Wie entwerfe ich eine Batteriestandsanzeige?

Im letzten Jahrhundert ist alles, was im täglichen Leben verwendet wird, elektronisch. Die meisten kleinen elektronischen Komponenten verwenden eine Batterie, um sich selbst einzuschalten. Manchmal haben diese elektronischen Geräte wie Spielzeug, Rasierer, Musikplayer, Autobatterien usw. kein Display, um den Ladezustand der Batterie anzuzeigen. Um den Batteriestand zu überprüfen, benötigen wir ein Gerät, das den Batteriestand anzeigt und uns mitteilt, ob die Batterie sofort oder nach einiger Zeit gewechselt werden soll. Auf dem Markt sind verschiedene Batteriestandsanzeigen erhältlich. Wenn wir dieses Gerät jedoch kostengünstig einsetzen möchten, können wir es zu Hause so effizient wie das auf dem Markt erhältliche Gerät herstellen.

In diesem Projekt werde ich Ihnen den besten Weg aufzeigen, einen einfachen Batteriestandsanzeigeschaltkreis unter Verwendung effektiv zugänglicher Segmente vom Markt zu planen. Die Akkustandsanzeige zeigt den Status des Akkus allein durch das Einschalten der LEDs an. Wenn beispielsweise fünf LEDs eingeschaltet sind, bedeutet dies, dass das Batterielimit 50 % beträgt. Diese Schaltung basiert vollständig auf dem LM914 IC.

Wie zeige ich den Batteriestand mit dem LM3914 IC an?

In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie die Batteriestandsanzeige planen. Mit dieser Schaltung können Sie die Fahrzeugbatterie oder den Wechselrichter überprüfen. Durch die Verwendung dieser Schaltung können wir die Lebensdauer der Batterie verlängern. Lassen Sie uns weitere Informationen sammeln und an diesem Projekt arbeiten.

Schritt 1: Sammeln der Komponenten

Der beste Ansatz, um ein Projekt zu starten, besteht darin, eine Liste der Komponenten zu erstellen und diese Komponenten kurz zu untersuchen, da niemand nur wegen einer fehlenden Komponente in der Mitte eines Projekts bleiben möchte. Eine Liste der Komponenten, die wir in diesem Projekt verwenden werden, finden Sie unten:

Schritt 2: Studium der Komponenten

Da wir nun die Zusammenfassung unseres Projekts kennen und auch eine vollständige Liste aller Komponenten haben, gehen wir einen Schritt weiter und gehen eine kurze Studie über die Komponenten durch, die wir verwenden werden.

LM3914ist eine integrierte Schaltung. Seine Aufgabe ist es, die Displays zu bedienen, die die Änderung eines analogen Signals visuell anzeigen. An seinem Ausgang können bis zu 10 LEDs, LCDs oder andere fluoreszierende Anzeigekomponenten angeschlossen werden. Diese integrierte Schaltung kann nur verwendet werden, weil die lineare Skalierungsschwelle linear skaliert ist. In der Grundanordnung ergibt sich eine zehnstufige Skala, die mit anderen in Reihe geschalteten LM3914-ICs auf mehr als 100 Teile erweiterbar ist. 1980 wurde dieser IC von National Semiconductors entwickelt. Aber jetzt im Jahr 2019 ist es immer noch als Texas Instruments erhältlich. Es gibt zwei Hauptvarianten dieses IC. Eines ist LM3915 mit einem logarithmischen Skalierungsschritt von 3 dB und das andere ist LM3916, das die Skala eines Standard Volume Indicator (SVI) bedient. Der Betriebsspannungsbereich variiert von 5 V bis 35 V und es können LED-Anzeigen an seinem Ausgang angesteuert werden, indem ein geregelter Ausgangsstrom bereitgestellt wird, der von 2 bis 30 mA reicht. Das interne Netzwerk dieses IC besteht aus zehn Komparatoren und einem Widerstandsskalierungsnetzwerk. Jeder Komparator schaltet sich nacheinander ein, wenn der Eingangsspannungspegel ansteigt. Dieser IC kann so eingestellt werden, dass er in zwei verschiedenen Modi arbeitet: a Balkendiagramm-Modus und ein Punktmodus. Im Balkendiagrammmodus werden alle Terminals mit niedrigerem Ausgang eingeschaltet, und im Punktmodus wird jeweils nur ein Ausgang eingeschaltet. Das Gerät verfügt über insgesamt 18 Pins.

