Стандартизация зарядного устройства на 5 В с разъемом micro USB популяризировала питание электронных устройств от дешевого и легкодоступного источника. К сожалению, некачественные блоки питания или неправильное взаимодействие с питаемым устройством вызывает немало проблем.
Представленная схема индикатора заряда позволяет осуществлять визуальный контроль и оценку тока, потребляемого USB-устройством, а также ток заряда аккумулятора. Диапазон измерения разделен на два поддиапазона: 0…600 мА для USB-порта компьютера и 0…3 А для зарядных устройств. Сила тока обозначается линией (точкой), состоящей из 10 светодиодов.
Принципиальная схема токового монитора представлена на рисунке выше. Выходное напряжение зарядного устройства или USB-порта подается на специализированный преобразователь напряжение/ток INA139, который измеряет ток в цепи блока питания и преобразует его в напряжение. Блок-схема микросхемы INA139 показана на рисунке ниже.
Набор параллельно включенных резисторов R1…R4 = 0,025 Ом образует измерительный резистор. Его значение было выбрано как компромисс между максимальным падением напряжения на измерительной системе и точностью обработки, чтобы не нарушать работу питаемого устройства (75 мВ/3 А).
Переключение диапазонов измерения в «токовой» цепи проблематично, поэтому оно производится путем замены резистора преобразования Rl. В свою очередь, преобразовательный резистор состоит из включенных параллельно резисторов R5…R9 с номинальным сопротивлением 100 кОм.
Диапазон преобразования в соотношении 1:5 устанавливается переключателем SW1. Конденсатор С1 фильтрует выходное напряжение преобразователя. В качестве микросхемы отображения результатов был использован популярный драйвер светодиодной линии LM3914.
Графический индикатор заряда работает в режиме светящейся точки для снижения потребляемого тока. Подстроечный резистор RV1 служит для установления опорного напряжения, т.е. масштабирования показаний. Светодиод PWR указывает на наличие питания USB. Входной разъем Micro USB позволяет напрямую подключать зарядное устройство. Для этого используется нагрузочная розетка USB типа USB A.
Индикатор уровня заряда аккумулятора собран на миниатюрной двусторонней печатной плате. Размещение элементов на печатной плате представлено на картинке выше. Правильно собранный интерфейс не требует сложных манипуляций при запуске, и его сможет сделать своими руками начинающий радиолюбитель. Индикатор необходимо подключить к источнику 5 В через амперметр и, после подключения известной нагрузки, масштабировать показания монитора из светодиодов в выбранном диапазоне измерения (0,6 А или 3 А).
Для тестов можно подключить смартфон к зарядному устройству или внешний накопитель к персональному компьютеру через схему индикатора заряда и проверить, как меняется энергопотребление в процессе работы. Таким способом можно быстро и просто оценить эффективность зарядки аккумулятора, проверить, не потребляет ли портативное устройство слишком большой «пусковой» ток, оценить ток потребления Wi-Fi-карты, что является самым простым способом борьбы с зависанием Raspberry Pi, и сделать много интересных наблюдений.
Перечень элементов устройства:
- R1…R4 — 0,1 Ом (SMD1206/0,5 Вт/1%);
- R5…R9 — 100 кОм (SMD1206/1%);
- R10,R12 — 2,2 кОм (SMD1206);
- R11 — 330 Ом (SMD1206/1%);
- RV1 — подстроечный резистор220 Ом;
- С1, С2 — 0,1 мкФ (SMD1206);
- С3 — 1 мкФ (SMD1206);
- LD1…LD10 — зеленый светодиод;
- U1 — INA139 (SOT-23-5);
- U2 — LM3914 (DIP18);
- PWR — красный светодиод SMD:
- SW1 — переключатель;
- USB — микро USB SMD;
- USBB — розетка USB A SMD.
Loading...
