Місткість акумулятора: у чому вона вимірюється, як її виміряти своїми руками. Ємність акумулятора: у чому вона вимірюється, як її виміряти своїми руками «Розумні» рішення для перевірки акумуляторних батарей
Представляємо проект саморобного активного електронного навантаження. Саме по собі активне навантаження не є чимось особливим, але тут розширення бази є мікроконтролером, що використовується для вимірювання струму, напруги та потужності та тестування ємності будь-яких акумуляторів від 100 мА/год до 99 А/год з функцією автоматичного відключення навантаження від джерела. після досягнення встановленої напруги розряду. Додатковим процесом мікроконтролера є управління швидкістю вентилятора залежно від температури радіатора.
Схема вимірювача ємності АКБ з електронним навантаженням
Робота базової схеми активного навантаження досить проста - силовий транзистор послідовно з'єднаний з резистором вимірювання потужності джерела із джерелом живлення (наприклад, блоком живлення, акумулятором). Транзистор управляється сигналом помилки, що генерується у вимірювальному підсилювачі на основі сигналу напруги, одержуваного з вимірювального резистора, і сигналу напруги, що подається з потенціометра управління. Різниця цих сигналів змушує транзистор відкриватися чи закриватися через вимірювальний підсилювач їхнього вирівнювання. Це впливає на величину струму, що протікає через транзистор, і, отже, на струм, що надходить від джерела, що перевіряється. Напруга, пропорційна струму, що протікає через нього відповідно до закону Ома, подається на вимірювальний резистор.
Звичайно, ця базова схема має багато різних модифікацій, наприклад, більше одного силового транзистори, додаткові керуючі транзистори, MOSFET-транзистор замість біполярних, покращені версії операційних підсилювачів і так далі.
У цьому проекті використаний найпростіший варіант з одним польовим транзистором STW20NB50 у корпусі TO-247. Транзистор безпосередньо управляється здвоєним операційним підсилювачем LM358, що живиться від однієї напруги 9 В. Вимірювана напруга від силового резистора (2 паралельних резистора 0R1 5 Вт) подається через простий RC-фільтр на інвертуючий вхід другого підсилювача, а на неін перед передачею в мікроконтролер – вимірювання струму.
Напруга двох послідовно з'єднаних потенціометрів управління також подається на вхід першого підсилювача, що не інвертує, створення системи грубого і точного регулювання, поглиненої поточним навантаженням. У першому ОУ генерується сигнал помилки, який керує силовим транзистором. Транзистор працює лінійно, що дещо незвично для MOSFET, але цілком нормально у цьому випадку.
Увага: ця схема активного навантаження може не витримати зворотного підключення джерела живлення, що перевіряється!
Проект заснований на мікроконтролері ATtiny26. Він керується внутрішнім генератором із частотою 8 МГц, який при перших кількох спрацьовуваннях калібрується «вручну» методом проб та помилок, змінюючи параметр, введений в регістр генератора OSCCAL на початку програми (кілька разів коригуючи, компілюючи та програмуючи). Хоча в схемі є функція вимірювання ємності батареї, яка полягає в підрахунку прийнятого навантаження як функції часу, не вважаємо за необхідне стабілізувати час за допомогою кварцу, оскільки це не лабораторне обладнання, і невеликі відхилення часу, що відраховується (після калібрування генератора) мало впливає на результат вимірювання АКБ . Якщо хтось хоче стабілізувати таймер кварцом, можете зробити і так.
Програма була написана повністю на асемблері та займає доступну пам'ять процесора, всього 2 КБ.
АЦП подаються через блокуючий конденсатор в кінці AVCC і як джерело використання еталонної напруги внутрішню напругу 2,56 В. Вимірювання проводяться циклічно кожні 200 мсек в основному циклі програми.
Щоб переглянути струм та напругу з точністю до 0,01, точність обробки АЦП була програмно збільшена з 10 до 12 біт. Без цієї процедури точність індикації напруги у передбачуваному діапазоні 30 В становила 30 В / 1023 (АЦП) = ~ 0,03, що не дуже.
Завдяки передискретизації до 12 біт точність показань напруги склала 30 В/4095 (АЦП)<0,01 В. Для тока с предполагаемым диапазоном 10 А избыточная дискретизация была по существу ненужной, потому что 10 А / 1023 (АЦП) = ~ 0,01 А, что достаточно.
При кожному вимірі робиться багато «швидких» показань з АЦП, з яких вилучається середнє значення, яке потім потрапляє в «вільний» круговий буфер, який циклічно заповнюється при кожному вимірі. Середнє значення цього буфера береться лише подальших правильних розрахунків струму чи напруги. В результаті показання досить стабільні та досить швидко реагують на зміни вимірюваних величин.
