ไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ระดับต่ำ: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

เครื่องใช้ในบ้านบางประเภทที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ Li-Ion ไม่มีไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่เหลือน้อย ในกรณีของฉันมันเป็นเครื่องกวาดพื้นแบบชาร์จไฟได้พร้อมแบตเตอรี่ 3.7 V หนึ่งก้อน การระบุเวลาที่แน่นอนในการชาร์จและเสียบเข้ากับซ็อกเก็ตหลักไม่ใช่เรื่องง่าย โดยปกติ ฉันจะชาร์จเครื่องกวาดพื้นให้ทันเวลา เมื่อแบตเตอรี่หมดและมอเตอร์ไฟฟ้าไม่ทำงาน สถานการณ์ดังกล่าวไม่ค่อยสบายนัก โดยเฉพาะหากจำเป็นต้องใช้เครื่องกวาดพื้นในทันที

ฉันกำลังมองหาวิธีแก้ปัญหาง่ายๆ วิธีตรวจจับระดับแรงดันไฟฟ้าที่ควรจะมีการชาร์จ ในบทความนี้จะอธิบายตัวบ่งชี้แบตเตอรี่ Li-Ion ระดับต่ำอย่างง่าย วงจรที่ออกแบบมาสามารถใช้ได้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ Li-Ion และช่วยให้ผู้ใช้ชาร์จแบตเตอรี่ได้ในเวลาที่เหมาะสม ตัวบ่งชี้แบตเตอรี่มีไว้สำหรับเซลล์เดียว แต่สามารถปรับเปลี่ยนได้ง่ายไปยังเซลล์อื่นๆ ตัวบ่งชี้สามารถใช้กับแบตเตอรี่ใด ๆ ที่มีการดัดแปลงวงจรเล็กน้อย

ข้อได้เปรียบหลักของอินดิเคเตอร์คือการใช้กระแสไฟอย่างถูกกฎหมาย โดยเฉลี่ยแล้วน้อยกว่า 10 ไมโครแอมป์ การบริโภคในปัจจุบันขึ้นอยู่กับสถานะของตัวบ่งชี้

มีสามสถานะหน้าที่ของตัวบ่งชี้ระดับ:

• ไฟ LED แสดงสถานะจะสว่างขึ้นอย่างต่อเนื่อง: ชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มแล้ว
• ไฟ LED แสดงสถานะกะพริบ: ต้องชาร์จแบตเตอรี่
• ไฟ LED แสดงสถานะไม่ติดสว่าง: ชาร์จแบตเตอรี่แล้วและอุปกรณ์พร้อมใช้งาน

ขั้นตอนที่ 1: บทนำตัวแสดงระดับแบตเตอรี่ Li-Ion

อะไหล่:

ชิ้นส่วนทั้งหมดสามารถซื้อได้น้อยกว่า 5 ยูโร

นี่คือรายการ:

• IC1 MC33164-3P, วงจรตรวจจับแรงดันตกไมโครพาวเวอร์ TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, ตัวตั้งเวลา CMOS, LCSC PN C34608
• ตัวต้านทาน R1, R2 10K, ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุและส่วนประกอบขนาดเล็กทั้งหมด LCSC
• ตัวต้านทาน R3 680K
• ตัวต้านทาน R4 680
• ตัวเก็บประจุ C1 M1
• ตัวเก็บประจุ C2 1M
• ตัวเก็บประจุ C3 10M
• D1, D2, D3 ไดโอด 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 ไดโอด led 3 มม. สีแดง
• ขั้วต่อสกรู T1

ตัวต้านทานสำหรับ 0.25 W หรือน้อยกว่า ตัวเก็บประจุสำหรับ 12V หรือมากกว่า

เครื่องมือ:

• หัวแร้ง
• สว่านไร้สาย
• ปืนกาวร้อน

ขั้นตอนที่ 2: คำอธิบายวงจร

วงจรรวม MC33164-3P เป็นหัวใจของตัวบ่งชี้ระดับ ข้อมูลโดยละเอียดสำหรับส่วนประกอบนี้อยู่ที่นี่

