Δείκτης χαμηλής στάθμης μπαταρίας: 4 βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-13 06:57

Ορισμένες οικιακές συσκευές που τροφοδοτούνται από μπαταρίες ιόντων λιθίου, δεν περιέχουν ένδειξη χαμηλής μπαταρίας. Στην περίπτωσή μου, πρόκειται για επαναφορτιζόμενη σκούπα δαπέδου με μία μπαταρία 3,7 V. Δεν είναι εύκολο να καθοριστεί ένας ακριβής χρόνος για την επαναφόρτιση και την τοποθέτησή του στην κύρια πρίζα. Συνήθως, επαναφορτίζω το σκούπισμα εγκαίρως, όταν η μπαταρία έχει τελειώσει και ο ηλεκτροκινητήρας δεν λειτουργεί. Μια τέτοια κατάσταση δεν είναι πολύ άνετη, ειδικά, εάν πρέπει να χρησιμοποιήσετε αμέσως σάρωθρο.

Έψαχνα για μια απλή λύση, πώς να ανιχνεύσω το επίπεδο τάσης στο οποίο πρέπει να πραγματοποιηθεί η φόρτιση. Σε αυτό το άρθρο περιγράφεται μια απλή ένδειξη χαμηλής στάθμης μπαταρίας ιόντων λιθίου. Το σχεδιασμένο κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή που τροφοδοτείται από μπαταρία ιόντων λιθίου και μπορεί να βοηθήσει τον χρήστη να φορτίσει την μπαταρία στον κατάλληλο χρόνο. Η ένδειξη μπαταρίας είναι αφιερωμένη σε ένα κελί, αλλά θα μπορούσε εύκολα να τροποποιηθεί σε περισσότερα κελιά. Η ένδειξη θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε μπαταρία με μικρή τροποποίηση του κυκλώματος.

Το κύριο πλεονέκτημα του δείκτη είναι η πολύ νόμιμη τρέχουσα κατανάλωση, κατά μέσο όρο λιγότερο από 10 μικροΑμπέρ. Η τρέχουσα κατανάλωση εξαρτάται από την κατάσταση του δείκτη

Υπάρχουν τρεις λειτουργίες Δείκτης επιπέδου:

• Η ενδεικτική λυχνία LED ανάβει συνεχώς: η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη.
• Η ενδεικτική λυχνία LED αναβοσβήνει: η μπαταρία πρέπει να φορτιστεί.
• Η ενδεικτική λυχνία LED δεν είναι αναμμένη: η μπαταρία είναι φορτισμένη και η συσκευή είναι έτοιμη για χρήση

Βήμα 1: Εισαγωγή Δείκτης επιπέδου μπαταρίας Li-Ion

Μέρη:

Όλα τα ανταλλακτικά θα μπορούσαν να αγοραστούν για λιγότερο από 5 ευρώ.

Εδώ είναι η λίστα:

• IC1 MC33164-3P, Micropower Undervoltage SensingCircuit TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, χρονοδιακόπτης CMOS, LCSC PN C34608
• R1, R2 αντίσταση 10K, όλες αντιστάσεις, πυκνωτές και μικρά εξαρτήματα LCSC
• R3 αντίσταση 680K
• R4 αντίσταση 680
• Πυκνωτής C1 M1
• Πυκνωτής C2 1Μ
• C3 πυκνωτής 10Μ
• Δίοδο D1, D2, D3 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 δίοδος led 3mm, κόκκινο
• Βιδωτός ακροδέκτης Τ1

Οι αντιστάσεις είναι για 0,25 W ή λιγότερο, οι πυκνωτές για 12V ή περισσότερο.

Εργαλεία:

• Συγκολλητικό σίδερο
• Ασύρματο τρυπάνι
• Πυροβόλο θερμής κόλλας

Βήμα 2: Περιγραφή κυκλώματος

Το ενσωματωμένο κύκλωμα MC33164-3P είναι η καρδιά του δείκτη στάθμης. Λεπτομερείς πληροφορίες για αυτό το στοιχείο είναι εδώ.

