Düşük Seviyeli Pil Göstergesi: 4 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Li-Ion Pillerle çalışan bazı ev aletlerinde düşük pil göstergesi bulunmaz. Benim durumumda, bir adet 3,7 V pil ile şarj edilebilir bir yer süpürme makinesidir. Şarj etmek ve ana prize takmak için kesin bir zaman belirlemek kolay değildir. Genellikle, pil tamamen bittiğinde ve elektrik motoru çalışmadığında süpürücüyü zamanında şarj ederim. Böyle bir durum özellikle hemen süpürücü kullanmanız gerekiyorsa pek rahat değildir.

Basit bir çözüm arıyordum, şarjın gerçekleşmesi gereken voltaj seviyesinin nasıl tespit edileceği. Bu yazıda basit bir düşük seviyeli Li-Ion Pil göstergesi anlatılmaktadır. Tasarlanan devre, Li-Ion Pil ile çalışan herhangi bir elektronik cihazda kullanılabilir ve kullanıcının pili doğru zamanda şarj etmesine yardımcı olabilir. Pil göstergesi bir hücreye ayrılmıştır, ancak daha fazla hücreye kolayca değiştirilebilir. Gösterge, küçük devre modifikasyonu olan herhangi bir pil için kullanılabilir.

Göstergenin ana avantajı, ortalama olarak 10 mikroAmp'den daha az olan çok yasal akım tüketimidir. Akım tüketimi gösterge durumuna bağlıdır

Seviye Göstergesinin üç İşlev Durumu vardır:

• Gösterge LED'i sürekli yanıyor: pil tamamen şarj oldu.
• Gösterge LED'i yanıp sönüyor: pilin şarj edilmesi gerekiyor.
• Gösterge LED'i yanmıyor: pil şarj edildi ve cihaz kullanıma hazır

Adım 1: Giriş Li-Ion Pil Seviyesi Göstergesi

Parçalar:

Tüm parçalar 5 Euro'dan daha az bir fiyata satın alınabilir.

İşte liste:

• IC1 MC33164-3P, Mikrogüç Düşük Voltaj Algılama Devresi TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, CMOS Zamanlayıcı, LCSC PN C34608
• R1, R2 direnci 10K, tüm dirençler, kapasitörler ve küçük bileşenler LCSC
• R3 direnci 680K
• R4 direnci 680
• C1 kapasitör M1
• C2 kapasitör 1M
• C3 kapasitör 10M
• D1, D2, D3 diyot 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 diyot led 3mm, kırmızı
• T1 vidalı terminal

Dirençler 0,25 W veya daha az, kapasitörler 12 V veya daha fazla içindir.

Aletler:

• Havya
• Akülü Matkap
• Sıcak yapıştırıcı tabancası

Adım 2: Devre Açıklaması

Entegre devre MC33164-3P, seviye göstergesinin kalbidir. Bu bileşen için ayrıntılı bilgi burada.

Devrenin basit açıklaması: Düşük güç transistörüne benzer, üç pimli plastik pakette, voltaj algılama IC'si altında mikro güçtür. MC33164, elektrik kesintisi durumunda mikroişlemci için sıfırlama devresi olarak tasarlanmıştır.

Pim 2'deki voltajı algılar. Algılanan voltajı referans voltajımızla karşılaştırır, bizim durumumuzda 2.7V. Sonuç pin 1'deki voltaj değeri olarak değerlendirilebilir. Algılanan voltaj 2,7V'dan düşükse çıkış düşük ve 0V'a yakındır. Giriş voltajı 2,7V'nin üzerindeyse, pin 1'de sunulan değer yaklaşık 3V veya daha fazladır.

MC33164-3P için tipik referans değeri (çizgiden sonra 3V anlamına gelir), 2, 71V'dir. Tam olarak bu değer üzerinde çıkış değeri değiştirilir. (Histerezisi dikkate almayın.) Tek hücreli Li-Ion pil için voltajlar: maksimum voltaj 4,2V, tipik voltaj 3,7V ve minimum voltaj 2,8 ila 3V, 2,9V olarak kabul edilir. Deşarj döngüsünün sonunda minimum voltaj mevcuttur ve bu voltaj seviyesi düşük seviye göstergemizi etkinleştirmelidir.

