배터리 체크 회로 시리즈 1 : LM393을 이용한 12V 배터리 체커를 만들어 봅시다.

배터리 체크 회로 시리즈 1 LM393을 이용한 12V SLA(Sealed Lead Acid) 배터리 체커(SLA Battery Checker)를 만들어 봅시다. 이 회로는 자동차용 12V Pb 배터리(SLA : Sealed Lead Acid)의 충전 또는 방전된 상태를 점검하기 위한 회로랍니다. 배터리의 점검은 무부하시를 기준으로 한답니다. 회로를 구성하기 앞서 SLA 배터리의 충전 또는 방전 전압 특성은 “Pb 배터리의 용량(%)과 전압(V)의 상관관계”와 같다고 합니다.<div class="table-wrap"><table data-ke-type="table" data-ke-align="alignLeft" style="width: 100%; height: 120px;" border="1"><tbody><tr style="height: 10px;"><td style="height: 20px; text-align: center;" rowspan="2"> 충방전률 (%)</td><td style="height: 10px; text-align: center;" colspan="7">Open Circuit Voltage</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">Cell</td><td style="height: 10px; text-align: center;">6 Volt</td><td style="height: 10px; text-align: center;">8 Volt</td><td style="height: 10px; text-align: center;">12 Volt</td><td style="height: 10px; text-align: center;">24 Volt</td><td style="height: 10px; text-align: center;">36 Volt</td><td style="height: 10px; text-align: center;">48 Volt</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">100</td><td style="height: 10px; text-align: center;">2.122</td><td style="height: 10px; text-align: center;">6.370</td><td style="height: 10px; text-align: center;">8.490</td><td style="height: 10px; text-align: center;">12.730</td><td style="height: 10px; text-align: center;">25.460</td><td style="height: 10px; text-align: center;">38.200</td><td style="height: 10px; text-align: center;">50.930</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">90</td><td style="height: 10px; text-align: center;">2.103</td><td style="height: 10px; text-align: center;">6.310</td><td style="height: 10px; text-align: center;">8.410</td><td style="height: 10px; text-align: center;">12.620</td><td style="height: 10px; text-align: center;">25.240</td><td style="height: 10px; text-align: center;">37.850</td><td style="height: 10px; text-align: center;">50.470</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">80</td><td style="height: 10px; text-align: center;">2.083</td><td style="height: 10px; text-align: center;">6.250</td><td style="height: 10px; text-align: center;">8.330</td><td style="height: 10px; text-align: center;">12.500</td><td style="height: 10px; text-align: center;">25.000</td><td style="height: 10px; text-align: center;">37.490</td><td style="height: 10px; text-align: center;">49.990</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">70</td><td style="height: 10px; text-align: center;">2.062</td><td style="height: 10px; text-align: center;">6.190</td><td style="height: 10px; text-align: center;">8.250</td><td style="height: 10px; text-align: center;">12.370</td><td style="height: 10px; text-align: center;">24.740</td><td style="height: 10px; text-align: center;">37.120</td><td style="height: 10px; text-align: center;">49.490</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">60</td><td style="height: 10px; text-align: center;">2.040</td><td style="height: 10px; text-align: center;">6.120</td><td style="height: 10px; text-align: center;">8.160</td><td style="height: 10px; text-align: center;">12.240</td><td style="height: 10px; text-align: center;">24.480</td><td style="height: 10px; text-align: center;">36.720</td><td style="height: 10px; text-align: center;">48.960</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">50</td><td style="height: 10px; text-align: center;">2.017</td><td style="height: 10px; text-align: center;">6.050</td><td style="height: 10px; text-align: center;">8.070</td><td style="height: 10px; text-align: center;">12.100</td><td style="height: 10px; text-align: center;">24.200</td><td style="height: 10px; text-align: center;">36.310</td><td style="height: 10px; text-align: center;">48.410</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">40</td><td style="height: 10px; text-align: center;">1.993</td><td style="height: 10px; text-align: center;">5.980</td><td style="height: 10px; text-align: center;">7.970</td><td style="height: 10px; text-align: center;">11.960</td><td