Indikátor vybité baterie: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Některé domácí spotřebiče napájené Li-Ion bateriemi neobsahují indikátor vybité baterie. V mém případě se jedná o dobíjecí zametací stroj s jednou 3,7 V baterií. Není snadné určit přesný čas dobití a připojení k hlavní zásuvce. Obvykle zametač dobíjím včas, když je baterie zcela vybitá a elektrický motor neběží. Taková situace není příliš pohodlná, zvláště pokud potřebujete zametač použít okamžitě.

Hledal jsem jednoduché řešení, jak zjistit úroveň napětí, při které by mělo dojít k nabíjení. V tomto článku je popsán jednoduchý indikátor nízké úrovně Li-Ion baterie. Navržený obvod lze použít v jakémkoli elektronickém zařízení napájeném Li-Ion baterií a může uživateli pomoci včas nabít baterii. Indikátor baterie je určen pro jeden článek, ale lze jej snadno upravit na více článků. Indikátor lze použít pro jakoukoli baterii s malou úpravou obvodu.

Hlavní výhodou indikátoru je velmi zákonná spotřeba proudu, v průměru méně než 10 mikroAmpérů. Aktuální spotřeba závisí na stavu indikátoru

Existují tři funkce Stavy indikátoru úrovně:

• Kontrolka LED svítí nepřetržitě: baterie je plně nabitá.
• Kontrolka LED bliká: baterii je třeba nabít.
• Indikátor LED nesvítí: baterie je nabitá a zařízení je připraveno k použití

Krok 1: Úvod Indikátor stavu baterie Li-Ion

Díly:

Všechny díly bylo možné zakoupit za méně než 5 EUR.

Zde je seznam:

• IC1 MC33164-3P, Micropower Podpětí snímací obvod TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, časovač CMOS, LCSC PN C34608
• Rezistor R1, R2 10K, všechny odpory, kondenzátory a malé součásti LCSC
• Rezistor R3 680K
• Rezistor R4 680
• Kondenzátor C1 M1
• Kondenzátor C2 1M
• Kondenzátor C3 10M
• D1, D2, D3 dioda 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 dioda LED 3mm, červená
• Šroubová svorka T1

Rezistory jsou pro 0,25 W nebo méně, kondenzátory pro 12V nebo více.

Nástroje:

• Páječka
• Akumulátorová vrtačka
• Horká lepicí pistole

Krok 2: Popis obvodu

Integrovaný obvod MC33164-3P je srdcem indikátoru hladiny. Podrobné informace o této součásti jsou zde.

Jednoduchý popis obvodu: Jedná se o mikroenergii pod napětím snímající integrovaný obvod, v plastovém pouzdře se třemi vývody, podobně jako tranzistor s nízkým výkonem. MC33164 je navržen jako resetovací obvod pro mikroprocesor pro případ výpadku napájení.

Detekuje napětí na pinu 2. Porovnává detekované napětí s referenčním napětím, v našem případě 2,7V. Výsledek lze vyhodnotit jako hodnotu napětí na pinu 1. Pokud je detekované napětí menší než 2, 7V, výstup je nízký a blíží se 0V. Pokud je vstupní napětí vyšší než 2, 7 V, je zobrazená hodnota na pinu 1 přibližně 3 V nebo více.

Typická referenční hodnota pro MC33164-3P (3 po pomlčce znamená 3V) je 2, 71V. Přesně na této hodnotě se změní výstupní hodnota. (Neberou v úvahu hysterezi.) Napětí pro jednu Li-Ion baterii jsou: maximální napětí je 4,2 V, typické napětí 3,7 V a minimální napětí je od 2,8 do 3 V, předpokládejme 2,9 V. Na konci vybíjecího cyklu je přítomno minimální napětí a tato úroveň napětí by měla aktivovat náš indikátor nízké hladiny.

