Piccolo indicatore di carica batteria due led + isteresi

[Superfelix]

Buonasera,
ho un piccolo saldatore stilo portatile elettronico nella valigetta attrezzi con il quale mi trovo molto bene per dei lavoretti fuori casa. Accetta varie potenze nella sua porta tipo C. Tuttavia, con un semplice powerbank con uscita 5V, il saldatore va a potenza minima, troppo bassa... poco funzionale. Ho visto che invece che la carica rapida degli adattatori di rete, lo fa funzionare benissimo, ma mi sembra di capire che in quella modalità, l'adattatore di rete cambia l'uscita a 9V e anche 12V ultrafast e il saldatore arriva fino a 450° in un lampo.
Siccome vorrei renderlo utilizzabile ( per qualche punto di saldatura, non per ore di funzionamento ) con un piccolo pacco batterie da 12V che ho autocostruito da tempo ( 3 x 18650 2,7A ) per essere indipendente dalla rete, volevo mettere a bordo del pacco un piccolo indicatore di carica, molto spartano, con due led ( rosso e verde ) e due transistor NPN con una soglia fissa di confronto fatta da uno zener 5,1V e qualche resistenza qua e là.
Posto lo schema di quello che avevo in mente... tanto per vedere se possa stare in piedi come discorso e per le correzioni del caso.
L'isteresi, sarebbe formata dalla resistenza di feedback formata dalla R 47K in serie alla resistenza variabile da 100K che dal collettore del led verde, va alla base del 237 del led rosso, dando regolazione dell'isteresi stessa.
Sono aperto ad ogni consiglio, come sempre.
Buona serata.

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[Etemenanki]

La mia non vuole essere una provocazione, assolutamente, e se lo fai per divertimento o esperimento, la cosa e' piu che benvenuta ... solo, lo sai che su Aliexpress trovi indicatori di carica per batterie o pacchi Li-Ion impostabili fra 1S ed 8S per meno di un'euro ? (in bundle, oppure per poco piu di un'euro in normale, ma con i bundle ne prendi tre e risparmi pure la spedizione)

esempio:

https://www.aliexpress.com/ssr/30000051 ... 6438491591

(con questo link ti dovrebbe aprire direttamente la pagina del bundle, con l'indicatore al primo posto in alto nella lista ... o almeno a me lo fa)

[Superfelix]

Si... ne ho a cassetti, di tutti i tipi quegli indicatori anche a 5 led da 3mm regolabili che ho usato come vumeter in alcune occasioni, anche mini voltmetri a segmenti, comodissimi...
Io volevo fare un circuitino un po' per divertimento, ma anche funzionale, che si potesse miniaturizzare anche in SMD e mettere addosso al pacco batterie in modo da avere un ingombro minimo. Le correnti di alimentazione sarebbero irrisorie e comunque, funzionante solo sotto ricarica. Quegli indicatori, sono comunque di dimensioni scomode da mettere sul dorso di 3 18650, ne alzano molto il profilo. Forse ne ho qualcuno di quelli a basso profilo di quegli indicatori ma ricordo che erano parecchio lughi come ingombro, almeno 3 cm, anche più.
I due trimmer, che sono l'ingombro maggiore, una volta individuate le soglie, potrebbero anche essere sostituiti da due R fisse e il tutto rimane in un centimetro quadrato, compresi led SMD.
Se funzionasse a discreti, sarebbe poi per me un buon esercizio farlo in SMD.

Per caso hai dato un occhiata allo schema se possa funzionare? O se c'è qualche errore di fondo da correggere?
Ciao grazie Etemenanki

[Etemenanki]

Volendo potresti farlo anche senza alcun transistor, pure a 4 o 5 led, ma serve sapere il comportamento che vuoi ottenere, cioe' :

Se ti va bene che si accendano in progressione, indicando ad esempio poco carica, mezza carica, tutta carica, e che restino accesi tutti quando avanzano, basta qualche resistenza (o al massimo qualche zener, per una maggiore precisione) ed un pulsantino per collegarli quando vuoi leggere la carica (cosi non consumano inutilmente restando accesi anche quando non ti servono), se invece vuoi che, ad esempio, sia acceso il rosso quando e' quasi scarica, si spenga tutto se e' a meta' (o comunque nella parte centrale del valore) e si accenda il verde solo a piena carica, servono i transistor (ma userei uno schema leggermente diverso, con un PNP ed un NPN)

Tempo fa ne avevo fatto uno con tre led (e tre transistor, piu poca altra roba), dove avevi indicazione di piena carica, carica media, e carica insufficente (era per la mia vecchia "uno" di molti anni fa, in questo caso la carica insufficente era per meno di 11V), se hai pazienza ti cerco fuori il vecchio schema (se rifatto a SMD occuperebbe davvero poco spazio).

