В этой статье я хочу рассказать о добавлении дополнительной «растянутой» шкалы 10-15 В на вольтметр зарядного устройства, поскольку именно в этом диапазоне находится вся интересующая информация о состоянии аккумуляторной батареи, рассмотрим две схемы для «растягивания» шкалы, их достоинства и недостатки. Также будет предложена ещё одна программа, позволяющая заменить размерность любой шкалы прибора с магнитоэлектрической системой отклонения и радиальной шкалой.
Можете считать меня ретроградом и консерватором, но для зарядных устройств я предпочитаю аналоговые измерительные приборы. Так же, как и настенные часы мне больше нравятся со стрелками, а не с цифрами. Конечно, с точностью цифровых приборов аналоговым трудно состязаться, но в данном случае большая точность и не нужна, здесь важнее наглядность и качественная оценка процесса зарядки.
Инструмент
1. Ручной лобзик
2. Дрель
3. Свёрла ø1, ø3.2, ø4.2мм.
4. Паяльник
5. Принтер
Материалы
1. Измерительные приборы М42100 и М1001
2. Припой ПОС-60, пассивный флюс
3. Цапон-лак
4. Растворитель (646, ацетон)
5. Герметик
6. Транзисторы КТ315, КТ361, диоды Д9, стабилитроны КС133А,
7. Резисторы- подстроечные и постоянные типа МЛТ 0.125
8. Фольгированный стеклотекстолит
Приборы- М42100 ток полного отклонения 30 мА. и М1001 (это предположительно, головка использовалась в газоанализаторе в качестве индикатора и не имела никаких опознавательных знаков) на 50 мкА.
Сначала рассмотрим самую простую и распространённую схему, кочующую в интернете из одной статьи в другую в разных интерпретациях, не меняющих сути.
Разжевывать схему, я думаю, не стоит, вкратце- R2 служит для обеспечения тока «открытия» стабилитрона, напряжение стабилизации которого является начальной точкой измерения. Резистор R1 определяет конечную точку шкалы. Стабилитрон обычно используют прецезионный Д818, который надо ещё найти, потому я пошел другим путём. Вместо стабилитрона я применил его аналог на дискретных элементах.
Предвижу летящие в мою сторону «тапки». Да, я знаю о существовании TL431, но во первых- не у всех он есть (покупать- это не для меня, когда есть мешок старых радиодеталей), во вторых- компактность в данном случае не нужна (TL431 я приберёг для других целей), ну и в третьих- это просто практика разработки трассировки и изготовления монтажных плат. Повторюсь- я ретроград, и мне проще нарисовать схему и трассировку печатки на тетрадном листе «в клеточку», чем делать это на компьютере (я честно пытался, но видимо это не для меня), к тому же для единственного экземпляра такие телодвижения не оправданы.
Итак, схема аналога регулируемого стабилитрона, которая так же кочует из статьи в статью в интернете.
Для двух диапазонов измерения напряжений («0-20» и «10-15») в результате получилась вот такая схема:
Резисторы R6 и R7 –многооборотные, диоды VD1,VD2 обязательно германиевые, они служат для термокомпенсации. Х1- клеммы для подключения к точкам измерения, Х2- для переключения диапазонов («0-20» или «10-15»). Относительно исходной схемы резистор, обеспечивающий «открытие» стабилитрона не нужен, так как измерительная головка имеет низкое сопротивление, и начальный ток вполне достаточен для работы аналога стабилитрона.
Трассировку печатной платы я делал на листе ученической тетради.
Как я уже говорил, прибор собран из старых радиодеталей, поэтому печатная плата разработана исходя из того, что оказалось под рукой. Для желающих повторить схему приведу слова В.С.Высоцкого: «Колея эта только моя, выбирайтесь своей колеёй»
Печатную плату я изготавливаю так: на подходящем куске фольгированного стеклотекстолита размечаю контуры будущей платы, затем резаком («царапалкой») отрезаю. Дуги окружности выпиливаю ручным лобзиком.
Затем намечаю отверстия. Для этого я накладываю рисунок на заготовку платы, совмещаю их, и шилом накалываю точки будущих отверстий (кстати, если присмотреться, проколы видны на чертеже платы)
затем сверлю ø1мм.
Цапон-лаком на отверстиях делаю контактные площадки
Дорожки прочерчиваю при помощи рейсфедера. 6686
Травление произвожу в растворе 50% соляной кислоты и 12% пергидроля (остальное, естественно, вода). Процесс травления:
Не стану утомлять мелкими подробностями, после сборки получилось вот что:
Настройку и замену шкалы этого прибора рассмотрим позже, а пока перейдём к другой схеме с другой измерительной головкой.
