Arduino Nano 4x 18650 Ngarkues / Shkarkues i zgjuar: 20 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Ky është Projekti im Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger me Burim të Hapur.

Kjo njësi mundësohet nga 12V 5A. Mund të furnizohet me energji kompjuterike.

Lidhjet

Portali i baterisë:

Lista e Pjesëve:

Skematike:

Skedarët PCB Gerber:

Kodi burim:

Grupi në Facebook:

Forum:

Shikoni faqen time të statistikave të bazës së të dhënave të të gjitha baterive të përpunuara aktualisht:

Dhuroni:

Historia

Doja të bëja një karikues të zgjuar me Arduino, një kontrollues baterie shkarkues që mund të kishte një skaner të barkodit që skanonte barkodet në bateri dhe futte të gjitha të dhënat në një Portal të Bazës së të Dhënave Online. Kjo do të më lejojë të rendis dhe analizoj saktë tendencat në të gjitha bateritë e mia të rifituara litium.

Versioni 1: Fillimisht fillova të përdor një PCB të njëanshme të bluar me CNC tim. Kjo njësi kishte vetëm një qelizë dhe mund të karikonte, shkarkonte dhe testonte milimetra.

Versioni 2.2: Kalova në përdorimin e PCB -ve më të vogla që ishin gdhendur atëherë kisha dy module qelizash në një Arduino UNO.

Versioni 3.2: Kam përdorur të njëjtat PCB më të vegjël, por kam përdorur një Arduino Mega dhe i kam vendosur të gjitha në një stendë akrilike. Fillimisht kisha planifikuar të kisha 16 module, por përfundova duke përdorur vetëm 8 module të qelizave siç do të më duheshin për të përdorur multiplexerë sinjal analog dhe instalimet elektrike tashmë ishin shumë të çrregullta.

Arduino Mega 8x Ngarkuesi / Shkarkuesi 1.1: Kam projektuar një PCB në EDA të lehtë për një Mbushës / Shkarkues Arduino Mega 8x. Kjo ka një LCD 20x4, Kodifikues rrotullues, lexues kartash SD (nuk përdoret kurrë), Ethernet, USB Host për një skanim të barkodit direkt në Arduino.

Arduino Mega 8x Ngarkues / Shkarkues 1.2+: Më vonë bëra disa ndryshime të vogla dhe shtova një Përshtatës ESP8266 për komunikimin WIFI.

Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger 1.0: Fillova të krijoj një version 4x për ta bërë atë shumë më të lirë dhe më të lehtë për tu ndërtuar. Ky version nuk ka një skaner të barkodit, por ai komunikoi me Portalin e Baterive të Vortex IT për të dërguar dhe marrë të dhëna përmes internetit.

Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger 1.1: Ky ka disa ndryshime të vogla nga Versioni 1.0 pasi kishte disa defekte të vogla në dizajn dhe ky version u publikua për publikun.

Hapi 1: Merrni Komponentët

PCB Gerber Files

PCB Gerber Files:

Përbërësit kryesorë

• Arduino Nano 3.0 ATmega328P x1 AliExpresseBay
• ESP8266 Përshtatës Arduino x1 AliExpresseBay
• ESP8266 ESP-01 x1 AliExpresseBay
• LCD 1602 16x2 Serial x1 AliExpresseBay
• Mbajtës i baterisë 4 x 18650 x1 AliExpresseBay
• TP5100 Moduli x4 AliExpresseBay
• CD74HC4067 Moduli x1 AliExpresseBay
• 74HC595N DIP16 x1 AliExpresseBay
• DIP16 Foleja x1 AliExpresseBay
• Sensori Temp DS18B20 x5 AliExpresseBay
• Ndërprerës i prekshëm 6MM x1 AliExpresseBay
• Lidhës KF301-2P 5.08mm x4 AliExpresseBay
• DC Jack 5.5 x 2.1mm x1 AliExpresseBay
• Film Rezistor Karbon 3.3ohm 5W x4 AliExpresseBay
• Këmbë gome konike 14x8mm x8 AliExpresseBay
• Rondele izoluese 3x7x0.8mm x16 AliExpresseBay
• M3 x 12mm Kreu i sheshtë Stainless Steel 304 Hex Socket Screw x20 AliExpresseBay
• M3 304 Çelik inox 304 Arra gjashtëkëndore x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 18mm tunxh F-F x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 35mm bronzi F-F x4 AliExpresseBay
• Header Femër 2.54mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• Titujt Mashkull 2.54mm 1x40 Pin x1 AliExpresseBay
• Koka Këndi Femër i Djathtë 2.54mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• USB në ESP8266 ESP-01 Programues x1 AliExpresseBay
• 5V Active Buzzer x1 AliExpresseBay
• 12V 5A PSU x1 AliExpresseBay

