Indicator de baterie de nivel scăzut: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Unele electrocasnice alimentate cu baterii Li-Ion, nu conțin un indicator de baterie descărcat. În cazul meu, este o măturătoare de podea reîncărcabilă cu o baterie de 3,7 V. Nu este ușor să determinați ora exactă pentru reîncărcare și atașare la priza principală. De obicei, reîncărc măturătorul la timp, când bateria este complet descărcată și motorul electric nu funcționează. O astfel de situație nu este foarte confortabilă, mai ales dacă trebuie să utilizați măturătorul imediat.

Căutam o soluție simplă, cum să detectez nivelul de tensiune la care ar trebui să aibă loc încărcarea. În acest articol este descris un indicator simplu al bateriei Li-Ion de nivel scăzut. Circuitul proiectat poate fi utilizat în orice dispozitiv electronic alimentat cu baterie Li-Ion și poate ajuta utilizatorul să încarce bateria în timp util. Indicatorul de baterie este dedicat pentru o singură celulă, dar poate fi ușor modificat în mai multe celule. Indicatorul ar putea fi utilizat pentru orice baterie cu o mică modificare a circuitului.

Principalul avantaj al indicatorului este consumul curent foarte mare, în medie sub 10 microAmp. Consumul curent depinde de starea indicatorului

Există trei funcții Stări ale indicatorului de nivel:

• LED-ul indicator se aprinde continuu: bateria este complet încărcată.
• LED-ul indicator clipește: bateria trebuie încărcată.
• Indicatorul LED nu este aprins: bateria este încărcată și dispozitivul este gata de utilizare

Pasul 1: Introducere Indicator de nivel al bateriei Li-Ion

Părți:

Toate piesele pot fi achiziționate cu mai puțin de 5 euro.

Iată lista:

• IC1 MC33164-3P, Micropower Sensing Under Voltage Circuit TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, CMOS Timer, LCSC PN C34608
• Rezistor R1, R2 10K, toate rezistențele, condensatoarele și componentele mici LCSC
• Rezistor R3 680K
• Rezistorul R4 680
• C1 condensator M1
• C2 condensator 1M
• C3 condensator 10M
• D1, D2, D3 diodă 1N5819, LCSC PN C2474
• Led diodă LED1 3mm, roșu
• Terminal cu șurub T1

Rezistoarele sunt pentru 0,25 W sau mai puțin, condensatoarele pentru 12V sau mai mult.

Instrumente:

• Ciocan de lipit
• Burghiu fără fir
• Pistol de lipit fierbinte

Pasul 2: Descrierea circuitului

Circuitul integrat MC33164-3P este inima indicatorului de nivel. Informații detaliate pentru această componentă sunt aici.

Descriere simplă a circuitului: este microputeră sub tensiune IC de detectare, în pachet de plastic cu trei pini, similar tranzistorului de mică putere. MC33164 este proiectat ca circuit de resetare pentru microprocesor, în caz de cădere de putere.

Acesta detectează tensiunea pe pinul 2. Compară tensiunea detectată cu tensiunea de referință, în cazul nostru 2.7V. Rezultatul poate fi evaluat ca valoare a tensiunii pe pinul 1. Dacă tensiunea detectată este mai mică de 2, 7V, ieșirea este mică și aproape de 0V. Dacă tensiunea de intrare este peste 2, 7V, valoarea prezentată pe pinul 1 este de aproximativ 3V sau mai mult.

Valoarea de referință tipică pentru MC33164-3P (3 după liniuță înseamnă 3V) este 2, 71V. La această valoare exact, valoarea de ieșire este modificată. (Nu luați în considerare histerezisul.) Tensiunile pentru o baterie Li-Ion cu o celulă sunt: tensiunea maximă este de 4,2V, tensiunea tipică de 3,7V și tensiunea minimă de la 2,8 la 3V, presupuneți că 2,9V. Tensiunea minimă este prezentă la sfârșitul ciclului de descărcare și acest nivel de tensiune ar trebui să activeze indicatorul nostru de nivel scăzut.

