PCCar.ru - Ваш автомобильный компьютер - Отслеживание напряжения на АКБ

- Arduino проекты (http://pccar.ru/forumdisplay.php?f=195)

- - Отслеживание напряжения на АКБ (http://pccar.ru/showthread.php?t=25712)

Отслеживание напряжения на АКБ

Может кому-то пригодится схема отслеживания напряжения на АКБ в машине для самостоятельного изготовления "умного" блока питания на контроллере Arduino . Я (как и многие) отслеживаю состояние АКБ через делитель напряжения и аналоговый вход на Arduino. Как это делается можно почитать здесь. Но есть альтернативный способ сделать это. Использовать регулируемый стабилитрон TL431.

Работает схема следующим образом:если потенциал на Ref меньше 2,5В, стабилитрон TL431 заперт и через него проходит мизерный ток - 0,4 мА. Оптрон тоже заперт и на выходе уровень "LOW"(чтобы оптрон гарантированно был заперт при токе в 0.4 мА параллельно ставим резистор на 220 Ом ) .
Величина напряжения Uз при котором открывается оптрон , определяется делителем напряжения R1 и R2. Его можно рассчитать по формуле:

R2 = 2,5 х R1/(Uз — 2,5)

Я поставил R2 на 20К, что соответствует примерно 15В. И последовательно с R2 поставил подстроечник R7 на 10К, что в итоге дало возможность плавной регулировки порога срабатывания стабилитрона в интервале напряжения от 10.4 В до 14.6 В. Стабилитрон реагирует на изменение напряжения с точностью в 0.01 В.

Когда на контакте Ref больше 2,5 В, стабилитрон TL431 откроется и оптрон тоже, что даст на выходе уровень "HIGH". Это дает возможность отследить средствами Arduino напряжение на АКБ и что-то сделать по событию: если на выходе оптрона уровень "LOW" (АКБ просел), то выключаем что-то или все по алгоритму установленной программы, если на выходе оптрона уровень "HIGH"(АКБ в норме)- программа отрабатывает по алгоритму и ждет когда АКБ "обсохнет" и на выходе оптрона снова окажется "LOW". Если использовать две такие схемы, то можно одновременно отслеживать и "просадку", и максимально высокое напряжение на АКБ. Как-то так...
Схема мною была опробована на одном из моих распределителей питания и как мне показалось - работала более стабильно, нежели с отслеживанием через аналоговые входы Arduino.
На мой взгляд этот метод гораздо проще и заслуживает внимания...
Но это мое мнение...

Небольшой простенький код :

PHP код:


		
			
 int inPin = 5; // контакт, к которому подключен выход стабилитрона
 int outPin = 13; //контрольный светодиод "АКБ в норме"
 int outPin1 = 8; //контрольный светодиод "АКБ разряжен"

void setup() 

  {
  pinMode(inPin, INPUT);// Устанавливаем контакт, как "Вход"
  pinMode(13, OUTPUT); // Устанавливаем контакт, как "Выход" (просто для контроля работы):
  pinMode(8, OUTPUT); // Устанавливаем контакт, как "Выход" (просто для контроля работы):
  }

void loop()
 
  {

 if (digitalRead(inPin) == LOW)//если АКБ разряжен, то
  {
  digitalWrite (13, LOW);// выключаем контроль "АКБ в норме"
  digitalWrite (8, HIGH); // и включаем контроль "АКБ разряжен"
  }

 else    // иначе
 
  {
  digitalWrite (13, HIGH); // включаем контроль "АКБ в норме"
  digitalWrite (8, LOW); // и выключаем контроль "АКБ разряжен"
  }
 }

Добавил вариант схемы блока питания с использованием вышеуказанного стабилитрона (на схеме Q1, Q2, Q3 - сборки на стабилитроне TL431 для отслеживания напряжения на АКБ).

Спасибо, еще бонусом развязка от бортсети, для тех кому она нужна конечно. В этом случае выход оптрона с резистором отрываем от общей земли и подаем на развязанную землю. Или вообще, не используя Ардуино, подключаем выход оптрона к управляющему контакту DC-DC и рубим питание полностью.

Да, еще добавлю. По даташиту:
"Микросхемы TL431C и TL431AC
предназначены для работы при
температурах от 0°C до 70°C, а микросхемы
TL431A и TL431AI для работы от –40°C до
85°C" Для автомобиля конечно предпочтительнее TL431A и TL431AI

Цитата:

Сообщение от ВладимирC (Сообщение 382022)

Согласен - это немаловажно! Благодарю за дополнение!
У "ST Microelectronics" в новых версиях микросхемы температура еще выше.

