Alhaisen varaustason ilmaisin: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Joissakin litiumioniakkuilla toimivissa kodinkoneissa ei ole paristojen varaustason ilmaisinta. Minun tapauksessani se on ladattava lattialakaisija, jossa on yksi 3,7 V: n akku. Ei ole helppoa määrittää tarkkaa latausaikaa ja kiinnittää sitä pistorasiaan. Yleensä lataan lakaisukoneen ajoissa, kun akku on täysin tyhjä ja sähkömoottori ei ole käynnissä. Tällainen tilanne ei ole kovin mukava, varsinkin jos lakaisulaite on käytettävä välittömästi.

Etsin yksinkertaista ratkaisua, kuinka havaita jännitetaso, jolla lataus pitäisi tapahtua. Tässä artikkelissa kuvataan yksinkertainen heikon litiumioniakun ilmaisin. Suunniteltua piiriä voidaan käyttää missä tahansa elektronisessa laitteessa, joka saa virtansa litiumioniakulla, ja se voi auttaa käyttäjää lataamaan akun oikeaan aikaan. Akun ilmaisin on tarkoitettu yhdelle solulle, mutta sitä voidaan helposti muokata useampiin kennoihin. Indikaattoria voidaan käyttää mihin tahansa akkuun, jossa on pieniä muutoksia piiriin.

Indikaattorin tärkein etu on erittäin laillinen virrankulutus, keskimäärin alle 10 mikroAmp. Virrankulutus riippuu indikaattorin tilasta

Tasoindikaattorin toimintoja on kolme:

• Merkkivalo palaa jatkuvasti: akku on ladattu täyteen.
• Merkkivalo vilkkuu: akku on ladattava.
• Merkkivalo ei pala: akku on ladattu ja laite on käyttövalmis

Vaihe 1: Johdanto Li-Ion-akun varaustason ilmaisin

Osat:

Kaikki osat voi ostaa alle 5 eurolla.

Tässä on luettelo:

• IC1 MC33164-3P, Mikrovoiman alijännitteen tunnistinpiiri TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, CMOS -ajastin, LCSC PN C34608
• R1, R2 vastus 10K, kaikki vastukset, kondensaattorit ja pienet komponentit LCSC
• R3 -vastus 680K
• R4 -vastus 680
• C1 kondensaattori M1
• C2 kondensaattori 1M
• C3 kondensaattori 10M
• D1, D2, D3 -diodi 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 diodi led 3mm, punainen
• T1 ruuviliitin

Vastukset ovat enintään 0,25 W, kondensaattorit 12 V tai enemmän.

Työkalut:

• Juotin
• Akkuporakone
• Kuuma liimapistooli

Vaihe 2: Piirin kuvaus

Integroitu piiri MC33164-3P on tasonilmaisimen sydän. Yksityiskohtaiset tiedot tästä komponentista ovat täällä.

Yksinkertainen piirin kuvaus: Se on mikroteho jänniteanturin alla, kolminapaisessa muovipakkauksessa, samanlainen kuin pienitehoinen transistori. MC33164 on suunniteltu mikroprosessorin nollauspiiriksi sähkökatkon sattuessa.

Se havaitsee jännitteen nastassa 2. Vertaa havaittua jännitettä vertailujännitteeseen, meidän tapauksessamme 2.7V. Tulos voidaan arvioida jännitteen arvona nastassa 1. Jos havaittu jännite on alle 2, 7 V, lähtö on alhainen ja lähellä 0 V: ta. Jos tulojännite on yli 2, 7 V, esitetään arvo nastassa 1 noin 3 V tai enemmän.

Tyypillinen viitearvo mallille MC33164-3P (3 viivan jälkeen tarkoittaa 3V) on 2, 71 V. Täsmälleen tällä arvolla lähtöarvo muuttuu. (Älä ota huomioon hystereesiä.) Yhden kennon litiumioniakun jännitteet ovat: suurin jännite on 4,2 V, tyypillinen jännite 3,7 V ja vähimmäisjännite on 2,8-3 V, oletetaan 2,9 V. Minimijännite on läsnä purkausjakson lopussa, ja tämän jännitetason pitäisi aktivoida matalan tason ilmaisin.

