Inhoudsopgave:
2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-13 06:57
Sommige huishoudelijke apparaten die werken op Li-Ion-batterijen, bevatten geen indicator voor een bijna lege batterij. In mijn geval is het een oplaadbare veegmachine met één batterij van 3,7 V. Het is niet eenvoudig om een exacte tijd te bepalen om hem op te laden en hem op het stopcontact te bevestigen. Meestal laad ik de veegmachine op tijd op, als de accu helemaal leeg is en de elektromotor niet draait. Een dergelijke situatie is niet erg comfortabel, vooral als u de veegmachine onmiddellijk moet gebruiken.
Ik was op zoek naar een eenvoudige oplossing, hoe het spanningsniveau te detecteren waarop het opladen zou moeten plaatsvinden. In dit artikel wordt een eenvoudige indicator voor een laag niveau Li-Ion batterij beschreven. Ontworpen circuit kan worden gebruikt in elk elektronisch apparaat dat wordt aangedreven door een Li-Ion-batterij en kan de gebruiker helpen de batterij op tijd op te laden. De batterij-indicator is bedoeld voor één cel, maar kan eenvoudig worden aangepast naar meer cellen. De indicator kan voor elke batterij worden gebruikt met een kleine wijziging van het circuit.
Het belangrijkste voordeel van de indicator is het zeer wetmatige stroomverbruik, gemiddeld minder dan 10 microampère. Stroomverbruik is afhankelijk van de status van de indicator
Er zijn drie Functies Statussen van Level Indicator:
- Indicator LED brandt continu: de batterij is volledig opgeladen.
- Indicator LED knippert: de batterij moet worden opgeladen.
- Indicatie-LED brandt niet: de batterij is opgeladen en het apparaat is klaar voor gebruik
Stap 1: Introductie Li-Ion batterijniveau-indicator
Onderdelen:
Alle onderdelen waren te koop voor minder dan 5 euro.
Hier is de lijst:
- IC1 MC33164-3P, Micropower onderspanningsdetectiecircuit TO-92, LCSC PN C145176
- IC2 ICM7555, CMOS-timer, LCSC PN C34608
- R1, R2 weerstand 10K, alle weerstanden, condensatoren en kleine componenten LCSC
- R3-weerstand 680K
- R4-weerstand 680
- C1 condensator M1
- C2 condensator 1M
- C3 condensator 10M
- D1, D2, D3 diode 1N5819, LCSC PN C2474
- LED1 diode led 3mm, rood
- T1 schroefaansluiting
Weerstanden zijn voor 0,25 W of minder, condensatoren voor 12V of meer.
Gereedschap:
- Soldeerbout
- Draadloze boor
- Heet lijmpistool
Stap 2: Circuitbeschrijving
Geïntegreerde schakeling MC33164-3P is het hart van de niveau-indicator. Gedetailleerde informatie voor dit onderdeel vindt u hier.
Eenvoudige beschrijving van het circuit: het is een micropower onder spanningsdetectie IC, in een plastic verpakking met drie pinnen, vergelijkbaar met een laagvermogentransistor. MC33164 is ontworpen als resetcircuit voor microprocessor, in geval van stroomuitval.
Het detecteert spanning op pin 2. Vergelijkt gedetecteerde spanning met referentiespanning, in ons geval 2,7V. Het resultaat kan worden geëvalueerd als spanningswaarde op pin 1. Als de gedetecteerde spanning lager is dan 2, 7V, is de output laag en dicht bij 0V. Als de ingangsspanning hoger is dan 2, 7V, is de gepresenteerde waarde op pin 1 ongeveer 3V of meer.
Typische referentiewaarde voor MC33164-3P (3 na streepje betekent 3V), is 2, 71V. Precies op deze waarde wordt de uitgangswaarde gewijzigd. (Houd geen rekening met hysterese.) Spanningen voor een Li-Ion-batterij met één cel zijn: maximale spanning is 4,2 V, typische spanning 3,7 V en minimale spanning is 2,8 tot 3 V, neem aan dat 2,9 V is. Minimale spanning is aanwezig aan het einde van de ontlaadcyclus en dit spanningsniveau zou onze laagniveau-indicator moeten activeren.
