Testues i kapacitetit të baterisë DIY Arduino - V1.0: 12 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

[Luaj Video] Unë kam shpëtuar kaq shumë bateri të vjetra (18650) për t'i ripërdorur ato në projektet e mia diellore. Veryshtë shumë e vështirë të identifikosh qelizat e mira në paketën e baterisë. Më herët në një nga Power Bank Instructable që kam thënë, si të identifikoj qelizat e mira duke matur tensionet e tyre, por kjo metodë nuk është aspak e besueshme. Kështu që unë me të vërtetë doja një mënyrë për të matur kapacitetin e saktë të secilës qelizë në vend të tensioneve të tyre.

Përditësuar më 30.10.2019

Mund ta shihni versionin tim të ri

Disa javë më parë, unë kam filluar projektin nga bazat. Ky version është vërtet i thjeshtë, i cili bazohet në ligjin Ohms. Saktësia e testuesit nuk do të jetë 100% e përsosur, por jep rezultate të arsyeshme që mund të përdoren dhe në krahasim me baterinë tjetër, kështu që ju lehtë mund të identifikoni qeliza të mira në një paketë të vjetër baterie. Gjatë punës sime kuptova, ka shumë gjëra që mund të përmirësohen. Në të ardhmen, do të përpiqem t'i zbatoj ato gjëra. Por tani për tani, unë jam i kënaqur me të. Shpresoj se ky testues i vogël do të jetë i dobishëm, kështu që po e ndaj me të gjithë ju. Shënim: Ju lutemi hidhini bateritë e këqija siç duhet. -Bateri jonike e cila është shumë shpërthyese dhe e rrezikshme. Unë nuk mund të mbahem përgjegjës për ndonjë humbje të pronës, dëmtimit ose humbjes së jetës nëse bëhet fjalë për këtë. Ky tutorial është shkruar për ata që kanë njohuri mbi teknologjinë e litium-jonit të rimbushshëm. Ju lutemi mos e provoni këtë nëse jeni fillestar. Qëndroni të sigurt.

Hapi 1: Pjesët dhe mjetet e kërkuara:

Pjesët e kërkuara: 1. Arduino Nano (Gear Best / Banggood) 2. 0.96 OLED Display (Amazon / Banggood) 3. MOSFET - IRLZ44 (Amazon) 4. Rezistenca (4 x 10K, 1 / 4W) (Amazon / Banggood) 5. Rezistenca e fuqisë (10R, 10W) (Amazon) 6. Terminalet e vidave (3 Nr) (Amazon / Banggood) 7. Buzer (Amazon / Banggood) 8. Bordi Prototip (Amazon / Banggood) 9. Mbajtës i baterisë 18650 (Amazon)

10. Bateria 18650 (GearBest / Banggood) 11. Spacers (Amazon / Banggood) Mjetet e kërkuara: 1. Prerës i telave / zhveshës (Gear Best) 2. Hekur për saldim (Amazon / Banggood) Instrumenti i përdorur: IMAX Balance Charger (Gearbest / Banggood)

Armë termometri me rreze infra të kuqe (Amazon /Gearbest)

Hapi 2: Skematike dhe pune

Skematike:

Për ta kuptuar skemën me lehtësi, e kam vizatuar edhe në një dërrasë të shpuar. Pozicionet e përbërësve dhe instalimeve elektrike janë të ngjashme me tabelën time aktuale. Përjashtimet e vetme janë zilja dhe ekrani OLED. Në tabelën aktuale, ata janë brenda, por në skemë, ata janë të shtrirë jashtë.

Dizajni është shumë i thjeshtë i cili bazohet në Arduino Nano. Një ekran OLED përdoret për të shfaqur parametrat e baterisë. 3 terminalet e vidave përdoren për lidhjen e baterisë dhe rezistencës ndaj ngarkesës. Një zile përdoret për të dhënë sinjalizime të ndryshme. Qarku i ndarësve të tensionit përdoret për të monitoruar tensionet në rezistencën e ngarkesës. Funksioni i MOSFET është lidhja ose shkëputja e rezistencës së ngarkesës me baterinë.