Opsioni i Komponentit THT (Përmes Vrimës)

• Rezistencë 10k - 1/4w THT x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1/4w Rezistencë THT x1 AliExpresseBay
• Rezistencë 1k - 1/4w THT x8 AliExpresseBay
• P-Channel MOSFET FQP27P06 TO-220 x4 AliExpresseBay
• N-Channel MOSFET IRLZ44N TO-220 x8 AliExpresseBay
• NPN Transistor BC547 TO-92 x4 AliExpresseBay
• Dioda IN4007 x2 AliExpresseBay

Opsioni i komponentit SMD (Sipërfaqja e malit)

• 10k - 1/8w Rezistencë SMD 0603 x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1/8w Rezistencë SMD 0603 x1 AliExpresseBay
• Rezistencë 1k - 1/8w SMD 0603 x8 AliExpresseBay
• N-Channel Mosfet IRLML2502TRPBF x8 AliExpresseBay
• P Channel MOSFET AO3407 SOT-23 x4 AliExpresseBay
• NPN Transistor SOT23 BC847 x4 AliExpresseBay
• Dioda 1N4148 0603 x2 AliExpresseBay

Mjetet

• Teli ngjitës 60/40 0.7mm AliExpresseBay
• Pincë Diagonal AliExpresseBay
• Youyue 8586 SMD Soldering Rework Station AliExpresseBay
• Multiometër dixhital UNI-T UT39A AliExpresseBay
• Shiritat e telave AliExpresseBay
• Skaneri i barkodit AliExpresseBay
• Printeri i barkodit AliExpresseBay
• Etiketat e barkodit 30mm x 20mm x700 AliExpresseBay
• Ngjitës MEKANIK Paste AliExpresseBay
• Piskatore Anti-Statike AliExpresseBay
• Qëndrim për bashkim të dorës së tretë AliExpresseBay
• AMTECH NC-559-ASM Fluksi i saldimit pa pastrim AliExpresseBay
• Saldim Wick AliExpresseBay
• Set kaçavidash magnetikë precize AliExpresseBay

Për një listë të azhurnuar shkoni në faqen time në internet:

Hapi 2: Rezistorët e saldimit, Transistorët dhe MOSFET

Bashkoni SMD ose THT (jo të dyja) përbërësit 1K, 4.7K, 10K, P-Channel, N-Channel dhe NPN

Hapi 3: Ngjitës në kokë dhe prizë DIP

Ngjitini dy kokat femra 15 -pin të Nano -s, 16x CD74HC4067 Multiplexers 8 kokë dhe kokë femra me 16 pin, adaptorë ESP8266 me 4 kunja femra, LCD me 4 pin femra dhe Shifti 74HC595N regjistron 16 priza IC DIP.

Shënim: bashkoni të gjithë përbërësit në anën e ekranit të mëndafshit.

Hapi 4: Komponentët bazë të saldimit

Lidhni dhe instaloni Jack 5.5mm DC, Arduino Nano 328p, multiplexer CD74HC4067 dhe regjistër ndërrimi 74HC595N.

Kur bashkoni Arduino Nano dhe Multiplekserin, unë rekomandoj që së pari të vendosni kunjat e kokës mashkullore në kunjat e kokës femërore, pastaj lidhni përbërësin në vend.

Hapi 5: Saldoni Temperaturën Dallas DS18B20

Vendosni së pari dy rondele izoluese 3mm x 7mm x 0.8mm në secilin sensor Dallas (Kjo përdoret për të krijuar një hapësirë jashtë PCB -së, në mënyrë që të mos matni temperaturën e PCB -së)

Ngjitni Sensorët Dallas 4x në shtresën e sipërme për secilin modul qelizor plus sensorin e ambientit në shtresën e poshtme.

Kini kujdes që të mos lidhni lidhëset e saldimit në jastëkët e saldimit TO-92. Masa e bashkuar një herë në modalitetin e diodës në shumë metrin tuaj midis secilës këmbë në çdo Sensor Dallas (të gjitha ato janë të lidhura paralelisht)

Lidhni zilen aktive 5V në shtresën e sipërme ku kunja + (pozitive) është përballë Arduino Nano

Hapi 6: Ngjitës në diodë

Ngjitës në Diodë nën multiplekserin CD74HC4067

Practiceshtë praktikë e mirë pastrimi i fluksit me alkool izopropil.

Hapi 7: Provoni dhe rregulloni LCD Kontrastin / Kërcyesit Serial

Kontrasti LCD

Lidhni LCD Serial 4 pin femër me tela 4 pin -> Femra Dupont Jumper telat. Sigurohuni që të lidheni që lidheni saktësisht:

GND -> GND

VCC -> 5V

SDA -> SDA

SCL -> SCL

Ngarko Skicën Arduino nga github: ASCD_Nano_Test_LCD_Screen

Shkëputni kordonin USB dhe përdorni një kordon energjie 12V në folenë DC 5.5 mm (+ qendra pozitive / - jashtme negative)

Rregulloni potenciometrin në përshtatësin serik në pjesën e pasme të ekranit LCD CC ose CW derisa të shihni tekstin e shfaqur.

