Aku tühjenemise indikaator: 4 sammu

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-23 14:40

Mõned kodumasinad, mida toidavad liitium-ioonakud, ei sisalda tühja aku indikaatorit. Minu puhul on tegemist ühe 3,7 V akuga laetava põrandapühkijaga. Laadimise ja peapesasse kinnitamise täpse aja määramine pole lihtne. Tavaliselt laadin pühkimismasinat õigeaegselt, kui aku on täiesti tühi ja elektrimootor ei tööta. Selline olukord ei ole eriti mugav, eriti kui peate pühkimismasinat kohe kasutama.

Otsisin lihtsat lahendust, kuidas tuvastada pingetase, mille juures laadimine peaks toimuma. Selles artiklis kirjeldatakse lihtsat madala taseme liitium-ioonaku indikaatorit. Kavandatud vooluahelat saab kasutada mis tahes elektroonilises seadmes, mida toidab liitium-ioon aku, ja see võib aidata kasutajal akut õigel ajal laadida. Akuindikaator on mõeldud ühele elemendile, kuid seda saab hõlpsasti muuta mitmeks elemendiks. Indikaatorit saab kasutada iga aku puhul, mille vooluahelat on vähe muudetud.

Näitaja peamine eelis on väga seaduslik voolutarve, keskmiselt alla 10 mikroAmp. Praegune tarbimine sõltub indikaatori olekust

Tasemeindikaatori olekuid on kolm:

• Märgutuli põleb pidevalt: aku on täis laetud.
• Märgutuli vilgub: aku tuleb laadida.
• Märgutuli ei põle: aku on laetud ja seade on kasutamiseks valmis

Samm 1: Sissejuhatus Li-Ion Battery Level Indicator

Osad:

Kõiki osi saab osta alla 5 euro.

Siin on nimekiri:

• IC1 MC33164-3P, mikrojõu alapingeandur Ahel TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, CMOS -taimer, LCSC PN C34608
• R1, R2 takisti 10K, kõik takistid, kondensaatorid ja väikesed komponendid LCSC
• R3 takisti 680K
• R4 takisti 680
• C1 kondensaator M1
• C2 kondensaator 1M
• C3 kondensaator 10M
• D1, D2, D3 diood 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 diood LED 3mm, punane
• T1 kruviklemm

Takistid on 0,25 W või vähem, kondensaatorid 12 V või rohkem.

Tööriistad:

• Jootekolb
• Akutrell
• Kuum liimipüstol

2. etapp: ahela kirjeldus

Integraallülitus MC33164-3P on tasemeindikaatori süda. Selle komponendi üksikasjalik teave on siin.

Vooluahela lihtne kirjeldus: see on mikrovõimsus pingeanduri IC all, kolme tihvtiga plastpakendis, sarnane väikese võimsusega transistoriga. MC33164 on kavandatud mikroprotsessori lähtestusahelaks voolukatkestuse korral.

See tuvastab pinge 2. tihvtil. Võrdleb tuvastatud pinget võrdluspingega, meie puhul 2.7V. Tulemust saab hinnata pinge väärtusena tihvtil 1. Kui tuvastatud pinge on väiksem kui 2, 7 V, on väljund madal ja 0 V lähedal. Kui sisendpinge on üle 2, 7V, on pinge 1 esitatud väärtus umbes 3 V või rohkem.

MC33164-3P tüüpiline võrdlusväärtus (3 pärast kriipsu tähendab 3 V) on 2, 71 V. Täpselt selle väärtuse korral muudetakse väljundväärtust. (Ärge arvestage hüstereesiga.) Ühe elemendi liitium-ioonaku pinged on järgmised: maksimaalne pinge on 4,2 V, tüüpiline pinge 3,7 V ja minimaalne pinge on 2,8–3 V, eeldusel 2,9 V. Tühjendustsükli lõpus on minimaalne pinge ja see pingetase peaks aktiveerima meie madala taseme indikaatori.

