كيف تصمم دائرة مؤشر مستوى البطارية؟

في القرن الأخير ، أصبح كل ما يتم استخدامه في الحياة اليومية إلكترونيًا. تستخدم معظم المكونات الإلكترونية الصغيرة الحجم بطارية لتشغيل نفسها. في بعض الأحيان ، لا تحتوي هذه الأجهزة الإلكترونية ، مثل الألعاب وآلات الحلاقة ومشغلات الموسيقى وبطاريات السيارات وما إلى ذلك ، على شاشة للإشارة إلى مستوى البطارية. لذا للتحقق من مستوى بطاريتهم ، نحتاج إلى جهاز يشير إلى مستوى البطارية ويخبرنا إذا كان سيتم تغيير البطارية على الفور أو بعد مرور بعض الوقت. تتوفر مؤشرات مختلفة لمستوى البطارية في السوق. ولكن إذا أردنا هذا الجهاز بتكلفة منخفضة ، فيمكننا صنعه في المنزل بحيث يكون بنفس كفاءة الجهاز المتاح في السوق.

في هذا المشروع ، سأخبرك بأفضل طريقة لتخطيط دائرة مؤشر مستوى البطارية البسيطة باستخدام قطاعات يمكن الوصول إليها بشكل فعال ، من السوق. يوضح مؤشر مستوى البطارية حالة البطارية بمجرد تشغيل مصابيح LED. على سبيل المثال ، خمسة مصابيح LED مضاءة يعني أن حد البطارية هو 50٪. ستستند هذه الدائرة بالكامل إلى LM914 IC.

كيف تشير إلى مستوى البطارية باستخدام LM3914 IC؟

توضح لك هذه المقالة كيفية التخطيط لمؤشر مستوى البطارية. يمكنك استخدام هذه الدائرة لفحص بطارية السيارة أو العاكس. لذلك من خلال استخدام هذه الدائرة ، يمكننا إطالة عمر البطارية. دعونا نجمع المزيد من المعلومات ونبدأ العمل في هذا المشروع.

الخطوة 1: تجميع المكونات

أفضل طريقة لبدء أي مشروع هي إعداد قائمة بالمكونات وإجراء دراسة موجزة لهذه المكونات لأن لا أحد يرغب في البقاء في منتصف المشروع لمجرد وجود مكون مفقود. فيما يلي قائمة بالمكونات التي سنستخدمها في هذا المشروع:

• LM3914 إيك
• LED (x10)
• مقياس الجهد - 10KΩ
• بطارية 12 فولت
• 56KΩ المقاوم
• 18KΩ المقاوم
• 4.7KΩ المقاوم
• فيروبورد
• توصيل الأسلاك

الخطوة الثانية: دراسة المكونات

الآن بما أننا نعرف ملخص مشروعنا ولدينا أيضًا قائمة كاملة بجميع المكونات ، فلنتقدم خطوة للأمام ونستعرض دراسة موجزة للمكونات التي سنستخدمها.

LM3914  هي دائرة متكاملة. وتتمثل مهمتها في تشغيل شاشات العرض التي تظهر بصريًا التغيير في الإشارة التناظرية. عند إخراجها ، يمكننا توصيل ما يصل إلى 10 مصابيح LED أو شاشات LCD أو أي مكون شاشة فلورسنت آخر. هذه الدائرة المتكاملة قابلة للاستخدام فقط لأن عتبة القياس الخطي يتم تحجيمها خطيًا. في الترتيب الأساسي ، يعطي مقياسًا من عشر مراحل قابل للتوسيع إلى أكثر من 100 جزء مع LM3914 ICs الأخرى المتسلسلة. في عام 1980 ، تم تطوير هذا IC بواسطة National Semiconductors. ولكن الآن في عام 2019 ، لا يزال متاحًا باسم Texas Instruments. هناك نوعان من المتغيرات الرئيسية لهذا IC. الأول هو LM3915 ، الذي يحتوي على خطوة مقياس لوغاريتمي ثلاثية الأبعاد والآخر هو LM3916 ، والذي يعمل بمقياس مؤشر الحجم القياسي (SVI). يتراوح نطاق جهد التشغيل من 5 فولت إلى 35 فولت ويمكنه تشغيل شاشات LED على خرجها من خلال توفير تيار خرج منظم يتراوح من 2-30 مللي أمبير. تتكون الشبكة الداخلية لهذا IC من عشرة مقارنات وشبكة تحجيم المقاوم. يتم تشغيل كل مقارن واحدًا تلو الآخر عندما يزداد مستوى جهد الدخل. يمكن ضبط هذا IC للعمل في وضعين مختلفين ، أ وضع الرسم البياني الشريطي و أ وضع النقطة . في وضع الرسم البياني الشريطي ، يتم تشغيل جميع أطراف المخرجات المنخفضة وفي وضع النقطة ، يتم تشغيل مخرج واحد فقط في كل مرة. يحتوي الجهاز على 18 دبابيس.

