مؤشر تفريغ البطارية. مؤشر بسيط لحالة بطاريات الليثيوم. تجميع مؤشر مستوى البطارية

يمكن تجميع مؤشر LED لمستوى شحن بطارية تقليدية أو قابلة لإعادة الشحن ، حيث يتم تعيين جميع العتبات باستخدام مقاييس فرق الجهد ، وفقًا للرسم التخطيطي الوارد في هذه المادة. ميزة كبيرة هي أنه يعمل مع بطاريات من 3 إلى 28 فولت.

دائرة مؤشر البطارية منخفضة

تأتي مؤشرات الصمام الثنائي الباعث للضوء بأنواع وألوان مختلفة ، وتظهر المؤشرات الموصى بها في الرسم التخطيطي نفسه. نظرًا للاختلافات في انخفاض الجهد الأمامي ، يجب ضبط المقاومات المحددة الحالية للحصول على أفضل أداء وتوحيد. وفقًا لمخطط R18-R22 ، يتم تقديم نفس المقاومة - لاحظ أن هذه المقاومات لا يجب أن تكون متساوية في النهاية. ومع ذلك ، إذا كانت جميعها بنفس اللون ، فستكون قيمة المقاوم الواحدة كافية.

لون LED - مستوى الشحن

• أحمر: 0 إلى 25٪
• البرتقالي : 25 — 50%
• الأصفر : 50 — 75%
• لون أخضر : 75 — 100%
• أزرق:> 100٪ الجهد

هنا يعمل LM317 كمرجع بسيط 1.25 فولت.يجب أن يتجاوز الحد الأدنى لجهد الدخل جهد الخرج بمقدار 2 فولت. الحد الأدنى لجهد الإدخال = 1.25 فولت + 1.75 فولت = 3 فولت. على الرغم من أن LM317 به حد أدنى لحمل ورقة البيانات يبلغ 5 مللي أمبير ، لم يتم العثور على مثيل واحد لا يعمل عند 3.8 مللي أمبير. إنه المقاوم R5 (330 أوم) الذي يوفر الحد الأدنى للحمل.

أثناء الاختبارات ، تم تقدير مستوى الشحن 4.5 فولت للبطارية ، ومن أجل ذلك تم تقديم الفولتية على الرسم التخطيطي. الإعداد على النحو التالي: أولاً ، يجب تحديد جهد الاستجابة لكل مقارنة وفقًا لمستوى تفريغ البطارية ، ثم يجب تقسيم الجهد وفقًا لعامل تقسيم مقسم الجهد. لذلك ، بالنسبة لبطارية 4.5 فولت ، يبدو الأمر كما يلي:

جهد العتبة

• 4.8 فولت 1.12 فولت
• 4.5 فولت 1.05 فولت
• 4.2 0.98 فولت
• 3.9 فولت 0.91 فولت

تشغيل مؤشر حالة البطارية

شريحة LM317 U3 هي مرجع جهد كهربي 1.25 فولت. تشكل المقاومات R5 و R6 مقسم جهد ، مما يقلل من جهد البطارية إلى مستوى قريب من الجهد المرجعي. عنصر U2A هو مضخم صوت ، لذلك بغض النظر عن مقدار التيار الذي تجذبه هذه العقدة ، يظل الجهد ثابتًا. توفر المقاومات R8 - R11 مقاومة عالية لمدخلات المقارنة. يتكون U1 من أربعة مقارنات تقارن الجهد المرجعي لمقاييس الجهد بجهد البطارية. Op-amp LM358 U2B - يعمل أيضًا كنوع من المقارنة التي تتحكم في مؤشر LED ذي الترتيب المنخفض.

عند قيم الجهد المحددة ، قد لا تتألق مصابيح LED بوضوح ، كقاعدة عامة ، يحدث الخفقان بين مصباحي LED متجاورين. لمنع ذلك ، تمت إضافة كمية صغيرة من جهد التغذية المرتدة الموجبة عبر R14 - R17.

اختبار المؤشر

إذا تم إجراء الاختبار مباشرة من البطارية ، فيرجى ملاحظة أنه لا يتم توفير حماية قطبية عكسية. من الأفضل توصيل دارات الطاقة مبدئيًا من خلال المقاوم 100 أوم للحد من الأعطال المحتملة. وبعد التأكد من صحة القطبية ، يمكن إزالة هذا المقاوم.

نسخة مبسطة من المؤشر

بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في بناء جهاز أبسط ، يمكن التخلص من شريحة U2 وجميع الثنائيات وبعض المقاومات. ننصحك بالبدء بهذا الإصدار ، ثم بعد التأكد من أنه يعمل ، قم ببناء النسخة الكاملةمؤشر بطارية منخفض. حظا سعيدا مع انطلاقك!