Duke punuar:

Arduino kontrollon gjendjen e baterisë, nëse bateria është e mirë, jepni komandën për të ndezur MOSFET -in. Ai lejon që rryma të kalojë nga terminali pozitiv i baterisë, përmes rezistencës, dhe MOSFET pastaj përfundon rrugën e kthimit në terminalin negativ. Kjo shkarkon baterinë gjatë një periudhe kohe. Arduino mat tensionin në rezistencën e ngarkesës dhe më pas ndahet me rezistencën për të gjetur rrymën e shkarkimit. Shumëzuar këtë me kohën për të marrë vlerën milipampë (kapacitet).

Hapi 3: Matja e Tensionit, Rrymës dhe Kapacitetit

Matja e Tensionit

Ne duhet të gjejmë tensionin në rezistencën e ngarkesës. Tensionet maten duke përdorur dy qarqe ndarëse të tensionit. Përbëhet nga dy rezistorë me vlera 10k secila. Dalja nga ndarësi lidhet me kunjat analoge Arduino A0 dhe A1.

Kunja analoge Arduino mund të masë tensionin deri në 5V, në rastin tonë tensioni maksimal është 4.2V (i ngarkuar plotësisht). Atëherë ju mund të pyesni, pse unë jam duke përdorur dy ndarës pa nevojë. Arsyeja është se plani im i ardhshëm është të përdor të njëjtin testues për baterinë multi-kimike. Kështu që ky dizajn mund të përshtatet lehtësisht për të arritur qëllimin tim.

Matja aktuale:

Rryma (I) = Tensioni (V) - Rënia e tensionit përgjatë MOSFET / Rezistencës (R)

Shënim: Unë supozoj se rënia e tensionit në MOSFET është e papërfillshme.

Këtu, V = Tensioni në rezistencën e ngarkesës dhe R = 10 Ohm

Rezultati i marrë është në amper. Shumëzoni 1000 për ta kthyer atë në miliampere.

Pra, rryma maksimale e shkarkimit = 4.2 / 10 = 0.42A = 420mA

Matja e Kapacitetit:

Tarifa e ruajtur (Q) = Rryma (I) x Koha (T).

Ne tashmë kemi llogaritur rrymën, e vetmja e panjohur në ekuacionin e mësipërm është koha. Funksioni millis () në Arduino mund të përdoret për të matur kohën e kaluar.

Hapi 4: Zgjedhja e rezistencës së ngarkesës

Zgjedhja e rezistencës së ngarkesës varet nga sasia e rrymës së shkarkimit që na nevojitet. Supozoni se doni të shkarkoni baterinë @ 500mA, atëherë vlera e rezistencës është

Rezistenca (R) = Tensioni maksimal i baterisë / rryma e shkarkimit = 4.2 /0.5 = 8.4 Ohm

Rezistori duhet të shpërndajë pak energji, kështu që madhësia ka rëndësi në këtë rast.

Nxehtësia e shpërndarë = I^2 x R = 0.5^2 x 8.4 = 2.1 Watt

Duke mbajtur pak diferencë ju mund të zgjidhni 5W. Nëse doni më shumë siguri përdorni 10W.

Kam përdorur rezistencë 10 Ohm, 10W në vend të 8.4 Ohm sepse ishte në stokun tim në atë kohë.

Hapi 5: Zgjedhja e MOSFET

Këtu MOSFET vepron si një ndërprerës. Dalja dixhitale nga kunja Arduino D2 kontrollon ndërprerësin. Kur sinjali 5V (LART HIGH) futet në portën e MOSFET, ai lejon që rryma të kalojë nga terminali pozitiv i baterisë, përmes rezistencës, dhe MOSFET pastaj përfundon rrugën e kthimit në terminalin negativ. Kjo shkarkon baterinë gjatë një periudhe kohe. Pra, MOSFET duhet të zgjidhet në mënyrë të tillë që të mund të trajtojë rrymën maksimale të shkarkimit pa mbinxehje.

