Zema līmeņa akumulatora indikators: 4 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Dažām sadzīves ierīcēm, kuras darbina litija jonu baterijas, nav akumulatora uzlādes līmeņa indikatora. Manā gadījumā tas ir uzlādējams grīdas slaucītājs ar vienu 3,7 V akumulatoru. Nav viegli noteikt precīzu laiku, lai to uzlādētu un pievienotu galvenajai kontaktligzdai. Parasti slaucītāju uzlādēju savlaicīgi, kad akumulators ir pilnībā izlādējies un elektromotors nedarbojas. Šāda situācija nav īpaši ērta, it īpaši, ja jums nekavējoties jāizmanto slaucītājs.

Es meklēju vienkāršu risinājumu, kā noteikt sprieguma līmeni, kurā vajadzētu uzlādēties. Šajā rakstā ir aprakstīts vienkāršs zema līmeņa litija jonu akumulatora indikators. Paredzēto shēmu var izmantot jebkurā elektroniskā ierīcē, ko darbina litija jonu akumulators, un tā var palīdzēt lietotājam uzlādēt akumulatoru īstajā laikā. Akumulatora indikators ir paredzēts vienai šūnai, taču to var viegli pārveidot vairākām šūnām. Indikatoru var izmantot jebkuram akumulatoram ar nelielām ķēdes izmaiņām.

Galvenā indikatora priekšrocība ir ļoti likumīgs pašreizējais patēriņš, vidēji mazāks par 10 mikroAmp. Pašreizējais patēriņš ir atkarīgs no indikatora stāvokļa

Ir trīs līmeņa indikatora funkciju stāvokļi:

• Indikatora gaismas diode nepārtraukti deg: akumulators ir pilnībā uzlādēts.
• Mirgo indikatora gaismas diode: akumulators ir jāuzlādē.
• Indikatora gaismas diode nedeg: akumulators ir uzlādēts un ierīce ir gatava lietošanai

1. darbība. Ievads litija jonu akumulatora līmeņa indikators

Daļas:

Visas detaļas varēja iegādāties par mazāk nekā 5 eiro.

Šeit ir saraksts:

• IC1 MC33164-3P, Mikroenerģijas nepietiekama sprieguma noteikšanas shēma TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, CMOS taimeris, LCSC PN C34608
• R1, R2 rezistors 10K, visi rezistori, kondensatori un mazie komponenti LCSC
• R3 rezistors 680K
• R4 rezistors 680
• C1 kondensators M1
• C2 kondensators 1M
• C3 kondensators 10M
• D1, D2, D3 diode 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 diodes vads 3mm, sarkans
• T1 skrūves terminālis

Rezistori ir paredzēti 0,25 W vai mazāk, kondensatori - 12 V vai vairāk.

Rīki:

• Lodāmurs
• Akumulatora urbis
• Karstās līmes pistole

2. darbība. Ķēdes apraksts

Integrētā shēma MC33164-3P ir līmeņa indikatora pamatā. Sīkāka informācija par šo komponentu ir šeit.

Vienkāršs ķēdes apraksts: Tā ir mikropiegāde zem sprieguma uztveršanas IC, trīs tapu plastmasas iepakojumā, līdzīgi kā mazjaudas tranzistors. MC33164 ir paredzēts kā mikroprocesora atiestatīšanas ķēde strāvas zuduma gadījumā.

Tas nosaka spriegumu 2. tapā. Salīdzina konstatēto spriegumu ar atsauces spriegumu, mūsu gadījumā 2.7V. Rezultātu var novērtēt kā sprieguma vērtību 1. tapā. Ja konstatētais spriegums ir mazāks par 2, 7 V, izeja ir zema un tuvu 0 V. Ja ieejas spriegums ir lielāks par 2, 7 V, uzrādītā vērtība 1. tapā ir aptuveni 3 V vai vairāk.

MC33164-3P tipiskā atsauces vērtība (3 aiz domuzīmes nozīmē 3V) ir 2, 71 V. Precīzi šai vērtībai tiek mainīta izvades vērtība. (Neņemiet vērā histerēzi.) Vienas šūnas litija jonu akumulatora spriegumi ir: maksimālais spriegums ir 4,2 V, tipiskais spriegums-3,7 V un minimālais spriegums ir no 2,8 līdz 3 V, pieņemot, ka tas ir 2,9 V. Izlādes cikla beigās ir minimālais spriegums, un šim sprieguma līmenim vajadzētu aktivizēt mūsu zema līmeņa indikatoru.

