مؤشر انخفاض مستوى البطارية: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

لا تحتوي بعض الأجهزة المنزلية التي تعمل ببطاريات Li-Ion على مؤشر بطارية منخفض. في حالتي ، إنها مكنسة أرضية قابلة لإعادة الشحن ببطارية 3.7 فولت. ليس من السهل تحديد الوقت الدقيق لإعادة شحنه وتثبيته على المقبس الرئيسي. عادة ، أقوم بإعادة شحن الكناس في الوقت المناسب ، عندما تكون البطارية ميتة تمامًا والمحرك الكهربائي لا يعمل. مثل هذا الموقف غير مريح للغاية ، خاصة إذا كنت بحاجة إلى استخدام مكنسة على الفور.

كنت أبحث عن حل بسيط ، وكيفية اكتشاف مستوى الجهد الذي يجب أن يحدث الشحن عنده. في هذه المقالة ، يتم وصف مؤشر بطارية Li-Ion بسيط منخفض المستوى. يمكن استخدام الدائرة المصممة في أي جهاز إلكتروني يعمل ببطارية Li-Ion ويمكن أن تساعد المستخدم على شحن البطارية في الوقت المناسب. مؤشر البطارية مخصص لخلية واحدة ، ولكن يمكن تعديله بسهولة لمزيد من الخلايا. يمكن استخدام المؤشر لأي بطارية مع تعديل بسيط للدائرة.

الميزة الرئيسية للمؤشر هي الاستهلاك الحالي للقانون للغاية ، بمتوسط أقل من 10 ميكرو أمبير في الثانية. الاستهلاك الحالي يعتمد على حالة المؤشر

هناك ثلاث وظائف حالات لمؤشر المستوى:

• يضيء مؤشر LED باستمرار: البطارية مشحونة بالكامل.
• يومض المؤشر: يجب شحن البطارية.
• مؤشر LED غير مضاء: البطارية مشحونة والجهاز جاهز للاستخدام

الخطوة 1: مقدمة مؤشر مستوى بطارية Li-Ion

القطع:

يمكن شراء جميع الأجزاء بأقل من 5 يورو.

هنا القائمة:

• IC1 MC33164-3P ، دائرة استشعار الجهد المنخفض للجهد الصغري TO-92 ، LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555 ، مؤقت CMOS ، LCSC PN C34608
• R1 ، R2 المقاوم 10K ، جميع المقاومات والمكثفات والمكونات الصغيرة LCSC
• المقاوم R3 680 كيلو
• R4 المقاوم 680
• مكثف C1 M1
• مكثف C2 1 متر
• مكثف C3 10 متر
• D1 ، D2 ، D3 الصمام الثنائي 1N5819 ، LCSC PN C2474
• الصمام 1 الصمام الثنائي 3 مم ، أحمر
• T1 المسمار المحطة

المقاومات 0.25 وات أو أقل ، والمكثفات 12 فولت أو أكثر.

أدوات:

• لحام حديد
• ثاقب لاسلكي
• مسدس الغراء الساخن

الخطوة 2: وصف الدائرة

الدائرة المتكاملة MC33164-3P هي قلب مؤشر المستوى. المعلومات التفصيلية لهذا المكون هنا.

وصف بسيط للدائرة: إنها طاقة صغيرة تحت دائرة استشعار الجهد الكهربي ، في عبوة بلاستيكية بثلاثة دبابيس ، تشبه الترانزستور منخفض الطاقة. تم تصميم MC33164 كدائرة إعادة تعيين للمعالج الدقيق ، في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

يكتشف الجهد على الدبوس 2. يقارن الجهد المكتشف بالجهد المرجعي ، في حالتنا 2.7 فولت. يمكن تقييم النتيجة كقيمة جهد على الطرف 1. إذا كان الجهد المكتشف أقل من 2 ، 7 فولت ، يكون الخرج منخفضًا وقريبًا من 0 فولت. إذا كان جهد الدخل يزيد عن 2 ، 7 فولت ، فإن القيمة المقدمة على السن 1 تكون حوالي 3 فولت ، أو أكثر.

القيمة المرجعية النموذجية لـ MC33164-3P (3 بعد الشرطة تعني 3 فولت) ، هي 2 ، 71 فولت. على هذه القيمة بالضبط ، يتم تغيير قيمة الإخراج. (لا تفكر في التباطؤ.) الفولتية لبطارية Li-Ion ذات الخلية الواحدة هي: أقصى جهد هو 4.2V ، والجهد النموذجي 3.7V والحد الأدنى للجهد من 2.8 إلى 3V ، بافتراض 2.9V. يوجد الحد الأدنى من الجهد في نهاية دورة التفريغ ويجب أن ينشط مستوى الجهد هذا مؤشر المستوى المنخفض لدينا.