style="height: 10px; text-align: center;">23.920</td><td style="height: 10px; text-align: center;">35.870</td><td style="height: 10px; text-align: center;">47.830</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">30</td><td style="height: 10px; text-align: center;">1.969</td><td style="height: 10px; text-align: center;">5.910</td><td style="height: 10px; text-align: center;">7.880</td><td style="height: 10px; text-align: center;">11.810</td><td style="height: 10px; text-align: center;">23.630</td><td style="height: 10px; text-align: center;">35.440</td><td style="height: 10px; text-align: center;">47.260</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">20</td><td style="height: 10px; text-align: center;">1.943</td><td style="height: 10px; text-align: center;">5.830</td><td style="height: 10px; text-align: center;">7.770</td><td style="height: 10px; text-align: center;">11.660</td><td style="height: 10px; text-align: center;">23.320</td><td style="height: 10px; text-align: center;">34.970</td><td style="height: 10px; text-align: center;">46.630</td></tr><tr style="height: 10px;"><td style="height: 10px; text-align: center;">10</td><td style="height: 10px; text-align: center;">1.918</td><td style="height: 10px; text-align: center;">5.750</td><td style="height: 10px; text-align: center;">7.670</td><td style="height: 10px; text-align: center;">11.510</td><td style="height: 10px; text-align: center;">23.020</td><td style="height: 10px; text-align: center;">34.520</td><td style="height: 10px; text-align: center;">46.030</td></tr></tbody></table></div> Pb 배터리의 용량(%)과 전압(V)의 상관관계  정확하게 배터리의 남은 용량을 알 수는 없지만, 배터리의 용량과 전압의 상관관계에서 보듯이 배터리 용량에 따라 전압이 변하는 것을 알 수 있고, 이것을 이용하여 점검하고자 하는 배터리의 남은 용량을 체크할 수 있는 회로를 만들어 보기로 합니다. 회로는 가장 단순하게 배터리의 충방전률이 100~60%, 60%~20%, 20% 이하의 3단계로 육안 확인이 가능한 LED lamp 점등으로 표시하기로 합니다. 회로도<div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cafeattach/1N6Gv/fee74623ee37c8e23ff81a853f0ed654d84f289d" class="txc-image" width="600" height="264" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cafeattach/1N6Gv/fee74623ee37c8e23ff81a853f0ed654d84f289d" data-origin-width="906" data-origin-height="399"></div> 자세한 회로도, 부품 배치도, 패턴도는 여기를 클릭하세요<a href="https://cafe.daum.net/funny-circuit/M2lg/93" target="_blank" class="ke-link">https://cafe.daum.net/funny-circuit/M2lg/93</a>  회로는 기준전압을 발생시키기 위한 제너다이오드 정전압회로와 기준전압과 배터리의 충방전 변동전압을 비교하기 위한 LM393를 이용한 비교회로로 구성하였답니다. 회로 동작은 다음과 같답니다. 체크할 대상 배터리의 (+), (-) 단자에 회로의 전원 입력단자를 연결한 후, 전원스위치를 ON 하게 되면 하게 되면 입력전원의 변동과 상관없이 R1과 제너다이오드 Zd1에 의해 정전압이 만들어지고, 이 정전압은 저항으로 구성된 분압 회로에 의해 각각의 비교기의 기준전압으로 공급된답니다. 계속해서 배터리에서 공급된 전원은 비교기의 기준전압과 비교하기 위해 저항 R7과 R8에 의해 분압되어 비교기로 들어가게 되고, 분압된 전압이 기준전압보다 크거나 작을 경우 비교기 LM393이 동작하여 LED를 점등 또는 소등 시키게 되므로 배터리의 용량상태를 육안으로 확인 할 수 있게 된답니다. 이 회로에서 사용되는 LED는 녹색, 황색, 적색으로 녹색은 100~60%를, 황색은 60~20%를, 적색은 20% 이하를 표시하므로 적색이 점등되면 충전을 합니다. 충전을 해도 계속 적색인 경우에는 배터리가 수명을 다한 것으로 판단해도 된답니다.  부품을 준비해 봅시다... <div class="table-wrap"><table data-ke-type="table" data-ke-align="alignLeft" style="width: 100%;" border="1"><tbody><tr><td style="text-align: center;">품명</td><td style="text-align: center;">형명</td><td style="text-align: center;">적용</td><td style="text-align: center;">수량</td><td style="text-align: center;">비고</td></tr><tr><td>콘덴서</td><td>0.1uF</td><td>C1,C2,C3</td><td style="text-align: center;">3</td><td>mono</td></tr><tr><td>다이오드</td><td>1N5232</td><td>ZD1</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>다이오드</td><td>1N4148</td><td>D1</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>LED</td><td>Green 5mm</td><td>LED1</td><td style="text-align: center;">3</td><td></td></tr><tr><td>LED</td><td>Yellow 5mm</td><td>LED2</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>LED</td><td>Red 5mm</td><td>LED3</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>커넥터</td><td>5267-2P</td><td>J1</td><td style="text-align: center;">1</td><td>또는 동등품</td></tr><tr><td>커넥터</td><td>5264-2P</td><td>J1-1</td><td style="text-align: center;">1</td><td>또는 동등품</td></tr><tr><td>터미널</td><td>5263</td><td>J1-1</td><td