วิธีการออกแบบวงจรแสดงระดับแบตเตอรี่

ในศตวรรษที่ผ่านมาทุกสิ่งที่ใช้ในชีวิตประจำวันเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ที่มีขนาดเล็กใช้แบตเตอรี่ในการเปิดเครื่อง บางครั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้เช่นของเล่นที่โกนหนวดเครื่องเล่นเพลงแบตเตอรี่รถยนต์ ฯลฯ ไม่มีจอแสดงผลเพื่อระบุระดับของแบตเตอรี่ ดังนั้นในการตรวจสอบระดับแบตเตอรี่เราจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่จะระบุระดับแบตเตอรี่และแจ้งให้เราทราบว่าจะต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ทันทีหรือหลังจากนั้นสักครู่ มีตัวบ่งชี้ระดับแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันในตลาด แต่ถ้าเราต้องการอุปกรณ์นี้ในราคาประหยัดเราสามารถทำเองที่บ้านซึ่งจะมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับอุปกรณ์ที่มีอยู่ในตลาด

ในโครงการนี้ฉันจะบอกวิธีที่ดีที่สุดในการวางแผนวงจรตัวบ่งชี้ระดับแบตเตอรี่อย่างง่ายโดยใช้กลุ่มที่เข้าถึงได้อย่างมีประสิทธิภาพจากตลาด ไฟแสดงระดับแบตเตอรี่แสดงสถานะของแบตเตอรี่เพียงแค่เปิดไฟ LED ตัวอย่างเช่นไฟ LED ห้าดวงเปิดอยู่หมายความว่าขีด จำกัด ของแบตเตอรี่คือ 50% วงจรนี้จะใช้ LM914 IC อย่างสมบูรณ์

จะระบุระดับแบตเตอรี่โดยใช้ LM3914 IC ได้อย่างไร?

บทความนี้อธิบายให้คุณทราบถึงวิธีการวางแผนตัวบ่งชี้ระดับแบตเตอรี่ คุณสามารถใช้วงจรนี้เพื่อตรวจสอบแบตเตอรี่รถยนต์หรืออินเวอร์เตอร์ ดังนั้นการใช้วงจรนี้ทำให้เราสามารถขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ ให้เรารวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมและเริ่มทำงานในโครงการนี้

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมส่วนประกอบ

แนวทางที่ดีที่สุดในการเริ่มต้นโครงการคือการจัดทำรายการส่วนประกอบและทำการศึกษาส่วนประกอบเหล่านี้โดยสังเขปเนื่องจากไม่มีใครต้องการยึดติดอยู่ตรงกลางของโครงการเพียงเพราะส่วนประกอบที่ขาดหายไป รายการส่วนประกอบที่เราจะใช้ในโครงการนี้มีดังต่อไปนี้:

• LM3914 ไอซี
• LED (x10)
• โพเทนชิออมิเตอร์ - 10KΩ
• แบตเตอรี่ 12V
• ตัวต้านทาน56KΩ
• ตัวต้านทาน18KΩ
• ตัวต้านทาน4.7KΩ
• Veroboard
• การเชื่อมต่อสายไฟ

ขั้นตอนที่ 2: ศึกษาส่วนประกอบ

ตอนนี้เมื่อเราทราบบทคัดย่อของโครงการแล้วและเรายังมีรายการส่วนประกอบทั้งหมดให้เราก้าวไปข้างหน้าและศึกษาสั้น ๆ เกี่ยวกับส่วนประกอบที่เราจะใช้

