Indikator niskog nivoa baterije: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Neki kućanski aparati koji se napajaju Li-Ion baterijama ne sadrže indikator prazne baterije. U mom slučaju radi se o punjivim podmetačima sa jednom baterijom od 3,7 V. Nije lako odrediti tačno vrijeme za ponovno punjenje i priključivanje na glavnu utičnicu. Obično punim čistač na vrijeme, kada je baterija potpuno ispražnjena i električni motor ne radi. Takva situacija nije baš ugodna, pogotovo ako trebate odmah upotrijebiti čistač.

Tražio sam jednostavno rješenje, kako otkriti razinu napona na kojoj bi trebalo doći do punjenja. U ovom članku opisan je jednostavan indikator Li-Ion baterije niskog nivoa. Dizajnirano kolo može se koristiti u bilo kojem elektroničkom uređaju koji pokreće Li-Ion baterija i može pomoći korisniku da napuni bateriju u pravo vrijeme. Indikator baterije namijenjen je jednoj ćeliji, ali se može lako promijeniti na više ćelija. Indikator se može koristiti za bilo koju bateriju s malim izmjenama kola.

Glavna prednost indikatora je vrlo zakonita potrošnja struje, u prosjeku manja od 10 mikroAmp. Trenutna potrošnja zavisi od stanja indikatora

Postoje tri funkcije Indikator stanja nivoa:

• LED indikator svijetli stalno: baterija je potpuno napunjena.
• LED indikator treperi: potrebno je napuniti bateriju.
• LED indikator ne svijetli: baterija je napunjena i uređaj je spreman za upotrebu

Korak 1: Uvod Pokazivač nivoa litijum-jonske baterije

Dijelovi:

Svi dijelovi se mogu kupiti za manje od 5 eura.

Evo spiska:

• IC1 MC33164-3P, Krug osjetljivog podnapona za mikronapon TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, CMOS mjerač vremena, LCSC PN C34608
• R1, R2 otpornik 10K, svi otpornici, kondenzatori i male komponente LCSC
• R3 otpornik 680K
• R4 otpornik 680
• C1 kondenzator M1
• C2 kondenzator 1M
• C3 kondenzator 10M
• D1, D2, D3 dioda 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 dioda led 3 mm, crvena
• T1 vijčani terminal

Otpornici su za 0,25 W ili manje, kondenzatori za 12V ili više.

Alati:

• Lemilica
• Akumulatorska bušilica
• Pištolj za vruće ljepilo

Korak 2: Opis kola

Integrirano kolo MC33164-3P srce je indikatora nivoa. Detaljne informacije o ovoj komponenti nalaze se ovdje.

Jednostavan opis kola: To je mikronapon pod naponom osjetljivog IC -a, u plastičnom pakiranju s tri pina, slično tranzistoru male snage. MC33164 je dizajniran kao sklop za resetiranje mikroprocesora, u slučaju pada napajanja.

On detektira napon na pinu 2. Uspoređuje otkriveni napon s referentnim naponom, u našem slučaju 2.7V. Rezultat se može ocijeniti kao vrijednost napona na pinu 1. Ako je otkriveni napon manji od 2, 7V, izlaz je nizak i blizu 0V. Ako je ulazni napon veći od 2, 7V, prikazana vrijednost na pinu 1 je oko 3V ili više.

Uobičajena referentna vrijednost za MC33164-3P (3 nakon crtice znači 3V) je 2, 71V. Tačno na ovoj vrijednosti, izlazna vrijednost se mijenja. (Ne uzimajte u obzir histerezu.) Napon za jednu ćelijsku Li-Ion bateriju je: maksimalni napon je 4,2 V, tipični napon 3,7 V, a minimalni napon od 2,8 do 3 V, pretpostavimo 2,9 V. Minimalni napon je prisutan na kraju ciklusa pražnjenja i ovaj naponski nivo bi trebao aktivirati naš indikator niskog nivoa.