[Etemenanki]

Per quanto riguarda il circuito, non ti serve un sistema a a controreazione, collega semplicemente la base del transistor che accende il led rosso all'emettitore del transistor che accende quello verde attraverso una resistenza da 33k 0 47k, mentre la base di quello del verde va al positivo, sempre con una resistenza simile ed uno zener che stabilisce la sua soglia (ad esempio, potresti usare uno zener da 9.1V, cosi rimarrebbe acceso fino a circa 9.7V, tensione a cui tre celle 18650 in serie possono ancora essere considerate "quasi cariche", ... quando il verde si spegne, il transistor del led rosso e' acceso dalla poca corrente che passa dalla resistenza di emettitore di quello del led verde (e dal led, ma e' poca e sarebbe appena appena acceso), quando si accende il verde, la base di quello del rosso viene portata quasi a massa ed il rosso si spegne.

Niente trimmer, niente controreazioni, funzionamento piu semplice (e collaudato)

[Etemenanki]

A proposito della versione "minimalista", te la cavi con 4 led, 4 resistenze e 4 zener.

Non tutti i led dei diversi colori hanno le stesse soglie di VF, i rossi possono andare da 1.5 ad 1.8, i gialli da 1.7 a 1.9, i verdi da 1.8 a 2.0 ... se si acquistano generici, c'e' da testarli se si vuole precisione (ma comunque per una batteria da 12V, uno scarto di un paio di decimi di volt nelle indicazioni non e' che causino chissa' che tragedia) ... comunque tu usi tre celle 18650 in serie, per cui dovresti consideare come soglia minima 2.6V per cella (se scendono sotto i 2.4V si possono danneggiare, meglio essere un po "conservativi" per non rischiare), quindi fissare la soglia "minima" ad 8V (alla protezione da sottoscarica ci pensera' il circuito BMS per 3 celle, che nel caso delle litio e' sempre meglio usare, oppure usare celle "protected" con il loro cicuitino interno di protezione, sono solo 2 o 3 mm piu lunghe di quelle standard).

La massima carica e' appunto 4.2V per cella, quindi 12.6, ma la tensione "normale" di funzionamento delle 18650 e' di 3.7V per cella, quindi 11.1V ... potresti avere 4 livelli, 8, 9, 10 e 11 V (oppure da 8, 9.5, 11 e 12.5, volendo una diversa indicazione), con 4 led, 4 resistenze, 4 zener, ed il pulsante ... lo schema e' banale, sono 4 serie composte da un led, una resistenza ed uno zener, tutte e 4 in parallelo fra loro (puoi usare 4 led identici, oppure 4 di colori diversi, cambiano i valori degli zener in questo caso).

Consideriamo 4 led rossi, e la sequenza 8, 9, 10, 11 (personalmente la preferisco, perche' tutto quello che e' sopra gli 11V si puo considerare "carica completa) ...

prima serie, led (1.7V, prendiamo i valori medi) + zener 6.3V (ci sono da 6.33 o da 6.2, entrambi accettabili), inizia ad accendersi intorno agli 8V
seconda serie, 1.7V + 7.3V (ci sono da 7.28 e da 7.5, il 7.28 e' meglio ma anche l'altro e' ancora accettabile), per il 9V
terza serie, 1.7 + zenere 8.3 (ci sono da 8.2 e da 8.36, entrambi accettabili)
quarta serie, 1.7 + zener da 9.3 (ci sono da 9.23 e 9.77, anche se il valore piu "standard" e' il 9.2)

Se invece si volesse fare, ad esempio, rosso - arancio - giallo - verde, i valori sarebbero:

Prima serie, rosso, 1.7 + 6.3 (ci sono da 6.2 o 6.33)
seconda serie, arancio, 2 + 7 (ci sono da 6.93 o 7.14)
terza serie, giallo, 2 + 8 (ci sono da 7.84 o 8.02)
quarta serie, verde, 2.2 + 8.8 (ci sono da 8.7 o 8.85)

Le 4 resistenze dovrebbero essere scalate in modo che quando si accenda l'ultimo, il primo non sia troppo luminoso, potrebbero andare, ad esempio, per il primo 220, per il secondo 180, per il terzo 150 e per il quarto 100 (ma e' una stima "ad occhio", e si posono cambiare se si vuole) ... se ne puo montare anche una versione volante per testarla, e poi fare quella SMD quando tutto soddisfa.