Температура радіатора вимірюється схемою на датчику Dallas (це може бути 18B20 або 18S20 – програма розпізнає та налаштовує) з точністю до найближчих градусів, і на цій основі визначається, як швидко крутити вентилятор радіатора – чим він гарячіший, тим швидше обертання. При включенні живлення вентилятор запускається з високою швидкістю і через деякий час досягає мінімальної швидкості відповідно до температури.
Вимірювання ємності акумулятора складається в основному із підсумовування поточних показань через задані часові інтервали (тут 1 с) та подальшого інтегрування цієї суми для інтервалів певного часу (тут 1 год = 3600 с). Наприклад, нехай це буде поточний вимір 1 А; якщо ми підсумовуємо його протягом години кожної секунди, то отримуємо суму показань = 1 A х 3600 с = 3600 Ас; якщо розділимо його на постійний період інтеграції, що дорівнює 3600 с (1 год), то отримаємо 3600 Ас/3600 с = 1 А на годину.
Перевіримо, чи буде струм = 4 А протягом 10 годин, тоді що вийде? 4 A x 36000 з = 144000 Ас -> 144000/3600 = 40 Ач.
Щоб виміряти ємність акумулятора, він повинен бути підключений до навантаження з мінімальними грубими і точними потенціометрами (відключення навантаження) і з максимальним потенціометром регулювання напруги відсічення. На дисплеї має відображатися напруга на акумуляторі, наприклад, 12,15 В та струм без навантаження. Одиниця напруги повинна бути записана як "V" (з великою літерою), якщо це маленька літера "v", слід короткочасно натиснути кнопку, щоб активувати функцію відключення навантаження, щоб повернутися до великого "V".
Тепер відрегулюємо напругу відсічення для потенціометра, наприклад, для 12-вольтової кислотної батареї це буде повна напруга розряду 10,20 В (1,7 В/елемент, різні джерела можуть давати трохи різні розміри, особливо в залежності від виробника). Натискаємо довго (понад 3 секунди) функціональну кнопку відключення навантаження, поки буква «V» не зміниться на маленьку «v». Поверніть напругу потенціометра до максимального значення і залишити вже — з ізолюючим навантаженням повернуться в режим очікування.
Тепер достатньо встановити бажаний струм навантаження, бажано на 20 годин (зазвичай відповідно до рекомендацій для кислотних АКБ), наприклад, 2,5 А для акумулятора 50 А/год, і чекати на сигнал завершення - пікання. Залежно від стану АКБ, це може тривати кілька годин. Завдяки функції вимкнення навантаження не потрібно турбуватися про те, щоб пропустити момент повної розрядки та пошкодити акумулятор – навантаження відключиться автоматично. На дисплеї можемо прочитати значення ємності та часу вимірювання, що минув.
Вимірювання ємності активується автоматично після виявлення струму не менше 50 мА без будь-якої операції натисканням кнопки та регулюванням напруги відключення, описаних вище - вони служать тільки для активації режиму контролю напруги та відключення навантаження.
На одному з виходів процесора є передача від програмного забезпечення USART зі швидкістю 9600 8N1 в односекундному циклі, в яку включена інформація, ідентична показаній на дисплеї у вигляді ASCII кодів. Ви можете надіслати передачу даних, наприклад, на комп'ютер через будь-який адаптер RS232-TTL/USB та прочитати інформацію безпосередньо на будь-якому терміналі, вказавши відповідний COM-порт адаптера. Передані дані включають коди ASCII, що управляють терміналом, а саме коди CR + LF на кінцях лінії і код CLRSCR для очищення екрана на початку кожної передачі, завдяки чому дані відображаються у вікні терміналу у фіксованому місці (прокручування вікна при отриманні даних не проводиться) .
Мікроконтролер безпосередньо управляє буквено-цифровим РК-дисплеєм 2×16 у 4-бітному режимі. Дисплей відображає 6 параметрів,
- у верхньому рядку: напруга, струм, температура радіатора;
- у нижньому рядку: потужність, потужність, час виміру.
У схемі є кілька потенціометрів. Вони використовуються для корекції вимірювань напруги та струму, а також контрастності дисплея та для регулювання рівня струму навантаження (грубого та точного), а також для встановлення напруги відсічення для вимірювань А/год.
Джерело живлення служить силовий трансформатор потужністю 3 Вт і напругою 12 В. Стандартний вбудований стабілізатор у версії SMD забезпечує напругу 5 В для живлення всієї схеми, в той час як стабілізатор 9 В корпусі TO-92 для операційного підсилювача припаяний з боку доріжок, напруга відфільтрована декількома електролітичними конденсаторами та керамікою.