Võrdluspinge MC33164 jaoks on meie nõuetega võrreldes liiga madal. Pinge vähendamiseks on 2 lahendust. Esimene ja lihtsaim on pingejagur. Jagaja tarbib aga lisavoolu. Vähem voolu tarbiv on teine lahendus, kasutades mõnda komponenti järjestikku, et vähendada 2,9 V kuni 2,7 V. Dioodid on osad, millel on pingelangus ettepoole ja neid saab edukalt kasutada. Väga väikese vooluväärtuse tõttu valib testide abil parim diooditüüp, mis mul on.

R1, D1, D2, D3 funktsioon on vähendada sisendpinget. Jump J1 võib kõrvaldada viimase dioodi pingelanguse ja sisendpinge võib veidi väheneda. Väljund IC1 suunatakse taimerisse IC2. Selle aktiivne väärtus on madal ja funktsioon on taimeri lubamine. Kahjuks pole IC2 -l ühtegi sisendnõela, mis võimaldaks seda IC -d ilma pöördahelata lubada.

Otsustasin taimeri ICM7555 lubada, rakendades IC2 pin 1 väljundi IC1 miinuspingena. Komponendid C2, R3 määravad taimeri perioodi, seda reguleeritakse umbes 2 sekundiks. Takisti R4 piirab LED1 dioodi näitamiseks voolu. Aku testitud pinge on ühendatud klemmiga tihvtidega 1 (pluss) ja 2 (miinus). R2, C1 väärtused on soovitatav andmelehelt.

Taimer ICM7555 on CMOS ekvivalent 555. Selle eeliseks on tööpinge alates 2,5 V ja väga madal voolutarve. Teisel pildil on andmelehe soovitatud pingemonitorina väga lihtne ahel. Seda skeemi võiks samuti kasutada, kuid ICM7555 kasutamine on eeliseks madala pinge tõttu, mida näitab vilkuv LED, mis on märgatavam.

3. samm: ehitamine

Osad on joodetud ühele prototüüpplaadi tükile suurusega 20x35 mm. Väljaspool plaati on LED -diood, selle saab paigaldada nähtavale kohale. Jälgitav liitiumioonaku on ühendatud kruviklemmliistuga. Tahvel on piisavalt väike, et seda igasse seadmesse sisestada.

Ühendamine seadme sees on lihtne: lihtsalt ühendage juhtmed klemmiplokist akuga ja puurige LED -i auk ning parandage see. Juhtmeid saab ühendada otse patareipostil olevate patareipostidega. Sel juhul voolab vool sõltumatult, lüliti asendi suhtes ja indikaator töötab kogu aeg.

Minu puhul olen ühendanud madala taseme indikaatori pärast pealülitit (madalpinge). Seadme sees oleva laadimisplaadi tõttu, mis on lülitiga eraldi ühendatud ja akuga eraldi, pole ühenduskoht pärast lülitit selge. Ma kasutan lihtsat lahendust, ühendage indikaator otse koormusega, alalisvoolumootor.

Prototüüpimisplaat nõuab kõigi komponentide juhtmetega ühendamiseks rohkem aega. Selle aja kokkuhoiuks olen välja töötanud PCB, mille suurus on 20x40 mm, läbivate aukudega. PCB sisaldab ainult ühte kihti. SMD komponentide kasutamine võib vähendada plaadi suurust. Ma ei teinud seda disaini keerukama jootmise ja väga väikeste osadega manipuleerimise tõttu. Lisatud on Gerberi failid trükkplaatide valmistamiseks.

4. samm: järeldus

Kirjeldatud aku tühjenemise indikaatorit saab kasutada iga aku puhul, mille pinge on üle 2,5 V. Sellisel juhul jätke dioodid D1, D2 ja D3 vahele ning lisage R1 -le pingejaguri osana üks takisti R5. R1 väärtus sõltub tuvastatud pingetasemest U ja seda saab arvutada järgmiselt:

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

Ehitamine toimub väikese PCB -l, millel on läbivad augukomponendid. Kui teie laos on mõned SMD osad, soovitan kasutada SMD komponente.

Plaadi suurus võib olla väiksem ja ehitus võimaldab teil harjutada SMD osade kasutamist.

Täname lugemise eest ja head aega ehitusega.