Referentiespanning voor MC33164 is te laag in vergelijking met onze vereisten. Er zijn 2 oplossingen om de spanning te verlagen. De eerste en de eenvoudigste is de spanningsdeler. Maar de verdeler verbruikt extra stroom. Minder stroomverbruik is de tweede oplossing, waarbij sommige componenten in serie worden gebruikt om 2,9 V tot 2,7 V te verminderen. Diodes zijn componenten met enige spanningsval in voorwaartse richting en ze kunnen met succes worden gebruikt. Vanwege de zeer lage stroomwaarde, heb ik door tests het beste diodetype gekozen.
De functie van R1, D1, D2, D3 is om de ingangsspanning te verlagen. Jumper J1 kan de laatste diodespanningsval elimineren en de ingangsspanning kan enigszins worden verlaagd. Uitgang IC1 wordt toegevoerd aan timer IC2. De actieve waarde is laag en de functie is om de timer in te schakelen. Helaas is er geen ingangspin op IC2, waardoor dit IC kan worden ingeschakeld zonder een invertcircuit.
Ik besloot om timer ICM7555 in te schakelen door uitgang IC1 als minspanning toe te passen op pin 1 van IC2. Componenten C2, R3 bepalen de tijdsduur van de timer, deze wordt ingesteld op ongeveer 2 seconden. Weerstand R4 begrenst de stroom voor het aangeven van LED1-diode. De geteste spanning van de batterij is aangesloten op de terminal met pinnen 1 (plus) en 2 (min). Waarden voor R2, C1 worden aanbevolen uit het gegevensblad.
Timer ICM7555 is CMOS-equivalent van 555. Het voordeel is een werkspanning van 2,5 V en een zeer laag stroomverbruik. Op de tweede foto is er een heel eenvoudig circuit als een spanningsmonitor die wordt aanbevolen door de datasheet. Dit schema kan ook worden gebruikt, maar het gebruik van ICM7555 is een voordeel, vanwege de lage spanning die wordt aangegeven door een knipperende LED, wat meer opvalt.
Stap 3: constructie
Onderdelen zijn gesoldeerd op één stuk prototyping board met een afmeting van 20x35mm. Buiten het bord is een LED-diode, kan op een zichtbare plaats worden gemonteerd. Bewaakte Li-Ion-accu is aangesloten via schroefklemmenblok. Het bord is klein genoeg om in elk apparaat te worden geplaatst.
Aansluiting in het apparaat is eenvoudig: sluit gewoon de draden van het aansluitblok aan op de batterij en boor een gat voor de LED en bevestig het. Draden kunnen rechtstreeks worden aangesloten op de batterijpolen op de batterijhouder. In dit geval wordt de stroom onafhankelijk afgevoerd, in verhouding tot de schakelaarpositie en werkt de indicator de hele tijd.
In mijn geval heb ik een laagniveau-indicator aangesloten na de hoofdschakelaar (laagspanning). Vanwege het laadbord in het apparaat, dat afzonderlijk is aangesloten op de schakelaar en apart op de batterij, is de verbindingsplaats "na schakelaar" niet duidelijk. Ik gebruik een eenvoudige oplossing, sluit de indicator rechtstreeks aan op de belasting, DC-motor.
Prototyping board heeft meer tijd nodig om alle componenten met draden te verbinden. Om deze tijd te besparen, heb ik PCB's, maat 20x40mm, ontworpen met doorlopende componenten. PCB bevat slechts één laag. Het gebruik van SMD-componenten kan de bordgrootte verkleinen. Ik heb dit ontwerp niet gemaakt vanwege het complexere solderen en manipuleren met zeer kleine onderdelen. Gerber-bestanden voor PCB-fabricage zijn bijgevoegd.
Stap 4: Conclusie
De beschreven indicator voor laag batterijniveau kan worden gebruikt voor elke batterij met een spanning van meer dan 2,5 V. Sla in een dergelijk geval de diodes D1, D2 en D3 over en voeg een weerstand R5 toe als onderdeel van de spanningsdeler aan R1. De waarde van R1 hangt af van het gedetecteerde spanningsniveau U en kan worden berekend door:
R5 = 2,7*R1/(U-2,7)
De constructie wordt gedaan op een kleine PCB met doorlopende componenten. Als u enkele SMD-onderdelen in uw voorraad heeft, raad ik u aan om SMD-componenten te gebruiken.
De grootte van het bord kan kleiner zijn en de constructie stelt je in staat om te oefenen met het gebruik van SMD-onderdelen.
Bedankt voor het lezen en veel plezier met de bouw.