Si bien en los últimos años las baterías de automóvil han evolucionado a tal punto que la mayoría no precisa mantenimiento, casi todas siguen siendo de plomo-ácido.

En teoría se sumergen dos placas de plomo en una solución de ácido sulfúrico, que es el electrolito. Cuando se carga la batería, una de las placas permanece como plomo, mientras que la otra se modifica químicamente.

Cada célula de este tipo manifiesta una tensión entre sus terminales entre 2,3 a 2,4V cuando está plenamente cargada. Con carga (cuando se le conecta una lámpara por ejemplo), esta tensión cae a valores entre 2 y 2,2V.

Asociando entonces 6 de estas células tenemos la conocida batería de 12V usada en los autos. La capacidad de una batería de este tipo es normalmente especificada en amperes-hora (Ah) para una descarga de 10 horas.

Una batería de auto de 40 Ah, por ejemplo, puede proveer una corriente de 4A durante 10 horas.

Mientras tanto, en este caso, la relación entre el factor tiempo por el factor corriente no es lineal. En una descarga rápida, con corriente de 10A, por ejemplo, la durabilidad de la batería ya no será de 4 horas, sino menor, mientras que, con una descarga bajo menor corriente, el tiempo podrá ser mayor del calculado.

En condiciones de operación en cortos intervalos de tiempo, como en el caso del arranque de un auto, estas baterías pueden proporcionar corrientes muy elevadas, del orden de centenares de amperes.

El estado de carga o descarga de una batería de este tipo es dado por la densidad del electrolito, la cual puede ser medida por un aparato denominado densímetro. En las condiciones de plena carga, el densímetro acusará valores entre 1,21 y 1,27 para el electrolito, dependiendo del tipo de batería (típicamente 1,26 para autos).

Ahora bien, la tensión en bornes de la batería depende también del estado de carga que posea, es decir, menor será la tensión cuanto menos carga tenga el acumulador.

Es precisamente en este principio en el que nos basamos para la construcción del voltímetro.

Nuestro prototipo se muestra en la figura, note que se trata de un simple comparador de tensión de 4 niveles que activará las salidas cada vez que se supere un valor de referencia.

Para realizar la cuádruple comparación, se emplea un integrado que posee cuatro amplificadores operacionales, como ser el LM324 o el LM339.

La tensión de referencia que servirá para efectuar la comparación la obtenemos a partir del diodo zener D1 de 5,1V. La tensión de la batería se conecta a un divisor resistivo de modo que en cada punto de unión de las resistencias tendremos una tensión que será inferior en la medida que más resistencias se coloquen (en la pata 6 del integrado habrá una tensión superior que la existente en la pata 4 e inferior que la tensión de fuente).

Cada led será iluminado cuando la tensión en la pata negativa del operacional sea superior que la de referencia.

El funcionamiento, como puede apreciar, no reviste consideraciones especiales de modo tal que una vez que haya montado el prototipo sobre la placa de circuito impreso de la figura 2, deberá calibrar el potenciómetro multivuelta de 2kohm para que todos los leds se enciendan cuando la tensión de la batería es de 12,7V y para que ninguno encienda cuando la tensión es de 11,5V. Esto implica que el encendido de cada led representa un 25% de la carga de la batería aproximadamente.