คำอธิบายอย่างง่ายของวงจร: เป็นไมโครพาวเวอร์ภายใต้ IC ตรวจจับแรงดันไฟฟ้า ในแพ็คเกจพลาสติกสามพิน คล้ายกับทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำ MC33164 ได้รับการออกแบบให้เป็นวงจรรีเซ็ตสำหรับไมโครโปรเซสเซอร์ ในกรณีที่ไฟดับ

ตรวจจับแรงดันไฟฟ้าที่ขา 2 เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่ตรวจพบกับแรงดันอ้างอิง ในกรณีของเราคือ 2.7V ผลลัพธ์สามารถประเมินเป็นค่าแรงดันไฟฟ้าที่ขา 1 หากแรงดันไฟฟ้าที่ตรวจพบน้อยกว่า 2, 7V เอาต์พุตจะต่ำและใกล้กับ 0V หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้ามากกว่า 2, 7V ค่าที่แสดงบนพิน 1 จะอยู่ที่ประมาณ 3V หรือมากกว่า

ค่าอ้างอิงทั่วไปสำหรับ MC33164-3P (3 หลังเส้นประหมายถึง 3V) คือ 2, 71V สำหรับค่านี้ ค่าเอาต์พุตจะเปลี่ยนไป (อย่าพิจารณาฮิสเทรีซิส) แรงดันไฟฟ้าสำหรับแบตเตอรี่ Li-Ion หนึ่งเซลล์คือ: แรงดันไฟสูงสุด 4.2V แรงดันไฟทั่วไป 3.7V และแรงดันไฟต่ำสุดตั้งแต่ 2.8 ถึง 3V สมมติ 2.9V แรงดันไฟต่ำสุดมีอยู่เมื่อสิ้นสุดรอบการคายประจุ และระดับแรงดันไฟฟ้านี้ควรเปิดใช้งานตัวบ่งชี้ระดับต่ำของเรา

แรงดันอ้างอิงสำหรับ MC33164 ต่ำเกินไปเมื่อเปรียบเทียบกับข้อกำหนดของเรา มี 2 วิธีในการลดแรงดันไฟฟ้า สิ่งแรกและที่ง่ายที่สุดคือตัวแบ่งแรงดัน แต่ตัวแบ่งกินกระแสพิเศษ การบริโภคกระแสไฟน้อยลงเป็นวิธีแก้ปัญหาที่สอง โดยใช้ส่วนประกอบบางอย่างในชุดเพื่อลด 2.9V เป็น 2.7V ไดโอดเป็นส่วนประกอบที่มีแรงดันไฟฟ้าตกในทิศทางไปข้างหน้าและสามารถใช้งานได้สำเร็จ เนื่องจากค่ากระแสไฟต่ำมาก ไดโอดชนิดที่ดีที่สุดที่ฉันเลือกโดยการทดสอบ

หน้าที่ของ R1, D1, D2, D3 คือการลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้า Jumper J1 สามารถขจัดแรงดันตกคร่อมของไดโอดสุดท้ายและแรงดันไฟฟ้าขาเข้าอาจลดลงเล็กน้อย เอาต์พุต IC1 ถูกป้อนเข้ากับตัวจับเวลา IC2 ค่าที่ใช้งานอยู่ในระดับต่ำและฟังก์ชันคือการเปิดใช้งานตัวจับเวลา น่าเสียดายที่ไม่มีพินอินพุทใด ๆ บน IC2 ซึ่งอนุญาตให้เปิดใช้งาน IC นี้โดยไม่ต้องมีวงจรกลับด้าน

ฉันตัดสินใจเปิดใช้งานตัวจับเวลา ICM7555 โดยใช้เอาต์พุต IC1 เป็นแรงดันลบที่พิน 1 ของ IC2 ส่วนประกอบ C2, R3 กำหนดระยะเวลาของตัวจับเวลา มันถูกปรับประมาณ 2 วินาที ตัวต้านทาน R4 จำกัดกระแสสำหรับบ่งชี้ไดโอด LED1 แรงดันไฟที่ทดสอบแล้วจากแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับขั้วด้วยพิน 1 (บวก) และ 2 (ลบ) ค่าสำหรับ R2, C1 ได้รับการแนะนำจากแผ่นข้อมูล