[Superfelix]

Grazie Etemenanki per i consigli e le idee.
Sinceramente, io volevo fare un indicatore a commutazione:
Led rosso, collegato al cavo ed in carica.
Led verde, carica terminata.
Quando si scollega da cavo led spenti sempre.
Pensavo più a un indicatore di carica che a un indicatore di stato. Eventualmente, l'idea di 3 led potrebbe essere quella più interessante...carica completa,50% e scarica e a questo punto, un pulsantino di test, che oltre a vedere la ricarica, si può vedere anche lo stato a batteria scollegata.
A questo punto andrebbe bene anche accensione progressiva senza commutazione... ancora più minimal, sempre che, gli zener non ingannino con una preaccensione un po' graduale che falsi un po' la lettura... dovrebbero essere "quasi" netti sulle soglie di accensione e in teoria dovrebbero.
Da provare su bredboard.

[Etemenanki]

Che circuito vuoi usare per controllare la carica ? ... perche' con le litio, se si esagera c'e' il rischio di "KABOOM"

Per sonalmente per i miei pacchi 2 celle ho preso questi "cosi", che fanno pure il bilanciamento, e si possono usare anche per 3 celle, pero' senza bilanciamento (fanno comunque la ricarica ed il controllo anti-sovraccarica anche con 3 celle, solo che non le bilanciano fra loro come con 2), e sono abbastanza comodi, avendo la presa usb-c.

Se invece usi un portabatterie per tre 18650 e le togli per caricarle con un caricatore esterno, ovviamente non serve un BMS interno.

[Superfelix]

Ho un BMS da 20A.
Inizialmente, il pacco lo utilizza o caricandolo e scaricandolo dai connettori, proprio perché poi il lavoro lo faceva il BMS. Poi mi è tornato comodo poterlo ricaricare tramite tipoC che ormai è diffuso ovunque. Ho dei modulini con ingresso tipo C che sono dei piccoli step-up regolabili. Ho regolato l'uscita a 12,5v dopo il diodo si protezione e l'ho parallelata ai cavi di in/out sulle uscite del piccolo stepup. Il diodo è da 6A che in uscita dovrebbe proteggere fino ad un carico di 70W, il doppio quasi di quello che mi occorre.
Funziona bene, carica a 1,9A e quando arriva sotto soglia, assorbe sempre meno, fino ad arrivare a una 20ina di mA.
Lo spazio utile e quello che resta sul dorso per mettere l'indicatore. Andrebbe spostato modulo di ricarica al bordo in basso, in modo da avere la presa tipo C comoda, e l'indicatore al posto di dive si trova adesso stepup e diodo e rimarrebbe tutto ordinato da poter sistemare in un box appena poco più grande del pacco stesso.

[Etemenanki]

Be', a stare abbastanza larghi da poterci saldare senza problemi, con i 4 led, resistenze e zener verrebbe circa 12.5 x 14 mm, cosi:

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Si potrebbe rimpicciolire un paio di mm usando componenti 0603 al posto degli 0805, ma non credo ne valga la pena, poi da saldare sarebbero piu vicini e problematici ... aumenta di qualche mm se si vuole mettere il pulsante sopra lo stampato, cosi:

batchk-sw.png (7.48 KiB) Osservato 5413 volte

La versione con tre led e tre transistor credo verrebbe un po piu grande, ma non di molto, devo ancora controllare

Quei modulini sembrano quelli fatti con il chip MT3608, li danno teorici per 2A, ma e' meglio non superare di molto 1A, per evitare surriscaldamenti e possibile dipartita prematura sul lungo periodo (del resto con tre celle 18650, anche buone, ad 1A il tempo di carica dovrebbe essere intorno alle 3 ore, usando un modulo "caricatore" e non un semplice step-up).