Ve srovnání s našimi požadavky je referenční napětí pro MC33164 příliš nízké. Existují 2 řešení ke snížení napětí. První a nejjednodušší je dělič napětí. Dělič však spotřebovává extra proud. Méně náročné na spotřebu je druhé řešení, které využívá některé součásti v sérii ke snížení 2,9 V na 2,7 V. Diody jsou součástky s určitým poklesem napětí v dopředném směru a mohly by být úspěšně použity. Vzhledem k velmi nízké hodnotě proudu jsem si testem vybral nejlepší typ diody, který jsem vybral.

Funkce R1, D1, D2, D3 je snížení vstupního napětí. Propojka J1 by mohla eliminovat pokles posledního napětí diody a vstupní napětí by mohlo být mírně sníženo. Výstup IC1 je přiváděn do časovače IC2. Jeho aktivní hodnota je nízká a funkcí je povolit časovač. Bohužel na IC2 není žádný vstupní pin, který by umožnil tento IC bez jakéhokoli invertního obvodu.

Rozhodl jsem se povolit časovač ICM7555 aplikací výstupu IC1 jako mínus napětí na pin 1 IC2. Komponenty C2, R3 určují dobu časovače, která se upravuje asi na 2 sekundy. Rezistor R4 omezuje proud pro indikaci diody LED1. Testované napětí z baterie je připojeno ke svorce s piny 1 (plus) a 2 (minus). Hodnoty R2, C1 jsou doporučeny z datového listu.

Časovač ICM7555 je CMOS ekvivalentní 555. Jeho výhodou je pracovní napětí od 2,5 V a velmi nízká spotřeba proudu. Na druhém obrázku je velmi jednoduchý obvod jako monitor napětí doporučený datovým listem. Toto schéma lze také použít, ale použití ICM7555 je výhodné, protože nízké napětí je indikováno blikáním LED, což je více patrné.

Krok 3: Konstrukce

Díly jsou připájeny na jeden kus prototypovací desky o rozměrech 20x35 mm. Vně desky je LED dioda, lze namontovat na viditelné místo. Monitorovaná Li-Ion baterie je připojena pomocí šroubové svorkovnice. Deska je dostatečně malá, aby se dala vložit do jakéhokoli zařízení.

Připojení uvnitř zařízení je jednoduché: stačí připojit vodiče ze svorkovnice k baterii a vyvrtat otvor pro LED a opravit. Dráty lze připojit přímo k pólům baterie na držáku baterie. V tomto případě je proud vypouštěn nezávisle, ve vztahu k poloze spínače a indikátor funguje po celou dobu.

V mém případě jsem připojil indikátor nízké hladiny za hlavní (nízké napětí) spínač. Kvůli desce nabíječky uvnitř zařízení, která je připojena samostatně k přepínání a samostatně k baterii, není místo připojení „po přepnutí“jasné. Používám jednoduché řešení, připojte indikátor přímo k zátěži, stejnosměrnému motoru.

Prototypovací deska vyžaduje více času pro připojení všech komponent pomocí vodičů. Abych ušetřil tento čas, navrhl jsem desku plošných spojů o rozměrech 20x40 mm s prvky skrz průchozí otvor. PCB obsahuje pouze jednu vrstvu. Použití komponent SMD může zmenšit velikost desky. Tento návrh jsem nevytvořil kvůli složitějšímu pájení a manipulaci s velmi malými částmi. Soubory Gerber pro výrobu DPS jsou přiloženy.

Krok 4: Závěr

Popsaný indikátor slabé baterie lze použít pro jakoukoli baterii s napětím vyšším než 2,5V. V takovém případě přeskočte diody D1, D2 a D3 a přidejte jeden odpor R5 jako součást děliče napětí k R1. Hodnota R1 závisí na detekované úrovni napětí U a může být vypočítána podle:

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

Konstrukce se provádí na malé desce plošných spojů s průchozími součástmi. Pokud máte na skladě některé SMD díly, doporučuji použít SMD komponenty.

Velikost desky by mohla být menší a konstrukce vám umožňuje procvičovat používání SMD dílů.

Děkuji za přečtení a přeji příjemné chvíle se stavbou.