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2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-13 06:57
Certains appareils ménagers alimentés par des batteries Li-Ion ne contiennent pas d'indicateur de batterie faible. Dans mon cas, il s'agit d'une balayeuse de sol rechargeable avec une batterie de 3,7 V. Il n'est pas facile de déterminer une heure exacte pour le recharger et le brancher sur la prise principale. Habituellement, je recharge la balayeuse à temps, lorsque la batterie est totalement morte et que le moteur électrique ne tourne pas. Une telle situation n'est pas très confortable, surtout si vous devez utiliser la balayeuse immédiatement.
Je cherchais une solution simple, comment détecter le niveau de tension auquel la charge devrait se produire. Dans cet article, un simple indicateur de batterie Li-Ion de faible niveau est décrit. Le circuit conçu peut être utilisé dans n'importe quel appareil électronique alimenté par une batterie Li-Ion et peut aider l'utilisateur à charger la batterie au bon moment. L'indicateur de batterie est dédié à une cellule, mais peut être facilement modifié pour plusieurs cellules. L'indicateur peut être utilisé pour n'importe quelle batterie avec une petite modification du circuit.
Le principal avantage de l'indicateur est la consommation de courant très faible, en moyenne inférieure à 10 microampères. La consommation actuelle dépend de l'état de l'indicateur
Il existe trois fonctions d'état de l'indicateur de niveau:
- La LED témoin s'allume en continu: la batterie est complètement chargée.
- Le voyant LED clignote: la batterie doit être chargée.
- Le voyant LED n'est pas allumé: la batterie est chargée et l'appareil est prêt à l'emploi
Étape 1: Introduction Indicateur de niveau de batterie Li-Ion
Les pièces:
Toutes les pièces peuvent être achetées pour moins de 5 euros.
Voici la liste:
- IC1 MC33164-3P, Circuit de détection de sous-tension de micro-alimentation TO-92, LCSC PN C145176
- IC2 ICM7555, Minuterie CMOS, LCSC PN C34608
- R1, R2 résistance 10K, toutes les résistances, condensateurs et petits composants LCSC
- Résistance R3 680K
- Résistance R4 680
- Condensateur C1 M1
- Condensateur C2 1M
- Condensateur C3 10M
- D1, D2, D3 diode 1N5819, LCSC PN C2474
- LED1 diode led 3mm, rouge
- Borne à vis T1
Les résistances sont pour 0,25 W ou moins, les condensateurs pour 12 V ou plus.
Outils:
- Fer à souder
- Perceuse sans fil
- Pistolet à colle chaude
Étape 2: Description du circuit
Le circuit intégré MC33164-3P est le cœur de l'indicateur de niveau. Des informations détaillées pour ce composant sont ici.
Description simple du circuit: il s'agit d'un circuit intégré de détection de micro-alimentation sous tension, dans un boîtier en plastique à trois broches, similaire à un transistor de faible puissance. Le MC33164 est conçu comme circuit de réinitialisation pour le microprocesseur, en cas de panne de courant.
Il détecte la tension sur la broche 2. Compare la tension détectée à la tension de référence, dans notre cas 2,7 V. Le résultat peut être évalué en tant que valeur de tension sur la broche 1. Si la tension détectée est inférieure à 2, 7 V, la sortie est faible et proche de 0 V. Si la tension d'entrée est supérieure à 2, 7 V, la valeur présentée sur la broche 1 est d'environ 3 V ou plus.
La valeur de référence typique pour MC33164-3P (3 après le tiret signifie 3V), est 2, 71V. Sur cette valeur exactement, la valeur de sortie est modifiée. (Ne pas tenir compte de l'hystérésis.) Les tensions pour une batterie Li-Ion à une cellule sont les suivantes: la tension maximale est de 4,2 V, la tension typique de 3,7 V et la tension minimale est de 2,8 à 3 V, supposons 2,9 V. Une tension minimale est présente à la fin du cycle de décharge et ce niveau de tension devrait activer notre indicateur de niveau bas.
