Chỉ báo mức pin thấp: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Một số thiết bị gia dụng được cung cấp bởi Pin Li-Ion, không có đèn báo pin yếu. Trong trường hợp của tôi, nó là một máy quét sàn có thể sạc lại với một pin 3,7 V. Không dễ để xác định thời điểm chính xác để sạc lại và gắn nó vào ổ cắm chính. Thông thường, tôi sạc lại máy quét kịp thời, khi ắc quy đã hết và động cơ điện không chạy. Tình hình như vậy không thoải mái lắm, đặc biệt, nếu bạn cần sử dụng xe quét ngay lập tức.

Tôi đang tìm kiếm giải pháp đơn giản, làm thế nào để phát hiện mức điện áp mà tại đó quá trình sạc sẽ xảy ra. Trong bài viết này mô tả chỉ báo Pin Li-Ion mức thấp đơn giản. Mạch được thiết kế có thể được sử dụng trong bất kỳ thiết bị điện tử nào chạy bằng Pin Li-Ion và có thể giúp người dùng sạc pin trong thời gian thích hợp. Chỉ báo Pin dành riêng cho một ô, nhưng có thể dễ dàng sửa đổi thành nhiều ô hơn. Chỉ báo có thể được sử dụng cho bất kỳ pin nào có sửa đổi nhỏ về mạch.

Ưu điểm chính của chỉ báo là mức tiêu thụ hiện tại rất đúng luật, trung bình dưới 10 microAmps. Mức tiêu thụ hiện tại phụ thuộc vào trạng thái chỉ báo

Có ba chức năng Trạng thái chỉ báo mức:

• Đèn LED báo sáng liên tục: pin đã được sạc đầy.
• Đèn LED chỉ báo nhấp nháy: pin cần được sạc.
• Đèn LED chỉ báo không sáng: pin đã được sạc và thiết bị đã sẵn sàng để sử dụng

Bước 1: Giới thiệu Chỉ báo mức pin Li-Ion

Các bộ phận:

Tất cả các bộ phận có thể được mua với giá dưới 5 Euro.

Đây là danh sách:

• IC1 MC33164-3P, Cảm biến điện áp dưới vi mạch TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, Bộ hẹn giờ CMOS, LCSC PN C34608
• R1, R2 điện trở 10K, tất cả điện trở, tụ điện và linh kiện nhỏ LCSC
• R3 điện trở 680K
• R4 điện trở 680
• C1 tụ điện M1
• Tụ C2 1M
• C3 tụ điện 10M
• Điốt D1, D2, D3 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 diode dẫn 3mm, màu đỏ
• Thiết bị đầu cuối trục vít T1

Điện trở từ 0,25 W trở xuống, tụ điện từ 12V trở lên.

Công cụ:

• Sắt hàn
• Khoan không dây
• Súng bắn keo nóng

Bước 2: Mô tả mạch

Mạch tích hợp MC33164-3P là trái tim của chỉ báo mức. Thông tin chi tiết cho thành phần này là ở đây.

Mô tả đơn giản về mạch: Nó là vi mạch điện dưới IC cảm biến điện áp, trong gói nhựa ba chân, tương tự như bóng bán dẫn công suất thấp. MC33164 được thiết kế như mạch reset cho vi xử lý, đề phòng trường hợp sụt nguồn.

Nó phát hiện điện áp trên chân 2. So sánh điện áp được phát hiện với điện áp tham chiếu, trong trường hợp của chúng tôi là 2,7V. Kết quả có thể được đánh giá là giá trị điện áp trên chân 1. Nếu điện áp được phát hiện nhỏ hơn 2, 7V, đầu ra thấp và gần 0V. Nếu điện áp đầu vào trên 2, 7V, giá trị hiển thị trên chân 1 là khoảng 3V hoặc hơn.

Giá trị tham chiếu điển hình cho MC33164-3P (3 sau dấu gạch ngang có nghĩa là 3V), là 2, 71V. Chính xác trên giá trị này, giá trị đầu ra được thay đổi. (Không tính đến độ trễ.) Điện áp cho một cell pin Li-Ion là: điện áp tối đa là 4,2V, điện áp điển hình 3,7V và điện áp tối thiểu là 2,8 đến 3V, giả sử là 2,9V. Điện áp tối thiểu có ở cuối chu kỳ phóng điện và mức điện áp này sẽ kích hoạt chỉ báo mức thấp của chúng tôi.