هذه المادة سوف تستعرض مخططو تعليمات خطوة بخطوةللتصنيع مؤشر بطارية منخفض. دائرة مؤشر البطارية منخفضةإنه بسيط للغاية ولن يكون من الصعب تكراره. إذا تم تجميع كل شيء وفقًا للمخطط ، فيجب أن يعمل الجهاز على الفور دون أي إعدادات. مؤشر التفريغسيكون مفيدًا للأجهزة المختلفة ، بحيث يمكنك مراقبة حالة البطارية ، خاصة وأن الدائرة عالمية!

ليس جهازًا إلكترونيًا محمولًا واحدًا ، سواء كان مكبر صوت محمول للهاتف أو الهاتف نفسه أو مشغل ، إلخ. لا تستطيع الاستغناء عنها البطارية. تحظى بطاريات الليثيوم أيون بشعبية كبيرة في الوقت الحالي. المراكمبجهد اسمي يبلغ 3.7 فولت ، فهي مدمجة وغير مكلفة نسبيًا ويمكن أن يكون لها سعة كبيرة. عيبهم هو أنهم يخافون من التفريغ العميق (أقل من 3 فولت) ، لذلك ، عند استخدامها ، من الضروري مراقبة الجهد على البطارية بشكل دوري ، وإلا فقد تنهار ببساطة من التفريغ الزائد.

عند إنشاء أجهزة محمولة منزلية الصنع ، ليس من الضروري تثبيت وحدة بداخلها توضح مستوى الجهد الكهربائي هذه اللحظة. يتم عرض مخطط هذه الوحدة أدناه. ميزتها الرئيسية في تعدد الاستخدامات هي أن حدود تشغيل المؤشر يتم تعيينها ضمن نطاق واسع ، لذلك يمكن استخدام الدائرة للإشارة إلى الجهد على بطاريات الليثيوم أيون ذات الجهد المنخفض وعلى بطاريات السيارات.

تحتوي الدائرة على 5 مصابيح LED ، كل منها يضيء بجهد معين على البطارية. يتم تعيين عتبة الزناد لمصابيح LED 1-4 عن طريق تقليم المقاومات ، ويضيء LED 5 عند أدنى جهد للبطارية. وبالتالي ، إذا كانت جميع مصابيح LED الخمسة قيد التشغيل ، فستكون البطارية مشحونة بالكامل ، وإذا كان المصباح الأول فقط قيد التشغيل ، فهذا يعني أن البطارية قد تم شحنها منذ فترة طويلة.

تستخدم الدائرة 4 مقارنات لمقارنة جهد البطارية بالمرجع ، وكلها موجودة في نفس حزمة شريحة LM239. لإنشاء جهد مرجعي يبلغ 1.25 فولت ، يتم استخدام شريحة LM317LZ. يعمل مقسم المقاومات R1 و R2 على خفض جهد البطارية إلى أقل من 1.25 فولت بحيث يمكن للمقارنات مقارنتها بالمرجع.

وبالتالي ، إذا كانت الدائرة ستستخدم مع بطارية سيارة 12 فولت ، فيجب رفع مقاومة المقاوم R6 إلى 120-130 كيلو أوم. من أجل الوضوح ، يُفضل إدراك القراءات لاستخدام مصابيح LED ذات ألوان مختلفة ، على سبيل المثال ، الأزرق والأخضر والأصفر والأبيض والأحمر.

مؤشر البطارية منخفض التجميع

تنزيل PCB

تبلغ أبعاد لوحة الدوائر المطبوعة للجهاز 35 × 55 مم. يمكنك إجراء ذلك باستخدام طريقة طرفية المستعمَلة (LUT) ، وهو ما فعلته. بعض الصور للعملية:

يتم حفر الثقوب بحفر 0.8 مم ، ومن المستحسن أن يتم قص المسارات بعد الحفر. بعد إنشاء اللوحة ، يمكنك البدء في تثبيت الأجزاء عليها - أولاً وقبل كل شيء ، يتم تثبيت وصلات العبور والمقاومات ، ثم كل شيء آخر. يمكن إزالة مصابيح LED من اللوحة على الأسلاك ، أو يمكنك لحامها في صف واحد باللوحة.

لتوصيل الأسلاك بالبطارية ، من الأفضل استخدام كتلة طرفية لولبية مزدوجة ، ويُنصح بتثبيت الدائرة المصغرة في المقبس - ثم يمكن استبدالها في أي وقت. من المهم عدم الخلط بين pinout الخاص برقاقة LM317LZ ، يجب توصيل خرجها الأول بسالب الدائرة ، والثالث إلى علامة الجمع. بعد اكتمال التجميع ، من الضروري غسل بقايا التدفق من اللوحة ، والتحقق من التثبيت الصحيح ، ورنين المسارات المجاورة لدائرة كهربائية قصيرة.

اختبار وضبط المؤشر

يمكنك الآن أخذ أي بطارية وتوصيلها باللوحة والتحقق من تشغيل الدائرة. بادئ ذي بدء ، بعد توصيل البطارية ، نتحقق من الجهد عند الطرف 2 من LM317LZ ، يجب أن يكون هناك 1.25 فولت. ثم نتحقق من الجهد عند تقاطع المقاومات R1 و R2 ، يجب أن يكون هناك حوالي 1 فولت.