La tension de référence pour le MC33164 est trop faible par rapport à nos exigences. Il existe 2 solutions pour réduire la tension. Le premier et le plus simple est le diviseur de tension. Mais, le diviseur consomme du courant supplémentaire. La deuxième solution est moins consommatrice de courant, en utilisant certains composants en série pour réduire de 2,9V à 2,7V. Les diodes sont des composants avec une certaine chute de tension dans le sens direct et elles pourraient être utilisées avec succès. En raison de la valeur de courant très faible, le meilleur type de diode que j'ai choisi par des tests.
La fonction de R1, D1, D2, D3 est de réduire la tension d'entrée. Le cavalier J1 pourrait éliminer la dernière chute de tension de la diode et la tension d'entrée pourrait être légèrement diminuée. La sortie IC1 alimente le temporisateur IC2. Sa valeur active est faible et sa fonction est d'activer la minuterie. Malheureusement, il n'y a pas de broche d'entrée sur IC2, ce qui permet d'activer ce IC sans aucun circuit inverseur.
J'ai décidé d'activer la minuterie ICM7555 en appliquant la sortie IC1 comme tension négative à la broche 1 de IC2. Les composants C2, R3 déterminent la période de la minuterie, elle est réglée sur environ 2 secondes. La résistance R4 limite le courant pour indiquer la diode LED1. La tension testée de la batterie est connectée à la borne avec les broches 1 (plus) et 2 (moins). Les valeurs pour R2, C1 sont recommandées à partir de la fiche technique.
La minuterie ICM7555 est l'équivalent CMOS de 555. Son avantage est une tension de fonctionnement de 2,5 V et une consommation de courant très faible. Sur la deuxième photo, il y a un circuit très simple comme moniteur de tension recommandé par la fiche technique. Ce schéma peut également être utilisé, mais l'utilisation de l'ICM7555 est un avantage, en raison du faible niveau de tension indiqué par le clignotement de la LED, ce qui est plus visible.
Étape 3: Construction
Les pièces sont soudées sur une seule pièce de carte de prototypage de taille 20x35mm. À l'extérieur de la carte se trouve une diode LED, pouvant être montée à un endroit visible. La batterie Li-Ion surveillée est connectée via un bornier à vis. La carte est suffisamment petite pour être insérée dans n'importe quel appareil.
La connexion à l'intérieur de l'appareil est simple: il suffit de connecter les fils du bornier à la batterie et de percer un trou pour la LED et de le fixer. Les fils peuvent être connectés directement aux pôles de la batterie sur le support de la batterie. Dans ce cas, le courant est drainé indépendamment, par rapport à la position du commutateur et l'indicateur fonctionne tout le temps.
Dans mon cas, j'ai connecté un indicateur de niveau bas après l'interrupteur principal (basse tension). En raison de la carte du chargeur à l'intérieur de l'appareil, qui est connectée séparément au commutateur et séparément à la batterie, le lieu de connexion "après le commutateur" n'est pas clair. J'utilise une solution simple, connectez l'indicateur directement à la charge, moteur à courant continu.
La carte de prototypage nécessite plus de temps pour connecter tous les composants par des fils. Pour gagner du temps, j'ai conçu un PCB, de taille 20x40mm, avec des composants à trous traversants. Le PCB ne contient qu'une seule couche. L'utilisation de composants SMD peut réduire la taille de la carte. Je n'ai pas fait cette conception en raison de soudures et de manipulations plus complexes avec de très petites pièces. Les fichiers Gerber pour la fabrication de PCB sont joints.
Étape 4: Conclusion
L'indicateur de niveau de batterie faible décrit peut être utilisé pour toute batterie avec une tension supérieure à 2,5 V. Dans un tel cas, sautez les diodes D1, D2 et D3 et ajoutez une résistance R5 en tant que partie du diviseur de tension à R1. La valeur de R1 dépend du niveau de tension détecté U et peut être calculée par:
R5 = 2,7*R1/(U-2,7)
La construction se fait sur un petit PCB avec des composants à trous traversants. Si vous avez dans votre stock des pièces SMD, je vous recommande d'utiliser des composants SMD.
La taille de la carte pourrait être plus petite et la construction vous permet de vous entraîner à utiliser des pièces SMD.
Merci d'avoir lu et passez un bon moment avec la construction.