style="text-align: center;">2</td><td>또는 동등품</td></tr><tr><td>저항</td><td>2.2k</td><td>R1,R8</td><td style="text-align: center;">2</td><td></td></tr><tr><td>저항</td><td>8.2k</td><td>R2</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>저항</td><td>820</td><td>R3</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>저항</td><td>1.5k</td><td>R4</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>저함</td><td>270</td><td>R5</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>저항</td><td>200</td><td>R6</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>저항</td><td>6.8k</td><td>R9</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>IC</td><td>LM393</td><td>U1</td><td style="text-align: center;">1</td><td></td></tr><tr><td>스위치</td><td>SLIDE-DRDTMINI</td><td>SW1</td><td style="text-align: center;">1</td><td>또는 동등품</td></tr><tr><td>패턴 와이어</td><td>단선</td><td>패턴용</td><td style="text-align: center;">필요량</td><td>0.3mm, 주석도금,</td></tr><tr><td>전선</td><td>연선</td><td>배선용</td><td style="text-align: center;">필요량</td><td>AWG24~26</td></tr><tr><td>PCB</td><td>만능 PCB</td><td></td><td style="text-align: center;"></td><td></td></tr></tbody></table></div> 부품이 준비되었으면 만들어 봅시다.<div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cafeattach/1N6Gv/32fe712381f791f873763c7c7c12928ffb739d21" class="txc-image" width="450" height="447" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cafeattach/1N6Gv/32fe712381f791f873763c7c7c12928ffb739d21" data-origin-width="673" data-origin-height="669"><div class="figcaption">부품 배치도</div></div><div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cafeattach/1N6Gv/4f9e2a3ac729a026f5dbec29bd7c4edba0fa09d2" class="txc-image" width="450" height="447" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cafeattach/1N6Gv/4f9e2a3ac729a026f5dbec29bd7c4edba0fa09d2" data-origin-width="674" data-origin-height="670"><div class="figcaption">패턴도</div></div> 완성품 <div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99A43C4D5AF416D635" class="txc-image" width="915" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99A43C4D5AF416D635" data-origin-width="915" data-origin-height="420"></div> 회로 조립이 완료되고 육안검사가 끝났으면 전원을 연결하여 동작을 시켜 봅니다. ① 0~30VDC 가변 전원공급기를 준비합니다.② 공급전원을 13V로 설정한 다음 회로에 설정한 전원을 연결합니다.③ 회로의 스위치를 켜고 녹색과 황색 LED가 켜지는지 확인합니다.<div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99AA6B455AF40EDE07" class="txc-image" width="640" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99AA6B455AF40EDE07" data-origin-width="640" data-origin-height="480"></div> ④ 가변 전원공급기의 전원을 12.24V까지 내리고, 녹색과 황색 LED가 계속 켜져 있는지 확인합니다.<div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/996BE9485AF40EA91D" class="txc-image" width="640" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/996BE9485AF40EA91D" data-origin-width="640" data-origin-height="480"></div>  ⑤ 가변 전원공급기의 전원을 12.20V까지 내리고, 녹색 LED는 꺼지고 황색 LED는 계속 켜져 있는지 확인합니다.<div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99DFE84F5AF40E4105" class="txc-image" width="640" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99DFE84F5AF40E4105" data-origin-width="640" data-origin-height="480"></div> ⑥ 가변 전원공급기의 전원을 11.69V까지 내리고, 녹색 LED는 꺼진 상태로 황색 LED가 계속 켜져 있는지 확인합니다.<div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99EF034F5AF40F0C3E" class="txc-image" width="640" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99EF034F5AF40F0C3E" data-origin-width="640" data-origin-height="480"></div>  ⑦ 가변 전원공급기의 전원을 11.65V까지 내리고, 녹색 LED는 꺼진 상태고, 황색 LED가 꺼지고 적색 LED가 켜지는지 확인합니다.<div class="figure-img" data-ke-type="image" data-ke-style="alignCenter" data-ke-mobilestyle="widthOrigin"><img src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99AE184B5AF40F5420" class="txc-image" width="640" data-img-src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/99AE184B5AF40F5420" data-origin-width="640" data-origin-height="480"></div> ⑧ 회로의 방전상태를 확인해 보았습니다. 충전상태는 ①~⑧ 항목을 역순으로 수행하면 됩니다.  ...추가로 전원스위치를 슬라이드 스위치 대신 Tack 스위치를 사용하면 평상시에도 배터리에 연결해 놓았다가   Tack 스위치를 눌러 점검하는 방법도 있답니다. 이상으로.. LM393을 사용한 12V 자동차용 배터리 체커(Battery Checker)를 만들어 보았습니다.