يمكنك الآن أخذ مقياس الفولتميتر ومصدر الجهد القابل للتعديل وتدوير مقاومات الضبط لتعيين عتبات الاستجابة المطلوبة لكل من مصابيح LED. بالنسبة لبطارية ليثيوم أيون ، سيكون من الأفضل تعيين عتبات الاستجابة التالية: LED1 - 4.1 فولت ، LED2 - 3.9 فولت ، LED3 - 3.7 فولت ، LED4 - 3.5 فولت. عند توصيل البطارية المختبرة بالدائرة ، يجب مراعاة القطبية ، وإلا فقد تفشل الدائرة.

يوضح الفيديو بوضوح تشغيل المؤشر. عندما تم توصيل البطارية الأولى ، أضاءت 4 مصابيح LED ، مما يعني أن الجهد الكهربائي عليها يقع في نطاق 3.7 - 3.9 فولت ، وأضاءت البطاريتان الثانية والثالثة ثلاثة مصابيح LED فقط ، مما يعني أن الجهد الكهربائي عليها في النطاق من 3.5 - 3.7 فولت.

فيديو لمؤشر تفريغ البطارية

تم تصميم مؤشر انخفاض البطارية لمنحك تحذيرًا سريعًا عندما تكون البطارية منخفضة ، مما يساعد في حمايتك من العديد من المشكلات. المخطط المقترح بسيط للغاية ، ويتكون التعديل بأكمله من ضبط عتبة الاستجابة بمقاوم متغير لتشغيل مؤشر LED.

لتبسيط التصميم المصنوع منزليًا قدر الإمكان ، يتم تلقي معلومات حول درجة تفريغ البطارية وفقًا لمبدأ عمود LED ، أي أنه كلما زاد الجهد على البطاريات ، زادت إضاءة مصابيح LED. يتم تمييز المستوى السفلي بمصباح LED أحمر (أعلى واحد وفقًا للرسم التخطيطي) ، ويشير مؤشر LED الأخضر السفلي إلى الحد الأقصى للجهد. الغياب التامالوهج يشير إلى تفريغ حرج قوي للبطارية.

يعتمد التصميم على أربعة مقارنات لمضخم التشغيل LM324 ، يتحكم كل منها في مستوى جهد معين.

الجهد المرجعي البالغ 5 فولت لجميع المقارنات الأربعة يأتي من الصمام الثنائي زينر والمقاومة R6.

إذا كانت الإمكانات عند الإدخال المباشر لـ op-amp أقل من الإمكانات عند إدخالها العكسي ، فهناك مستوى منطقي منخفض عند إخراج المقارنة ويكون مؤشر LED مطفأ. إذا تجاوز الجهد المرجعي الإمكانات عند الإدخال المعاكس ، يقوم المقارن بالتبديل ويضيء مؤشر LED. كل مقارن له مستواه الشخصي ، والذي يتم تعديله بواسطة مقاومة المقسم على المقاومات R1-R5.

أحد أشكال هذا التصميم ، ولكنه موجود بالفعل على مكبر التشغيل LM 339 ، مناسب للبطاريات ذات الجهد الناتج 6 أو 12 فولت.

تتضمن ترسانة الدوائر الدقيقة المحلية سلسلة KR1171 ، المصممة خصيصًا للتحكم في انخفاض جهد الإمداد. لذلك نستخدمه للتحكم في الجهد في البطارية.

انخفاض الاستهلاك الحالي في وضع "إيقاف التشغيل" يسمح لك بدمج هذا التصميم في الأجهزة مع المراقبة المستمرة لجهد البطارية. في هذه الحالة ، يمكن توصيل المؤشر بمفتاح الطاقة الخاص بالجهاز ، مباشرة بأطراف البطارية. لتحويل دائرة المؤشر هذه إلى جهد مختلف ، يكفي استخدام الشريحة المناسبة من سلسلة KR1171 واختيار المقاوم R1 للجهد الجديد. الاستثناء الوحيد هو الدائرة الدقيقة KR1171SP20 ، نظرًا لأن مستوى عتبةها هو 2 فولت ، ولا يعمل المولد الموجود على الدائرة المصغرة K561LA7.

لتحقيق الحد الأدنى من الأبعاد ، يمكنك استخدام المبرد المصغر بدلاً من السماعة. بمساعدة المقاومة R6 ، يمكنك ضبط حجم الصوت.

تم تصميم هذا التصميم لجهد البطارية من 6 إلى 24 فولت.

تتكون الدائرة من مقسم جهد على المقاومات R1 R2 ، يستجيب الترانزستور الأول لانخفاض الجهد أقل من قيمة محددة مسبقًا ، ويبدأ مفتاح إلكتروني في الترانزستور الثاني ، من خلال دائرة التصريف ، مؤشر LED فائق السطوع.