Tensiunea de referință pentru MC33164 este prea mică comparând cerințele noastre. Există 2 soluții pentru reducerea tensiunii. Primul și cel mai simplu este divizorul de tensiune. Dar, divizorul consumă curent suplimentar. A doua soluție consumă mai puțin curent, folosind unele componente din serie pentru a reduce 2.9V la 2.7V. Diodele sunt componente cu o anumită cădere de tensiune în direcția înainte și ar putea fi utilizate cu succes. Datorită valorii curente foarte mici, cel mai bun tip de diodă pe care l-am ales prin teste.

Funcția lui R1, D1, D2, D3 este de a reduce tensiunea de intrare. Jumperul J1 ar putea elimina ultima cădere de tensiune a diodei și tensiunea de intrare ar putea fi ușor scăzută. Ieșirea IC1 este alimentată cu temporizatorul IC2. Valoarea sa activă este scăzută și funcția este de a activa temporizatorul. Din păcate, nu există niciun pin de intrare pe IC2, care să permită activarea acestui IC fără niciun circuit invers.

Am decis să activez cronometrul ICM7555 aplicând ieșirea IC1 ca tensiune minus la pinul 1 al IC2. Componentele C2, R3 determină perioada temporizatorului, este reglat timp de aproximativ 2 secunde. Rezistorul R4 limitează curentul pentru indicarea diodei LED1. Tensiunea testată de la baterie este conectată la terminal cu pinii 1 (plus) și 2 (minus). Valorile pentru R2, C1 sunt recomandate din fișa tehnică.

Timerul ICM7555 este echivalentul CMOS al 555. Avantajul său este tensiunea de lucru de la 2,5V și consumul de curent foarte scăzut. Pe a doua imagine există un circuit foarte simplu ca monitor de tensiune recomandat de foaia tehnică. Această schemă ar putea fi utilizată, de asemenea, dar folosirea ICM7555 este un avantaj, din cauza tensiunii de nivel scăzut indicată de LED-ul intermitent, care este mai vizibil.

Pasul 3: Construcție

Piesele sunt lipite pe o bucată de placă de prototipare cu dimensiunea 20x35mm. În afara plăcii este diodă cu LED-uri, ar putea fi montat pe un loc vizibil. Bateria Li-Ion monitorizată este conectată printr-un bloc de șuruburi. Placa este suficient de mică pentru a fi inserată pe orice dispozitiv.

Conexiunea în interiorul dispozitivului este simplă: conectați doar firele de la blocul de borne la baterie și găuriți orificiul pentru LED și fixați-l. Sârmele ar putea fi conectate direct la stâlpii bateriei de pe suportul bateriei. În acest caz, curentul se scurge independent, în raport cu poziția comutatorului și indicatorul funcționează tot timpul.

În cazul meu, am conectat un indicator de nivel scăzut după comutatorul principal (tensiune scăzută). Datorită plăcii de încărcare din interiorul dispozitivului, care este conectat separat pentru a comuta și separat pentru baterie, locul de conectare „după comutator” nu este clar. Folosesc o soluție simplă, conectez indicatorul direct la încărcare, motorul de curent continuu.

Placa de prototipare necesită mai mult timp pentru a conecta toate componentele prin fire. Pentru a economisi acest timp, am proiectat PCB, dimensiunea 20x40mm, cu componente orificiale trecătoare. PCB conține doar un singur strat. Utilizarea componentelor SMD poate reduce dimensiunea plăcii. Nu am realizat acest design din cauza lipirii și manipulării mai complexe cu piese foarte mici. Fișierele Gerber pentru fabricarea PCB sunt atașate.

Pasul 4: Concluzie

Indicatorul descris de nivel scăzut al bateriei poate fi utilizat pentru orice baterie cu tensiune mai mare de 2,5V. Într-un astfel de caz, săriți diodele D1, D2 și D3 și adăugați un rezistor R5 ca parte a divizorului de tensiune la R1. Valoarea lui R1 depinde de nivelul de tensiune U detectat și ar putea fi calculată prin:

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

Construcția se face pe un mic PCB cu componente orificiale trecătoare. Dacă aveți în stoc câteva piese SMD, vă recomand să utilizați componente SMD.

Dimensiunea plăcii ar putea fi mai mică, iar construcția vă permite să practicați utilizarea pieselor SMD.

Vă mulțumim că ați citit și să vă distrați frumos cu construcția.