LM3914 คือวงจรรวม หน้าที่ของมันคือควบคุมจอแสดงผลที่แสดงการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณอนาล็อกด้วยสายตา ที่เอาต์พุตเราสามารถเชื่อมต่อ LED, LCD หรือส่วนประกอบจอแสดงผลเรืองแสงอื่น ๆ ได้ถึง 10 ดวง วงจรรวมนี้สามารถใช้งานได้เพียงเพราะเกณฑ์การปรับขนาดเชิงเส้นเป็นมาตราส่วนเชิงเส้น ในการจัดเรียงพื้นฐานจะให้สเกลสิบขั้นตอนซึ่งสามารถขยายได้มากกว่า 100 ส่วนด้วย LM3914 ICs อื่น ๆ ในซีรีส์ ในปี 1980 IC นี้ได้รับการพัฒนาโดย National Semiconductors แต่ตอนนี้ในปี 2019 ยังคงมีให้บริการในชื่อ Texas Instruments IC นี้มีสองรูปแบบหลัก หนึ่งคือ LM3915 ซึ่งมีขั้นตอนมาตราส่วนลอการิทึม 3dB และอีกขั้นคือ LM3916 ซึ่งใช้มาตราส่วนของ Standard Volume Indicator (SVI) ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 5V ถึง 35V และสามารถขับเคลื่อน LED แสดงผลที่เอาต์พุตได้โดยให้กระแสไฟขาออกที่มีการควบคุมซึ่งอยู่ในช่วง 2-30mA เครือข่ายภายในของ IC นี้ประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบ 10 ตัวและเครือข่ายการปรับขนาดตัวต้านทาน ตัวเปรียบเทียบแต่ละตัวจะเปิดเครื่องทีละตัวเมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเพิ่มขึ้น IC นี้สามารถตั้งค่าให้ทำงานในสองโหมดที่แตกต่างกันคือ a โหมดกราฟแท่ง และก โหมด Dot . ในโหมดกราฟแท่งขั้วต่อเอาต์พุตด้านล่างทั้งหมดจะเปิดและในโหมดจุดเอาต์พุตจะเปิดทีละตัวเท่านั้น อุปกรณ์มีทั้งหมด 18 พิน

Veroboard เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมในการสร้างวงจรเพราะการปวดหัวเพียงอย่างเดียวคือการวางส่วนประกอบบนบอร์ด Vero แล้วบัดกรีและตรวจสอบความต่อเนื่องโดยใช้ Digital Multi Meter เมื่อทราบรูปแบบวงจรแล้วให้ตัดบอร์ดให้มีขนาดที่เหมาะสม เพื่อจุดประสงค์นี้ให้วางกระดานไว้บนแผ่นรองตัดและโดยใช้ใบมีดที่คม (ให้แน่น) และใช้มาตรการป้องกันความปลอดภัยทั้งหมดมากกว่าหนึ่งครั้งให้คะแนนน้ำหนักบรรทุกขึ้นด้านบนและฐานตามแนวขอบตรง (5 หรือหลายครั้ง) วิ่งทับ รูรับแสง หลังจากทำเช่นนั้นให้วางส่วนประกอบบนบอร์ดอย่างใกล้ชิดเพื่อสร้างวงจรขนาดกะทัดรัดและบัดกรีพินตามการเชื่อมต่อของวงจร ในกรณีที่มีข้อผิดพลาดใด ๆ ให้ลองถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีอีกครั้ง สุดท้ายตรวจสอบความต่อเนื่อง ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อสร้างวงจรที่ดีบน Veroboard

Veroboard

ขั้นตอนที่ 3: การออกแบบวงจร

แกนหลักของวงจรแสดงระดับแบตเตอรี่นี้คือ LM3914 IC IC นี้รับแรงดันไฟฟ้าอนาล็อกเป็นอินพุตและขับเคลื่อน LED 10 ดวงโดยตรงตามระดับของแรงดันไฟฟ้าสลับ ในวงจรนี้ไม่จำเป็นต้องมีตัวต้านทานในการจัดเรียงกับ LED เนื่องจากกระแสถูกนำโดย IC เอง