عندما تكون الدائرة متصلة ببطارية ، يجب التحكم في جهدها ، يظهر جهد قطبية موجب عند بوابة الترانزستور الأول ، الذي ينظمه المقاوم R2. إذا كانت أعلى من العتبة ، يكون الترانزستور مفتوحًا ، ومقاومة قناته لا تزيد عن عشرة أوم ، وبالتالي فإن الجهد عند استنزاف الترانزستور الثاني VT2 يميل إلى الصفر ويغلق ، ولا يضيء LED وفقًا لذلك ، مما يشير إلى أن جهد البطارية طبيعي. عندما ينخفض ​​الجهد إلى مستوى العتبة ، حيث يصبح جهد بوابة الترانزستور الأول أقل من العتبة ، فإنه يغلق ، وتزداد مقاومة قناته بشكل حاد ، ويميل جهد التصريف إلى قيمة جهد الإمداد. في الوقت نفسه ، يفتح مفتاح الترانزستور ويضيء مؤشر LED ، مما يشير إلى درجة غير مقبولة من تفريغ البطارية.

على الترانزستورات VT2 ، VT3 ، تم بناء مشغل Schmitt ، على VT1 - وحدة لمنع تشغيلها. تشتمل دائرة المجمع VT3 على مؤشر HL1 موجود على لوحة القيادة. عندما تكون ساخنة ، فإن خيوط المؤشر لها مقاومة في منطقة 50 أوم. مقاومة الفتيل البارد للمؤشر أقل عدة مرات. لذلك ، فإن الترانزستور VT3 يقاوم تدفق التيار في دائرة المجمع حتى مستوى 2.5 أ.

يدخل جهد الشبكة الداخلية ، مطروحًا منه الجهد عند الصمام الثنائي زينر VD2 ، من خلال الفاصل R5-R6 ، إلى القاعدة VT2. إذا كان أعلى من 13.5 فولت ، يتم إغلاق مفاتيح تشغيل Schmitt ويتم إغلاق الترانزستور VT3 ، ويتم إيقاف تشغيل HL1.

كيف دخلت بطاريات Li-ion بإحكام في حياتنا. حقيقة أنها تستخدم في جميع إلكترونيات المعالجات الدقيقة تقريبًا هي القاعدة بالفعل. لذلك اعتمدها هواة الراديو منذ فترة طويلة ويستخدمونها في منتجاتهم المنزلية. يتم تسهيل ذلك من خلال المزايا المهمة لبطاريات Li-ion ، مثل الحجم الصغير والسعة الكبيرة ومجموعة كبيرة من التصاميم ذات السعات والأشكال المختلفة.

البطارية الأكثر شيوعًا هي 18650 ، جهدها 3.7 فولت ، سأقوم بعمل مؤشر تفريغ.
ربما لا يستحق الأمر معرفة مدى ضرر انخفاض تفريغها لبطاريات الرافعة. وللبطاريات بكافة أصنافها. ستعمل الصيانة المناسبة للبطاريات القابلة لإعادة الشحن على إطالة عمرها عدة مرات وتوفر لك المال.

شحن مؤشر الدائرة

ما الذي يمكن أن يكون أكثر حزنًا من نفاد البطارية فجأة في كوادروكوبتر أثناء الرحلة أو إيقاف تشغيل جهاز الكشف عن المعادن في مقاصة واعدة؟ إذا كان بإمكانك فقط معرفة مقدار شحن البطارية مقدمًا! ثم يمكننا توصيل الشاحن أو وضع مجموعة جديدة من البطاريات دون انتظار عواقب وخيمة.

وهذا هو المكان الذي وُلدت فيه الفكرة لعمل نوع من المؤشرات التي ستعطي إشارة مسبقًا بأن البطارية ستنفد قريبًا. كان هواة الراديو في جميع أنحاء العالم ينفثون في تنفيذ هذه المهمة ، واليوم هناك عربة كاملة وعربة صغيرة من حلول الدوائر المختلفة - من الدوائر على ترانزستور واحد إلى الأجهزة الفاخرة على المتحكمات الدقيقة.

انتباه! تشير الدوائر الواردة في المقالة فقط إلى وجود جهد كهربي منخفض على البطارية. لمنع التفريغ العميق ، يجب عليك إيقاف تشغيل الحمل أو الاستخدام يدويًا.

الخيار رقم 1

لنبدأ ، ربما ، بدائرة بسيطة على الصمام الثنائي زينر والترانزستور:

دعونا نرى كيف يعمل.

طالما أن الجهد أعلى من عتبة معينة (2.0 فولت) ، فإن الصمام الثنائي زينر في حالة انهيار ، على التوالي ، يتم إغلاق الترانزستور ويتدفق كل التيار عبر مؤشر LED الأخضر. بمجرد أن يبدأ الجهد على البطارية في الانخفاض ويصل إلى قيمة 2.0V + 1.2V (انخفاض الجهد عند تقاطع القاعدة الباعث للترانزستور VT1) ، يبدأ الترانزستور في الفتح ويبدأ التيار في إعادة التوزيع بين كلا المصابيح.