MC33164 için referans voltajı, gereksinimlerimize kıyasla çok düşük. Gerilimi azaltmak için 2 çözüm vardır. İlk ve en basiti voltaj bölücüdür. Ancak bölücü fazladan akım tüketir. Daha az akım tüketen ikinci çözüm, bazı bileşenleri 2,9V'tan 2,7V'a düşürmek için seri olarak kullanmaktır. Diyotlar, ileri yönde bir miktar voltaj düşüşü olan bileşenlerdir ve başarıyla kullanılabilirler. Akım değeri çok düşük olduğu için testlerle en iyi diyot tipini seçtim.

R1, D1, D2, D3'ün işlevi giriş voltajını azaltmaktır. Jumper J1, son diyot voltaj düşüşünü ortadan kaldırabilir ve giriş voltajı biraz düşürülebilir. IC1 çıkışı, IC2 zamanlayıcısına beslenir. Aktif değeri düşüktür ve işlevi zamanlayıcıyı etkinleştirmektir. Ne yazık ki, IC2'de bu IC'yi herhangi bir ters çevirme devresi olmadan etkinleştirmeye izin veren herhangi bir giriş pini yoktur.

IC1 çıkışını IC2'nin pin 1'ine eksi voltaj olarak uygulayarak zamanlayıcı ICM7555'i etkinleştirmeye karar verdim. Bileşenler C2, R3 zamanlayıcı periyodunu belirler, yaklaşık 2 saniyeye ayarlanır. Direnç R4, LED1 diyotu belirtmek için akımı sınırlar. Aküden test edilen voltaj, 1 (artı) ve 2 (eksi) pimleri ile terminale bağlanır. R2, C1 değerleri veri sayfasından tavsiye edilir.

Timer ICM7555, 555'in CMOS eşdeğeridir. Avantajı, 2.5V'tan itibaren çalışma voltajı ve çok düşük akım tüketimidir. İkinci resimde datasheet'in önerdiği voltaj monitörü olarak çok basit bir devre var. Bu şema da kullanılabilir, ancak daha belirgin olan yanıp sönen LED ile gösterilen düşük seviyeli voltaj nedeniyle ICM7555'i kullanmak avantajlıdır.

Adım 3: İnşaat

Parçalar, 20x35mm ebadında tek parça prototipleme panosuna lehimlenmiştir. Panonun dış kısmında LED diyot vardır, görünen yerlere monte edilebilir. İzlenen Li-Ion pil, vidalı terminal bloğu ile bağlanır. Kart, herhangi bir cihaza takılabilecek kadar küçüktür.

Cihazın içindeki bağlantı basittir: sadece terminal bloğundan aküye kabloları bağlayın ve LED için delik açın ve sabitleyin. Akü tutucusu üzerindeki akü kutuplarına direkt olarak teller bağlanabilir. Bu durumda akım, anahtar konumuna göre bağımsız olarak boşalır ve indikatör sürekli çalışır.

Benim durumumda, ana (düşük voltaj) anahtarından sonra düşük seviye göstergesi bağladım. Anahtara ayrı ve aküye ayrı olarak bağlanan cihazın içindeki şarj kartı nedeniyle, "anahtardan sonra" bağlantı yeri net değildir. Basit bir çözüm kullanıyorum, göstergeyi doğrudan yüke, DC motora bağlayın.

Prototipleme panosu, tüm bileşenleri kablolarla bağlamak için daha fazla zaman gerektirir. Bu zamandan tasarruf etmek için, 20x40mm ebadında, açık delik bileşenleri ile PCB tasarladım. PCB sadece bir katman içerir. SMD bileşenlerinin kullanılması kart boyutunu küçültebilir. Bu tasarımı daha karmaşık lehimleme ve çok küçük parçalarla manipüle etme nedeniyle yapmadım. PCB üretimi için Gerber dosyaları ektedir.

4. Adım: Sonuç

Tanımlanan, düşük pil seviyesi göstergesi, voltajı 2,5V'tan fazla olan herhangi bir pil için kullanılabilir. Böyle bir durumda D1, D2 ve D3 diyotlarını atlayın ve voltaj bölücünün bir parçası olarak R1'e bir direnç R5 ekleyin. R1 değeri, tespit edilen U voltaj seviyesine bağlıdır ve şu şekilde hesaplanabilir:

R5 = 2.7*R1/(U-2.7)

Yapı, açık delik bileşenleri olan küçük bir PCB üzerinde yapılır. Eğer stoğunuzda bazı SMD parçaları varsa, SMD bileşenlerini kullanmanızı tavsiye ederim.

Kartın boyutu daha küçük olabilir ve yapı, SMD parçalarını kullanma alıştırması yapmanızı sağlar.

Okuduğunuz için teşekkürler ve inşaatta iyi eğlenceler.