Låg nivå batteriindikator: 4 steg

2025 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2025-01-13 06:58

Vissa hushållsapparater som drivs med Li-Ion-batterier innehåller ingen indikator för lågt batteri. I mitt fall är det en laddningsbar golvmaskin med ett 3,7 V batteri. Det är inte lätt att bestämma en exakt tid för att ladda den och fästa den på huvuduttaget. Vanligtvis laddar jag upp sopmaskinen i tid, när batteriet är helt urladdat och elmotorn inte går. En sådan situation är inte särskilt bekväm, särskilt om du behöver använda en sopmaskin omedelbart.

Jag letade efter en enkel lösning, hur man upptäcker spänningsnivå vid vilken laddning ska ske. I den här artikeln beskrivs en enkel lågnivå litiumjonbatteriindikator. Designad krets kan användas i alla elektroniska enheter som drivs av Li-Ion-batteri och kan hjälpa användaren att ladda batteriet i rätt tid. Batteriindikatorn är avsedd för en cell, men kan enkelt ändras till fler celler. Indikatorn kan användas för alla batterier med liten ändring av kretsen.

Huvudfördelen med indikatorn är mycket laglig strömförbrukning, i genomsnitt mindre än 10 mikroAmp. Nuvarande förbrukning beror på indikatorstatus

Det finns tre funktioner för nivåindikator:

• Indikatorlampan lyser kontinuerligt: batteriet är fulladdat.
• Indikatorlampan blinkar: batteriet måste laddas.
• Indikatorlampan lyser inte: batteriet är laddat och enheten är klar att använda

Steg 1: Introduktion Li-Ion batterinivåindikator

Delar:

Alla delar kan köpas för mindre än 5 euro.

Här är listan:

• IC1 MC33164-3P, Micropower underspänningsavkänning Circuit TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, CMOS -timer, LCSC PN C34608
• R1, R2 motstånd 10K, alla motstånd, kondensatorer och små komponenter LCSC
• R3 -motstånd 680K
• R4 -motstånd 680
• C1 kondensator M1
• C2 kondensator 1M
• C3 kondensator 10M
• D1, D2, D3 -diod 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 -diod LED 3mm, röd
• T1 skruvterminal

Motstånd är för 0,25 W eller mindre, kondensatorer för 12V eller mer.

Verktyg:

• Lödkolv
• Sladdlös borr
• Lim pistol

Steg 2: Kretsbeskrivning

Integrerad krets MC33164-3P är hjärtat i nivåindikatorn. Detaljerad information om denna komponent finns här.

Enkel beskrivning av krets: Det är mikropower under spänningsavkänande IC, i trepinnar plastförpackning, liknande transistor med låg effekt. MC33164 är utformad som återställningskrets för mikroprocessor vid strömavbrott.

Den detekterar spänning på stift 2. Jämför detekterad spänning med referensspänning, i vårt fall 2,7V. Resultatet kan utvärderas som spänningsvärde på stift 1. Om detekterad spänning är mindre än 2, 7V är utgången låg och nära 0V. Om ingångsspänningen är över 2, 7V är det presenterade värdet på stift 1 cirka 3V eller mer.

Typiskt referensvärde för MC33164-3P (3 efter streck betyder 3V) är 2, 71V. Exakt på detta värde ändras utgångsvärdet. (Tänk inte på hysteres.) Spänningar för ett cellers Li-Ion-batteri är: maximal spänning är 4,2V, typisk spänning 3,7V och minsta spänning är från 2,8 till 3V, antar 2,9V. Minsta spänning finns i slutet av urladdningscykeln och denna spänningsnivå bör aktivera vår lågnivåindikator.

Referensspänning för MC33164 är för låg jämfört med våra krav. Det finns 2 lösningar för att minska spänningen. Den första och enklaste är spänningsdelaren. Men divider förbrukar extra ström. Mindre strömförbrukning är den andra lösningen, med vissa komponenter i serie för att minska 2,9V till 2,7V. Dioder är komponenter med något spänningsfall i riktning framåt och de kan användas framgångsrikt. På grund av mycket lågt strömvärde, den bästa diodtyp jag har valt genom tester.

Funktionen för R1, D1, D2, D3 är att minska ingångsspänningen. Bygel J1 kan eliminera det sista diodspänningsfallet och ingångsspänningen kan minskas något. Utgång IC1 matas till timer IC2. Dess aktiva värde är lågt och funktionen är att aktivera timer. Tyvärr finns det ingen ingångsstift på IC2, som gör det möjligt att aktivera denna IC utan någon inverteringskrets.

Jag bestämde mig för att aktivera timern ICM7555 genom att applicera utgång IC1 som minus spänning till stift 1 på IC2. Komponenterna C2, R3 bestämmer tidsperioden, den justeras i cirka 2 sekunder. Motstånd R4 begränsar strömmen för indikering av LED1 -diod. Testad spänning från batteriet är ansluten till terminalen med stift 1 (plus) och 2 (minus). Värden för R2, C1 rekommenderas från databladet.

Timer ICM7555 är CMOS -ekvivalent med 555. Dess fördel är arbetsspänning från 2,5V och mycket låg strömförbrukning. På den andra bilden finns en mycket enkel krets som spänningsmonitor som rekommenderas av datablad. Detta schema kan också användas, men att använda ICM7555 är fördel, på grund av låg spänning som indikeras av blinkande LED, vilket är mer märkbart.

Steg 3: Konstruktion

Delar är lödda på en bit prototypplatta med storlek 20x35mm. Utanför brädet finns LED -diod, kan monteras på synlig plats. Övervakat Li-Ion-batteri är anslutet via skruvplint. Kortet är tillräckligt litet för att sättas in i vilken enhet som helst.

Anslutningen inuti enheten är enkel: anslut bara kablar från kopplingsplint till batteri och borra hål för LED och fixa det. Ledningar kan anslutas direkt till batteripolerna på batterihållaren. I detta fall dräneras strömmen oberoende, i förhållande till omkopplarens läge och indikatorn fungerar hela tiden.

I mitt fall har jag anslutit lågnivåindikator efter huvudströmbrytaren (lågspänning). På grund av laddarkortet inuti enheten, som är anslutet separat till switch och separat till batteri, är anslutningsplatsen "efter switch" inte klar. Jag använder en enkel lösning, anslut indikatorn direkt till lasten, likströmsmotor.

Prototypkort kräver mer tid för att ansluta alla komponenter med ledningar. För att spara denna tid har jag designat kretskort, storlek 20x40mm, med genomgående hålskomponenter. PCB innehåller bara ett lager. Om du använder SMD -komponenter kan du minska kortstorleken. Jag gjorde inte denna design på grund av mer komplex lödning och manipulering med mycket små delar. Gerber -filer för PCB -tillverkning bifogas.

Steg 4: Slutsats

Beskrivad, låg batterinivåindikator kan användas för alla batterier med spänning över 2,5V. I ett sådant fall hoppa över dioderna D1, D2 och D3 och lägg till ett motstånd R5 som en del av spänningsdelaren till R1. Värdet på R1 beror på detekterad spänningsnivå U och kan beräknas med:

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

Konstruktionen görs på en liten PCB med genomgående hålskomponenter. Om du har några SMD -delar i lager, rekommenderar jag att du använder SMD -komponenter.

Skivans storlek kan vara mindre och konstruktionen låter dig öva på att använda SMD -delar.

Tack för att du läser och ha det trevligt med bygget.