Απλή περιγραφή του κυκλώματος: Είναι μικροϋπολογιστής ισχύος IC ανίχνευσης τάσης, σε πλαστική συσκευασία τριών ακίδων, παρόμοια με τρανζίστορ χαμηλής ισχύος. Το MC33164 έχει σχεδιαστεί ως κύκλωμα επαναφοράς για μικροεπεξεργαστή, σε περίπτωση διακοπής ισχύος.

Ανιχνεύει τάση στον πείρο 2. Συγκρίνει την ανιχνευόμενη τάση με την τάση αναφοράς, στην περίπτωσή μας 2,7V. Το αποτέλεσμα θα μπορούσε να αξιολογηθεί ως τιμή τάσης στον πείρο 1. Εάν η ανιχνευόμενη τάση είναι μικρότερη από 2, 7V, η έξοδος είναι χαμηλή και κοντά στα 0V. Εάν η τάση εισόδου είναι πάνω από 2, 7V, η τρέχουσα τιμή στον πείρο 1 είναι περίπου 3V ή περισσότερο.

Η τυπική τιμή αναφοράς για το MC33164-3P (3 μετά την παύλα σημαίνει 3V), είναι 2, 71V. Σε αυτήν ακριβώς την τιμή, η τιμή εξόδου αλλάζει. (Μην λαμβάνετε υπόψη την υστέρηση.) Οι τάσεις για μπαταρία Li-Ion μιας κυψέλης είναι: η μέγιστη τάση είναι 4,2V, η τυπική τάση 3,7V και η ελάχιστη τάση είναι από 2,8 έως 3V, υποθέστε 2,9V. Υπάρχει ελάχιστη τάση στο τέλος του κύκλου εκφόρτισης και αυτό το επίπεδο τάσης θα πρέπει να ενεργοποιήσει τον δείκτη χαμηλού επιπέδου.

Η τάση αναφοράς για το MC33164 είναι πολύ χαμηλή σε σύγκριση με τις απαιτήσεις μας. Υπάρχουν 2 λύσεις για τη μείωση της τάσης. Το πρώτο και το πιο απλό είναι ο διαχωριστής τάσης. Αλλά, το διαχωριστικό καταναλώνει επιπλέον ρεύμα. Λιγότερη κατανάλωση ρεύματος είναι η δεύτερη λύση, χρησιμοποιώντας ορισμένα εξαρτήματα σε σειρά για μείωση 2,9V σε 2,7V. Οι δίοδοι είναι εξαρτήματα με κάποια πτώση τάσης προς τα εμπρός και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία. Λόγω της πολύ χαμηλής τιμής ρεύματος, ο καλύτερος τύπος διόδου που έχω επιλέξει με δοκιμές.

Η λειτουργία των R1, D1, D2, D3 είναι να μειώσει την τάση εισόδου. Ο βραχυκυκλωτήρας J1 θα μπορούσε να εξαλείψει την τελευταία πτώση τάσης διόδου και η τάση εισόδου θα μπορούσε να μειωθεί ελαφρώς. Η έξοδος IC1 τροφοδοτείται με χρονοδιακόπτη IC2. Η ενεργή του τιμή είναι χαμηλή και η λειτουργία είναι να ενεργοποιήσει το χρονόμετρο. Δυστυχώς, δεν υπάρχει ακίδα εισόδου στο IC2, το οποίο επιτρέπει την ενεργοποίηση αυτού του IC χωρίς κανένα κύκλωμα αναστροφής.

Αποφάσισα να ενεργοποιήσω το χρονοδιακόπτη ICM7555 εφαρμόζοντας την έξοδο IC1 ως μείον τάση στο pin 1 του IC2. Τα στοιχεία C2, R3 καθορίζουν την περίοδο του χρονοδιακόπτη, ρυθμίζεται για περίπου 2 δευτερόλεπτα. Η αντίσταση R4 περιορίζει το ρεύμα για την ένδειξη της διόδου LED1. Η δοκιμασμένη τάση από την μπαταρία συνδέεται στον ακροδέκτη με τις ακίδες 1 (συν) και 2 (μείον). Οι τιμές για R2, C1 συνιστώνται από το φύλλο δεδομένων.