إذا أخذنا مؤشر LED ثنائي اللون ، فسنحصل على انتقال سلس من الأخضر إلى الأحمر ، بما في ذلك النطاق المتوسط ​​الكامل للألوان.

فرق الجهد الأمامي النموذجي في مصابيح LED ثنائية اللون هو 0.25 فولت (يضيء اللون الأحمر بجهد أقل). هذا الاختلاف هو الذي يحدد منطقة الانتقال الكامل بين الأخضر والأحمر.

وبالتالي ، على الرغم من بساطتها ، تسمح لك الدائرة بمعرفة أن البطارية قد بدأت في النفاد. طالما أن جهد البطارية 3.25 فولت أو أكثر ، فإن مؤشر LED الأخضر قيد التشغيل. بين 3.00 و 3.25 فولت ، يبدأ اللون الأحمر في الاختلاط باللون الأخضر - وكلما اقترب من 3.00 فولت ، زاد اللون الأحمر. وأخيرًا ، عند 3 فولت ، يضيء اللون الأحمر النقي فقط.

عيب الدائرة هو صعوبة اختيار ثنائيات زينر للحصول على عتبة الاستجابة المطلوبة ، وكذلك في الاستهلاك الحالي الثابت لترتيب 1 مللي أمبير. حسنًا ، من الممكن ألا يقدّر المكفوفون بالألوان هذه الفكرة بتغيير الألوان.

بالمناسبة ، إذا وضعت ترانزستورًا من نوع مختلف في هذه الدائرة ، فيمكن جعله يعمل في الاتجاه المعاكس - سيحدث الانتقال من الأخضر إلى الأحمر ، على العكس من ذلك ، إذا ارتفع جهد الدخل. هنا هو المخطط المعدل:

الخيار رقم 2

تستخدم الدائرة التالية شريحة TL431 ، وهي عبارة عن منظم جهد دقيق.

يتم تحديد العتبة بواسطة مقسم الجهد R2-R3. مع التصنيفات المشار إليها في الدائرة ، تبلغ 3.2 فولت. عندما ينخفض ​​الجهد على البطارية إلى هذه القيمة ، تتوقف الدائرة المصغرة عن تحويل مؤشر LED وتضيء. ستكون هذه إشارة إلى أن التفريغ الكامل للبطارية قريب جدًا (الحد الأدنى للجهد المسموح به في بنك ليثيوم أيون واحد هو 3.0 فولت).

إذا تم استخدام بطارية لتشغيل الجهاز من عدة علب لبطارية ليثيوم أيون متصلة في سلسلة ، فيجب توصيل الدائرة المذكورة أعلاه بكل بنك على حدة. مثله:

لإعداد الدائرة ، نقوم بتوصيل مصدر طاقة قابل للتعديل بدلاً من البطاريات وباختيار المقاوم R2 (R4) نحقق اشتعال مؤشر LED في اللحظة التي نحتاجها.

الخيار رقم 3

وهنا رسم تخطيطي بسيط لمؤشر تفريغ بطارية ليثيوم أيون على ترانزستورين:
يتم تعيين عتبة التشغيل بواسطة المقاومات R2 و R3. يمكن استبدال الترانزستورات السوفيتية القديمة بـ BC237 و BC238 و BC317 (KT3102) و BC556 و BC557 (KT3107).

الخيار رقم 4

دائرة تعتمد على اثنين من الترانزستورات ذات التأثير الميداني ، وتستهلك حرفيًا التيارات الدقيقة في وضع الاستعداد.

عندما تكون الدائرة متصلة بمصدر طاقة ، يتم تكوين جهد موجب عند بوابة الترانزستور VT1 باستخدام الفاصل R1-R2. إذا كان الجهد أعلى من جهد القطع لترانزستور تأثير المجال ، فإنه يفتح ويسحب بوابة VT2 إلى الأرض ، وبالتالي يغلقها.

عند نقطة معينة ، مع تفريغ البطارية ، يصبح الجهد المزال من الحاجز غير كافٍ لفتح VT1 ويغلق. وبالتالي ، يظهر جهد قريب من جهد الإمداد عند بوابة الجهاز الميداني الثاني. يفتح ويضيء الصمام. يشير توهج LED إلى الحاجة إلى إعادة شحن البطارية.

سوف تناسب الترانزستورات أي قناة n بجهد قطع منخفض (كلما كان ذلك أقل كلما كان ذلك أفضل). لم يتم اختبار أداء 2N7000 في هذه الدائرة.

الخيار رقم 5

ثلاثة ترانزستورات:

أعتقد أن الرسم التخطيطي لا يحتاج إلى تفسير. بفضل المعامل الكبير تضخيم ثلاث مراحل من الترانزستور ، تعمل الدائرة بوضوح شديد - بين الصمام المحترق وعدم احتراقه ، يكفي فرق واحد من مائة فولت. الاستهلاك الحالي مع الإشارة قيد التشغيل هو 3 مللي أمبير ، مع إيقاف تشغيل LED - 0.3 مللي أمبير.

