O post explica um circuito indicador de tempo de backup de bateria para monitorar o uso de energia da bateria pela carga conectada e para estimar o tempo de backup restante aproximado da bateria. A ideia foi solicitada pelo Sr. Mehran Manzoor.

Objetivos e requisitos do circuito

Eu quero um circuito que mostra o tempo restante de backup do meu computador (ou bateria). O que mostra facilmente o tempo de backup.
Ele será usado para computador enquanto estiver trabalhando sem eletricidade e sabendo a hora de fazer o trabalho.
A hora será exibida com a ajuda de displays de 7 segmentos.

Usando 4 LEDs indicadores de backup

Um display LED de 7 segmentos pode tornar o circuito bastante complexo, portanto, tentaremos implementar o design usando 4 indicadores LED, que podem ser facilmente atualizados para 8 LEDs adicionando outro Estágio comparador LM324

Sempre que uma operação de bateria está envolvida para operar uma determinada carga, saber o tempo de backup da bateria torna-se um fator importante para o sistema.

No entanto, um indicador de tempo de backup quase nunca é fornecido, mesmo na maioria dos unidades avançadas de carregador de bateria , o que torna impossível para o usuário perceber a energia de backup restante dentro da bateria associada. Com tais circunstâncias difíceis, o usuário só precisa adivinhar o tempo total de descarga por meio de métodos de tentativa e erro.

O projeto de um circuito indicador de tempo de backup de bateria apresentado aqui é projetado para atender ao requisito acima, de modo que o usuário seja capaz de monitorar visualmente o tempo de backup, bem como o status de consumo da carga conectada à bateria continuamente.

Diagrama de circuito

Operação de Circuito

Referindo-nos ao diagrama acima, podemos ver o design que compreende alguns estágios para a implementação proposta.

O lado esquerdo do design consiste em um 4 LED circuito indicador de status da bateria usando o opamp LM324, enquanto o lado direito é configurado em torno do IC LM3915 que é um driver de modo de ponto / barra de LED sequencial IC.

Os opamps do IC LM324 são conectados como comparadores para detectar os níveis de tensão da bateria com referência aos níveis de tensão de entrada inversora derivados das saídas do IC LM3915.

“4 bit por multiplicador de 4 bit ”

Para uma bateria de 12 V, P1 é definido para ativar o LED branco em cerca de 11 V, P2 é definido para ativar o LED amarelo em cerca de 12 V, P3 é definido para iluminar o LED verde em aproximadamente 13 V e identicamente P4 é ajustado para ligar o LED vermelho em cerca de 14V.

Isso implica que a 14 V, que é o nível de carga total de uma bateria de 12 V, em que todos os LEDs devem permanecer acesos.

Configurando as predefinições

A configuração dos pré-ajustes acima é feita com referência a um nível de tensão alcançado em uma situação onde o pino nº 1 do LM3915 está no estado ativado.

O pino # 1 é o primeiro pino de saída do IC LM3915 que é definido no estado ativo com referência a uma tensão mínima em seu pino # 5, o que significa que se a tensão do pino # 5 é aumentada, a sequência de ativação é correspondentemente deslocada de pino nº 1 para o próximo pino nº 18, e então pino nº 17, e assim por diante até finalmente pino nº 10 que é a última pinagem do IC, significando a faixa máxima de detecção de tensão alcançada no pino nº 5.

As ações acima ativam um nível de referência variável (crescente) do pino # 1 ao pino # 10 devido aos diodos conectados em série e os diodos zener que são selecionados apropriadamente para gerar quedas de tensão correspondentemente crescentes nas pinagens indicadas. Pode-se esperar que essas quedas de tensão sejam entre 0,6 V e 5,7 V do pino nº 1 ao pino nº 10, respectivamente.

Durante o curso da sequência acima, a ativação da pinagem salta de um pino para o próximo, o que significa que apenas uma pinagem permanece ativa em qualquer momento da detecção (certifique-se de que o pino nº 9 esteja desconectado ou aberto para esta condição)

O pino 5 pode ser visto anexado ao Rx que é um resistor de detecção de corrente que é conectado em série com o negativo da carga e o negativo da bateria.

Portanto, uma pequena diferença de potencial é desenvolvida em Rx equivalente ao consumo de carga e aumenta à medida que o consumo de carga aumenta.

Dependendo do consumo de carga, um dos pinos de saída correspondentes do LM3915 torna-se ativo (baixo lógico), que por sua vez define o nível de tensão de referência instantâneo para todos os pinos inversores do LM324 opamp

Os LEDs conectados com o opamp acendem comparando a volatilidade da bateria com referência à corrente de carga, ou seja, com informações de nível de referência obtidas para a ativação do pino de saída do LM3915.

Isso ajuda os opamps a calcular aproximadamente a energia estimada da bateria em relação ao uso pela carga e indicar o mesmo por meio das iluminações de LED.

À medida que o consumo aumenta, os LEDs desligam, indicando maior uso pela carga e, correspondentemente, menor tempo de backup restante com a bateria.

E, ao contrário, se a carga consumir energia mínima, os opamps são capazes de adquirir um nível de tensão de referência relativamente mais baixo do pino de saída do LM3915, indicando maior tempo restante de bateria de reserva, através da iluminação dos LEDs relevantes.

Como configurar o circuito

Rx é selecionado de modo que o pino # 1 do IC LM3915 se torne ativo (baixo lógico) no nível de tensão mínimo em Rx, isso pode ser feito anexando uma carga fictícia de potência relativamente baixa para a carga.

A predefinição 10K associada ao pino 5 do LM3915 pode ser usada para o ajuste fino dos resultados acima.

Em seguida, a faixa mais alta pode ser selecionada conectando-se uma carga classificada para consumir uma corrente mais alta ou equivalente ao limite máximo de descarga segura da bateria.

Agora, a predefinição de 10K pode ser ajustada para garantir que, com a carga acima, o pino # 10 do IC se torne ativo (baixo lógico). Esta configuração pode afetar a configuração anterior, portanto, alguns ajustes adicionais podem ser necessários até que uma condição intermediária favorável seja alcançada com os resultados.

As predefinições do LM324 podem ser ajustadas conforme explicado anteriormente no artigo, isso é feito simplesmente com uma referência adquirida do pino # 1 do IC LM3915 e definindo as predefinições A1 para A4 de acordo com a explicação dada nas seções acima do artigo.