsamen Anode sein. Sie können eine Baugruppe aus zwei Indikatoren mit separaten Segmentstiften verwenden. Vom Indikator. Sie können H1 ablehnen, aber dann müssen Sie sich mental jemanden mit dem höchsten Rang vorstellen.

Der Stabilisator 7805 kann durch unseren Typ KR142EN5A ersetzt werden. Diode 1N4007 – jede Gleichrichterdiode mit niedriger oder mittlerer Leistung, zum Beispiel KD105. Die Dioden 1N4148 können durch KD522, KD521 ersetzt werden.

Kondensator C1 muss mindestens 20 V betragen.

Es ist am bequemsten, ein Voltmeter einzurichten, wenn es von einer geregelten Labor-Konstantspannungsquelle gespeist wird. Legen Sie eine Spannung von 17 V an und stellen Sie R4 ein, bis der Messwert „17“ beträgt. Legen Sie dann 10 V an und stellen Sie R5 ein, um einen Wert von „10“ zu erhalten. Überprüfen Sie anschließend, ob die Messwerte im gesamten Bereich (10-17 V) mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmen. Wiederholen Sie ggf. die Einstellungen von R4 und R5 noch mehrmals.

Autor: Lyschin R.

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