DIY Arduino батарея сыйымдылығын тексеруші - V1.0: 12 қадам (суреттермен)

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

[Бейнені ойнату] Мен күн жобаларында оларды қайта пайдалану үшін көптеген ескі батареяларды (18650) құтқардым. Батарея жинағындағы жақсы ұяшықтарды анықтау өте қиын. Бұрын менің Power Bank Instructable бірінде мен жақсы жасушаларды олардың кернеуін өлшеу арқылы қалай анықтау керектігін айттым, бірақ бұл әдіс мүлде сенімді емес. Мен әр ұяшықтың кернеуін емес, дәл сыйымдылығын өлшеу әдісін қалаймын.

Жаңарту 30.10.2019 ж

Сіз менің жаңа нұсқамды көре аласыз

Бірнеше апта бұрын мен жобаны негіздерден бастадым. Бұл нұсқа Ohms заңына негізделген шынымен қарапайым. Сынаушының дәлдігі 100% мінсіз болмайды, бірақ ол қолдануға болатын ақылға қонымды нәтиже береді. және басқа батареялармен салыстырғанда, ескі батареялар қорабындағы жақсы ұяшықтарды оңай анықтауға болады. Жұмыс барысында мен жақсартуға болатын көптеген нәрселер бар екенін түсіндім. Болашақта мен сол нәрселерді жүзеге асыруға тырысамын. Бірақ әзірге мен бақыттымын. Бұл кішкентай сынақшы пайдалы болады деп үміттенемін, сондықтан мен оны сіздермен бөлісемін. Ескертпе: нашар батареяларды дұрыс тастаңыз. Жауапкершіліктен бас тарту: Сіз Li -мен жұмыс жасайтыныңызды ескеріңіз. -өте жарылғыш және қауіпті батарея. Мүліктің жоғалуы, бүліну немесе адам өлімі үшін жауап бере алмаймын. Бұл оқулық қайта зарядталатын литий-ион технологиясы бойынша білімі барларға арналған. Қауіпсіз болыңыз.

1 -қадам: Қажетті бөлшектер мен құралдар:

Қажетті бөлшектер: 1. Ардуино Нано (Gear Best / Banggood) 2. 0.96 «OLED дисплейі (Amazon / Banggood) 3. MOSFET - IRLZ44 (Amazon) 4. Резисторлар (4 x 10K, 1 / 4W) (Amazon / Banggood) 5. Қуат резисторы (10R, 10 Вт) (Amazon) 6. Бұрандалы терминалдар (3 Nos) (Amazon / Banggood) 7. Buzzer (Amazon / Banggood) 8. Прототип тақтасы (Amazon / Banggood) 9. 18650 батарея ұстағыш (Amazon)

10. 18650 батареясы (GearBest / Banggood) 11. Аралықтар (Amazon / Banggood) Қажетті құралдар: 1. Сым кескіш / стриппер (Gear Best) 2. Қолданылатын құрал: Amazon (Banggood)

Инфрақызыл термометрлік пистолет (Amazon /Gearbest)

2 -қадам: схемалық және жұмыс

Схемалық:

Схеманы оңай түсіну үшін мен оны перфорацияланған тақтаға да салдым. Компоненттер мен сымдардың орналасуы менің нақты тақтаға ұқсас. Жалғыз ерекшеліктер - дыбыстық сигнал мен OLED дисплейі. Нақты тақтада олар іште, бірақ схемада олар сыртта жатыр.

Дизайн өте қарапайым, ол Arduino Nano -ға негізделген. Батарея параметрлерін көрсету үшін OLED дисплейі қолданылады. Батарея мен жүктеменің кедергісін қосу үшін 3 бұрандалы терминал қолданылады. Дыбыстық сигнал әртүрлі сигналдарды беру үшін қолданылады. Жүктеме кедергісіндегі кернеулерді бақылау үшін кернеуді бөлетін екі схема қолданылады. MOSFET функциясы аккумулятормен жүктеме кедергісін қосу немесе ажырату болып табылады.

Жұмыс:

Arduino батареяның күйін тексереді, егер батарея жақсы болса, MOSFET қосуға пәрмен беріңіз. Ол токтың аккумулятордың оң терминалынан резистор арқылы өтуіне мүмкіндік береді, содан кейін MOSFET теріс терминалға қайту жолын аяқтайды. Бұл батареяны белгілі бір уақыт ішінде зарядсыздандырады. Ардуино жүктеме резисторындағы кернеуді өлшейді, содан кейін разряд тогын білу үшін оны қарсылыққа бөледі. Миллиамп-сағат (сыйымдылық) мәнін алу үшін оны уақытқа көбейтіңіз.

3 -қадам: кернеуді, ток пен қуатты өлшеу

Кернеуді өлшеу

Біз жүктеме резисторындағы кернеуді табуымыз керек. Кернеу екі кернеу бөлгіш тізбегінің көмегімен өлшенеді. Ол әрқайсысы 10к мәні бар екі резистордан тұрады. Бөлгіштен шығыс A0 және A1 Arduino аналогтық түйреуішіне қосылады.