Veroboard ist eine ausgezeichnete Wahl, um eine Schaltung herzustellen, da das einzige Problem darin besteht, Komponenten auf der Vero-Platine zu platzieren, sie zu löten und den Durchgang mit dem Digital Multi Meter zu überprüfen. Sobald das Schaltungslayout bekannt ist, schneiden Sie die Platine auf eine angemessene Größe. Legen Sie dazu das Brett auf die Schneidematte und ritzen Sie mit einer scharfen Klinge (sicher) und unter Beachtung aller Sicherheitsvorkehrungen die Ladung mehr als einmal oben und unten entlang der geraden Kante (5- oder mehrfach) überlaufend an die Öffnungen. Legen Sie anschließend die Komponenten eng auf die Platine, um eine kompakte Schaltung zu bilden, und löten Sie die Stifte entsprechend den Schaltungsverbindungen. Versuchen Sie im Fehlerfall, die Verbindungen zu entlöten und erneut zu löten. Überprüfen Sie abschließend die Kontinuität. Führen Sie die folgenden Schritte aus, um eine gute Schaltung auf einem Veroboard zu erstellen.

Schritt 3: Schaltungsdesign

Der Kern dieser Batteriestandsmarkierungsschaltung ist der LM3914 IC. Dieser IC nimmt die analoge Spannung als Eingang und steuert 10 LEDs direkt gemäß dem Wechselspannungspegel an. In dieser Schaltung sind keine Widerstände in Anordnung mit LEDs erforderlich, da der Strom vom IC selbst geleitet wird.

In dieser Schaltung zeigen die LEDs (D1-D10) die Grenze der Batterie entweder im Punktmodus oder im Anzeigemodus an. Dieser Modus wird durch den äußeren Schalter sw1 gewählt, der dem neunten Pin des IC zugeordnet ist. Der sechste und der siebte IC-Pin sind über einen Widerstand mit der Masse verbunden. Die Helligkeit der LEDs wird von diesem Widerstand gesteuert. Hier bilden Widerstand R3 und POT RV1 eine Potentialteilerschaltung. Hier in dieser Schaltung erfolgt die Kalibrierung durch Einstellen des Knopfes des Potentiometers. Für diesen Stromkreis ist keine äußere Stromversorgung erforderlich.

Die Schaltung soll 10V bis 15V DC überwachen. Die Schaltung funktioniert unabhängig davon, ob die Batteriespannung 3 V beträgt. Lm3914 treibt LEDs, LCDs und Vakuum-Leuchtstoffe an. Der IC enthält eine flexible Referenz und einen präzisen 10-Stufen-Teiler. Dieser IC kann ebenfalls als Sequenzer eingesetzt werden.

Um den Status des Ausgangs anzuzeigen, können wir LEDs in verschiedenen Farben anschließen. Schließen Sie rote LEDs von D1 bis D3 an, um die Abschaltphase Ihrer Batterie anzuzeigen, und verwenden Sie D8-D10 mit grünen LEDs, die den Batteriestand von 80 bis 100 anzeigen, und verwenden Sie gelbe LEDs, um zu verbleiben.

Mit ein wenig Anpassung können wir diese Schaltung auch zur Quantifizierung von Spannungsbereichen verwenden. Für diese Trennung müssen der Widerstand R2 und der obere Spannungspegel an den Eingang angeschlossen werden. Verschieben Sie nun den Gegensatz von Pot RV1 zu den D10-LED-Schimmern. Evakuieren Sie jetzt den oberen Spannungspegel am Eingang und ordnen Sie ihm den unteren Spannungspegel zu. Verbinden Sie einen hochwertigen variablen Widerstand mit der Stelle des Widerstands R2 und schwanken Sie ihn, bis die LED D1 leuchtet. Trennen Sie nun das Potentiometer und messen Sie den Widerstand darüber. Verbinden Sie nun den Widerstand mit dem gleichen Wert anstelle von R2. Die Schaltung misst nun verschiedene Spannungsbereiche.