Kam përdorur një fuqi logjike të nivelit n-kanal MOSFET-IRLZ44. L tregon se është një MOSFET i nivelit logjik. Një nivel logjik MOSFET do të thotë se është krijuar për t'u ndezur plotësisht nga niveli logjik i një mikrokontrolluesi. MOSFET standard (seria IRF etj) është krijuar për të punuar nga 10V.

Nëse përdorni një seri IRF MOSFET, atëherë nuk do të ndizet plotësisht duke aplikuar 5V nga Arduino. Dua të them që MOSFET nuk do të mbajë rrymën e vlerësuar. Për të akorduar në këto MOSFET keni nevojë për një qark shtesë për të rritur tensionin e portës.

Kështu që unë do të rekomandoj përdorimin e një MOSFET të nivelit logjik, jo domosdoshmërisht IRLZ44. Ju gjithashtu mund të përdorni ndonjë MOSFET tjetër.

Hapi 6: Ekrani OLED

Për të shfaqur Tensionin e Baterisë, rrymën e shkarkimit dhe kapacitetin, kam përdorur një ekran OLED 0.96 . Ka rezolucion 128x64 dhe përdor autobusin I2C për të komunikuar me Arduino. Dy kunja SCL (A5), SDA (A4) në Arduino Uno përdoren për komunikimi.

Unë jam duke përdorur bibliotekën U8glib për të shfaqur parametrat. Së pari ju duhet të shkarkoni bibliotekën U8glib. Pastaj instaloni atë.

Nëse dëshironi të filloni me ekranin OLED dhe Arduino, klikoni këtu

Lidhjet duhet të jenë si më poshtë

Arduino OLED

5V -Vcc

GND GND

A4-- SDA

A5-- SCL

Hapi 7: Zile për Paralajmërim

Për të dhënë paralajmërim ose alarm të ndryshëm, përdoret një zile piezo. Sinjalizimet e ndryshme janë

1. Tension i ulët i baterisë

2. Tension i lartë i baterisë

3. Pa bateri

Zileja ka dy terminale, njëri më i gjatë është pozitiv dhe këmba më e shkurtër është negative. Ngjitësja në zilen e re gjithashtu kanë shënuar " +" për të treguar terminalin pozitiv.

Lidhjet duhet të jenë si më poshtë

Arduino Buzzer

D9 Terminal pozitiv

GND Terminal negativ

Në Skicën Arduino, unë kam përdorur një funksion të veçantë biep () i cili dërgon sinjalin PWM në zile, pret një vonesë të vogël, pastaj e fik atë, pastaj ka një vonesë tjetër të vogël. Kështu, bip një herë.

Hapi 8: Bërja e qarkut

Në hapat e mëparshëm, unë kam shpjeguar funksionin e secilit prej përbërësve në qark. Para se të hidheni për të bërë tabelën përfundimtare, provoni së pari qarkun në një dërrasë bukë. Nëse qarku funksionon në mënyrë perfekte në tabelën e bukës, atëherë lëvizni për të bashkuar përbërësit në bordin protip.

Kam përdorur bordin prototip 7cm X 5cm.

Montimi i Nano: Së pari prerë dy rreshta të kunjave të kokës femërore me 15 kunja në secilën. Kam përdorur një gërshërë diagonale për të prerë titujt. Pastaj lidhni kunjat e kokës. Sigurohuni që distanca midis dy shinave të përshtatet me arduino nano.

Montimi i ekranit OLED: Pritini një kokë femre me 4 kunja. Pastaj ngjiteni atë siç tregohet në foto.