فيروبورد يعد اختيارًا ممتازًا لعمل دائرة لأن الصداع الوحيد هو وضع المكونات على لوحة Vero ولحامها والتحقق من الاستمرارية باستخدام Digital Multi Meter. بمجرد معرفة تخطيط الدائرة ، قم بقص اللوحة إلى حجم معقول. لهذا الغرض ، ضع اللوح على حصيرة القطع وباستخدام شفرة حادة (بشكل آمن) ومن خلال اتخاذ جميع احتياطات السلامة ، قم أكثر من مرة بتسجيل الحمولة لأعلى وقاعدة على طول الحافة المستقيمة (5 أو عدة مرات) الفتحات. بعد القيام بذلك ، ضع المكونات على اللوحة بشكل وثيق لتشكيل دائرة مدمجة ولحام المسامير وفقًا لتوصيلات الدائرة. في حالة حدوث أي خطأ ، حاول فك التوصيلات ولحامها مرة أخرى. أخيرًا ، تحقق من الاستمرارية. اتبع الخطوات التالية لعمل دائرة جيدة على Veroboard.

فيروبورد

الخطوة 3: تصميم الدوائر

جوهر دائرة علامة مستوى البطارية هذه هو LM3914 IC. يأخذ هذا IC الجهد التناظري كمدخل ويقود 10 LED مباشرة حسب مستوى الجهد المتناوب. في هذه الدائرة ، ليست هناك حاجة للمقاومات بالترتيب مع LEDs لأن التيار موجه بواسطة IC نفسه.

في هذه الدائرة ، يُظهر مؤشر LED (D1-D10) حد البطارية إما في وضع النقطة أو وضع العرض. يتم اختيار هذا الوضع بواسطة المفتاح الخارجي sw1 المرتبط بالدبوس التاسع من IC. ترتبط الدبابيس السادسة والسابعة من IC بالأرض من خلال المقاوم. يتم التحكم في سطوع المصابيح بواسطة هذا المقاوم. هنا يقوم المقاوم R3 و POT RV1 ببناء دائرة مقسم محتملة. هنا في هذه الدائرة ، تتم المعايرة عن طريق ضبط مقبض مقياس الجهد. ليست هناك حاجة لأي مصدر طاقة خارجي لهذه الدائرة.

تهدف الدائرة إلى مراقبة 10V إلى 15V DC. ستعمل الدائرة بغض النظر عما إذا كان جهد البطارية 3 فولت. Lm3914 يقود المصابيح ، وشاشات الكريستال السائل والفلوريسنت الفراغي. يحتوي IC على مرجع مرن ومقسم دقيق من 10 خطوات. يمكن أن يعمل هذا IC أيضًا كمسلسِل.

للإشارة إلى حالة الإخراج ، يمكننا توصيل مصابيح LED بألوان مختلفة. قم بتوصيل مصابيح LED الحمراء من D1 إلى D3 والتي توضح مرحلة إيقاف تشغيل البطارية واستخدم D8-D10 مع مصابيح LED خضراء والتي تعرض 80 إلى 100 مستوى من البطارية واستخدام مصابيح LED الصفراء المتبقية

مع القليل من الضبط ، يمكننا استخدام هذه الدائرة لتحديد نطاقات الجهد أيضًا. لهذا الفصل ، المقاوم R2 ومستوى الجهد العلوي للواجهة إلى المدخلات. الآن ، قم بتحويل معارضة وعاء RV1 إلى مصابيح D10 LED. في الوقت الحالي ، قم بإخلاء مستوى الجهد العلوي عند الإدخال وربط مستوى الجهد المنخفض به. واجه المقاوم المتغير عالي القيمة في مكان المقاوم R2 وقم بتقلبه حتى يضيء D1 LED. افصل الآن مقياس الجهد وقم بقياس المقاومة عبره. الآن قم بتوصيل المقاوم بنفس القيمة بدلاً من R2. ستقيس الدائرة الآن نطاقات جهد مختلفة.