В продолжение темы...
Сделал "переходную" плату для тестов на свой распределитель питания. "Сдул" делители напряжения с платы и впаял "переходник" со стабилизаторами. Использовал два стаба -один для отслеживания напряжения старта системы (не менее 12.2В), второй отслеживание "просадки" на АКБ (11.9В). Установка напряжений подстроечными резисторами в пределах напряжения от 10.4 В до 14.6 В. Точность отслеживания напряжения видно на видео.

А для чего так много MP1584?

Цитата:

Сообщение от ВладимирC (Сообщение 382259)

А для чего так много MP1584?

Один питает Arduino, три с регулируемым напряжением и временными задержками на выход... Еще один канал не регулируемый по напряжению (на нем напряжение АКБ), но тоже с возможностью временной задержки. Всего четыре канала. В этой версии так...

Цитата:

Сообщение от skanch (Сообщение 381984)

Стабилитрон реагирует на изменение напряжения с точностью в 0.01 В.

Классно! Если будете менять плату под монтаж стабилитрона, советую ещё разместить на плате дополнительный ключ, срабатывающий от +12В (от лампы заднего хода) и коммутирующий цепь питания +5В. Это добавит универсальности данному блоку и не потребует больших вложений.
P.S. Для а/м с автоматической коробкой передач, потребуется секундная задержка на срабатывания ключа.

Цитата:

Сообщение от mazay66 (Сообщение 382324)

...советую ещё разместить на плате дополнительный ключ, срабатывающий от +12В (от лампы заднего хода) и коммутирующий цепь питания +5В.

Вполне реализуемо - почему бы нет?!

Цитата:

Сообщение от skanch (Сообщение 382272)

Наверноe вопрос неправильно поставлен был). Питание ардуино и выходы я и по схеме вижу, заинтересовало для чего именно на практике используются эти выходы, учитывая ещё и наличие NSD?

Цитата:

Сообщение от ВладимирC (Сообщение 382348)

Плата разрабатывалась под конкретный заказ. Подразумевалось питание планшета - отдельный канал, питание USB HUB - отдельный канал, наличие канала с NSD (что заказчик планировал от него питать- ответить затрудняюсь). Четвертый канал - свободный. Еще на плате разведены два слаботочных канала с выходом через оптрон или твердотельное реле и два канала на "Вход" для подключения внешних аналоговых датчиков или кнопок. Проект был реализован - заказчик доволен, остались платы и я задействовал все каналы (что захочет установщик - известно установщику). Какой-то специальной задачи по использованию каналов я не ставил. Как-то так...

Цитата:

Сообщение от skanch (Сообщение 382350)

Спасибо, теперь понял. Думал какой то свой проект, вот и заинтересовался. А так все очень красиво.

В настоящий момент схему на регулируемом стабилитроне TL431 не использую - большой ток потребления (до 20 мА), погрешность, которая меня не устраивает и размеры (количество) деталей. Рекомендую использовать супервизоры питания. "Супервизоры питания - интегральные микросхемы, которые изменяют состояние своего выходного цифрового сигнала ("0" или "1"), если уровень напряжения питания снизился ниже определенной пороговой величины напряжения".
На рисунке схема подключения супервизора питания. Средствами одной микросхемы можно отследить только одно состояние напряжения (без дополнительной "обвязки"). Пример настройки минимального напряжения:
на регулируемом источнике питания выставляем желаемое напряжение "Vin"(как пример - 11.5В), по схеме - подстроечником в делителе напряжения добиваемся на выходе супервизора изменения состояния выхода на противоположное (есть супервизоры, на выходе которых при срабатывании появляется "0" - подтягивается к "земле", а есть у которых появляется "высокий" уровень - "1" ), в нашем случае это "0" - появляется "земля". Теперь схема будет работать следующим образом : если напряжение на входе делителя выше 11.5В, то на "Pin" контроллера через резистор 10К будет подаваться +5В, что соответствует "высокому" уровню "HIGH", но как только напряжение на входе делителя упадет ниже 11.5В - на выходе супервизора появляется "земля" и соответственно контроллер воспринимает это уже, как уровень "LOW".
Точно так же выставляется отслеживание "максимального" напряжения, только уже на другом "пине" контроллера и с другим супервизором.