Montimi i terminaleve dhe përbërësve: Lidhni përbërësit e mbetur siç tregohet në foto

Instalime: Bëni instalime elektrike sipas skemës. Kam përdorur tela me ngjyra për të bërë instalime elektrike, në mënyrë që t'i identifikoj me lehtësi.

Hapi 9: Montimi i Ngecjeve

Pas bashkimit dhe instalimeve elektrike, montoni ngërçet në 4 qoshe. Kjo do të sigurojë pastrim të mjaftueshëm për nyjet e saldimit dhe telat nga toka.

Hapi 10: Softuer

Softueri që kryen detyrat e mëposhtme

1. Matni tensionet

Marrja e 100 mostrave ADC, shtimi i tyre dhe mesatarja e rezultatit. Kjo është bërë për të zvogëluar zhurmën.

2. Kontrolloni gjendjen e baterisë për të dhënë alarm ose për të filluar ciklin e shkarkimit

Alarmet

i) I ulët-V!: Nëse tensioni i baterisë është nën nivelin më të ulët të shkarkimit (2.9V për Li Jon)

ii) Lartë-V!: Nëse tensioni i baterisë është mbi gjendjen e ngarkuar plotësisht

iii) Pa bateri!: Nëse mbajtësi i baterisë është bosh

Cikli i shkarkimit

Nëse voltazhi i baterisë është brenda tensionit të ulët (2.9V) dhe tensionit të lartë (4.3V), fillon cikli i shkarkimit. Llogaritni rrymën dhe kapacitetin siç u shpjegua më herët.

3. Shfaq parametrat në OLED

4. Regjistrimi i të dhënave në monitorin serik

Shkarkoni Kodin Arduino të bashkangjitur më poshtë.

Hapi 11: Eksportimi i të dhënave serike dhe komplotimi në fletën Excel

Për të testuar qarkun, së pari ngarkova një bateri të mirë Samsung 18650 duke përdorur ngarkuesin tim IMAX. Pastaj vendoseni baterinë në testuesin tim të ri. Për të analizuar të gjithë procesin e shkarkimit, unë eksportoj të dhënat serike në një spreadsheet. Pastaj hartova kurbën e shkarkimit. Rezultati është vërtet mahnitës. Kam përdorur një softuer të quajtur PLX-DAQ për ta bërë atë. Mund ta shkarkoni këtu.

Ju mund të kaloni nëpër këtë tutorial për të mësuar se si të përdorni PLX-DAQ. Veryshtë shumë e thjeshtë.

Shënim: Punon vetëm në Windows.

Hapi 12: Përfundim

Pas disa testimeve përfundoj se rezultati i testuesit është mjaft i arsyeshëm. Rezultati është 50 deri në 70mAh larg një rezultati të testuesit të markës së kapacitetit të baterisë. Duke përdorur një armë të temperaturës IR, kam matur gjithashtu rritjen e temperaturës në rezistencën e ngarkesës, vlera maksimale është 51 gradë C.

Në këtë dizajn rryma e shkarkimit nuk është konstante, varet nga tensioni i baterisë. Pra, kurba e shkarkimit e vizatuar nuk është e ngjashme me kurbën e shkarkimit të dhënë në fletën e të dhënave të prodhimit të baterisë. Mbështet vetëm një bateri të vetme Li Jon.

Kështu që në versionin tim të ardhshëm do të përpiqem të zgjidh ardhjet e shkurtra të mësipërme në V1.0.

Kredia: Unë do të doja t'i jepja merita Adam Welch, projekti i të cilit në YouTube më frymëzoi për të filluar këtë projekt. Ju mund të shikoni videon e tij në YouTube.

Ju lutemi sugjeroni ndonjë përmirësim. Ngrini një koment nëse ka ndonjë gabim ose gabim.

Shpresoj se mësimi im është i dobishëm. Nëse ju pëlqen, mos harroni të ndani:)

Regjistrohuni për më shumë projekte DIY. Faleminderit.