هذه الدائرة هي الأكثر منطقية للإشارة إلى 12 فولت من مستوى البطارية. في هذه الدائرة ، يوضح كل LED 10 بالمائة من البطارية.

الخطوة 4: محاكاة الدائرة

قبل إنشاء الدائرة ، من الأفضل محاكاة وفحص جميع القراءات على البرنامج. البرنامج الذي سنستخدمه هو جناح تصميم Proteus . Proteus هو برنامج يتم من خلاله محاكاة الدوائر الإلكترونية.

يمكن تنزيل Proteus 8 Professional من هنا

1. بعد تنزيل برنامج Proteus وتثبيته ، افتحه. افتح مخططًا جديدًا بالنقر فوق مشاكل رمز في القائمة.

   تخطيطي جديد.

2. عندما يظهر التخطيطي الجديد ، انقر فوق ص رمز في القائمة الجانبية. سيؤدي هذا إلى فتح مربع يمكنك من خلاله تحديد جميع المكونات التي سيتم استخدامها.

   تخطيطي جديد

   لا يمكن لإصلاح بدء تشغيل Windows 7 إصلاح هذا الكمبيوتر تلقائيًا
3. اكتب الآن اسم المكونات التي سيتم استخدامها لإنشاء الدائرة. سيظهر المكون في قائمة على الجانب الأيمن.

   اختيار المكونات

4. بنفس الطريقة ، كما هو مذكور أعلاه ، ابحث في جميع المكونات. سوف يظهرون في الأجهزة قائمة.

   قائمة المكونات

الخطوة 5: تجميع الدائرة

الآن ، بما أننا نعرف الوصلات الرئيسية وكذلك الدائرة الكاملة لمشروعنا ، فلنتقدم ونبدأ في صنع الأجهزة الخاصة بمشروعنا. شيء واحد يجب أن يؤخذ في الاعتبار وهو أن الدائرة يجب أن تكون مضغوطة ويجب وضع المكونات في مكان قريب جدًا.

1. خذ لوح Veroboard وافرك جانبه بطلاء النحاس بورق مكشطة.
2. الآن ضع المكونات بعناية وقريبة بدرجة كافية بحيث لا يصبح حجم الدائرة كبيرًا جدًا
3. قم بإجراء التوصيلات بعناية باستخدام حديد اللحام. في حالة حدوث أي خطأ أثناء إجراء الاتصالات ، حاول إلغاء الاتصال ولحام الاتصال مرة أخرى بشكل صحيح ، ولكن في النهاية ، يجب أن يكون الاتصال محكمًا.
4. بمجرد إجراء جميع الاتصالات ، قم بإجراء اختبار الاستمرارية. في الإلكترونيات ، اختبار الاستمرارية هو فحص الدائرة الكهربائية للتحقق مما إذا كان تدفق التيار في المسار المطلوب (أنه بالتأكيد دائرة كاملة). يتم إجراء اختبار الاستمرارية عن طريق ضبط جهد بسيط (سلكي بترتيب مع LED أو جزء يخلق اضطرابًا ، على سبيل المثال ، مكبر صوت كهرضغطية) على الطريقة المختارة.
5. إذا نجح اختبار الاستمرارية ، فهذا يعني أن الدائرة مصنوعة بشكل كافٍ حسب الرغبة. إنه الآن جاهز للاختبار.
6. قم بتوصيل البطارية بالدائرة.
7. اضبط مقياس الجهد بحيث يبدأ مؤشر LED D1 في التوهج.
8. ابدأ الآن في زيادة جهد الدخل. ستلاحظ أن كل LED سوف يتوهج بعد زيادة 1 فولت.

ستبدو الدائرة بالصورة أدناه:

مخطط الرسم البياني

حدود هذه الدائرة

هناك بعض القيود على هذه الدائرة. وفيما يلي بعض منها:

1. يعمل مؤشر مستوى البطارية هذا فقط مع الفولتية الصغيرة.
2. قيم المكونات نظرية ، قد تحتاج إلى تعديل عمليًا.

التطبيقات

النطاق الواسع لهذه الدائرة لمؤشر مستوى البطارية يشمل:

1. يمكننا قياس مستوى بطارية السيارة باستخدام هذه الدائرة.
2. يمكن معايرة حالة العاكس باستخدام هذه الدائرة.