Indicador de batería de nivel bajo: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Algunos electrodomésticos que funcionan con baterías de iones de litio no contienen un indicador de batería baja. En mi caso se trata de una barredora de suelos recargable con una batería de 3,7 V. No es fácil determinar el momento exacto para recargarlo y conectarlo al enchufe principal. Por lo general, recargo la barredora a tiempo, cuando la batería está totalmente descargada y el motor eléctrico no funciona. Esta situación no es muy cómoda, especialmente si necesita usar la barredora de inmediato.

Estaba buscando una solución simple, cómo detectar el nivel de voltaje en el que debería ocurrir la carga. En este artículo se describe un indicador simple de batería de iones de litio de bajo nivel. El circuito diseñado se puede utilizar en cualquier dispositivo electrónico alimentado por una batería de iones de litio y puede ayudar al usuario a cargar la batería en el momento adecuado. El indicador de batería está dedicado a una celda, pero podría modificarse fácilmente a más celdas. El indicador se puede utilizar para cualquier batería con una pequeña modificación del circuito.

La principal ventaja del indicador es el consumo de corriente muy legal, en promedio menos de 10 microAmps. El consumo de corriente depende del estado del indicador

Hay tres estados de funciones del indicador de nivel:

• El LED indicador se ilumina continuamente: la batería está completamente cargada.
• El LED indicador parpadea: es necesario cargar la batería.
• El LED indicador no está encendido: la batería está cargada y el dispositivo está listo para usar

Paso 1: Introducción Indicador de nivel de batería de iones de litio

Partes:

Todas las piezas se pueden comprar por menos de 5 euros.

Aquí está la lista:

• IC1 MC33164-3P, circuito de detección de subvoltaje de micropotencia TO-92, LCSC PN C145176
• IC2 ICM7555, temporizador CMOS, LCSC PN C34608
• Resistencia R1, R2 10K, todas las resistencias, condensadores y componentes pequeños LCSC
• Resistencia R3 680K
• Resistencia R4 680
• Condensador C1 M1
• Condensador C2 1M
• Condensador C3 10M
• Diodo D1, D2, D3 1N5819, LCSC PN C2474
• LED1 diodo led de 3 mm, rojo
• Terminal de tornillo T1

Las resistencias son de 0,25 W o menos, los condensadores de 12 V o más.

Instrumentos:

• Soldador
• Taladro inalambrico
• Pistola de silicona

Paso 2: descripción del circuito

El circuito integrado MC33164-3P es el corazón del indicador de nivel. La información detallada de este componente está aquí.

Descripción simple del circuito: es un circuito integrado de detección de voltaje bajo de micropotencia, en un paquete de plástico de tres pines, similar al transistor de baja potencia. El MC33164 está diseñado como circuito de reinicio para microprocesador, en caso de caída de energía.

Detecta voltaje en el pin 2. Compara el voltaje detectado con el voltaje de referencia, en nuestro caso 2.7V. El resultado podría evaluarse como valor de voltaje en el pin 1. Si el voltaje detectado es menor a 2, 7V, la salida es baja y cercana a 0V. Si el voltaje de entrada es superior a 2, 7 V, el valor presentado en el pin 1 es de aproximadamente 3 V o más.

El valor de referencia típico para MC33164-3P (3 después del guión significa 3 V) es 2, 71 V. En este valor exactamente, se cambia el valor de salida. (No considere la histéresis). Los voltajes para una batería de iones de litio de una celda son: el voltaje máximo es de 4.2V, el voltaje típico es de 3.7V y el voltaje mínimo es de 2.8 a 3V, suponga 2.9V. El voltaje mínimo está presente al final del ciclo de descarga y este nivel de voltaje debería activar nuestro indicador de nivel bajo.