على الرغم من المظهر الضخم للدائرة ، فإن اللوحة النهائية لها أبعاد متواضعة إلى حد ما:

من جامع VT2 ، يمكنك أخذ إشارة تسمح بتوصيل الحمل: 1 - ممكّن ، 0 - معطل.

يمكن استبدال الترانزستورات BC848 و BC856 بـ BC546 و BC556 على التوالي.

الخيار رقم 6

تعجبني هذه الدائرة لأنها لا تقوم بتشغيل المؤشر فحسب ، بل تقطع الحمل أيضًا.

المؤسف الوحيد هو أن الدائرة نفسها لا تغلق البطارية ، وتستمر في استهلاك الطاقة. وهي تأكل كثيرًا بفضل مصباح LED المشتعل باستمرار.

يعمل مصباح LED الأخضر في هذه الحالة كمصدر جهد مرجعي ، ويستهلك تيارًا يبلغ حوالي 15-20 مللي أمبير. للتخلص من هذا العنصر الشره ، بدلاً من مصدر الجهد المرجعي ، يمكنك استخدام نفس TL431 ، وتشغيله وفقًا للمخطط التالي *:

* قم بتوصيل الكاثود TL431 بالدبوس الثاني من LM393.

رقم الخيار 7

دائرة تستخدم ما يسمى بمراقبي الجهد. يطلق عليهم أيضًا اسم المشرفين وأجهزة الكشف عن الجهد (Voltdetectors) ، وهي دوائر دقيقة متخصصة مصممة خصيصًا لمراقبة الجهد.

هنا ، على سبيل المثال ، دائرة تضيء مؤشر LED عندما ينخفض ​​جهد البطارية إلى 3.1 فولت. مجمعة على BD4731.

موافق ، لا يمكن أن يكون أسهل! يحتوي BD47xx على خرج جامع مفتوح ويحد أيضًا من تيار الإخراج إلى 12 مللي أمبير. يتيح لك ذلك توصيل مصباح LED به مباشرةً ، دون تقييد المقاومات.

وبالمثل ، يمكنك تطبيق أي مشرف آخر على أي جهد كهربائي آخر.

فيما يلي بعض الخيارات الأخرى للاختيار من بينها:

• لـ 3.08 فولت: TS809CXD ، TCM809TENB713 ، MCP103T-315E / TT ، CAT809TTBI-G ؛
• عند 2.93 فولت: MCP102T-300E / TT ، TPS3809K33DBVRG4 ، TPS3825-33DBVT ، CAT811STBI-T3 ؛
• سلسلة MN1380 (أو 1381 ، 1382 - تختلف فقط في الحالات). لأغراضنا ، فإن خيار الصرف المفتوح هو الأنسب ، كما يتضح من الرقم الإضافي "1" في تسمية الرقاقة - MN13801 ، MN13811 ، MN13821. يتم تحديد جهد الاستجابة بواسطة مؤشر الحرف: MN13811-L هو 3.0 فولت فقط.

يمكنك أيضًا أن تأخذ التناظرية السوفيتية - KR1171SPhh:

اعتمادًا على التعيين الرقمي ، سيكون جهد الكشف مختلفًا:

شبكة الجهد ليست مناسبة جدًا للتحكم في بطاريات Li-ion ، لكن لا أعتقد أنه يجب عليك خصم هذه الدائرة الدقيقة تمامًا.

المزايا التي لا جدال فيها للدوائر على شاشات الجهد هي استهلاك منخفض للغاية للطاقة في حالة إيقاف التشغيل (وحدات وحتى أجزاء من الأمبيرات الدقيقة) ، فضلاً عن بساطتها الشديدة. غالبًا ما تكون الدائرة بأكملها مناسبة تمامًا لمسامير LED:

لجعل مؤشر التفريغ أكثر وضوحًا ، يمكن تشغيل خرج كاشف الجهد بواسطة وميض LED (مثل سلسلة L-314). أو لتجميع أبسط "وميض" على ترانزستورات ثنائية القطب بنفسك.

فيما يلي مثال لدائرة جاهزة تُعلم بوجود بطارية فارغة باستخدام مؤشر LED وامض:

ستتم مناقشة دائرة أخرى بمصباح LED وامض أدناه.

الخيار رقم 8

دائرة باردة تؤدي إلى وميض مؤشر LED إذا انخفض الجهد الكهربائي على بطارية الليثيوم إلى 3.0 فولت:

تتسبب هذه الدائرة في وميض LED فائق السطوع مع دورة عمل بنسبة 2.5٪ (أي وقفة طويلة - وميض قصير - وقفة مرة أخرى). يتيح لك هذا تقليل الاستهلاك الحالي إلى قيم سخيفة - في حالة إيقاف التشغيل ، تستهلك الدائرة 50 نانومتر (نانو!) ، وفي وضع وامض LED - 35 ميكرومتر فقط. هل يمكنك اقتراح شيء أكثر اقتصادا؟ بالكاد.