Arduino аналогты түйреуіш кернеуді 5В дейін өлшей алады, біздің жағдайда максималды кернеу - 4,2 В (толық зарядталған). Сіз сұрай аласыз, неге мен екі бөлгішті қажетсіз қолданамын? Себебі, менің болашақ жоспарымда мультихимиялы аккумулятор үшін сол тестерді қолдану. Сондықтан бұл дизайн менің мақсатыма жету үшін оңай бейімделуі мүмкін.

Ағымдағы өлшеу:

Ағым (I) = Кернеу (V) - MOSFET / Резистентті (R) кернеудің төмендеуі

Ескерту: Мен MOSFET бойынша кернеудің төмендеуі шамалы деп ойлаймын.

Мұнда V = жүктеме резисторындағы кернеу және R = 10 Ом

Алынған нәтиже амперде болады. Миллиамперге айналдыру үшін 1000 -ды көбейтіңіз.

Сонымен максималды разряд тогы = 4,2 / 10 = 0,42А = 420мА

Сыйымдылықты өлшеу:

Сақталған заряд (Q) = Ағымдағы (I) x Уақыт (T).

Біз қазірдің өзінде токты есептедік, жоғарыдағы теңдеуде жалғыз белгісіз - уақыт. Ардуинодағы millis () функциясын өткен уақытты өлшеу үшін пайдалануға болады.

4 -қадам: Жүктеме резисторын таңдау

Жүктеме резисторын таңдау бізге қажет разряд тогының мөлшеріне байланысты. Батареяны 500 мА зарядтағыңыз келеді делік, онда резистор мәні

Қарсылық (R) = Батареяның максималды кернеуі / разряд тогы = 4,2 /0,5 = 8,4 Ом

Резистор аз қуатты таратуы керек, сондықтан бұл жағдайда өлшем маңызды.

Жылу таратылды = I^2 x R = 0,5^2 x 8,4 = 2,1 Вт

Біршама маржаны сақтай отырып, сіз 5W таңдай аласыз. Қауіпсіздік қажет болса, 10 Вт қолданыңыз.

Мен 8,4 Ом орнына 10 Ом, 10 Вт резисторды қолдандым, себебі ол сол кезде менің қорымда болды.

5 -қадам: MOSFET таңдау

Мұнда MOSFET коммутатор сияқты әрекет етеді. Arduino пин D2 сандық шығысы қосқышты басқарады. 5V (HIGH) сигналы MOSFET қақпасына берілсе, ол токтың аккумулятордың оң терминалынан резистор арқылы өтуіне мүмкіндік береді, содан кейін MOSFET теріс терминалға қайту жолын аяқтайды. Бұл батареяны белгілі бір уақыт ішінде зарядсыздандырады. Сондықтан MOSFET максималды разряд тогын қызып кетпей басқара алатындай етіп таңдау керек.

Мен n-арналы логикалық деңгейдегі MOSFET-IRLZ44 қуатын қолдандым. L - бұл MOSFET логикалық деңгейі екенін көрсетеді. MOSFET логикалық деңгейі оның микроконтроллердің логикалық деңгейінен толық қосуға арналғанын білдіреді. Стандартты MOSFET (IRF сериясы және т.б.) 10В -тан жұмыс істеуге арналған.

Егер сіз MOSFET IRF сериясын қолдансаңыз, онда ол Arduino -дан 5В қосу арқылы толық қосылмайды. Мен MOSFET номиналды ток өткізбейтінін айтқым келеді. Бұл MOSFET -ті реттеу үшін қақпаның кернеуін күшейтетін қосымша схема қажет.

Сондықтан мен IRLZ44 емес, логикалық деңгейдегі MOSFET қолдануды ұсынамын. Сіз кез келген басқа MOSFET қолдана аласыз.

6 -қадам: OLED дисплейі

Батарея кернеуін, разряд тогы мен сыйымдылығын көрсету үшін мен 0,96 дюймдік OLED дисплейді қолдандым, оның ажыратымдылығы 128х64 және Arduino -мен байланысу үшін I2C шинасын қолданады. байланыс.

Мен параметрлерді көрсету үшін U8glib кітапханасын қолданамын. Алдымен U8glib кітапханасын жүктеп алу керек. Сосын оны орнатты.

Егер сіз OLED дисплейі мен Arduino -ға қосылғыңыз келсе, мына жерді басыңыз

Қосылымдар келесідей болуы керек

Arduino OLED

5V -Vcc

GND GND

A4- SDA

A5- SCL

7 -қадам: Ескертуге арналған дыбыстық сигнал

Әр түрлі ескерту немесе ескерту беру үшін пьезо -дыбыстық сигнал қолданылады

1. Батареяның төмен кернеуі

2. Батареяның жоғары кернеуі

3. Батарея жоқ

Дыбыстық сигналдың екі терминалы бар, ұзындығы оң, ал қысқа аяғы теріс. Жаңа дыбыстық сигналдың стикерінде оң терминалды көрсету үшін « +» белгісі бар.

Қосылымдар келесідей болуы керек

Arduino Buzzer

D9 оң терминал

GND теріс терминалы

Arduino Sketch -те мен PWM сигналын дыбыстық сигналға жіберетін, кішкене кідірісті күтетін, сосын өшіретін, содан кейін тағы бір кішкене кідіріс бар жеке дыбыстық сигналды () қолдандым. Осылайша, ол бір рет сигнал береді.

8 -қадам: схеманы құру

Алдыңғы қадамдарда мен тізбектегі әр компоненттің қызметін түсіндірдім. Ақырғы тақтаны жасамас бұрын, алдымен нан тақтасындағы тізбекті тексеріңіз. Егер схема нан тақтасында жақсы жұмыс істесе, содан кейін протеин тақтасындағы компоненттерді дәнекерлеуге өтіңіз.

Мен 7 см X 5 см прототиптік тақтаны қолдандым.

Нано монтаждау: Алдымен әрқайсысында 15 түйреуіш бар екі қатарлы аналық түйреуішті кесіңіз. Мен тақырыптарды кесу үшін диагональды қысқыш қолдандым, содан кейін бастың түйреуіштерін дәнекерлеңіз. Екі рельстің арасындағы қашықтық arduino наноға 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 мен оларды оңай анықтай аламын.

9 -қадам: Кедергілерді орнату

Дәнекерлеу мен сымнан кейін, бекіткіштерді 4 бұрышқа орнатыңыз, бұл жерден дәнекерлеу қосылыстары мен сымдарға жеткілікті рұқсат береді.

10 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету

Бағдарламалық қамтамасыз ету келесі тапсырмаларды орындайды

1. Кернеулерді өлшеңіз

100 ADC үлгілерін алу, оларды қосу және нәтижені орташа алу Бұл шуды азайту үшін жасалады.

2. Ескерту беру немесе зарядсыздану циклін бастау үшін батареяның күйін тексеріңіз

Ескертулер

i) төмен-V!: Егер батареяның кернеуі разрядтың ең төменгі деңгейінен төмен болса (Li Ion үшін 2,9 В)

ii) Жоғары-V!: Егер батарея кернеуі толық зарядталған күйден жоғары болса

iii) Батарея жоқ!: Егер батарея ұстағыш бос болса

Шығару циклы

Егер аккумулятордың кернеуі төмен кернеуде (2,9 В) және жоғары вольтте (4,3 В) болса, разряд циклінің басталуы. Жоғарыда сипатталғандай ток пен қуатты есептеңіз.

3. OLED -де параметрлерді көрсету

4. Сериялық мониторда деректерді тіркеу

Төменде берілген Arduino кодын жүктеңіз.

11 -қадам: Сериялық деректерді экспорттау және Excel парағында диаграмма құру

Схеманы тексеру үшін алдымен мен IMAX зарядтағышының көмегімен жақсы Samsung 18650 батареясын зарядтадым. Содан кейін батареяны менің жаңа сынағышыма салыңыз. Бүкіл шығару процесін талдау үшін мен сериялық деректерді электрондық кестеге экспорттаймын. Содан кейін мен разряд қисығын сыздым. Нәтиже шынымен де керемет. Мен бұл үшін PLX-DAQ атты бағдарламалық жасақтаманы қолдандым. Сіз оны мына жерден жүктей аласыз.

Сіз PLX-DAQ-ті қалай қолдану керектігін білу үшін осы оқулықтан өтуге болады. Бұл өте қарапайым.

Ескерту: ол тек Windows жүйесінде жұмыс істейді.

12 -қадам: Қорытынды

Бірнеше тестілеуден кейін мен тестілеудің нәтижесі өте орынды деп есептеймін. Нәтиже батарея сыйымдылығын тексеретін тестілеудің нәтижесінен 50-70 мАч құрайды. ИК температуралық пистолетін қолдана отырып, мен жүктеме резисторының температурасының жоғарылауын өлшедім. 51 градус C.

Бұл конструкцияда разряд тогы тұрақты емес, ол аккумулятор кернеуіне тәуелді, сондықтан шығарылған қисық сызық аккумулятор өндірісінің паспортында берілген разряд қисығына ұқсамайды, ол тек бір литий ионды батареяны қолдайды.

Менің болашақ нұсқамда мен V1.0 -де жоғарыда келтірілген қысқа нұсқаларды шешуге тырысамын.

Несие: Мен YouTube -тегі жобасы мені осы жобаны бастауға шабыттандырған Адам Уэлчке несие бергім келеді. Сіз оның YouTube бейнесін көре аласыз.

Кез келген жақсартуды ұсыныңыз. Қателер немесе қателер болса, түсініктеме беріңіз.

Менің оқулық пайдалы болады деп үміттенемін. Егер сізге ұнаса, бөлісуді ұмытпаңыз:)

Басқа DIY жобаларына жазылыңыз. Рақмет сізге.