Предлагаем простой в сборке самодельный индикатор состояния батареи электровелосипеда (скутера, самоката), который включит несколько светодиодов в зависимости от уровня напряжения подключенной батареи. Этот проект можно выполнить с разными компонентами, но в качестве основы понадобится небольшой микроконтроллер Microchip PIC. Микроконтроллер PIC12F675P доступен в виде восьмиконтактного чипа, и хотя он маленький, имеет 1024 блока памяти программ, 64 байта ОЗУ и 128 байтов EEPROM, внутренний генератор, таймер, 10-разрядный АЦП и компаратор. Здесь используется внутренний генератор микроконтроллера и не нужен внешний кварц.
Принципиальная схема датчика заряда батареи
Схема использует 4 контакта микроконтроллера PIC12F675P (IC2) для управления четырьмя визуальными индикаторами (LED1 – LED4). Резисторы 1 кОм (R3 – R6) обеспечивают ограничение тока для светодиодов, а стабилизатор напряжения с низким падением LM1117-5.0 (IC1) обеспечивает стабилизированный источник питания 5 В для IC2. Проще говоря, IC2 контролирует напряжение на своем аналоговом входе AN0 (вывод 7) и управляет светодиодами в виде небольшой гистограммы с соответствующими размерами. Поскольку требуется контролировать напряжение батареи выше 5 В, добавляются два точных резистора 1% (R1 – R2), чтобы сформировать делитель, показывающий фиксированную пропорцию напряжения батареи на входе IC2. Остальные компоненты используются в качестве элементов развязки и защиты.
АЦП на PIC12F675 имеют максимальное входное напряжение +5 В, но здесь надо контролировать аккумулятор, который превышает по вольтажу +5 В. Батарея велосипеда на 12 В при полной зарядке дает выходное напряжение от 14,2 до 14,4 В, следовательно нужно снизить (здесь примерно до 4,5 В при 14,4 В) максимальное напряжение, которое будет получать микроконтроллер. Это можно сделать с помощью делителя напряжения, как указано выше. Для данного случая соотношение делителя 2:2. Есть связка резисторов 10 кОм и 12 кОм, поэтому использовался 22 кОм для R1 и 10 кОм для R2.
Поскольку PIC12F675 имеет 10-битный АЦП, при делении на 5 (1023/5) возвращается 204 для каждого слота. Здесь четыре слота (1–4) из пяти (0–4) используются для включения четырех светодиодов, отображающих состояние батареи в процентах (25-50-75–100%). Конечно понадобится подходящий PIC-программатор, например PICkit, чтобы записать шестнадцатеричный код в микроконтроллер.
Индикатор заряда батареи собран на макетной плате.
Идея модификации этого проекта заключалась бы в выводе напряжения уровня на небольшой многоцветный гистограммный дисплей. Но обратите внимание, что схема не разработана как прецизионный вольтметр (это просто датчик уровня заряда батареи), и она не будет работать, если напряжение батареи упадет до 7 В или около того. Прототип тестировался с регулируемым лабораторным источником питания установленным на 14,4 В, а общее потребление тока составляло примерно 50 мА.