الجهد المرجعي لـ MC33164 منخفض جدًا مقارنة بمتطلباتنا. هناك حلان لتقليل الجهد. الأول والأبسط هو مقسم الجهد. لكن المقسم يستهلك تيارًا إضافيًا. الحل الثاني هو الاستهلاك الأقل حاليًا ، باستخدام بعض المكونات المتسلسلة لتقليل 2.9 فولت إلى 2.7 فولت. الثنائيات هي مكونات ذات جهد منخفض في الاتجاه الأمامي ويمكن استخدامها بنجاح. بسبب القيمة الحالية المنخفضة للغاية ، أفضل نوع الصمام الثنائي الذي اخترته عن طريق الاختبارات.

تتمثل وظيفة R1 و D1 و D2 و D3 في تقليل جهد الدخل ، ويمكن أن يقضي الواصل J1 على آخر انخفاض في جهد الصمام الثنائي ويمكن أن ينخفض جهد الدخل بشكل طفيف. يتم تغذية الإخراج IC1 إلى جهاز ضبط الوقت IC2. قيمته النشطة منخفضة والوظيفة هي تمكين الموقت. لسوء الحظ ، لا يوجد أي دبوس إدخال على IC2 ، والذي يسمح بتمكين هذا IC بدون أي دائرة عكسية.

قررت تمكين المؤقت ICM7555 من خلال تطبيق خرج IC1 كجهد ناقص إلى الطرف 1 من IC2. تحدد المكونات C2 و R3 فترة المؤقت ، ويتم ضبطها لمدة ثانيتين تقريبًا. يحدد المقاوم R4 التيار للإشارة إلى الصمام الثنائي LED1. يتم توصيل الجهد الذي تم اختباره من البطارية بالطرف باستخدام المسامير 1 (زائد) و 2 (ناقص). يوصى باستخدام قيم R2 و C1 من ورقة البيانات.

Timer ICM7555 هو مكافئ CMOS لـ 555. ميزته هي تشغيل الجهد من 2.5V واستهلاك تيار منخفض للغاية. في الصورة الثانية ، توجد دائرة بسيطة جدًا مثل جهاز مراقبة الجهد الموصى به بواسطة ورقة البيانات. يمكن استخدام هذا المخطط أيضًا ، ولكن استخدام ICM7555 يعد ميزة ، نظرًا لانخفاض مستوى الجهد المشار إليه بواسطة وميض LED ، وهو أكثر وضوحًا.

الخطوة الثالثة: البناء

يتم لحام الأجزاء على قطعة واحدة من لوحة النماذج الأولية بحجم 20 × 35 مم. خارج اللوحة هو الصمام الثنائي ، يمكن تركيبه في مكان مرئي. يتم توصيل بطارية Li-Ion المراقبة عبر كتلة طرف المسمار. اللوحة صغيرة بما يكفي لإدخالها في أي جهاز.

الاتصال داخل الجهاز بسيط: ما عليك سوى توصيل الأسلاك من الكتلة الطرفية إلى البطارية وثقب الثقب لمصباح LED وإصلاحه. يمكن توصيل الأسلاك مباشرة بأعمدة البطارية الموجودة على حامل البطارية.. في هذه الحالة يتم استنزاف التيار بشكل مستقل ، فيما يتعلق بموضع التبديل ويعمل المؤشر طوال الوقت.

في حالتي ، قمت بتوصيل مؤشر المستوى المنخفض بعد المفتاح الرئيسي (الجهد المنخفض). بسبب لوحة الشاحن الموجودة داخل الجهاز ، والتي يتم توصيلها بشكل منفصل للتبديل وبشكل منفصل بالبطارية ، فإن مكان التوصيل "بعد التبديل" غير واضح. أستخدم حلًا بسيطًا ، قم بتوصيل المؤشر مباشرة للتحميل ، محرك DC.

تتطلب لوحة النماذج الأولية مزيدًا من الوقت لتوصيل جميع المكونات بالأسلاك. لتوفير هذا الوقت ، قمت بتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، بحجم 20 × 40 مم ، مع مكونات الفتحات. يحتوي ثنائي الفينيل متعدد الكلور على طبقة واحدة فقط. يمكن أن يؤدي استخدام مكونات SMD إلى تقليل حجم اللوحة. لم أقم بهذا التصميم بسبب اللحام الأكثر تعقيدًا والتلاعب بأجزاء صغيرة جدًا. ملفات جربر لتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور مرفقة.

الخطوة 4: الخاتمة

يمكن استخدام مؤشر مستوى البطارية المنخفض الموصوف لأي بطارية بجهد يزيد عن 2.5 فولت. في مثل هذه الحالة ، تخطي الثنائيات D1 و D2 و D3 وأضف مقاومًا واحدًا R5 كجزء من مقسم الجهد إلى R1. تعتمد قيمة R1 على مستوى الجهد المكتشف U ويمكن حسابها من خلال:

R5 = 2.7 * R1 / (U-2.7)

يتم البناء على ثنائي الفينيل متعدد الكلور صغير مع مكونات ثقب. إذا كان لديك بعض أجزاء SMD في مخزونك ، فإنني أوصي باستخدام مكونات SMD.

يمكن أن يكون حجم اللوحة أصغر ويتيح لك البناء التدرب على استخدام أجزاء SMD.

شكرا على القراءة واستمتع بوقتك مع البناء.