Voltmetro a 5 led per batterie al litio LiFePO4
Come promesso qualche giorno fa, ho ricalcolato tutti i valori resistivi per trasformare uno schema base di voltmetro a 5 led (per batterie convenzionali al piombo) in uno schema adatto per controllare/verificare le batterie al litio di tecnologia LiFePO4.
I valori di tensione di riferimento sono:
- batteria sovraccarica (sopra i 14,6v) Led Rosso
- batteria carica (da 13,5v a 14,6v) Led Verde
- batteria non perfettamente carica e/o a riposo (da 13,15v a 13,5v) Led Giallo
- batteria scarica (da12,8v a 13,15v) Led Arancione
- batteria troppo scarica (sotto i 12,8v) Led Rosso
Potete già notare la presenza di un solo led verde (a differenza dello schema riportato al link Voltmetro, dove ne hanno addirittura utilizzati 3), in quanto per come sono fatte le batterie al litio è necessario che la tensione di funzionamento (quindi a motore in moto) non si discosti da questi due valori (da 13,5v a 14,6v).
Il led giallo è ancora indice di buon funzionamento della batteria, specie a veicolo fermo da qualche giorno, ma il led arancione è da considerare come una soglia di attenzione, e richiede esplicitamente una ricarica della batteria prima di avviare il veicolo.
I due led rossi indicano un probabile guasto della batteria e/o dell'impianto di ricarica, in un senso (troppa) o nell'altro (troppo poca).
Una batteria che viene segnalata rossa dal mio accrocchio, ha il 50% delle probabilità di essere irreparabilmente "fottuta".
Lo schema elettrico si basa sul noto chip LM324, che contiene 4 amplificatori operazionali che lavorano come comparatori di tensione.
Per non tediarvi a morte entrando in discorsi troppo tecnici/teorici sul funzionamento del "coso", posso solo aggiungere che un amplificatore operazionale ha due porte di ingresso, contraddistinte con un (+) e con un (-), e una porta di uscita che può variare stato (da 0 a +12v).
Ebbene, se la tensione sulla porta (+) assumerà un valore superiore a quello presente sulla porta (-), l'uscita si porterà a +12v e alimenterà il rispettivo led (che si accenderà).
Nota per i più attenti: il led rosso di batteria sovraccarica, che è direttamente alimentato dalla batteria, non si accende perchè la porta dell'U1A è sempre in stato positivo grazie al diodo zener da 5,1v (a meno che la tensione superi realmente i 14,6v).
Ecco lo schema elettronico del voltmetro e relativo circuito stampato (lato piste e lato componenti):
http://i67.tinypic.com/33561vs.gif
http://i65.tinypic.com/2z5oll1.gif
http://i68.tinypic.com/2ivky75.gif
Elenco componenti:
D1 LED rosso
D2 LED verde
D3 LED giallo
D4 LED arancio
D5 LED rosso
D6 1N4148
D7 Zener 5,1V 1/4W
R1 680Ω
R2 600Ω (270Ω + 330Ω)
R3 560Ω
R4 560Ω
R5 560Ω
R6 2,7KΩ
R7 1KΩ
R8 330Ω
R9 330Ω
R10 11,33KΩ (330Ω + 1KΩ + 10KΩ)
R11 47KΩ
R12 27KΩ
U1 LM324
Note: le resistenze R2 e R10 sono composte da una serie di due o tre resistenze, perchè in commercio non esistono tali valori (in realtà esistono, ma a costi assurdi, per cui tanto vale comprare qualche resistenza in più e metterle in serie per ottenere i valori corretti).
Questi valori sono stati calcolati con cura, e non devono essere modificati.
Ad esempio la resistenza R2 da 600Ω montata in serie al diodo D2 (led verde) non deve essere sostituita con altre di valore commerciale (560Ω oppure 680Ω) perche è stata calcolata per far lavorare al massimo della luminosità il led verde (che è quello che deve rimanere sempre acceso in condizioni normali), ma senza eccedere i 20mA di assorbimento (sia per preservare il led stesso che la porta 7 dell'integrato).
Stesso discorso per la resistenza R10, il cui valore è basilare per il corretto funzionamento del partitore resistivo che determina i vari step di funzionamento del circuito.
Giusto una info tecnica sui led.
La caduta di tensione di un led varia a seconda del colore emesso, in questo modo:
led rosso: 1,8v
led verde: 2v
led giallo: 1,9v
led arancione: 2v
Sapendo ciò, è possibile calcolare esattamente le cosiddette resistenze "di caduta" per far scorrere nel led i canonici 20mA (ecco spiegato il motivo della reistenza R2).
I valori resistivi esatti (direi paranoici) delle resistenze di caduta dei led sarebbero:
R1 610Ω (390Ω + 220Ω)
R2 600Ω (270Ω + 330Ω) come sopra
R3 550Ω (220Ω + 330Ω)
R4 527,5Ω (470Ω + 56Ω + 1,5Ω)
R5 520Ω (390Ω + 120Ω + 10Ω)
Visto però che gli altri led (a parte il verde) non sono sempre accesi, e comunque non subiscono una variazione di luminosità importante optando per resistenze di valore commerciale appena superiore, utilizzate pure quelle che ho indicato sopra.