كما ترى ، فإن تشغيل معظم دوائر التحكم في التفريغ هو مقارنة جهد مرجعي معين بجهد متحكم فيه. في المستقبل ، يتم تضخيم هذا الاختلاف وتشغيل / إيقاف تشغيل LED.

عادة ، يتم استخدام مرحلة الترانزستور أو مضخم تشغيلي متصل وفقًا لدائرة مقارنة كمكبر للصوت للفرق بين الجهد المرجعي والجهد على بطارية الليثيوم.

لكن هناك حل آخر. عناصر المنطق - يمكن استخدام العاكسات كمكبر للصوت. نعم ، هذا استخدام غير قياسي للمنطق ، لكنه يعمل. يظهر هذا المخطط في الإصدار التالي.

الخيار رقم 9

تخطيطي على 74HC04.

يجب أن يكون جهد تشغيل الصمام الثنائي زينر أقل من جهد الرحلة للدائرة. على سبيل المثال ، يمكنك أن تأخذ ثنائيات زينر من 2.0 - 2.7 فولت. يتم ضبط الضبط الدقيق للعتبة بواسطة المقاوم R2.

تسحب الدائرة حوالي 2 مللي أمبير من البطارية ، لذلك يجب أيضًا تشغيلها بعد مفتاح الطاقة.

الخيار رقم 10

هذا ليس حتى مؤشر تفريغ ، بل هو مقياس الفولتميتر LED بالكامل! يعطي المقياس الخطي المكون من 10 مصابيح LED تمثيلًا مرئيًا لحالة البطارية. يتم تنفيذ جميع الوظائف على شريحة واحدة فقط LM3914:

يقوم الحاجز R3-R4-R5 بتعيين الفولتية الدنيا (DIV_LO) والعليا (DIV_HI). وفقًا للقيم الموضحة في الرسم التخطيطي ، يتوافق توهج مؤشر LED العلوي مع جهد 4.2 فولت ، وعندما ينخفض ​​الجهد إلى أقل من 3 فولت ، سينطفئ آخر مؤشر LED (أقل).

من خلال توصيل الخرج التاسع للدائرة الكهربائية الدقيقة بالأرض ، يمكنك نقله إلى وضع "النقطة". في هذا الوضع ، يضيء دائمًا مؤشر LED واحد فقط يتوافق مع جهد الإمداد. إذا تركته كما في الرسم التخطيطي ، فسوف يتوهج مقياس كامل من مصابيح LED ، وهو أمر غير منطقي من وجهة نظر الكفاءة.

كمصابيح LED ما عليك سوى أن تأخذ المصابيح الحمراء فقط، لان لديهم أصغر جهد مباشر أثناء التشغيل. إذا أخذنا ، على سبيل المثال ، مصابيح LED زرقاء ، فعندما تنخفض البطارية إلى 3 فولت ، فمن المرجح ألا تضيء على الإطلاق.

تسحب الشريحة نفسها حوالي 2.5 مللي أمبير ، بالإضافة إلى 5 مللي أمبير لكل مصباح LED مضاء.

يمكن اعتبار عيب الدائرة استحالة تحديد عتبة الإشعال بشكل فردي لكل LED. يمكنك فقط تعيين القيم الأولية والنهائية ، وسوف يقسم الحاجز المدمج في الدائرة المصغرة هذا الفاصل الزمني إلى 9 أجزاء متساوية. ولكن ، كما تعلم ، في نهاية التفريغ ، يبدأ الجهد الكهربائي للبطارية في الانخفاض بسرعة كبيرة. الفرق بين البطاريات المفرغة بنسبة 10٪ و 20٪ يمكن أن يكون أعشار فولت ، وإذا قارنت نفس البطاريات التي تم تفريغها فقط بنسبة 90٪ و 100٪ ، يمكنك ملاحظة الفرق في الفولت كله!

يوضح الرسم البياني لتفريغ بطارية Li-ion النموذجي أدناه بوضوح هذا الظرف:

وبالتالي ، فإن استخدام مقياس خطي للإشارة إلى درجة تفريغ البطارية لا يبدو مناسبًا للغاية. نحتاج إلى دائرة تسمح لك بتعيين قيم الجهد الدقيقة التي يضيء عندها مصباح أو آخر.

يتم توفير التحكم الكامل في اللحظات التي يتم فيها تشغيل مصابيح LED من خلال الرسم التخطيطي أدناه.

رقم الخيار 11

هذه الدائرة عبارة عن مؤشر بطارية / بطارية مكون من 4 أرقام. تم تنفيذه على أربعة مكبرات تشغيل تشكّل جزءًا من شريحة LM339.

الدائرة قابلة للتشغيل حتى جهد 2 فولت ، وتستهلك أقل من ملي أمبير (بدون احتساب LED).

بالطبع ، من أجل عكس القيمة الحقيقية لسعة البطارية المستهلكة والمتبقية ، من الضروري مراعاة منحنى تفريغ البطارية المستخدمة (مع مراعاة تيار الحمل) عند إعداد الدائرة. سيسمح لك ذلك بتعيين قيم الجهد الدقيقة المقابلة ، على سبيل المثال ، 5٪ -25٪ -50٪ -100٪ من السعة المتبقية.