Atsauces spriegums MC33164 ir pārāk zems, salīdzinot ar mūsu prasībām. Ir 2 risinājumi sprieguma samazināšanai. Pirmais un vienkāršākais ir sprieguma dalītājs. Bet sadalītājs patērē papildu strāvu. Mazāks strāvas patēriņš ir otrs risinājums, izmantojot virkni sastāvdaļu, lai samazinātu 2,9 V līdz 2,7 V. Diodes ir sastāvdaļas ar nelielu sprieguma kritumu uz priekšu, un tās var veiksmīgi izmantot. Tā kā pašreizējā vērtība ir ļoti zema, testos tiek izvēlēts labākais manis izvēlētais diodes veids.

R1, D1, D2, D3 funkcija ir samazināt ieejas spriegumu. Džemperis J1 var novērst pēdējo diodes sprieguma kritumu, un ieejas spriegums var nedaudz samazināties. Izejas IC1 tiek padota uz taimeri IC2. Tā aktīvā vērtība ir zema, un funkcija ir iespējot taimeri. Diemžēl IC2 nav nevienas ievades tapas, kas ļauj iespējot šo IC bez apgrieztās ķēdes.

Es nolēmu iespējot taimeri ICM7555, pielietojot izeju IC1 kā mīnus spriegumu IC2 1. tapai. Sastāvdaļas C2, R3 nosaka taimera periodu, tas tiek noregulēts apmēram 2 sekundes. Rezistors R4 ierobežo strāvu, lai norādītu LED1 diode. Pārbaudītais spriegums no akumulatora ir savienots ar spaili ar tapām 1 (plus) un 2 (mīnus). R2, C1 vērtības ir ieteicamas no datu lapas.

Taimeris ICM7555 ir CMOS ekvivalents 555. Tā priekšrocība ir darba spriegums no 2,5 V un ļoti zems strāvas patēriņš. Otrajā attēlā ir ļoti vienkārša ķēde kā sprieguma monitors, ko iesaka datu lapa. Var izmantot arī šo shēmu, taču ICM7555 izmantošana ir priekšrocība zemā sprieguma dēļ, ko norāda mirgojoša gaismas diode, kas ir pamanāmāka.

3. solis: būvniecība

Detaļas ir pielodētas uz viena prototipēšanas dēļa gabala, kura izmērs ir 20x35 mm. Ārpus tāfeles ir LED diode, to var uzstādīt redzamā vietā. Uzraudzītais litija jonu akumulators ir savienots, izmantojot skrūvju spaiļu bloku. Dēlis ir pietiekami mazs, lai to varētu ievietot jebkurā ierīcē.

Savienojums ierīces iekšpusē ir vienkāršs: vienkārši pievienojiet vadus no spaiļu bloka pie akumulatora un urbiet caurumu gaismas diodēm un salabojiet to. Vadi var būt savienoti tieši ar akumulatora turētāja akumulatora poliem. Šajā gadījumā strāva tiek novadīta neatkarīgi, atkarībā no slēdža stāvokļa un indikators darbojas visu laiku.

Manā gadījumā pēc galvenā (zemsprieguma) slēdža esmu pievienojis zema līmeņa indikatoru. Ierīces iekšpusē esošās lādētāja plates dēļ, kas ir atsevišķi pievienota slēdzim un atsevišķi pie akumulatora, savienojuma vieta "pēc slēdža" nav skaidra. Es izmantoju vienkāršu risinājumu, savienojiet indikatoru tieši ar slodzi, līdzstrāvas motoru.

Prototipēšanas plāksnei ir nepieciešams vairāk laika, lai visas sastāvdaļas savienotu ar vadiem. Lai ietaupītu šo laiku, esmu izveidojis PCB, izmērs 20x40mm, ar caurumu detaļām. PCB satur tikai vienu slāni. Izmantojot SMD komponentus, var samazināt plates izmēru. Es neizveidoju šo dizainu sarežģītākas lodēšanas un manipulāciju dēļ ar ļoti mazām detaļām. Pievienoti Gerber faili PCB ražošanai.

4. solis. Secinājums

Aprakstīto, zema akumulatora uzlādes līmeņa indikatoru var izmantot jebkuram akumulatoram, kura spriegums pārsniedz 2,5 V. Šādā gadījumā izlaidiet diodes D1, D2 un D3 un pievienojiet R1 vienu sprieguma dalītāja daļu pretestību R5. R1 vērtība ir atkarīga no konstatētā sprieguma līmeņa U, un to var aprēķināt pēc:

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

Konstrukcija tiek veikta uz neliela PCB ar caurumu detaļām. Ja jūsu krājumā ir dažas SMD detaļas, es iesaku izmantot SMD komponentus.

Plāksnes izmērs varētu būt mazāks, un konstrukcija ļauj praktizēt SMD detaļu izmantošanu.

Paldies, ka lasījāt un jauku laiku būvniecībai.