Здесь так же нового ничего не придумано, и схема так же гуляет по интернету. Речь пойдёт о мостовой схеме, в одно из плеч которой установлен стабилитрон, напряжение стабилизации которого является начальной точкой отсчёта измерения. Итак, исходная схема:
Была преобразована для использования в двух режимах измерения.
Так же как и у предыдущего прибора клеммы Х1 предназначены для измерения, Х2- переключения режимов. В качестве стабилитрона на 10В. использованы три КС133А, включенных последовательно. Диод VD4 служит для термокомпенсации. Подстроечные резисторы R2 R6 служат для установки конечных значений показаний прибора в своих диапазонах, R5- для балансировки моста (установки значения «10В» в «нулевой» точке шкалы).
Трассировка печатной платы так же выполнялась на тетрадном листе
Изготовление платы аналогично описанному выше, по этому повторяться не стану, фотографий, думаю, будет достаточно.
Теперь приступаем ко второй части «Марлезонского балета», а именно к замене шкалы на измерительной головке М42100.
То, что эта головка была когда-то амперметром, значения не имеет, главное, что она электромагнитной системы, имеющей равномерную шкалу, то есть угол отклонения стрелки прямо пропорционален протекающему через рамку току.
Для переделки нашего измерительного прибора сначала потрошим его. В прямом смысле, то есть скальпелем вырезаем герметик, соединяющий корпус с лицевой панелью.
Для программы рисования шкалы, которую я взял программа рисования шкал, понадобятся данные, обозначенные на фото:
С помощью этой программы я нарисовал несколько шкал, одна из которых предполагает использование прибора в качестве амперметра
И распечатал их на принтере.
Аккуратно, чтобы не повредить стрелку, демонтируем пластину шкалы с прибора, открутив два винта с ограничителями перемещения стрелки
Новую шкалу наклеиваем либо поверх старой, либо на обратной стороне, роли не играет- они симметричны.
На шкалах я специально нарисовал дуги, и не случайно сделал разрыв между ними. Для большей информативности было решено нанести цветную маркировку состояния аккумуляторной батареи и процесса зарядки. Из разных источников в интернете вывел «среднюю температуру по больнице», то есть- истина где-то посередине, и установил на шкале метки: 10-11,2В – недопустимо низкий заряд, глубокий разряд батареи (красный), 11,2-12,2В – низкий заряд, недостаточный для эксплуатации, батарея разряжена (желтый), 12,2-14,4В – рабочее напряжение, оптимальная зарядка (зелёный) и 14,4-15В – недопустимо высокое напряжение, «кипение» электролита (красный).
Сборка измерительного прибора производится в обратном порядке. Особое внимание хочу обратить на установку ограничителей стрелки, нужно установить их так, чтобы стрелка немного переходила крайние деления. И для этого совсем не надо воздействовать на неё механически, чтобы не повредить её достаточно просто подуть на стрелку.
Окончательно собираем измерительный прибор, устанавливая переднюю панель на корпус, используя любой герметик (можно даже
применить «жидкие гвозди»). В итоге переделанная головка выглядит так:
Переделка прибора М1001 происходит по той же методике
Кстати, шкала, которая на фото находится на приборе, была нарисована мной лет десять назад в программе FrontDesigner 3.0
Разрисовывание фломастерами промежутка между шкалами и обратная сборка так же практически ничем не отличается.
Окончательно измерительная головка выглядит так:
В третьей части «Марлезонского балета» рассмотрим настройки приборов. Настройка схемы для прибора М42100 заключается в установке напряжения «открытия» аналога стабилитрона резистором R2 и установке конечной точки «15В» R6. Для этого понадобится регулируемый источник питания. Устанавливая на нём поочерёдно напряжения 10,2В и 15В начинаем «вгонять в диапазон» соответствующими резисторами. Двух- трёх таких манипуляций вполне достаточно.
Чтобы не засорять статью практически одинаковыми снимками я их объединил в один
На резонный вопрос- почему настройку нужно начинать с 10,2В, а не с 10,0 как указано на шкале отвечаю: любой стабилитрон, и даже его аналог, в начале ВАХ имеет нелинейный участок и из за этого в самом начале шкалы прибор безбожно врёт. Этот недостаток схемы в данном случае значения не имеет и нисколько не отражается на процессе зарядки аккумулятора. На крайней правой фотографии видно, что при 10,0В стрелка указывает 10,1В, а с «нулевой» отметки она трогается при 9,3В
Мостовая схема лишена этого недостатка и показания во всём диапазоне совпадают с показаниями мультиметра. Но при напряжении ниже «нулевого» (10,0В) предела стрелка отклоняется влево, что для зарядного устройства так же не существенно.
На этом я заканчиваю статью об измерительных приборах с «растянутой» шкалой, надеюсь кому-то она будет полезной.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Источник: