DIY Arduino батарея сыйымдылығын тексеруші - V2.0: 11 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Қазіргі уақытта жалған литий мен NiMH батареялары шынайы сыйымдылығынан жоғары сыйымдылығы бар жарнама арқылы сатылады. Нақты және жалған батареяны ажырату өте қиын. Сол сияқты, сақталған 18650 ноутбук батареяларында сақталған сыйымдылықты білу қиын. Сонымен, батареялардың нақты сыйымдылығын өлшейтін құрылғы қажет.

2016 жылы мен «Arduino сыйымдылығын тексеруші - V1.0» туралы нұсқаулық жаздым, ол өте қарапайым және қарапайым құрылғы болды. Бұрынғы нұсқа Ом заңына негізделген. Тексерілетін батарея бекітілген резистор арқылы шығарылады, ток пен уақыт ұзақтығы Arduino арқылы өлшенеді және сыйымдылық екі көрсеткішті көбейту арқылы есептеледі (разряд тогы мен уақыт).

Бұрынғы нұсқаның кемшілігі - тестілеу кезінде, аккумулятордың кернеуі төмендеген сайын, ток та төмендейді, бұл есептеулерді күрделі және дәл емес етеді. Мұны жеңу үшін мен V2.0 -ді шығардым, ток ағызу процесінде тұрақты болып қалатындай етіп жасадым. Мен бұл құрылғыны MyVanitar -ның түпнұсқалық дизайнына шабыт беру арқылы жасадым

Capacity Tester V2.0 негізгі ерекшеліктері:

1. AA / AAA NiMh / NiCd, 18650 Li-ion, Li-Polymer және Li FePO4 батареяларының сыйымдылығын өлшеуге қабілетті. Ол 5 В -тан төмен батареяның кез келген түріне сәйкес келеді.

2. Пайдаланушылар батырмалардың көмегімен разряд тогын орната алады.

3. OLED интерфейсі

4. Құрылғыны электронды жүктеме ретінде пайдалануға болады

02.12.2019 жаңарту

Енді сіз PCBWay жиынтығында ПХД мен компоненттерге бірге тапсырыс бере аласыз

Жауапкершіліктен бас тарту: Сіз жарылғыш және қауіпті Li-Ion батареясымен жұмыс жасайтыныңызды ескеріңіз. Мүліктің жоғалуы, бүліну немесе адам өлімі үшін жауап бере алмаймын. Бұл оқулық қайта зарядталатын литий-ион технологиясын білетіндерге арналған. Егер сіз жаңадан бастаушы болсаңыз, бұған тырыспаңыз. Қауіпсіз болыңыз.

Жабдықтар

Қолданылатын компоненттер

Енді осы жобаны PCBWay жиынтығында құрастыру үшін ПХД мен барлық компоненттерге тапсырыс беріңіз

1. PCB: PCBWay

2. Arduino Nano: Amazon / Banggood

3. Opamp LM358: Amazon / Banggood

4. 0,96 дюймдік OLED дисплей: Amazon / Banggood

5. Керамикалық резистор: Amazon / Banggood

6. 100nF конденсаторы: Amazon / Banggood

7. Конденсатор 220uF: Amazon / Banggood

8. 4.7K және 1M резисторлары: Amazon / Banggood

9. Басу түймесі: Amazon / Banggood

10. Басу түймелерінің қақпағы: Aliexpress

11. Бұрандалы терминал: Amazon / Banggood

12. Прототип тақтасы: Amazon / Banggood

13. ПХД-нен тұру: Amazon / Banggood

14. Heatshrink құбырлары: Amazon/ Banggood

15. Жылытқыш: Aliexpress

Қолданылатын құралдар

1. Пісіру темірі: Amazon / Banggood

2. Қысқыш өлшегіш: Amazon / Banggood

3. Мультиметр: Amazon / Banggood

4. Ыстық ауа үрлегіш: Amazon / Banggood

5. Сым кескіш: Amazon / Banggood

6. Сым тартқыш: Amazon / Banggood

1 -қадам: Схемалық диаграмма

Бүкіл схема келесі бөлімдерге бөлінеді:

1. Электрмен жабдықтау тізбегі

2. Тұрақты ток жүктемесінің схемасы

3. Батарея кернеуін өлшеу схемасы

4. Қолданушы интерфейсінің схемасы

5. Дыбыстық сигналдар тізбегі

1. Электрмен жабдықтау тізбегі

Қуат көзінің тізбегі тұрақты ток ұясынан (7-9В) және екі сүзгі конденсаторынан С1 және С2 тұрады. Қуат шығыны (Vin) Arduino пин Винге қосылған. Мұнда мен кернеуді 5 В дейін төмендету үшін Arduino борттық кернеу реттегішін қолданамын.

2. Тұрақты ток жүктемесінің схемасы

Схеманың негізгі компоненті Op-amp LM358 болып табылады, оның құрамында екі жұмыс күшейткіші бар. D10 Arduino түйреуішінен PWM сигналы төмен өтетін сүзгі арқылы сүзіледі (R2 және C6) және екінші жұмыс күшейткішіне беріледі. Екінші оп-амптың шығысы кернеудің ізбасарының конфигурациясындағы бірінші оп-амперге қосылады. LM358 қуат көзі C5 ажырататын конденсатормен сүзіледі.

Бірінші оп-ампер, R1 және Q1 тұрақты ток жүктемесінің контурын құрады. Енді біз жүктеменің кедергісі (R1) арқылы токты PWM сигналының импульстік енін өзгерту арқылы басқара аламыз.

3. Батарея кернеуін өлшеу схемасы

Батарея кернеуі A0 Arduino аналогтық кіріс түйреуішімен өлшенеді. C3 және C4 екі конденсаторлары тұрақты ток жүктемесінің контурынан шығатын дыбыстарды сүзу үшін қолданылады, бұл ADC түрлендіру өнімділігін төмендетуі мүмкін.

4. Қолданушы интерфейсінің схемасы

Қолданушы интерфейсінің схемасы екі түйме мен 0,96 дюймдік I2C OLED дисплейінен тұрады. Жоғары және Төмен батырмасы PWM импульстік енін ұлғайту немесе азайту болып табылады. R3 және R4 жоғары және төмен басу үшін тартқыш резисторлар -түймелер C7 және C8 батырмаларды ажырату үшін қолданылады, үшінші батырмасы (RST) Arduino-ны қалпына келтіру үшін қолданылады.

5. Дыбыстық сигналдар тізбегі

Зумерлік схема тесттің басталуы мен аяқталуын ескерту үшін қолданылады. 5V сигналдық сигнал Arduino D9 цифрлық түйреуішіне қосылған.

2 -қадам: Бұл қалай жұмыс істейді?

Теория біртұтастық күшейткіш ретінде конфигурацияланған OpAmp инвертті (пин-2) және инвертті емес (пин-3) кірістерінің кернеу салыстыруына негізделген. PWM сигналын реттеу арқылы инверторланбаған кіріске қолданылатын кернеуді орнатқанда, опампаның шығысы MOSFET қақпасын ашады. MOSFET қосылған кезде ток R1 арқылы өтеді, ол кернеудің төмендеуін тудырады, ол OpAmp-ке теріс кері байланыс береді. Ол MOSFET-ті инвертті және инвертті емес кірістердегі кернеулер тең болатындай басқарады. Сонымен, жүктеме резисторы арқылы өтетін ток OpAmp инверторланбаған кірісіндегі кернеуге пропорционал.

Arduino -дан PWM сигналы төмен өтетін сүзгі тізбегінің көмегімен сүзіледі (R2 және C1). PWM сигналы мен сүзгі тізбегінің жұмысын тексеру үшін мен DSO ch-1-ді кірістіруге және ch-2-ді фильтрлік тізбектің шығысына жалғадым. Шығу толқынының формасы жоғарыда көрсетілген.

3 -қадам: Сыйымдылықты өлшеу

Бұл жерде аккумулятор төменгі деңгейдегі кернеуге дейін (3,2В) зарядталады.

Батарея сыйымдылығы (мАч) = Ағымдағы (I) мА x Уақыт (T) сағ

Жоғарыда келтірілген теңдіктен аккумулятордың сыйымдылығын (мАч) есептеу үшін токтың мА және сағаттағы уақытты білуіміз керек екені түсінікті. Жобаланған тізбек тұрақты ток жүктемесінің тізбегі болып табылады, сондықтан разряд тогы сынақ кезеңінде тұрақты болып қалады.

Шығару тогын Жоғары және Төмен түймесін басу арқылы реттеуге болады. Уақыт ұзақтығы Arduino кодындағы таймерді қолдану арқылы өлшенеді.

4 -қадам: схеманы құру

Алдыңғы қадамдарда мен тізбектегі әр компоненттің қызметін түсіндірдім. Соңғы тақтаны жасамас бұрын, алдымен тақтадағы тізбекті тексеріңіз. Егер схема тақтада жақсы жұмыс жасаса, онда прототип тақтасындағы компоненттерді дәнекерлеуге өтіңіз.

Мен 7 см X 5 см прототиптік тақтаны қолдандым.

Наноны монтаждау: Алдымен әрқайсысында 15 түйреуіш бар екі қатарлы аналық түйреуішті кесіңіз. Мен тақырыптарды кесу үшін қиғаш қырғышты қолдандым. Содан кейін бастың түйреуіштерін дәнекерлеңіз. Екі рельстің арасындағы қашықтық Arduino наносына сәйкес келетініне көз жеткізіңіз.

OLED дисплейін орнату: 4 түйреуішпен әйел тақырыбын кесіңіз. Содан кейін оны суретте көрсетілгендей дәнекерлеңіз.

Терминалдар мен компоненттерді орнату: Қалған компоненттерді суретте көрсетілгендей дәнекерлеңіз.

Сымдар: сымдарды схемаға сәйкес жасаңыз. Мен сымдарды жасау үшін түрлі -түсті сымдарды қолдандым, сондықтан оларды оңай анықтай аламын.

5 -қадам: OLED дисплейі

Батарея кернеуін, разряд тогы мен қуатын көрсету үшін мен 0,96 дюймдік OLED дисплейді қолдандым. Оның ажыратымдылығы 128x64 және Arduino -мен байланыс үшін I2C шинасын қолданады. Arduino Uno -да екі түйреуіш SCL (A5), SDA (A4) қолданылады. байланыс үшін.

Мен параметрлерді көрсету үшін Adafruit_SSD1306 кітапханасын қолданамын.

Алдымен сіз Adafruit_SSD1306 жүктеуіңіз керек. Содан кейін оны орнатыңыз.

Қосылымдар келесідей болуы керек

Arduino OLED

5V -VCC

GND GND

A4- SDA

A5- SCL

6 -қадам: Ескертуге арналған дыбыстық сигнал

Сынақтың басталуы мен жарысы кезінде ескертулер беру үшін пьезо -дыбыстық сигнал қолданылады. Дыбыстық сигналдың екі терминалы бар, ұзындығы оң, ал қысқа аяғы теріс. Жаңа дыбыстық сигналдағы жапсырмада оң терминалды білдіретін « +» белгісі бар.

Прототип тақтасында дыбыстық сигналды қоюға орын жеткіліксіз болғандықтан, мен екі сымды қолдана отырып, дыбыстық сигналды негізгі тақтаға қостым. Жалаңаш қосылымды оқшаулау үшін мен жылуды төмендететін құбырды қолдандым.

Қосылымдар келесідей болуы керек

Arduino Buzzer

D9 оң терминал

GND теріс терминалы

7 -қадам: Кедергілерді орнату

Дәнекерлеу мен сымдарды қосқаннан кейін тіректерді 4 бұрышқа бекітіңіз. Бұл жерден дәнекерлеу қосылыстары мен сымдарға жеткілікті тазалықты қамтамасыз етеді.

8 -қадам: ПХД дизайны

Мен схеманы EasyEDA онлайн бағдарламалық жасақтамасын қолдана отырып жасадым, содан кейін ПХД орналасуына ауыстым.

Схемаға қосқан барлық компоненттер сонда болуы керек, бір -бірінің үстіне жиналып, орналастыруға және бағыттауға дайын болуы керек. Жастықшаларды басып, компоненттерді сүйреңіз. Содан кейін оны тікбұрышты шекараның ішіне қойыңыз.

Барлық компоненттерді тақта ең аз орын алатын етіп орналастырыңыз. Тақтай өлшемі неғұрлым аз болса, ПХД өндіру құны соғұрлым арзан болады. Егер бұл тақтайшаның корпусқа орнатылатын тесіктері болса, пайдалы болады.

Енді сіз бағдарлауыңыз керек. Маршруттау - бұл бүкіл процестің ең қызықты бөлігі. Бұл басқатырғышты шешуге ұқсайды! Бақылау құралының көмегімен біз барлық компоненттерді қосуымыз керек. Екі түрлі жолдың қабаттасуын болдырмау және жолдарды қысқа ету үшін жоғарғы және төменгі қабатты қолдануға болады.

Тақтаға мәтін қосу үшін Жібек қабатын пайдалануға болады. Сондай -ақ, біз сурет файлын кірістіре аламыз, сондықтан мен тақтаға басу үшін веб -сайт логотипінің суретін қосамын. Ақыр соңында, мыс алаңы құралын қолдана отырып, біз ПХД -нің жер ауданын жасауымыз керек.

Сіз оны PCBWay -ден тапсырыс бере аласыз.

US $ 5 купонын алу үшін PCBWay -ге қазір тіркеліңіз. Бұл сіздің бірінші тапсырысыңыз ақысыз екенін білдіреді, тек сіз жеткізу ақысын төлеуіңіз керек.

Сіз тапсырыс берген кезде, мен жұмысыма қосқан үлесім үшін PCBWay компаниясынан 10% қайырымдылық аламын. Сіздің кішкене көмегіңіз мені болашақта тағы да керемет жұмыс жасауға итермелеуі мүмкін. Ынтымақтастығыңыз үшін рахмет.

9 -қадам: ПХД жинаңыз

Дәнекерлеу үшін сізге лайықты дәнекерлеуіш, дәнекерлеуіш, қысқыш және мультиметр қажет болады. Компоненттерді олардың биіктігіне сәйкес дәнекерлеу жақсы тәжірибе. Алдымен биіктігі аз компоненттерді дәнекерлеңіз.

Компоненттерді дәнекерлеу үшін келесі әрекеттерді орындауға болады:

1. Компоненттің аяқтарын тесіктерден итеріп, ПХД -ны артқы жағына бұраңыз.

2. Дәнекерлеу үтігінің ұшын жастық пен компоненттің аяғына дейін ұстаңыз.

3. Дәнекерлеуді түйіспеге қоршау бойымен ағып, жастықты жабатын етіп беріңіз. Айналаға ағып кеткен соң, ұшын жылжытыңыз.

10 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету мен кітапханалар

Алдымен, қоса берілген Arduino кодын жүктеңіз. Содан кейін келесі кітапханаларды жүктеп алып, орнатыңыз.

Кітапханалар:

Келесі кітапханаларды жүктеңіз және орнатыңыз:

1. JC_Button:

2. Adafruit_SSD1306:

Кодта келесі екі нәрсені өзгерту керек.

1. Ағымдық массивтердің мәндері: Мұны мультиметрді батареяға сериялы қосу арқылы жасауға болады. Жоғары түймесін басып, токты өлшеңіз, ағымдағы мәндер массивтің элементтері болып табылады.

2. Vcc: Arduino 5V түйреуішіндегі кернеуді өлшеу үшін мультиметрді қолданасыз. Менің жағдайда бұл 4,96 В.

20.11.2019 жылы жаңартылды

Сіз кодтағы Low_BAT_Level мәнін батарея химиясына сәйкес өзгерте аласыз. Төменде көрсетілген шектеу кернеуінің шамалы маржасын алған дұрыс.

Мұнда литий-ионды аккумулятордың әр түрлі химиялары үшін разрядтар мен ажырату кернеулері берілген:

1. Литий-кобальт оксиді: 1С разрядтау кезінде кернеу = 2,5В

2. Литий марганец оксиді: 1С разряд жылдамдығындағы шектік кернеу = 2,5В

3. Литий темір фосфаты: 1С разрядтық жылдамдықта кесу кернеуі = 2,5В

4. Литий титанаты: 1С разряд жылдамдығындағы шектік кернеу = 1,8В

5. Литий никель марганец кобальт оксиді: 1С разряд кезінде кернеу = 2,5В

6. Литий-никель кобальт алюминий оксиді: 1С разряд кезінде кернеу = 3,0В

01.04.2020 жылы жаңартылды

jcgrabo, дәлдікті жақсарту үшін бастапқы дизайнға кейбір өзгерістерді ұсынды. Өзгерістер төменде көрсетілген:

1. Нақты анықтаманы қосыңыз (LM385BLP-1.2) және оны A1-ге жалғаңыз. Орнату кезінде оның мәнін оқып шығыңыз, ол 1.215 вольт, содан кейін Vcc есептеңіз, осылайша Vcc өлшеудің қажеттілігі жойылады.

2. 1 Ом 5% резисторды 1 Ом 1% қуат резисторымен ауыстырыңыз, осылайша қарсылық мәніне тәуелді қателерді азайтыңыз.

3. Әрбір ағымдық қадам үшін PWM мәндерінің бекітілген жиынтығын пайдаланудың орнына (5 қадаммен) қажетті ағымдық мәндердің массивін жасаңыз, олар осы ағымдық мәндерге мүмкіндігінше жақын болу үшін қажетті PWM мәндерін есептеп шығарды. Ол содан кейін есептелген PWM мәндерімен қол жеткізілетін нақты ағымдағы мәндерді есептеу арқылы.

Жоғарыдағы өзгерістерді қарастыра отырып, ол кодты қайта қарап, оны түсініктеме бөлімінде бөлісті. Жаңартылған код төменде берілген.

Jcgrabo менің жобама қосқан үлесіңіз үшін көп рахмет. Бұл жақсарту көптеген пайдаланушылар үшін пайдалы болады деп сенемін.

11 -қадам: Қорытынды

Схеманы тексеру үшін алдымен ISDT C4 зарядтағышының көмегімен жақсы Samsung 18650 батареясын зарядтадым. Содан кейін батареяны батарея терминалына қосыңыз. Енді токты сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес орнатыңыз және «ЖОҒАРЫ» түймесін ұзақ басып тұрыңыз. Содан кейін сіз дыбыстық сигнал естуіңіз керек және тест процедурасы басталады. Сынақ кезінде сіз OLED дисплейіндегі барлық параметрлерді бақылайсыз. Батарея кернеуі төменгі деңгейге (3.2В) жеткенше зарядсыздандырылады. Сынақ процесі екі ұзын дыбыстық сигналмен аяқталады.

Ескерту: Жоба әзірге даму сатысында. Сіз кез келген жақсартулар үшін маған қосыла аласыз. Егер қателер немесе қателер болса, түсініктеме беріңіз. Мен бұл жобаға ПХД құрастырамын. Жобаның қосымша жаңартулары үшін байланыста болыңыз.

Менің оқулық пайдалы болады деп үміттенемін. Егер сізге ұнаса, бөлісуді ұмытпаңыз:) Басқа DIY жобаларына жазылыңыз. Рақмет сізге.