El voltaje de referencia para MC33164 es demasiado bajo comparando nuestros requisitos. Hay 2 soluciones para reducir el voltaje. El primero y el más simple es el divisor de voltaje. Pero, el divisor consume corriente extra. La segunda solución es un menor consumo de corriente, que utiliza algunos componentes en serie para reducir 2,9 V a 2,7 V. Los diodos son componentes con alguna caída de voltaje hacia adelante y podrían usarse con éxito. Debido al valor de corriente muy bajo, el mejor tipo de diodo que he elegido mediante pruebas.

La función de R1, D1, D2, D3 es reducir el voltaje de entrada. El puente J1 podría eliminar la última caída de voltaje del diodo y el voltaje de entrada podría disminuir ligeramente. La salida IC1 se alimenta al temporizador IC2. Su valor activo es bajo y la función es habilitar el temporizador. Desafortunadamente, no hay ningún pin de entrada en IC2, lo que permite habilitar este IC sin ningún circuito de inversión.

Decidí habilitar el temporizador ICM7555 aplicando la salida IC1 como voltaje negativo al pin 1 de IC2. Los componentes C2, R3 determinan el período del temporizador, se ajusta durante aproximadamente 2 segundos. La resistencia R4 limita la corriente para indicar el diodo LED1. El voltaje probado de la batería está conectado al terminal con los pines 1 (más) y 2 (menos). Los valores para R2, C1 se recomiendan de la hoja de datos.

El temporizador ICM7555 es CMOS equivalente a 555. Su ventaja es un voltaje de trabajo de 2.5V y un consumo de corriente muy bajo. En la segunda imagen hay un circuito muy simple como monitor de voltaje recomendado por la hoja de datos. Este esquema también podría usarse, pero usar ICM7555 es una ventaja, debido al voltaje de bajo nivel indicado por el LED parpadeante, que es más notable.

Paso 3: construcción

Las piezas se sueldan en una pieza de placa de prototipos con un tamaño de 20x35 mm. Fuera de la placa hay un diodo LED, se puede montar en un lugar visible. La batería de iones de litio supervisada se conecta mediante un bloque de terminales de tornillo. La placa es lo suficientemente pequeña para ser insertada en cualquier dispositivo.

La conexión dentro del dispositivo es simple: simplemente conecte los cables del bloque de terminales a la batería, perfore un orificio para el LED y fíjelo. Los cables se pueden conectar directamente a los polos de la batería en el soporte de la batería. En este caso, la corriente se drena de forma independiente, en relación con la posición del interruptor y el indicador está funcionando todo el tiempo.

En mi caso, he conectado el indicador de nivel bajo después del interruptor principal (bajo voltaje). Debido a la placa del cargador dentro del dispositivo, que se conecta por separado al interruptor y por separado a la batería, el lugar de conexión "después del interruptor" no está claro. Utilizo una solución simple, conecto el indicador directamente a la carga, motor de CC.

La placa de prototipos requiere más tiempo para conectar todos los componentes mediante cables. Para ahorrar este tiempo, he diseñado PCB, tamaño 20x40 mm, con componentes de orificio pasante. PCB contiene solo una capa. El uso de componentes SMD puede reducir el tamaño de la placa. No hice este diseño debido a la soldadura y manipulación más complejas con piezas muy pequeñas. Se adjuntan los archivos Gerber para la fabricación de PCB.

Paso 4: Conclusión

El indicador de nivel de batería bajo descrito se puede utilizar para cualquier batería con un voltaje superior a 2,5 V. En tal caso, omita los diodos D1, D2 y D3 y agregue una resistencia R5 como parte del divisor de voltaje a R1. El valor de R1 depende del nivel de voltaje U detectado y podría calcularse mediante:

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

La construcción se realiza en una pequeña placa de circuito impreso con componentes de orificio pasante. Si tiene en su stock algunas piezas SMD, le recomiendo utilizar componentes SMD.

El tamaño de la placa podría ser menor y la construcción le permite practicar el uso de piezas SMD.

Gracias por leer y pasar un buen rato con la construcción.