Indicador de bateria de baix nivell: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Alguns electrodomèstics que funcionen amb bateries de ions de Li no contenen cap indicador de bateria baixa. En el meu cas, és una escombradora recarregable amb una bateria de 3,7 V. No és fàcil determinar el moment exacte per recarregar-lo i connectar-lo al sòcol principal. Normalment, recarrego l’escombradora a temps, quan la bateria està totalment esgotada i el motor elèctric no funciona. Aquesta situació no és molt còmoda, sobretot, si necessiteu utilitzar l’escombradora immediatament.

Buscava una solució senzilla, com detectar el nivell de tensió en què s’hauria de produir la càrrega. En aquest article es descriu un senzill indicador de bateria de ió de baix nivell. El circuit dissenyat es pot utilitzar en qualsevol dispositiu electrònic alimentat per bateria de ions de li i pot ajudar l’usuari a carregar la bateria en el moment adequat. L'indicador de bateria està dedicat a una cel·la, però es pot modificar fàcilment a més cel·les. L'indicador es podria utilitzar per a qualsevol bateria amb una petita modificació del circuit.

El principal avantatge de l'indicador és el consum actual molt llei, de mitjana menys de 10 microamplificadors. El consum actual depèn de l'estat de l'indicador

Hi ha tres estats de funcions de l'indicador de nivell:

• El LED indicador s’encén contínuament: la bateria està completament carregada.
• El LED indicador parpelleja: cal carregar la bateria.
• El LED indicador no està encès: la bateria està carregada i el dispositiu està a punt per utilitzar-se

Pas 1: Introducció Indicador de nivell de la bateria de ions de li

Parts:

Totes les peces es podrien comprar per menys de 5 euros.

Aquí teniu la llista:

• IC1 MC33164-3P, Micropower Sensor de subtensió Circuit TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, temporitzador CMOS, LCSC PN C34608
• Resistència R1, R2 10K, totes les resistències, condensadors i components petits LCSC
• Resistència R3 680K
• Resistència R4 680
• Condensador C1 M1
• Condensador C2 1M
• Condensador C3 10M
• Díode D1, D2, D3 1N5819, LCSC PN C2474
• LED de díode LED1 de 3 mm, vermell
• Terminal de cargol T1

Els resistors són de 0,25 W o menys, els condensadors de 12V o més.

Eines:

• Soldador
• Trepant sense fil
• Pistola de cola calenta

Pas 2: Descripció del circuit

El circuit integrat MC33164-3P és el cor de l’indicador de nivell. La informació detallada d’aquest component es troba aquí.

Descripció senzilla del circuit: és microenergia sota CI de detecció de voltatge, en paquet de plàstic de tres pins, similar al transistor de baixa potència. MC33164 està dissenyat com a circuit de reinici per microprocessador, en cas de caiguda de potència.

Detecta la tensió al pin 2. Compara la tensió detectada amb la tensió de referència, en el nostre cas de 2.7V. El resultat es podria avaluar com a valor de tensió al pin 1. Si el voltatge detectat és inferior a 2, 7V, la sortida és baixa i propera a 0V. Si la tensió d’entrada és superior a 2, 7V, el valor presentat al pin 1 és d’uns 3V o més.

El valor de referència típic per a MC33164-3P (3 després del guió significa 3V) és 2, 71V. En aquest valor, es canvia exactament el valor de sortida. (No tingueu en compte la histèresi.) Els voltatges per a una bateria de ions de ions de Li són: la tensió màxima és de 4,2V, la tensió típica és de 3,7V i la tensió mínima és de 2,8 a 3V, suposem que és de 2,9V. Hi ha una tensió mínima al final del cicle de descàrrega i aquest nivell de tensió hauria d’activar el nostre indicador de nivell baix.