Електронна схема була поділена на дві друковані плати: плату процесора з ланцюгами, що взаємодіють, і плату навантаження з транзистором і резисторами. Вони розроблені так, що їх можна поділити на дві частини або залишити як одну велику плату. У разі поділу плати з'єднуються за допомогою коротких відрізків проводів, переважно кабелів, і розміщуються в корпусі так, щоб вони були якомога ближче один до одного (якнайкоротше з'єднувальні проводи). Силовий транзистор приєднано до досить великого радіатора з вентилятором.
Уся схема була розміщена у типовому металевому корпусі від блока живлення комп'ютера АТХ. На одній із стін прикріплена лицьова панель з отвором для дисплея. На додаток до дисплея є також банани-роз'єми для підключення джерела, що перевіряється, і потенціометрів регулювання. Завдяки тому, що це корпус від БП комп'ютера, тут є роз'єм для мережевого 220 В шнура живлення.
Як користуватись тестером акумуляторів?
Дуже просто. Ви підключаєте затискачі Кулона до акумулятора, і через секунду прилад показує показує і його напругу.
Навіщо мені Кулон? Я давно працюю з акумуляторами і можу оцінити справність акумулятора, вимірявши напругу під навантаженням або навіть просто по світінню лампочки, що підключена до акумулятора.
Звичайно ви зможете отримати якісне уявлення про акумулятор. Але це приблизно як перевіряти напругу батареї мовою. 
- навіть досвідчений людина зможе назвати число - напруга у вольтах (чи, нашому разі, в ампер-часах). Крім того, уявіть собі, скільки батарейок знадобиться, щоб передати ваш досвід співробітнику. А Кулон працює навіть у недосвідчених руках. Тому, так само, як для вимірювання напруги батареї ви користуєтеся мультиметром, ви користуватиметеся Кулоном.
Чи можна використовувати Кулон для перевірки нікель-кадмієвих або літієвих акумуляторів?
Ні. Індикатор Кулон призначений лише для перевірки свинцевих акумуляторів.
Яка похибка виміру Кулоном?
К улон не є прецизійним вимірювальним приладом. Він не вимірює а оцінює її за відгуком акумулятора на тестовий сигнал. Це індикатор, який служить для того, щоб відрізнити хороші акумулятори від акумуляторів, що втратили частину в результаті. Похибка виміру не зазначена у переліку його технічних характеристик і не нормується. Кулон відпрацьовувався на традиційних кількох різних фірм з рідким (ввібраним у пластини та сепаратор) електролітом - технологія AGM. Для цих акумуляторів похибка оцінки не перевищувала 10-15%. Але в останні роки деякі виробники акумуляторів почали випускати з помітно відмінними електричними характеристиками. Такі, наприклад, акумулятори для коротких розрядів (часто позиціонуються, як ) або численні "noname" акумулятори, які часто встановлюють системи сигналізації за їх дешевизну (в андежді, що пожежа не трапиться). Тому в наші дні на невідомих акумуляторах, навіть якщо вони зроблені за технологією AGM, похибка може бути більшою. Щоб зменшити цю похибку, користувач може налаштувати тестер на перевірку певного типу, фактично замінивши заводське калібрування свого приладу, отриманої з його акумуляторами і в його умовах.
Всі вимірювання та оцінки виробляються щодо деякого зразка. Наприклад, вольтметр порівнює напругу акумулятора з напругою первинного еталонного елемента. А Кулон порівнює акумулятора, що перевіряється, з тих свинцевих акумуляторів, на яких він відпрацьовувався. Замінивши заводське калібрування своїм, ви можете зробити еталонним свій акумулятор, і всі оцінки ємності стануть більш точними. В інструкціях з експлуатації пропонуються кілька способів калібрування приладу. Ви повинні лише вибрати та використати спосіб, який вам краще підходить
Як користуватися, якщо немає можливості самостійно провести калібрування?
Для більшої частини похибка мала і Кулон може бути використаний без будь-якої підготовки. Якщо у вашому випадку це не так і немає можливості провести калібрування, ви можете використовувати КУЛОН як прилад для відносних вимірювань. Наприклад, у вас є десяток однакових акумуляторів із номінальною 10 А*година. На дев'яти їх КУЛОН показує 9 А*час, але в десятому - 3 А*час. Висновок – десятий акумулятор несправний і його потрібно замінити негайно.
