Komfortabler Batteriezustands-Indikator

(Veröffentlichung: QRP-Report Heft 4/1999 S. 15)

 

Insbesondere bei batteriebetriebenen Amateurfunkgeräten steht man vor oft dem Problem, das mitten im Eifer des Funkbetriebes das QSO wegen verbrauchter Batterien abbricht. Auch ist den meisten die Story hinreichend bekannt, dass man nach den Feldtag (mit vollem Logbuch) das Auto wegen leerem Akku anschieben mußte (das Soll gut für die Kondition und schlecht für den Katalysator sein). Aus diesem Grund hatte ich mir überlegt, wie man mit relativ geringen Aufwand das Unterschreiten einer kritischen Spannungsschwelle zeigen kann.

Aufbau

Von der mechanischen Seite ist befindet sich in der Frontplatte wie gewöhnlich LED mit ei­nem Durchmesser von 3 oder 5 mm. Liegt die Betriebsspannung an, leuchtet die Diode grün. Fällt die Spannung unter einem bestimmten Wert, schaltet die LED schlagartig auf rot um. Die Umschaltung wird mit einer kleinen Schaltung realisiert, die sich auf einer 12 x 15 mm großen Leiterplatte befindet. Diese Leiterplatte wird unmittelbar an die LED hinter der Frontplatte gelötet. Es entfallen somit zusätzliche mechanische Befestigungen für die Schaltung. Zur Leiterplatte wird nur die zu überwachende Betriebsspannung (Spannung des Akku) geführt. Da sich der Power-Schalter in der Regel in unmittelbarer Nähe befindet, ist der zusätzliche Verdrahtungsaufwand gering.

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Schaltung


schaltplan

Ein Operationsverstärker µA741 (LM741) wird als Komperator geschalten. Der nichtinvertierende Eingang erhält über eine Z-Diode eine konstante Spannung. Am invertierenden Eingang wird die Betriebsspannung ausgewertet. Wird die über den Spannungsteiler R1/R2 herabgesetzte Spannung (=UB) kleiner als UZ, so wechselt am Ausgang die Spannung vom maximalen Wert (ca. UB-1V) auf den Minimalen (ca. 1,5V). Je nach Betriebszustand wird eine der beiden LED-Teile über die Vorwiderstände R4 oder R5 angesteuert.Bei der Dual-LED handelt es sich um einen Typ, wo beide Systeme antiparallel geschalten sind. Zu beachten ist, dass keine zweifarbigen LED mit drei Anschlüsse verwendet werden kann. Hier ist der mittlere Anschluß die gemeinsame Kathode.Die Umschaltspannung der Schaltung kann nach folgender Formel ermittelt werden:

batt-ber

Um den Stromverbrauch gering zu halten, wurden für R2 47 kOhm angesetzt. Die Spannung der Z-Diode sollte etwa die halbe Schwellspannung betragen. Die beiden Offseteingänge des Operationsverstärkers werden nicht benötigt und deswegen unbeschaltet gelassen.

Leiterplatte

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pcb-batt

Um die Schaltung unmittelbar hinter der LED einfügen zu können, auch wenn es hinter der Frontplatte eng hergeht, wurde die Schaltung mit SMD-Bauelementen aufgebaut. Für die Dual-LED sind zwei Bohrungen vorgesehen. Alle weiteren Bauelemente einschließlich der Spannungsanschlüsse werden auf die Leiterplatte gelötet. Bis auf den 8-beinigen Schaltkreis durfte das Verlöten auch für den wenig geübteren Bastler keine nennenswerten Probleme bereiten. Wer die Schwellspannung unbedingt einstellen möchte, der kann den Widerstand R2 auch durch einen Einstellregler ersetzen. Bei der vorliegenden Leiterplatte steht aber ein kleiner Teil des Reglers über.

Betriebsbedingungen

Der Grenzwert des Schaltkreises erlaubt eine maximale Betriebsspannung von 30V (entspricht UB = ±15V). Um unteren Bereich sind in Abhängigkeit der Exemplarstreuungen ca. 5V erreichbar.Die beiden Vorwiderstände für die LED sind für eine Spannung von UB= 12V und einer Schaltschwelle von 10,2 V dimensioniert.Liegt die Schaltschwelle wesentlich kleiner, ist R4 zu verkleinern. R5 ist in Abhängigkeit der Betriebsspannung entsprechend zu verändern.Natürlich lassen sich statt der Dual-LED auch zwei antiparallel geschaltene Dioden verwenden. So lassen sich rechteckige oder dreieckige LED aneinander kleben um einen vergleichbaren Anzeigeeffekt zu erreichen.

Bezugsquelle:
Leiterplatte Autor,
Dual LED Conrad
IC, R, ZD: Reichelt