MC33164: n vertailujännite on liian alhainen vaatimuksiimme verrattuna. Jännitteen vähentämiseen on kaksi ratkaisua. Ensimmäinen ja yksinkertaisin on jännitteenjakaja. Jakaja kuluttaa kuitenkin ylimääräistä virtaa. Vähemmän virrankulutus on toinen ratkaisu, jossa käytetään joitain komponentteja sarjassa 2,9 V: n vähentämiseksi 2,7 V: een. Diodit ovat komponentteja, joilla on jonkin verran jännitehäviötä eteenpäin, ja niitä voidaan käyttää menestyksekkäästi. Hyvin alhaisen virta -arvon vuoksi paras diodityyppi, jonka minulla on, valitsee testeillä.

R1, D1, D2, D3: n tehtävänä on vähentää tulojännitettä. Jump J1 voi poistaa viimeisen diodin jännitehäviön ja syöttöjännitettä voidaan pienentää hieman. Lähtö IC1 syötetään ajastimeen IC2. Sen aktiivinen arvo on alhainen ja toiminto on ottaa ajastin käyttöön. Valitettavasti IC2: ssa ei ole tulotappia, jonka avulla tämä IC voidaan ottaa käyttöön ilman invertteripiiriä.

Päätin ottaa ajastimen ICM7555 käyttöön soveltamalla lähtöä IC1 miinusjännitteenä IC2: n nastaan 1. Komponentit C2, R3 määrittävät ajastimen ajan, sitä säädetään noin 2 sekunnin ajan. Vastus R4 rajoittaa virtaa LED1 -diodin osoittamiseen. Testattu jännite akusta on kytketty liittimeen nastoilla 1 (plus) ja 2 (miinus). R2-, C1 -arvoja suositellaan tietolomakkeesta.

Ajastin ICM7555 vastaa CMOS -arvoa 555. Sen etuna on 2,5 V: n käyttöjännite ja erittäin pieni virrankulutus. Toisessa kuvassa on hyvin yksinkertainen piiri jännitevalvontana, jota datalehti suosittelee. Tätä kaavaa voitaisiin myös käyttää, mutta ICM7555: n käyttäminen on etu, koska vilkkuva LED ilmoittaa matalan jännitteen, mikä on havaittavampaa.

Vaihe 3: Rakentaminen

Osat on juotettu yhdelle prototyyppilevyn palalle, jonka koko on 20x35 mm. Taulun ulkopuolella on LED -diodi, joka voidaan asentaa näkyvälle paikalle. Valvottu litiumioniakku kytketään ruuviliittimen kautta. Taulu on tarpeeksi pieni, jotta se voidaan asettaa mihin tahansa laitteeseen.

Liitäntä laitteen sisällä on yksinkertaista: kytke vain johtimet riviliittimestä akkuun ja poraa LED -reikä ja korjaa se. Johdot voidaan kytkeä suoraan paristopidikkeen akun napoihin. Tässä tapauksessa virta kuluu riippumattomasti, suhteessa kytkimen asentoon ja merkkivalo toimii koko ajan.

Minun tapauksessani olen kytkenyt matalan tason ilmaisimen pääkytkimen (pienjännite) jälkeen. Laitteen sisällä olevan laturikortin takia, joka on kytketty erikseen kytkimeen ja erikseen akkuun, kytkentäpaikka "kytkimen jälkeen" ei ole selvä. Käytän yksinkertaista ratkaisua, liitä ilmaisin suoraan kuormaan, tasavirtamoottoriin.

Prototyyppikortti vaatii enemmän aikaa kaikkien komponenttien liittämiseksi johdoilla. Tämän ajan säästämiseksi olen suunnitellut piirilevyn, jonka koko on 20x40 mm ja jossa on läpivientireiät. PCB sisältää vain yhden kerroksen. SMD -osien käyttö voi pienentää levyn kokoa. En tehnyt tätä mallia monimutkaisemman juottamisen ja hyvin pienten osien käsittelyn vuoksi. Liitteenä Gerber -tiedostot piirilevyjen valmistukseen.

Vaihe 4: Johtopäätös

Kuvattua, alhaisen varaustason ilmaisinta voidaan käyttää kaikille akkuille, joiden jännite on yli 2,5 V. Tässä tapauksessa ohita diodit D1, D2 ja D3 ja lisää yksi vastus R5 osana jännitteenjakajaa R1: een. R1 -arvo riippuu havaitusta jännitetasosta U, ja se voidaan laskea seuraavasti:

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

Rakentaminen tapahtuu pienellä piirilevyllä, jossa on läpivientireiät. Jos varastossasi on joitain SMD -osia, suosittelen käyttämään SMD -komponentteja.

Levyn koko voi olla pienempi ja rakenteen ansiosta voit harjoitella SMD -osien käyttöä.

Kiitos, että luit ja hauskaa rakentamisen parissa.