Навіть якщо є лише один акумулятор цього типу, ви можете перевірити його Кулоном перед введенням в експлуатацію. У процесі подальшого обслуговування, ви можете з певною періодичністю (наприклад, раз на квартал) записувати показання . Коли Кулон покаже, що стала менше 70% початкової ємності (цю межу ви можете вибрати самі), акумулятор потрібно замінити.
Що може бути сумнішим, ніж акумулятор, що раптово сів у квадрокоптері під час польоту або металошукач, що відключився на перспективній галявині? Ось якби можна було заздалегідь дізнатися, наскільки сильно заряджений акумулятор! Тоді ми могли б підключити зарядку або встановити новий комплект батарей, не чекаючи сумних наслідків.
І ось тут народжується ідея зробити якийсь індикатор, який заздалегідь подасть сигнал про те, що батарейка скоро сяде. Над реалізацією цього завдання пихкали радіоаматори всього світу і сьогодні існує цілий вагон і маленький візок різних схемотехнічних рішень - від схем на одному транзисторі до наворочених пристроїв на мікроконтролерах.
Увага! Наведені в статті схеми лише сигналізують про низьку напругу на акумуляторі. Для попередження глибокого розряду необхідно вручну вимкнути навантаження або використовувати.
Варіант №1
Почнемо, мабуть, із простенької схемки на стабілітроні та транзисторі: 
Розберемо, як вона працює.
Поки напруга вище за певний поріг (2.0 Вольта), стабілітрон знаходиться в пробої, відповідно, транзистор закритий і весь струм тече через зелений світлодіод. Як тільки напруга на акумуляторі починає падати і досягає значення порядку 2.0В + 1.2В (падіння напруга на переході база-емітер транзистора VT1), транзистор починає відкриватися і струм починає перерозподілятися між обома світлодіодами.
Якщо взяти двоколірний світлодіод, ми отримаємо плавний перехід від зеленого до червоного, включаючи всю проміжну гаму кольорів.
Типова відмінність прямої напруги у двоколірних світлодіодах становить 0.25 Вольта (червоний запалюється при нижчій напрузі). Саме цією різницею визначається область повного переходу між зеленим та червоним кольором.
Таким чином, не дивлячись на свою простоту, схема дозволяє заздалегідь дізнатися, що батарейка почала добігати кінця. Поки напруга на акумуляторі становить 3.25В або більше, світиться зелений світлодіод. У проміжку між 3.00 та 3.25V до зеленого починає підмішуватися червоний – чим ближче до 3.00 Вольтів, тим більше червоного. І, нарешті, при 3V горить лише чисто червоний колір.
Недолік схеми у складності підбору стабілітронів для отримання необхідного порога спрацьовування, а також постійному споживанні струму порядку 1 мА. Ну і, не виключено, що дальтоніки не оцінять цей задум із мінливими квітами.
До речі, якщо в цю схему поставити транзистор іншого типу, її можна змусити працювати протилежним чином – перехід від зеленого до червоного відбуватиметься, навпаки, у разі підвищення вхідної напруги. Ось модифікована схема: 
Варіант №2
У наступній схемі використана мікросхема TL431, що є прецизійним стабілізатором напруги. 
Поріг спрацьовування визначається дільником напруги R2-R3. При вказаних у схемі номіналах він становить 3.2 Вольта. При зниженні напруги на акумуляторі до цього значення мікросхема перестає шунтувати світлодіод і він запалюється. Це буде сигналом до того, що повний розряд батареї дуже близький (мінімально допустима напруга на одному банку li-ion дорівнює 3.0 В).
Якщо для живлення пристрою застосовується батарея з кількох послідовно ввімкнених банок літій-іонного акумулятора, то наведену вище схему необхідно підключити до кожної банки окремо. Ось таким чином: 
Для налаштування схеми підключаємо замість батарей регульований блок живлення та підбором резистора R2 (R4) добиваємося запалювання світлодіода в потрібний момент.
Варіант №3
А ось проста схема індикатора розрядки li-ion акумулятора на двох транзисторах: 
Поріг спрацьовування визначається резисторами R2, R3. Старі радянські транзистори можна замінити на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) та BC556, BC557 (КТ3107).
Варіант №4
Схема на двох польових транзисторах, що споживає в режимі очікування буквально мікроструми. 
При підключенні схеми до джерела живлення позитивна напруга на затворі транзистора VT1 формується за допомогою дільника R1-R2. Якщо напруга вище напруги відсікання польового транзистора, він відкривається і притягує затвор VT2 на землю, тим самим закриваючи його.
