W poście objaśniono obwód wskaźnika czasu podtrzymania baterii do monitorowania zużycia energii baterii przez podłączone obciążenie i do szacowania przybliżonego pozostałego czasu podtrzymania baterii. Pomysł został zgłoszony przez pana Mehrana Manzoora.

Cele i wymagania obwodu

Chcę obwodu, który pokazuje pozostały czas podtrzymania pracy mojego komputera (lub baterii). Który łatwo pokazuje czas tworzenia kopii zapasowej.
Będzie służył do komputera podczas pracy bez prądu i znając czas na wykonanie pracy.
Czas będzie wyświetlany przy pomocy 7 segmentowych wyświetlaczy.

Korzystanie z 4 wskaźników LED kopii zapasowej

7-segmentowy wyświetlacz LED może sprawić, że obwód będzie dość skomplikowany, dlatego spróbujemy zaimplementować projekt za pomocą 4 wskaźników LED, które można łatwo zaktualizować do 8 diod LED, dodając kolejne Stopień komparatora LM324

Zawsze, gdy do obsługi danego obciążenia wymagana jest praca na baterii, znajomość czasu podtrzymania baterii staje się ważnym czynnikiem w systemie.

Jednak wskaźnik czasu tworzenia kopii zapasowej w większości przypadków nie jest dostarczany, nawet w większości zaawansowane ładowarki akumulatorów , co uniemożliwia użytkownikowi wykorzystanie pozostałej mocy rezerwowej w ramach powiązanej baterii. W tak trudnych okolicznościach użytkownik może po prostu odgadnąć całkowity czas rozładowania metodą prób i błędów.

Przedstawiona tutaj konstrukcja obwodu wskaźnika czasu podtrzymania akumulatora ma na celu spełnienie powyższego wymagania, tak aby użytkownik miał możliwość wizualnego monitorowania czasu podtrzymania oraz stanu zużycia obciążenia podłączonego do akumulatora w sposób ciągły.

Schemat obwodu

Działanie obwodu

Nawiązując do powyższego diagramu, widzimy projekt składający się z kilku etapów proponowanej implementacji.

Lewa strona projektu składa się z 4 diody LED obwodu wskaźnika stanu baterii za pomocą opamp LM324, podczas gdy prawa strona jest skonfigurowana wokół układu scalonego LM3915, który jest sekwencyjnym układem sterownika trybu punktowego / kreskowego LED.

Wzmacniacze operacyjne z układu scalonego LM324 są podłączone jako komparatory do wykrywania poziomów napięcia akumulatora w odniesieniu do poziomów napięcia wejściowego odwracającego, wyprowadzonych z wyjść układu scalonego LM3915.

“Schemat 4-biegunowego przełącznika podwójnego rzutu ”

W przypadku akumulatora 12 V P1 jest ustawiony na aktywację białej diody LED przy około 11 V, P2 jest ustawiony na aktywację żółtej diody LED przy około 12 V, P3 jest ustawiony na świecenie zielonej diody LED przy około 13 V i identycznie P4 jest ustawiony na włączenie czerwona dioda LED przy około 14 V.

Oznacza to, że przy 14 V, co jest pełnym poziomem naładowania akumulatora 12 V, przy którym można oczekiwać, że wszystkie diody LED będą świecić.

Konfigurowanie ustawień wstępnych

Powyższa konfiguracja ustawień wstępnych jest wykonywana w odniesieniu do poziomu napięcia osiągniętego w sytuacji, gdy pin nr 1 LM3915 jest w stanie aktywowanym.

Pin # 1 to pierwszy pin wyjściowy układu scalonego LM3915, który jest ustawiony w stanie aktywnym w odniesieniu do minimalnego napięcia na swoim pinie # 5, co oznacza, że jeśli napięcie na pinie # 5 zostanie zwiększone, sekwencja aktywacji jest odpowiednio przesunięta z pin # 1 do następnego pinu # 18, a następnie do pinu # 17 i tak dalej, aż w końcu do pinu # 10, który jest ostatnim pinem układu scalonego, co oznacza maksymalny zakres wykrywania napięcia osiągnięty na pinie # 5.