ใน LED ของวงจรนี้ (D1-D10) จะแสดงขีด จำกัด ของแบตเตอรี่ในโหมดจุดหรือโหมดการแสดงผล โหมดนี้ถูกเลือกโดยสวิตช์ด้านนอก sw1 ซึ่งเชื่อมโยงกับพินที่เก้าของ IC พินที่หกและเจ็ดของ IC เชื่อมโยงกับกราวด์ผ่านตัวต้านทาน ความสว่างของ LED ถูกควบคุมโดยตัวต้านทานนี้ ที่นี่ตัวต้านทาน R3 และ POT RV1 มีโครงสร้างวงจรแบ่งที่มีศักยภาพ ในวงจรนี้การสอบเทียบทำได้โดยการตั้งค่าลูกบิดของโพเทนชิออมิเตอร์ ไม่จำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟภายนอกใด ๆ สำหรับวงจรนี้

วงจรนี้มีไว้เพื่อตรวจสอบ 10V ถึง 15V DC วงจรจะทำงานไม่ว่าแรงดันแบตเตอรี่จะเป็น 3V หรือไม่ก็ตาม Lm3914 ไดรฟ์แอลซีดีและสารเรืองแสงสูญญากาศ IC ประกอบด้วยการอ้างอิงที่ยืดหยุ่นและตัวแบ่ง 10 ขั้นตอนที่แม่นยำ IC นี้สามารถไปเป็นซีเควนได้เช่นเดียวกัน

เพื่อระบุสถานะของเอาต์พุตเราสามารถเชื่อมต่อ LED ที่มีสีต่างกัน เชื่อมต่อ LED สีแดงจาก D1 ถึง D3 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงระยะการปิดแบตเตอรี่ของคุณและใช้ D8-D10 ที่มีไฟ LED สีเขียวซึ่งแสดงระดับแบตเตอรี่ 80 ถึง 100 และใช้ไฟ LED สีเหลืองที่เหลืออยู่

ด้วยการปรับเพียงเล็กน้อยเราสามารถใช้วงจรนี้เพื่อหาจำนวนช่วงแรงดันไฟฟ้าได้เช่นกัน สำหรับการตัดการเชื่อมต่อนี้ตัวต้านทาน R2 และเชื่อมต่อระดับแรงดันไฟฟ้าบนเข้ากับอินพุต ตอนนี้เปลี่ยนความขัดแย้งของ Pot RV1 เป็น D10 LED gleams ตอนนี้อพยพระดับแรงดันไฟฟ้าบนที่อินพุตและเชื่อมโยงระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าด้วย เชื่อมต่อตัวต้านทานแบบแปรผันที่มีมูลค่าสูงในจุดของตัวต้านทาน R2 และผันผวนจนกระทั่ง LED D1 ส่องสว่าง ตอนนี้ถอดโพเทนชิออมิเตอร์และวัดความต้านทาน ตอนนี้เชื่อมต่อตัวต้านทานที่มีค่าเดียวกันแทนที่ R2 ตอนนี้วงจรจะวัดช่วงแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

วงจรนี้เหมาะสมที่สุดสำหรับการระบุระดับแบตเตอรี่ 12V ในวงจรนี้ LED แต่ละดวงแสดง 10 เปอร์เซ็นต์ของแบตเตอรี่

ขั้นตอนที่ 4: จำลองวงจร

ก่อนที่จะสร้างวงจรจะเป็นการดีกว่าที่จะจำลองและตรวจสอบการอ่านทั้งหมดบนซอฟต์แวร์ ซอฟต์แวร์ที่เราจะใช้คือไฟล์ Proteus Design Suite . Proteus เป็นซอฟต์แวร์ที่ใช้จำลองวงจรอิเล็กทรอนิกส์

สามารถดาวน์โหลด Proteus 8 Professional ได้จาก ที่นี่

1. หลังจากดาวน์โหลดและติดตั้งซอฟต์แวร์ Proteus แล้วให้เปิดขึ้นมา เปิดแผนผังใหม่โดยคลิกที่ไฟล์ ISIS ไอคอนบนเมนู

   แผนผังใหม่

2. เมื่อแผนผังใหม่ปรากฏขึ้นให้คลิกที่ไฟล์ ป ไอคอนบนเมนูด้านข้าง เพื่อเปิดช่องให้คุณเลือกส่วนประกอบทั้งหมดที่จะใช้