У певний момент, у міру розряду акумулятора, напруга, що знімається з дільника, стає недостатнім для відмикання VT1 і він закривається. Отже, на затворі другого левика з'являється напруга, близька до напруги живлення. Він відкривається та запалює світлодіод. Світіння світлодіода сигналізує про необхідність підзаряду акумулятора.
Транзистори підійдуть будь-які n-канальні з низькою напругою відсічення (чим менше – тим краще). Працездатність 2N7000 у цій схемі не перевірялася.
Варіант №5
На трьох транзисторах: 
Думаю, схема не потребує пояснень. Завдяки великому коеф. Підсилення трьох транзисторних каскадів, схема спрацьовує дуже чітко - між світлодіодом, що горить і не горить, досить різниці в 1 соту частку вольта. Струм при включеній індикації - 3 мА, при вимкненому світлодіоді - 0.3 мА.
Не зважаючи на громіздкий вигляд схеми, готова плата має досить скромні габарити: 
З колектора VT2 можна брати сигнал, що дозволяє підключення навантаження: 1 – дозволено, 0 – заборонено.
Транзистори BC848 та BC856 можна замінити на ВС546 та ВС556 відповідно.
Варіант №6
Ця схема мені подобається тим, що вона не лише включає індикацію, а й відрубує навантаження. 
Жаль тільки, що сама схема від акумулятора не відключається, продовжуючи споживати енергію. А жере вона, завдяки світлодіоду, що постійно горить, чимало.
Зелений світлодіод у разі виступає у ролі джерела опорного напруги, споживаючи струм порядку 15-20 мА. Щоб позбавитися такого ненажерливого елемента, замість джерела зразкової напруги можна застосувати ту ж TL431, включивши її за такою схемою *: 
*катод TL431 підключити до другого рішення LM393.
Варіант №7
Схема із застосуванням так званих моніторів напруги. Їх ще називають супервізорами і детекторами напруги (voltdetector). Це спеціалізовані мікросхеми, розроблені спеціально для контролю за напругою.
Ось, наприклад, схема, що підпалює світлодіод при зниженні напруги на акумуляторі до 3.1V. Зібрано на BD4731. 
Погодьтеся, простіше нікуди! BD47xx має відкритий колектор на виході, а також обмежує вихідний струм на рівні 12 мА. Це дозволяє підключати до неї світлодіод безпосередньо без обмежувальних резисторів.
Аналогічно можна застосувати будь-який інший супервізор на будь-яку іншу напругу.
Ось ще кілька варіантів на вибір:
- на 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
- на 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
- серія MN1380 (або 1381, 1382 – вони відрізняються тільки корпусами). Для наших цілей найкраще підходить варіант із відкритим стоком, про що свідчить додаткова циферка "1" у позначенні мікросхеми – MN13801, MN13811, MN13821. Напруга спрацьовування визначається буквеним індексом: MN13811-L саме на 3,0 Вольта.
Також можна взяти радянський аналог – КР1171СПхх: 
Залежно від цифрового позначення, напруга детекції буде різною: 
Сітка напруг не дуже підходить для контролю за li-ion акумуляторами, але зовсім скидати цю мікросхему з рахунків, думаю, не варто.
Безперечні переваги схем на моніторах напруги – надзвичайно низьке енергоспоживання у вимкненому стані (одиниці і навіть частки мікроампер), а також її крайня простота. Найчастіше вся схема вміщується безпосередньо на висновках світлодіода: 
Щоб зробити індикацію розряду ще помітнішою, вихід детектора напруги можна навантажити на миготливий світлодіод (наприклад, серії L-314). Або самому зібрати найпростішу "моргалку" на двох біполярних транзисторах.
Приклад готової схеми, що сповіщає про батарею, що сів, за допомогою світлодіода, що спалахує, наведено нижче: 
Ще одна схема з блимаючим світлодіодом буде розглянута нижче.
Варіант №8
Крута схема, що запускає моргання світлодіода, якщо напруга на літієвому акумуляторі впаде до 3.0 Вольта: 
Ця схема змушує спалахувати надяскравий світлодіод з коефіцієнтом заповнення 2.5% (тобто тривала пауза - короткий спалах - знову пауза). Це дозволяє знизити споживаний струм до кумедних значень - у вимкненому стані схема споживає 50 нА (нано!), А в режимі моргання світлодіодом - всього 35 мкА. Чи зможете запропонувати щось більш економічне? Навряд чи.
Як можна було помітити, робота більшості схем контролю за розрядом зводиться до порівняння якоїсь зразкової напруги з контрольованою напругою. Надалі ця різниця посилюється та включає/вимикає світлодіод.
