通过1点条形图显示简化电池电量表

2020-8-18 07:37| 发布者: 南召修电视| 查看: 25| 评论: 0

摘要: 随着嵌入式系统（尤其是IoT设备）的迅猛发展，对为其供电的可充电电池系统的改进需求日益增长。特别是，许多应用都可以受益于具有成本效益的但准确的电池电量表。尽管大多数汽车，医疗和军事应用都需要完整的电池管 ...

随着嵌入式系统（尤其是IoT设备）的迅猛发展，对为其供电的可充电电池系统的改进需求日益增长。特别是，许多应用都可以受益于具有成本效益的但准确的电池电量表。尽管大多数汽车，医疗和军事应用都需要完整的电池管理系统（BMS）的功能，但许多其他产品也可以通过更简单的电池电量表来很好地维护，该电池电量表仅告诉用户可以为设备供电的电量是多少。

本设计实例是一个1点的条形图显示器，它提供了一种简单，紧凑，低成本和低功耗的替代方案，替代了通常的四LED条形图电池电量计[1]。它由一个表面贴装（SMD）样式的RGB LED组成，该LED由一个超小尺寸的单片机驱动，在这种情况下，该单片机为6引脚封装的Microchip PIC10F220或PIC10F222。最终的解决方案可以在面积仅为3.1×3.2 mm2的PCB上实施，也可以轻松集成到现有设计中（图1）。

图1 .1点条形图显示提供了一种紧凑的低功耗替代常规条形图电池电量计的功能。

原型板的尺寸很小，可以很容易地添加到当前没有电池电量表的现有产品中。在本示例中，它安装在锂离子电池移动电源的壳体内，PIC使用其内部0.6V带隙基准来测量电池电压（在其自身的Vdd引脚上感测）。ADC进行的测量将0.6V基准表示为Vdd输入上的感测电压的百分比。随着Vdd的增加，结果数将减少，反之亦然，导致感测电压与A / D输出值之间存在“ 1 / x”关系。Microchip应用笔记AN1072 [2]中提供了用于从A / D输出导出实际电压实际值的计算。

与任何充电状态量规一样，当选择微控制器将显示对应颜色的阈值电压时，该设计必须考虑锂离子电池[3]呈现的非线性电压-充电状态曲线，相应的电池充电状态颜色显示（红色，黄色，绿色或蓝色）。为了避免在每次测量Vdd时使用PIC有限的数学功能来计算充电状态时遇到的麻烦，我们创建了一个查询表，该表可以存储在PIC的程序存储器中。该表（在此处可用）是使用Microsoft Excel创建的，仅涵盖电池组预期的电压范围，在这种情况下为2.9至4.3V。用PIC的8位ADC测量时，这些电压将产生52到35之间的输出值。

图2.使用查找表可以简化充电状态的计算。

为了使功耗最小，该设计使用了高亮度RGB LED [4]，并将微控制器配置为保持睡眠模式，直到从其看门狗定时器接收到周期性中断（大约每秒一次）为止。从睡眠模式唤醒后，控制器会测量其Vdd引脚上的电压，并通过驱动与最新测量值对应的颜色的LED引脚短暂闪烁相应的LED（每0.25 s发出1毫秒脉冲）。

可下载用于微控制器的两种版本的汇编器源代码清单，从而使设计能够驱动共阳极或共阴极RGB LED。代码清单已完全注释，大小已优化，并使用宏来简化阅读。此外，它们非常紧凑，仅需85个程序字和3个数据字节，从而使在几乎任何其他引脚受限的PICmicro单片机上轻松实现该应用成为可能。请注意，通过一点试验，应该可以修改此处提供的程序，以便在阈值之间进行插值，并根据电池的充电状态按比例点亮两个LED。

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