Powyższe działania aktywują zmieniający się (rosnący) poziom odniesienia od pinu nr 1 do pinu nr 10 z powodu szeregowo połączonych diod i diod Zenera, które są odpowiednio dobrane do generowania odpowiednio rosnących spadków napięcia na wskazanych pinach. Można oczekiwać, że te spadki napięcia będą mieścić się w zakresie od 0,6 V do 5,7 V odpowiednio na styku 1 i 10.

W trakcie powyższej sekwencji aktywacja pinów przeskakuje z jednego pin na drugi, co oznacza, że tylko jeden pinout pozostaje aktywny w dowolnym momencie wykrywania (upewnij się, że pin # 9 jest odłączony lub otwarty w tym stanie)

Pin # 5 można zobaczyć w połączeniu z Rx który jest rezystorem wykrywającym prąd który jest połączony szeregowo z ujemnym obciążeniem i ujemnym akumulatorem.

Dlatego mała różnica potencjałów jest rozwijana na Rx, równoważna zużyciu obciążenia i rośnie wraz ze wzrostem zużycia obciążenia.

W zależności od zużycia obciążenia, jeden z odpowiednich pinów wyjściowych LM3915 staje się aktywny (logiczny niski), co z kolei ustawia chwilowy poziom napięcia odniesienia dla wszystkich pinów odwracających opamp LM324

Diody LED połączone z opampem zapalają się porównując napięcie akumulatora w odniesieniu do prądu obciążenia, czyli z informacją o poziomie odniesienia osiągniętym do aktywacji pinów wyjściowych LM3915.

Pomaga to opampom w przybliżeniu obliczyć szacunkową moc baterii w odniesieniu do zużycia przez obciążenie i wskazać to samo przez diody LED.

Wraz ze wzrostem zużycia diody LED wyłączają się, co wskazuje na większe zużycie przez obciążenie i odpowiednio krótszy czas podtrzymania pozostały dla akumulatora.

I wręcz przeciwnie, jeśli obciążenie zużywa minimalną moc, wzmacniacze operacyjne są w stanie uzyskać stosunkowo niższy poziom napięcia odniesienia ze styku wyjściowego LM3915, wskazując dłuższy pozostały czas podtrzymania akumulatora, poprzez podświetlenie odpowiednich diod LED.

Jak skonfigurować obwód

Rx jest tak dobrane, że styk nr 1 układu scalonego LM3915 staje się aktywny (logicznie niski) przy minimalnym poziomie napięcia na Rx, można tego dokonać poprzez podłączenie obciążenia zastępczego o stosunkowo małej mocy.

Preset 10K skojarzony z pinem nr 5 LM3915 może być użyty do dostrojenia powyższych wyników.

Następnie można wybrać wyższy zakres, podłączając obciążenie znamionowe do poboru wyższego prądu lub równoważne maksymalnemu bezpiecznemu limitowi rozładowania akumulatora.

Teraz preset 10K można wyregulować, aby upewnić się, że przy powyższym obciążeniu pin nr 10 układu scalonego stanie się aktywny (stan logiczny niski). To ustawienie może wpłynąć na wcześniejsze ustawienie, dlatego może być konieczne dalsze dostrojenie, aż do osiągnięcia pośrednich korzystnych warunków z wynikami.

Ustawienia wstępne LM324 można regulować, jak wyjaśniono wcześniej w artykule, po prostu wykonuje się to za pomocą odniesienia uzyskanego ze styku nr 1 układu IC LM3915 i ustawiając ustawienia wstępne od A1 do A4 zgodnie z wyjaśnieniem podanym w powyższych sekcjach artykułu.