Зазвичай як підсилювач різниці між опорною напругою і напругою на літієвому акумуляторі використовують каскад на транзисторі або операційний підсилювач, включений за схемою компаратора.
Але є й інше рішення. Як підсилювач можна застосувати логічні елементи - інвертори. Так, це нестандартне використання логіки, але це працює. Подібна схема наведена у наступному варіанті.
Варіант №9
Схема 74HC04. 
Робоча напруга стабілітрона повинна бути нижчою за напругу спрацьовування схеми. Наприклад, можна взяти стабілітрони на 2.0 – 2.7 Вольта. Точне підстроювання порога спрацьовування задається резистором R2.
Схема споживає від батареї близько 2 мА, тому її теж треба включати після вимикача живлення.
Варіант №10
Це навіть не індикатор розряду, а швидше цілий світлодіодний вольтметр! Лінійна шкала із 10 світлодіодів дає наочне уявлення про стан акумулятора. Весь функціонал реалізований всього на одній-єдиній мікросхемі LM3914: 
Дільник R3-R4-R5 задає нижню (DIV_LO) і верхню (DIV_HI) порогову напругу. При зазначених на схемі значеннях світіння верхнього світлодіода відповідає напруга 4.2 Вольта, а при зниженні напруги нижче 3х вольт згасне останній (нижній) світлодіод.
Підключивши дев'яте виведення мікросхеми на "землю", можна перевести її в режим "точка". У цьому режимі завжди світиться лише один світлодіод, що відповідає напрузі живлення. Якщо залишити як на схемі, то світитиметься ціла шкала зі світлодіодів, що нераціонально з погляду економічності.
Як світлодіоди потрібно брати тільки світлодіоди червоного свічення, т.к. вони мають найменшу пряму напругу при роботі. Якщо, наприклад, взяти сині світлодіоди, то при акумуляторі, що сів до 3х вольт, вони, швидше за все, взагалі не загоряться.
Сама мікросхема споживає близько 2.5 мА плюс 5 мА на кожен запалений світлодіод.
Недоліком схеми вважатимуться неможливість індивідуальної налаштування порога запалювання кожного світлодіода. Можна встановити лише початкове і кінцеве значення, а вбудований в мікросхему дільник розіб'є цей інтервал на рівні 9 відрізків. Але, як відомо, ближче до кінця розряду, напруга на акумуляторі починає дуже швидко падати. Різниця між акумуляторами, розрядженими на 10% і 20%, може становити десяті частки вольта, а якщо порівняти ці ж акумулятори, тільки розряджені на 90% і 100%, то можна побачити різницю в цілий вольт!
Типовий графік розряду Li-ion акумулятора, наведений нижче, наочно демонструє цю обставину: 
Таким чином, використання лінійної шкали для індикації ступеня розряду акумулятора не є доцільним. Потрібна схема, що дозволяє задати точні значення напруги, при яких загорятиметься той чи інший світлодіод.
Повний контроль за моментами включення світлодіодів дає схема, подана нижче.
Варіант №11
Дана схема є 4-розрядним індикатором напруги на акумуляторі/батарейці. Реалізована на чотирьох ОУ, що входять до складу мікросхеми LM339. 
Схема працездатна до напруги 2 Вольта, споживає менше міліампера (крім світлодіода). 
Зрозуміло, для відображення реального значення витраченої та ємності акумулятора, що залишилася, необхідно при налаштуванні схеми врахувати криву розряду використовуваного акумулятора (з урахуванням струму навантаження). Це дозволить задати точні значення напруги, що відповідають, наприклад, 5%-25%-50%-100% залишкової ємності.
Варіант №12
Ну і, звичайно, найширший простір відкривається при використанні мікроконтролерів з вбудованим джерелом опорної напруги і АЦП, що мають вхід. Тут функціонал обмежується лише вашою фантазією та вмінням програмувати.
Як приклад наведемо найпростішу схему на контролері ATMega328. 
Хоча тут, для зменшення габаритів плати, краще було б взяти 8-хвилинну ATTiny13 в корпусі SOP8. Тоді було б взагалі шикарно. Але нехай це буде вашим домашнім завданням.
Світлодіод взятий триколірний (від світлодіодної стрічки), але задіяні лише червоний та зелений.
Готову програму (скетч) можна завантажити за цим посиланням.
Програма працює так: кожні 10 секунд опитується напруга живлення. Виходячи з результатів вимірювань МК управляє світлодіодами за допомогою ШІМ, що дозволяє отримувати різні відтінки світіння змішуванням червоного та зеленого кольорів.