Referentni napon za MC33164 je prenizak u usporedbi s našim zahtjevima. Postoje 2 rješenja za smanjenje napona. Prvi i najjednostavniji je razdjelnik napona. No, razdjelnik troši dodatnu struju. Manje trošenje struje je drugo rješenje koje koristi neke komponente u nizu za smanjenje 2,9 V na 2,7 V. Diode su komponente s nekim padom napona u smjeru naprijed i mogle bi se uspješno koristiti. Zbog vrlo niske vrijednosti struje, najbolji tip diode koji sam odabrao testirao sam.

Funkcija R1, D1, D2, D3 je smanjiti ulazni napon. Skakač J1 mogao bi ukloniti posljednji pad napona diode, a ulazni napon bi mogao biti malo smanjen. Izlaz IC1 se dovodi na tajmer IC2. Njegova aktivna vrijednost je niska, a funkcija je omogućiti tajmer. Nažalost, na IC2 nema ulaznog pina koji omogućuje omogućavanje ove IC bez ikakvog invertirajućeg kruga.

Odlučio sam omogućiti tajmer ICM7555 primjenom izlaza IC1 kao minus napona na pin 1 IC2. Komponente C2, R3 određuju period tajmera, podešava se na oko 2 sekunde. Otpornik R4 ograničava struju za pokazivanje LED1 diode. Ispitani napon iz baterije spojen je na stezaljku s pinovima 1 (plus) i 2 (minus). Vrijednosti za R2, C1 preporučuju se iz podatkovnog lista.

Tajmer ICM7555 je CMOS ekvivalent 555. Njegova prednost je radni napon od 2,5 V i vrlo niska potrošnja struje. Na drugoj slici je vrlo jednostavno kolo kao monitor napona koji preporučuje tablica. Ova bi se shema također mogla koristiti, ali upotreba ICM7555 je prednost zbog niskog napona naznačenog treperećom LED diodom, što je uočljivije.

Korak 3: Konstrukcija

Dijelovi su lemljeni na jednom komadu prototipne ploče veličine 20x35 mm. Izvan ploče je LED dioda, može se montirati na vidljivo mjesto. Nadgledana Li-Ion baterija je povezana putem vijčanog priključnog bloka. Ploča je dovoljno mala da se može umetnuti u bilo koji uređaj.

Povezivanje unutar uređaja je jednostavno: samo spojite žice od priključnog bloka do baterije i izbušite rupu za LED i popravite je. Žice se mogu spojiti direktno na stubove baterija na držaču baterije. U ovom slučaju struja se nezavisno istječe, u odnosu na položaj prekidača i indikator radi cijelo vrijeme.

U mom slučaju, spojio sam indikator niskog nivoa nakon glavnog (niskonaponskog) prekidača. Zbog ploče punjača unutar uređaja, koja je spojena odvojeno na prekidač i odvojeno na bateriju, mjesto za povezivanje "nakon prekidača" nije jasno. Koristim jednostavno rješenje, spojite indikator direktno na opterećenje, istosmjerni motor.

Ploče za izradu prototipa zahtijevaju više vremena za povezivanje svih komponenti žicama. Kako bih uštedio ovo vrijeme, dizajnirao sam PCB, veličine 20x40mm, sa komponentama kroz rupe. PCB sadrži samo jedan sloj. Korištenje SMD komponenti može smanjiti veličinu ploče. Nisam napravio ovaj dizajn zbog složenijeg lemljenja i manipulacije vrlo malim dijelovima. U prilogu su Gerber datoteke za izradu PCB -a.

Korak 4: Zaključak

Opisani indikator niskog nivoa baterije može se koristiti za bilo koju bateriju s naponom većim od 2,5 V. U tom slučaju preskočite diode D1, D2 i D3 i dodajte jedan otpornik R5 kao dio razdjelnika napona u R1. Vrijednost R1 ovisi o otkrivenom naponskom nivou U i može se izračunati prema:

R5 = 2,7*R1/(U-2,7)

Konstrukcija se izvodi na malom PCB -u sa komponentama kroz rupe. Ako imate na zalihama neke SMD dijelove, preporučujem da koristite SMD komponente.

Veličina ploče može biti manja, a konstrukcija vam omogućuje vježbanje korištenjem SMD dijelova.

Hvala vam na čitanju i ugodno provedite gradnju.