Το χρονόμετρο ICM7555 είναι ισοδύναμο CMOS με 555. Το πλεονέκτημά του είναι η τάση λειτουργίας από 2,5V και η πολύ χαμηλή κατανάλωση ρεύματος. Στη δεύτερη εικόνα υπάρχει πολύ απλό κύκλωμα ως οθόνη τάσης που συνιστάται από το φύλλο δεδομένων. Αυτό το σχήμα θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί, αλλά η χρήση του ICM7555 είναι πλεονέκτημα, λόγω του χαμηλού επιπέδου τάσης που υποδεικνύεται από το LED που αναβοσβήνει, το οποίο είναι πιο αισθητό.

Βήμα 3: Κατασκευή

Τα μέρη συγκολλούνται σε ένα κομμάτι σανίδας πρωτοτύπων με μέγεθος 20x35mm. Έξω από τον πίνακα υπάρχει δίοδος LED, θα μπορούσε να τοποθετηθεί σε ορατό σημείο. Η μπαταρία Li-Ion που παρακολουθείται συνδέεται μέσω βιδωτού ακροδέκτη. Ο πίνακας είναι αρκετά μικρός για να τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε συσκευή.

Η σύνδεση στο εσωτερικό της συσκευής είναι απλή: απλά συνδέστε καλώδια από το μπλοκ ακροδεκτών στην μπαταρία και ανοίξτε τρύπα για LED και διορθώστε το. Τα καλώδια θα μπορούσαν να συνδεθούν απευθείας στους πόλους της μπαταρίας στη θήκη της μπαταρίας. Σε αυτήν την περίπτωση το ρεύμα αποστραγγίζεται ανεξάρτητα, σε σχέση με τη θέση του διακόπτη και η ένδειξη λειτουργεί όλη την ώρα.

Στην περίπτωσή μου, έχω συνδέσει δείκτη χαμηλού επιπέδου μετά από τον κύριο διακόπτη (χαμηλής τάσης). Λόγω της πλακέτας φορτιστή στο εσωτερικό της συσκευής, η οποία συνδέεται ξεχωριστά για μεταγωγή και ξεχωριστά με μπαταρία, η θέση σύνδεσης "μετά το διακόπτη" δεν είναι σαφής. Χρησιμοποιώ απλή λύση, συνδέω την ένδειξη απευθείας στο φορτίο, κινητήρα DC.

Ο πίνακας πρωτοτύπων απαιτεί περισσότερο χρόνο για τη σύνδεση όλων των εξαρτημάτων μέσω καλωδίων. Για να εξοικονομήσω αυτόν τον χρόνο, έχω σχεδιάσει PCB, μεγέθους 20x40mm, με εξαρτήματα διαμπερών οπών. Το PCB περιέχει μόνο ένα στρώμα. Η χρήση εξαρτημάτων SMD μπορεί να μειώσει το μέγεθος της πλακέτας. Δεν έκανα αυτό το σχέδιο λόγω πιο περίπλοκων συγκολλήσεων και χειρισμών με πολύ μικρά μέρη. Επισυνάπτονται αρχεία Gerber για κατασκευή PCB.

Βήμα 4: Συμπέρασμα

Περιγραφόμενος, δείκτης χαμηλού επιπέδου μπαταρίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε μπαταρία με τάση μεγαλύτερη από 2,5V. Σε μια τέτοια περίπτωση παραλείψτε τις διόδους D1, D2 και D3 και προσθέστε μία αντίσταση R5 ως μέρος του διαχωριστή τάσης στο R1. Η τιμή του R1 εξαρτάται από το επίπεδο τάσης U που ανιχνεύεται και θα μπορούσε να υπολογιστεί από:

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

Η κατασκευή γίνεται σε ένα μικρό PCB με εξαρτήματα διαμπερών οπών. Εάν έχετε στο απόθεμά σας κάποια εξαρτήματα SMD, σας συνιστώ να χρησιμοποιήσετε εξαρτήματα SMD.

Το μέγεθος της σανίδας θα μπορούσε να είναι μικρότερο και η κατασκευή σας επιτρέπει να εξασκηθείτε στη χρήση εξαρτημάτων SMD.

Σας ευχαριστώ που διαβάσατε και να περάσετε όμορφα με την κατασκευή.