Свіжозряджений акумулятор видає порядку 4.1В - світиться зелений індикатор. Під час зарядки на АКБ є напруга 4.2В, при цьому моргатиме зелений світлодіод. Як тільки напруга впаде нижче 3.5В, почне блимати червоний світлодіод. Це буде сигналом до того, що акумулятор майже сів і його час заряджати. В іншому діапазоні напруг індикатор змінюватиме колір від зеленого до червоного (залежно від напруги).
Варіант №13
Ну і на закуску пропоную варіант переробки стандартної плати захисту (їх ще називають), що перетворює її на індикатор акумулятора, що сів.
Ці плати (PCB-модулі) видобуваються із старих батарей мобільних телефонів мало не в промислових масштабах. Просто підбираєте на вулиці викинутий акумулятор від мобіли, потрошіть його та плата у вас у руках. Решту утилізуєте як належить.
Увага!!! Трапляються плати, що включають захист від перерозряду при неприпустимо низькому напрузі (2.5В і нижче). Тому з усіх наявних плат необхідно відібрати тільки ті екземпляри, які спрацьовують при правильному напрузі (3.0-3.2V).
Найчастіше PCB-плата є таку схемку: 
Мікрозбірка 8205 - це два мільйонні польові, зібрані в одному корпусі.
Внісши в схему деякі зміни (показані червоним кольором), ми отримаємо чудовий індикатор розряду li-ion акумулятора, що практично не споживає струм у вимкненому стані. 
Так як транзистор VT1.2 відповідає за відключення зарядного пристрою від банки акумулятора при перезарядженні, то він у нашій схемі зайвий. Тому ми повністю виключили цей транзистор із роботи, розірвавши ланцюг стоку.
Резистор R3 обмежує струм через світлодіод. Його опір необхідно підібрати таким чином, щоб свічення світлодіода було вже помітним, але струм, що споживається, ще не був занадто великий.
До речі, можна зберегти всі функції модуля захисту, а індикацію зробити за допомогою окремого транзистора, що управляє світлодіодом. Тобто індикатор загорятиметься одночасно з вимкненням акумулятора в момент розряду. 
Замість 2N3906 підійде будь-який малопотужний p-n-p транзистор, що є під рукою. Просто підпаяти світлодіод безпосередньо не вийде. вихідний струм мікросхеми, що управляє ключами, занадто малий і вимагає посилення.
Будь ласка, враховуйте те, що схеми індикаторів розряду самі споживають енергію акумулятора! Щоб уникнути неприпустимого розряду, підключайте схеми індикаторів після вимикача живлення або використовуйте схеми захисту, .
Як, напевно, не складно здогадатися, схеми можуть бути використані і навпаки – як індикатор заряду.
Ця конструкція підключається як приставка до зарядного пристрою, різноманітних схем яких інтернет вже описано чимало. Вона виводить на рідкокристалічний дисплей значення вхідної напруги, величину струму зарядки акумулятора, час зарядки та ємність зарядного струму (яка може бути або в Ампер-годиннику або в міліампер-годиннику - залежить тільки від прошивки контролера та застосованого шунта). (Див. Рис.1і Рис.2)
Рис.1
Рис.2
Вихідна напруга зарядного пристрою не повинна бути менше 7 вольт, інакше для цієї приставки потрібно окреме джерело живлення.
Основу пристрою становить мікроконтролер PIC16F676 та рідкокристалічний 2-рядковий індикатор SC 1602 ASLB-XH-HS-G.
Максимальна зарядна ємність становить 5500 ма/год та 95,0 А/год відповідно.
Принципова схема наведена на Рис.
Рис.3. Принципова схема приставки для вимірювання ємності заряджання
Підключення до зарядного пристрою - на Рис 4.
Рис.4 Схема підключення приставки до зарядного пристрою
При включенні мікроконтроллер спочатку запитує потрібну ємність заряджання.
Встановлюється кнопкою SB1. Скидання – кнопкою SB2.
На виводі 2 (RA5) встановлюється високий рівень, який включає реле P1, яке у свою чергу включає зарядний пристрій ( Рис.5).
Якщо кнопку не натискати більше 5 секунд – контролер автоматично переходить у режим вимірювання.
Алгоритм підрахунку ємності в цій приставці наступний:
1 раз на секунду мікроконтролер вимірює напругу на вході приставки і струм, і якщо величина струму більше одиниці молодшого розряду - збільшує лічильник секунд на 1. Таким чином годинник показує лише час заряджання.
Далі мікроконтролер обчислює середній струм за хвилину. Для цього показання зарядного струму діляться на 60. Ціле число записуються в лічильник, а залишок від розподілу потім додається до наступного виміряного значення струму, і вже потім ця сума ділиться на 60. Зробивши, таким чином, 60 вимірювань за 1 хвилину в лічильнику буде число середнього значення струму за хвилину.