ตัวจับเวลา ICM7555 เทียบเท่า CMOS ที่ 555 ข้อดีคือแรงดันไฟทำงานตั้งแต่ 2.5V และใช้กระแสไฟต่ำมาก ในรูปที่สองมีวงจรที่ง่ายมากเนื่องจากตัวตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าแนะนำโดยแผ่นข้อมูล สคีมานี้สามารถใช้ได้เช่นกัน แต่การใช้ ICM7555 นั้นได้เปรียบ เนื่องจากแรงดันไฟระดับต่ำที่บ่งชี้ด้วยไฟ LED ที่กะพริบ ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจนกว่า

ขั้นตอนที่ 3: การก่อสร้าง

บัดกรีชิ้นส่วนบนแผ่นต้นแบบชิ้นเดียวขนาด 20x35 มม. ด้านนอกของบอร์ดเป็น LED ไดโอด สามารถติดตั้งในจุดที่มองเห็นได้ แบตเตอรี่ Li-Ion ที่ตรวจสอบแล้วเชื่อมต่อผ่านแผงขั้วต่อแบบสกรู บอร์ดมีขนาดเล็กพอที่จะเสียบเข้ากับอุปกรณ์ใดก็ได้

การเชื่อมต่อภายในอุปกรณ์ทำได้ง่าย เพียงเชื่อมต่อสายไฟจากแผงขั้วต่อกับแบตเตอรี่และเจาะรูสำหรับ LED แล้วแก้ไข สายไฟสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับขั้วแบตเตอรี่บนที่ใส่แบตเตอรี่. ในกรณีนี้กระแสไฟจะถูกระบายออกโดยอิสระ สัมพันธ์กับตำแหน่งสวิตช์และไฟแสดงสถานะทำงานตลอดเวลา

ในกรณีของฉัน ฉันได้เชื่อมต่อตัวบ่งชี้ระดับต่ำหลังจากสวิตช์หลัก (แรงดันต่ำ) เนื่องจากแท่นชาร์จภายในเครื่องซึ่งเชื่อมต่อแยกกันเพื่อเปลี่ยนและแยกเป็นแบตเตอรี่สถานที่เชื่อมต่อ "หลังสวิตช์" ไม่ชัดเจน ฉันใช้วิธีการแก้ปัญหาง่ายๆ เชื่อมต่อไฟแสดงสถานะโดยตรงกับโหลด มอเตอร์กระแสตรง

บอร์ดต้นแบบต้องใช้เวลามากขึ้นในการเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดด้วยสายไฟ เพื่อประหยัดเวลานี้ ฉันได้ออกแบบ PCB ขนาด 20x40 มม. พร้อมส่วนประกอบรูทะลุ PCB มีเพียงชั้นเดียว การใช้ส่วนประกอบ SMD สามารถลดขนาดบอร์ดได้ ฉันไม่ได้ทำการออกแบบนี้เนื่องจากการบัดกรีที่ซับซ้อนมากขึ้นและการจัดการกับชิ้นส่วนที่เล็กมาก แนบไฟล์ Gerber สำหรับการผลิต PCB

ขั้นตอนที่ 4: บทสรุป

คำอธิบาย ตัวบ่งชี้ระดับแบตเตอรี่ต่ำสามารถใช้กับแบตเตอรี่ใดๆ ที่มีแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 2.5V ในกรณีเช่นนี้ให้ข้ามไดโอด D1, D2 และ D3 และเพิ่มตัวต้านทาน R5 หนึ่งตัวเป็นส่วนหนึ่งของตัวแบ่งแรงดันไปที่ R1 ค่าของ R1 ขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟ U ที่ตรวจพบและสามารถคำนวณได้โดย:

R5 = 2.7*R1/(U-2.7)

การก่อสร้างเสร็จสิ้นบน PCB ขนาดเล็กที่มีส่วนประกอบผ่านรู หากคุณมีชิ้นส่วน SMD อยู่ในสต็อก ฉันขอแนะนำให้ใช้ส่วนประกอบ SMD

ขนาดของบอร์ดอาจเล็กลงและโครงสร้างช่วยให้คุณฝึกใช้ชิ้นส่วน SMD ได้

ขอบคุณสำหรับการอ่านและขอให้มีความสุขกับการก่อสร้าง