Điện áp tham chiếu cho MC33164 quá thấp so với yêu cầu của chúng tôi. Có 2 giải pháp để giảm hiệu điện thế. Đầu tiên và đơn giản nhất là bộ chia điện áp. Nhưng, bộ chia tiêu thụ thêm hiện tại. Tiêu thụ dòng điện ít hơn là giải pháp thứ hai, sử dụng một số thành phần mắc nối tiếp để giảm 2,9V xuống 2,7V. Điốt là thành phần có một số điện áp giảm theo hướng thuận và chúng có thể được sử dụng thành công. Bởi vì giá trị dòng điện rất thấp, loại diode tốt nhất mà tôi đã chọn bằng các thử nghiệm.

Chức năng của R1, D1, D2, D3 là giảm điện áp đầu vào. Jumper J1 có thể loại bỏ sự sụt giảm điện áp diode cuối cùng và điện áp đầu vào có thể giảm nhẹ. Đầu ra IC1 được đưa đến IC2 bộ định thời. Giá trị hoạt động của nó thấp và chức năng là bật bộ đếm thời gian. Thật không may, không có bất kỳ chân đầu vào nào trên IC2, cho phép kích hoạt IC này mà không cần bất kỳ mạch đảo ngược nào.

Tôi quyết định kích hoạt bộ định thời ICM7555 bằng cách áp dụng đầu ra IC1 làm điện áp trừ cho chân 1 của IC2. Các thành phần C2, R3 xác định khoảng thời gian của bộ đếm thời gian, nó được điều chỉnh trong khoảng 2 giây. Điện trở R4 giới hạn dòng điện để chỉ thị điốt LED1. Điện áp thử nghiệm từ pin được kết nối với thiết bị đầu cuối bằng các chân 1 (cộng) và 2 (trừ). Giá trị cho R2, C1 được khuyến nghị từ bảng dữ liệu.

Timer ICM7555 là CMOS tương đương 555. Ưu điểm của nó là điện áp làm việc từ 2,5V và tiêu thụ dòng điện rất thấp. Trên hình thứ hai có một mạch rất đơn giản như màn hình điện áp được đề xuất bởi biểu dữ liệu. Lược đồ này cũng có thể được sử dụng, nhưng sử dụng ICM7555 có lợi hơn, vì điện áp mức thấp được biểu thị bằng đèn LED nhấp nháy, điều này dễ nhận thấy hơn.

Bước 3: Thi công

Các bộ phận được hàn trên một tấm ván tạo mẫu với kích thước 20x35mm. Bên ngoài bảng là diode LED, có thể được gắn ở nơi dễ nhìn thấy. Pin Li-Ion theo dõi được kết nối thông qua khối đầu cuối vít. Bo mạch đủ nhỏ để lắp vào bất kỳ thiết bị nào.

Kết nối bên trong thiết bị rất đơn giản: chỉ cần kết nối dây từ khối thiết bị đầu cuối đến pin và khoan lỗ cho đèn LED và cố định nó. Dây có thể được kết nối trực tiếp với các cực pin trên giá đỡ pin.. Trong trường hợp này, dòng điện được tiêu thụ độc lập, liên quan đến vị trí công tắc và đèn báo hoạt động toàn bộ thời gian.

Trong trường hợp của tôi, tôi đã kết nối chỉ báo mức thấp sau công tắc chính (điện áp thấp). Do bo mạch sạc bên trong thiết bị, được kết nối riêng với công tắc và riêng với pin nên chỗ kết nối "sau công tắc" không rõ ràng. Tôi sử dụng giải pháp đơn giản, kết nối chỉ báo trực tiếp với tải, động cơ DC.

Ban tạo mẫu đòi hỏi nhiều thời gian hơn để kết nối tất cả các thành phần bằng dây. Để tiết kiệm thời gian này, tôi đã thiết kế PCB, kích thước 20x40mm, với các thành phần xuyên lỗ. PCB chỉ chứa một lớp. Sử dụng các thành phần SMD có thể làm giảm kích thước bo mạch. Tôi không thực hiện thiết kế này vì quá trình hàn và thao tác phức tạp hơn với các bộ phận rất nhỏ. Các tệp Gerber để chế tạo PCB được đính kèm.

Bước 4: Kết luận

Mô tả, chỉ báo mức pin yếu có thể được sử dụng cho bất kỳ pin nào có điện áp lớn hơn 2,5V. Trong trường hợp này, hãy bỏ qua các điốt D1, D2 và D3 và thêm một điện trở R5 như một phần của bộ phân áp cho R1. Giá trị của R1 phụ thuộc vào mức điện áp phát hiện được U và có thể được tính bằng:

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

Việc xây dựng được thực hiện trên một PCB nhỏ với các thành phần thông qua lỗ. Nếu bạn có trong kho một số bộ phận SMD, tôi khuyên bạn nên sử dụng các bộ phận SMD.

Kích thước của bảng có thể nhỏ hơn và cấu trúc cho phép bạn thực hành sử dụng các bộ phận SMD.

Cảm ơn bạn đã đọc và có một thời gian tốt đẹp với xây dựng.