Индикатор состояния сигнализирует о пяти уровнях разряда батареи

Имея лишь один оставшийся неиспользованным операционный усилитель или компаратор, можно добавить в схему портативного устройства индикатор состояния батареи. Для визуальной индикации срока службы разряжающейся батареи схема на Рисунке 1 изменяет коэффициент заполнения и частоту вспышек светодиода при снижении напряжения батареи ниже установленных пределов.

Схема фактически показывает пять состояний батареи. Постоянное свечение гарантирует, что батарея полностью заряжена и исправна. Кратковременное выключение светодиода с частотой 2 Гц указывает на то, что батарея начинает разряжаться. Более заметное мигание с коэффициентом заполнения 50% и частотой 5 Гц предупреждает о необходимости иметь под рукой запасную батарею. Кратковременные вспышки с частотой 2 Гц – это последний вздох батареи. А когда светодиод постоянно не горит, значит пришло время заменить батарею.

При указанных на схеме номиналах компонентов светодиод переходит из режима постоянного свечения в режим мигания, когда напряжение батареи 9 В падает примерно до 6.5 В, и полностью выключается при напряжении ниже 5.5 В. При желании можно подобрать сопротивления резисторов для различных пороговых значений напряжения.

Схема поддерживает напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя между верхним и нижним порогами, установленными резисторами R4, R5 и R6. Для установки точного порога разряда батареи резистор R4 необходимо сделать регулируемым, чтобы компенсировать разброс напряжений регулятора.

Схема генерирует колебания только тогда, когда измеряемое напряжение батареи на неинвертирующем входе операционного усилителя находится в этих пределах. Выше и ниже установленных пределов схема работает как компаратор и удерживает светодиод постоянно включенным или выключенным. В этих пределах амплитуда пилообразного напряжения на конденсаторе будет определяться гистерезисом, создаваемым резисторами R1, R2 и R3. Величина гистерезиса должна быть меньше расстояния между порогами, а их разность определяет диапазон напряжений, в котором колеблется схема. Расчеты достаточно утомительны, поэтому проще просто собрать схему на макетной плате и подбирать значения сопротивлений до тех пор, пока схема не будет реагировать на нужные пороги. Усилитель LM358 может управлять светодиодом высокой яркости, но для получения бóльших токов или при использовании компараторов с открытым коллектором потребуется буферный транзистор.