При переході показань секунд через нуль середнє значення струму своєю чергою ділиться на 60(по такому алгоритму). Таким чином, лічильник ємності збільшується 1 раз на хвилину на величину одна шістдесята від величини середнього струму за хвилину. Після цього лічильник середнього значення струму обнулюється і підрахунок починається спочатку. Щоразу, після підрахунку ємності зарядки, проводиться порівняння виміряної ємності та заданої, і за їх рівності на дисплей видається повідомлення - " Зарядка завершена " , тоді як у другому рядку - значення цієї ємності зарядки і напруга. На виведенні 2 мікроконтролера (RA5) з'являється низький рівень, що призводить до вимкнення реле. Зарядний пристрій від'єднається від мережі.
Рис.5
Налагодження пристроюзводиться тільки до встановлення правильних показань зарядного струму (R1 R5) та вхідної напруги (R4) за допомогою еталонного амперметра та вольтметра.
Тепер про шунти.
Для зарядного пристрою на струм до 1000 мА можна використовувати блок живлення на 15 в, як шунт резистор на 0.5-10 Ом потужністю 5Вт (менше значення опору вноситиме меншу похибку у вимірювання, але ускладнить точне налаштування струму при калібруванні приладу), і послідовно з акумулятором, що заряджається, змінний опір на 20-100 Ом, яким і буде виставлятися величина зарядного струму.
Для зарядного струму до 10А потрібно виготовити шунт із високоомного дроту відповідного перерізу на опір 0,1 Ом. Проведені випробування показали, що навіть при сигналі з струмового шунта рівним 0,1 вольт настроювальними резисторами R1 і R3 можна легко встановити показання струму 10 А.
Друкована платадля пристрою розроблялася під індикатор WH1602D. Але можна використовувати будь-який підходящий індикатор, відповідно перепаявши дроти. Плата зібрана таких самих розмірів як і рідкокристалічний індикатор і закріплена ззаду. Мікроконтролер встановлюється на панельку і дозволяє швидко поміняти прошивку для переходу на інший струм зарядного пристрою.
Перед першим включенням підстроювальні резистори встановити в середнє положення.
Як шунт для варіанта прошивки на малі струми можна застосувати 2 паралельно з'єднаних резистора млт-2 1 Ом.
У приставці можна застосувати індикатор WH1602D, але доведеться поміняти місцями висновки 1 і 2. А взагалі краще звіритися з документацією на індикатор.
Індикатори фірми МЕЛТ не працюватимуть, через несумісність роботи з 4-бітного інтерфейсу.
За бажанням можна підключити підсвічування індикатора через струмообмежувальний резистор 100 Ом
Цю приставку можна використовувати для визначення ємності зарядженого акумулятора.
Рис.6.Визначення ємності зарядженого акумулятора
Як навантаження можна використовувати будь-яке навантаження (Лампочку, резистор...), тільки при включенні потрібно виставити будь-яку велику ємність акумулятора і при цьому стежити за напругою акумулятора, щоб не допускати глибокої розрядки.
(Від автора) Приставка випробовувалась із сучасним імпульсним зарядним пристроєм для автомобільних акумуляторів,
Дані пристрої забезпечують стабільну напругу та струм з мінімальними пульсаціями.
При підключенні приставки до старого зарядного пристрою (знижуючий трансформатор і діодний випрямляч) мені не вдалося налаштувати показання зарядного струму через великі пульсації.
Тому було вирішено змінити алгоритм виміру зарядного струму контролером.
У новій редакції контролер робить 255 вимірювань струму за 25 мілісекунд (при 50Гц – період становить 20 мілісекунд). І зі зроблених вимірів вибирає найбільше значення.
Також відбувається вимір вхідної напруги, але вибирається найменше значення.
(При нульовому зарядному струмі напруга повинна дорівнювати ЕРС акумулятора.)
Однак при такій схемі перед стабілізатором 7805 необхідно поставити діод і конденсатор, що згладжує (>200 мкФ)на напругу не менше вихідної напруги зарядного
пристрої. Погано згладжена напруга живлення мікроконтролера призводила до збоїв у роботі.
Для точної установки показань приставки рекомендується використовувати багатооборотні підстроювальні резисториабо ставити додаткові резистори послідовно з підстроювальними (підібрати експериментально).
Як шунт для приставки на 10 А я пробував використовувати шматок алюмінієвого дроту перетином 1,5 мм.довжиною близько 20 см - чудово працює.