الخيار رقم 12

وبالطبع ، يتم فتح النطاق الأوسع عند استخدام ميكروكنترولر مع مصدر جهد مرجعي مدمج ووجود مدخلات ADC. هنا تقتصر الوظيفة فقط على خيالك ومهارات البرمجة.

كمثال ، لنأخذ أبسط دائرةعلى وحدة تحكم ATMega328.

على الرغم من أنه هنا ، لتقليل أبعاد اللوحة ، سيكون من الأفضل أخذ ATTiny13 8 أقدام في حزمة SOP8. ثم سيكون رائعًا تمامًا. لكن اجعل هذا واجبك المنزلي.

يؤخذ LED بثلاثة ألوان (من قطاع الصمام) ، ولكن فقط اللونين الأحمر والأخضر متورطان.

يمكن تنزيل البرنامج النهائي (رسم تخطيطي) من هذا الرابط.

يعمل البرنامج على النحو التالي: كل 10 ثوانٍ يتم استقصاء جهد الإمداد. بناءً على نتائج القياس ، يتحكم MK في مصابيح LED باستخدام PWM ، والذي يسمح لك بالحصول على درجات مختلفة من التوهج عن طريق مزج الألوان الحمراء والخضراء.

تعطي البطارية المشحونة حديثًا حوالي 4.1 فولت - يضيء المؤشر الأخضر. أثناء الشحن ، يوجد جهد كهربائي يبلغ 4.2 فولت على البطارية ، بينما يومض مؤشر LED الأخضر. بمجرد أن ينخفض ​​الجهد الكهربائي إلى أقل من 3.5 فولت ، سيومض المصباح الأحمر. ستكون هذه إشارة إلى نفاد البطارية تقريبًا وحان الوقت لشحنها. في باقي نطاق الجهد ، يتغير لون المؤشر من الأخضر إلى الأحمر (حسب الجهد).

الخيار رقم 13

حسنًا ، بالنسبة لوجبة خفيفة ، أقترح خيار إعادة صياغة لوحة الحماية القياسية (يطلق عليها أيضًا) ، وتحويلها إلى مؤشر على نفاد البطارية.

يتم استخراج هذه اللوحات (وحدات PCB) من بطاريات الهواتف المحمولة القديمة على نطاق صناعي تقريبًا. ما عليك سوى التقاط بطارية هاتف محمول مهملة في الشارع ، وتثبيتها وستكون اللوحة بين يديك. يتم التخلص من كل شيء آخر بشكل صحيح.

انتباه!!! توجد لوحات تتضمن حماية من التفريغ الزائد عند الفولتية المنخفضة بشكل غير مقبول (2.5 فولت وأقل). لذلك ، من بين جميع اللوحات التي لديك ، تحتاج فقط إلى تحديد تلك النسخ التي تعمل بالجهد الصحيح (3.0-3.2 فولت).

غالبًا ما تكون لوحة PCB مثل هذا:

التجميع الدقيق 8205 عبارة عن جهازين ميدانيين مليونيوم يتم تجميعهما في مبيت واحد.

بعد إجراء بعض التغييرات على الدائرة (الموضحة باللون الأحمر) ، سنحصل على مؤشر ممتاز لتفريغ بطارية ليثيوم أيون ، والتي لا تستهلك عمليًا التيار في حالة إيقاف التشغيل.

نظرًا لأن الترانزستور VT1.2 مسؤول عن فصل الشاحن عن بنك البطارية أثناء إعادة الشحن ، فهو غير ضروري في دائرتنا. لذلك ، استبعدنا تمامًا هذا الترانزستور من التشغيل عن طريق كسر دائرة التصريف.

يحد المقاوم R3 التيار من خلال LED. يجب تحديد مقاومته بطريقة يكون فيها توهج LED ملحوظًا بالفعل ، لكن الاستهلاك الحالي ليس كبيرًا بعد.

بالمناسبة ، يمكنك حفظ جميع وظائف وحدة الحماية ، وجعل الإشارة باستخدام ترانزستور منفصل يتحكم في LED. أي أن المؤشر سيضيء في نفس الوقت مع فصل البطارية في وقت التفريغ.

بدلاً من 2N3906 ، فإن أي ترانزستور p-n-p منخفض الطاقة متوفر في متناول اليد سيفي بالغرض. مجرد لحام الصمام مباشرة لن يعمل ، لأن. تيار الإخراج للدائرة الدقيقة التي تتحكم في المفاتيح صغير جدًا ويتطلب تضخيمًا.

يرجى العلم أن دوائر مؤشر التفريغ نفسها تستهلك طاقة البطارية! لتجنب التفريغ غير المقبول ، قم بتوصيل دوائر المؤشر بعد مفتاح الطاقة أو استخدم دوائر الحماية ،.

نظرًا لأنه ، على الأرجح ، ليس من الصعب التخمين ، يمكن استخدام الدوائر والعكس صحيح - كمؤشر شحن.