El voltatge de referència per a MC33164 és massa baix en comparació amb els nostres requisits. Hi ha 2 solucions per reduir la tensió. El primer i el més senzill és el divisor de tensió. Però, el divisor consumeix corrent addicional. La segona solució és consumir menys corrent, fent servir alguns components de sèrie per reduir 2,9 V a 2,7 V. Els díodes són components amb certa caiguda de tensió en direcció cap endavant i es podrien utilitzar amb èxit. A causa d'un valor de corrent molt baix, el millor tipus de díode que tinc triat per proves.

La funció de R1, D1, D2, D3 és reduir la tensió d’entrada: el pont J1 podria eliminar l’última caiguda de tensió del díode i la tensió d’entrada es podria reduir lleugerament. La sortida IC1 s’alimenta al temporitzador IC2. El seu valor actiu és baix i la funció és habilitar el temporitzador. Malauradament, no hi ha cap pin d'entrada a IC2, que permeti habilitar aquest IC sense cap circuit invertit.

Vaig decidir habilitar el temporitzador ICM7555 aplicant la sortida IC1 com a tensió menys al pin 1 de IC2. Els components C2, R3 determinen el període del temporitzador, s’ajusta durant uns 2 segons. La resistència R4 limita el corrent per indicar el díode LED1. La tensió provada de la bateria es connecta al terminal amb els pins 1 (més) i 2 (menys). Es recomanen valors per a R2, C1 a partir del full de dades.

El temporitzador ICM7555 és equivalent a CMOS de 555. El seu avantatge és la tensió de treball de 2,5 V i el consum de corrent molt baix. A la segona imatge hi ha un circuit molt senzill com a monitor de tensió recomanat per la fitxa tècnica. Aquest esquema també es podria utilitzar, però l’ús d’ICM7555 és avantatjós, a causa del voltatge de baix nivell que indica el LED intermitent, que es nota més.

Pas 3: construcció

Les peces es solden en una peça de tauler de prototipat de mida 20x35mm. Fora de la placa hi ha un díode LED, que es podria muntar en un lloc visible. La bateria Li-Ion supervisada es connecta mitjançant un bloc de bornes de cargol. El tauler és prou petit per inserir-lo a qualsevol dispositiu.

La connexió a l'interior del dispositiu és senzilla: només heu de connectar els cables del bloc de terminals a la bateria i foradar el LED i solucionar-lo. Els cables es podrien connectar directament als pals de la bateria del suport de la bateria. En aquest cas, el corrent s’esgota independentment, en relació amb la posició del commutador i l’indicador funciona tot el temps.

En el meu cas, he connectat un indicador de baix nivell després del commutador principal (baixa tensió). A causa de la placa de carregador que hi ha dins del dispositiu, que es connecta per separat per canviar i per separat a la bateria, el lloc de connexió "després del commutador" no està clar. Faig servir una solució senzilla, connecto l'indicador directament a la càrrega, el motor de corrent continu.

La placa de prototipatge requereix més temps per connectar tots els components mitjançant cables. Per estalviar temps, he dissenyat PCB de mida 20x40mm, amb components de forats passants. El PCB només conté una capa. L’ús de components SMD pot reduir la mida de la placa. No vaig fer aquest disseny a causa de la soldadura i manipulació més complexa amb peces molt petites. S'adjunten fitxers Gerber per a la fabricació de PCB.

Pas 4: Conclusió

L'indicador de nivell de bateria descrit es pot utilitzar per a qualsevol bateria amb una tensió superior a 2,5 V. En aquest cas, salteu els díodes D1, D2 i D3 i afegiu una resistència R5 com a part del divisor de tensió a R1. El valor de R1 depèn del nivell de tensió detectat U i es podria calcular mitjançant:

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

La construcció es fa sobre un petit PCB amb components de forats passants. Si teniu al vostre estoc algunes peces SMD, us recomano utilitzar components SMD.

La mida del tauler podria ser més petita i la construcció us permet practicar l’ús de peces SMD.

Gràcies per llegir i passar una bona estona amb la construcció.