Diese Schaltung ist am sinnvollsten, um 12 V des Batteriestands anzuzeigen. In dieser Schaltung zeigt jede LED 10 Prozent der Batterie.

Schritt 4: Simulation der Schaltung

Vor dem Erstellen der Schaltung ist es besser, alle Messwerte einer Software zu simulieren und zu untersuchen. Die Software, die wir verwenden werden, ist die Proteus Design Suite. Proteus ist eine Software, mit der elektronische Schaltkreise simuliert werden.

Proteus 8 Professional kann hier heruntergeladen werden

1. Nachdem Sie die Proteus-Software heruntergeladen und installiert haben, öffnen Sie sie. Öffnen Sie einen neuen Schaltplan, indem Sie auf klicken ISISSymbol im Menü.
2. Wenn der neue Schaltplan angezeigt wird, klicken Sie auf P.Symbol im Seitenmenü. Dies öffnet ein Feld, in dem Sie alle Komponenten auswählen können, die verwendet werden sollen.
3. Geben Sie nun den Namen der Komponenten ein, aus denen die Schaltung hergestellt werden soll. Die Komponente wird in einer Liste auf der rechten Seite angezeigt.
4. Durchsuchen Sie auf die gleiche Weise wie oben alle Komponenten. Sie werden in der angezeigt Geräte Aufführen.

Schritt 5: Zusammenbau der Schaltung

Jetzt, da wir die Hauptverbindungen und auch den gesamten Schaltkreis unseres Projekts kennen, können wir fortfahren und mit der Herstellung der Hardware unseres Projekts beginnen. Eines muss beachtet werden, dass der Stromkreis kompakt sein muss und die Komponenten so nahe beieinander platziert werden müssen.

1. Nehmen Sie ein Veroboard und reiben Sie seine Seite mit der Kupferbeschichtung mit einem Schaberpapier ab.
2. Platzieren Sie nun die Komponenten vorsichtig und schließen Sie sie so nahe, dass die Größe des Stromkreises nicht sehr groß wird
3. Stellen Sie die Verbindungen vorsichtig mit Lötkolben her. Wenn beim Herstellen der Verbindungen ein Fehler gemacht wird, versuchen Sie, die Verbindung zu entlöten und die Verbindung erneut ordnungsgemäß zu löten. Am Ende muss die Verbindung jedoch fest sein.
4. Wenn alle Verbindungen hergestellt sind, führen Sie einen Durchgangstest durch. In der Elektronik ist der Durchgangstest die Überprüfung eines Stromkreises, um zu prüfen, ob der Stromfluss im gewünschten Pfad fließt (dass es sich mit Sicherheit um einen Gesamtstromkreis handelt). Ein Durchgangstest wird durchgeführt, indem eine kleine Spannung (verdrahtet in Anordnung mit einer LED oder einem Aufruhr erzeugenden Teil, zum Beispiel einem piezoelektrischen Lautsprecher) über dem gewählten Weg eingestellt wird.
5. Wenn der Durchgangstest bestanden ist, bedeutet dies, dass die Schaltung wie gewünscht ausreichend hergestellt ist. Es ist jetzt bereit zum Testen.
6. Schließen Sie die Batterie an den Stromkreis an.
7. Stellen Sie das Potentiometer so ein, dass die LED D1 zu leuchten beginnt.
8. Beginnen Sie nun, die Eingangsspannung zu erhöhen. Sie werden feststellen, dass jede LED nach einem Inkrement von 1 V leuchtet.

Die Schaltung sieht wie im Bild unten aus:

Einschränkungen dieser Schaltung

Es gibt einige Einschränkungen für diese Schaltung. Einige von ihnen sind unten angegeben:

1. Diese Batteriestandsanzeige funktioniert nur bei kleinen Spannungen.
2. Die Werte der Komponenten sind theoretisch und müssen möglicherweise in der Praxis geändert werden.

Anwendungen

Der breite Bereich dieser Schaltung der Batteriestandsanzeige umfasst:

1. Mit dieser Schaltung können wir den Batteriestand eines Autos messen.
2. Mit dieser Schaltung kann der Wechselrichterstatus kalibriert werden.