   แผนผังใหม่

   ตัวระบุอุปกรณ์ล้มเหลว
3. ตอนนี้พิมพ์ชื่อของส่วนประกอบที่จะใช้ในการสร้างวงจร ส่วนประกอบจะปรากฏในรายการทางด้านขวา

   การเลือกส่วนประกอบ

4. ในทำนองเดียวกันข้างต้นให้ค้นหาส่วนประกอบทั้งหมด พวกเขาจะปรากฏในไฟล์ อุปกรณ์ รายการ.

   รายการส่วนประกอบ

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบวงจร

ตอนนี้เมื่อเราทราบการเชื่อมต่อหลักและวงจรทั้งหมดของโครงการแล้วให้เราก้าวไปข้างหน้าและเริ่มสร้างฮาร์ดแวร์ของโครงการของเรา สิ่งหนึ่งที่ต้องจำไว้คือวงจรจะต้องมีขนาดกะทัดรัดและต้องวางส่วนประกอบไว้ใกล้กัน

1. ใช้ Veroboard และถูด้านที่มีทองแดงเคลือบด้วยกระดาษมีดโกน
2. ตอนนี้วางส่วนประกอบอย่างระมัดระวังและใกล้พอเพื่อให้ขนาดของวงจรไม่ใหญ่มาก
3. ทำการเชื่อมต่ออย่างระมัดระวังโดยใช้เหล็กบัดกรี หากเกิดข้อผิดพลาดขณะทำการเชื่อมต่อให้พยายามถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีการเชื่อมต่ออีกครั้งอย่างถูกต้อง แต่สุดท้ายการเชื่อมต่อจะต้องแน่น
4. เมื่อทำการเชื่อมต่อทั้งหมดแล้วให้ทำการทดสอบความต่อเนื่อง ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การทดสอบความต่อเนื่องคือการตรวจสอบวงจรไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบว่ากระแสไฟฟ้าไหลไปตามเส้นทางที่ต้องการหรือไม่ (ว่าอยู่ในวงจรทั้งหมดแน่นอน) การทดสอบความต่อเนื่องทำได้โดยการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย (ต่อสายในการจัดเรียง LED หรือชิ้นส่วนที่สร้างความปั่นป่วนตัวอย่างเช่นลำโพงเพียโซอิเล็กทริก) ตามวิธีที่เลือก
5. หากการทดสอบความต่อเนื่องผ่านไปแสดงว่าทำวงจรได้เพียงพอตามต้องการ ตอนนี้พร้อมสำหรับการทดสอบแล้ว
6. ต่อแบตเตอรี่เข้ากับวงจร
7. ปรับโพเทนชิออมิเตอร์เพื่อให้ LED D1 เริ่มเรืองแสง
8. ตอนนี้เริ่มเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขาเข้า คุณจะสังเกตได้ว่า LED แต่ละดวงจะสว่างขึ้นหลังจากเพิ่มขึ้น 1V

วงจรจะมีลักษณะดังภาพด้านล่าง:

แผนภูมิวงจรรวม

ข้อ จำกัด ของวงจรนี้

วงจรนี้มีข้อ จำกัด บางประการ บางส่วนได้รับด้านล่าง:

1. ตัวบ่งชี้ระดับแบตเตอรี่นี้ใช้งานได้กับแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กเท่านั้น
2. ค่าของส่วนประกอบเป็นไปตามทฤษฎีพวกเขาอาจต้องมีการปรับเปลี่ยนในทางปฏิบัติ

การใช้งาน

วงจรแสดงระดับแบตเตอรี่ที่หลากหลายประกอบด้วย:

1. เราสามารถวัดระดับแบตเตอรี่ของรถยนต์ได้โดยใช้วงจรนี้
2. สามารถปรับเทียบสถานะอินเวอร์เตอร์ได้โดยใช้วงจรนี้