Pasi të jeni të kënaqur me kontrastin hiqni telat Dupont Jumper.

Kërcimtarët Serialë

Lidhni kërcyesit 2x 2.54 mm në kunjat 1-2 për komunikim serik të softuerit me ESP8266

Hapi 8: Tifozi i PWM

Komponentët

Lidhni përbërësit e mëposhtëm:

Lidhësi JST 2.0 PH 2pin (Shënim: ekrani i mëndafshit është prapa në versionin PCB 1.11)

Kondensator elektrolitik 100uF 16V

BD139 NPN Transistor

Diodë

Test

Ngarkoni Skicën Arduino nga github: ASCD_Nano_Test_Fan

Shkëputni kordonin USB dhe përdorni një kordon energjie 12V në folenë DC 5.5 mm (+ qendra pozitive / - jashtme negative)

Lidhni ventilatorin 30 mm

Tifozi duhet të shpejtojë dhe pastaj të ndalet

Hapi 9: Testimi i MOSFET -ve

Testimi i MOSFET-ve të Shkarkimit të Rezistencës N-Channel

Ngarko Skicën Arduino nga github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets

Shkëputni kordonin USB dhe përdorni një kordon energjie 12V në folenë DC 5.5 mm (+ qendra pozitive / - jashtme negative)

Me PCB përballë shtresës së poshtme, vendosni metrin tuaj në modalitetin e diodës / vazhdimësisë.

Vendoseni sondën negative në një burim GND dhe sondën pozitive në lidhëset e rezistorëve të ngarkesës së moduleve të parë në anën e djathtë (siç tregohet në imazhe).

Multi-metri juaj duhet të bipë për 1 sekondë pastaj asnjë bip për 1 sekondë.

Përsëriteni këtë për secilin modul.

Testimi i MOSFET-ve të Ngarkimit të P-Channel TP5100

Ngarko Skicën Arduino nga github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Njësoj si më sipër mund ta përdorni këtë skicë për të dy testet)

Shkëputni kordonin USB dhe përdorni një kordon energjie 12V në folenë DC 5.5 mm (+ qendra pozitive / - jashtme negative)

Me PCB-në përballë shtresës së poshtme vendoseni modulin tuaj të tensionit të shumë metrave në DC (zakonisht diapazoni 20V).

Vendoseni sondën negative në një burim GND dhe sondën pozitive në modulet e parë TP5100 në anën e djathtë + lidhësin pozitiv (siç tregohet në imazhe). Multimatri juaj duhet të tregojë 12V për 1 sekondë, pastaj një tension të ulët për 1 sekondë. Përsëriteni këtë për secilin modul.

Hapi 10: Merrni serialet e sensorit të temperaturës Dallas DS18B20

Ngarko Skicën Arduino nga github: ASCD_Nano_Get_DS18B20_Serials

Lëreni në kabllon USB. Mos e lidhni ventilatorin ose fuqinë 12V.

Hapni monitorin serik në Arduino IDE me një normë 115200 baud.

Duhet të zbulojë / lokalizojë pajisjet 5x.

Ngrohni sensorin e parë të temperaturës DS18B20 me majën e sipërme të hekurit tuaj për një periudhë të shkurtër kohe.

Shënim: Numri i modulit është nga e majta në të djathtë me PCB të drejtuar drejt në shtresën e sipërme

Duhet të printojë "Bateria e Zbuluar: 1" pastaj "Sensori i Ngrohjes së Baterisë: 2"

Kjo do të kalojë në mënyrë sekuenciale në secilin 4 module x derisa të thotë "Sensori i zbuluar i ambientit i përfunduar"

Ai do të shfaqë numrat Serik Hexadecimal të të gjithë Sensorëve të Temperaturës DS18B20 në pjesën e poshtme.

Kopjoni numrat serik 5x dhe pastaj ngjitini në "Temp_Sensor_Serials.h" brenda skicës "ASCD_Nano_1-0-0". Sigurohuni që të lëshoni presjen e fundit (treguar në figurë)

Shënim: Nëse merrni temperaturë 99 gradë Celsius duke lexuar kjo do të thotë se ka një gabim në leximin e atij sensori. Ose seriali është i gabuar ose pajisja është e gabuar.

Hapi 11: Instaloni dhe testoni modulet e karikimit TP5100

Instaloni

Me një thikë ose disa pincë diagonale prerë 20x kokë të vetme Mashkull 2.54 mm.

Vendosni 5 herë tituj meshkuj për modul TP5100 në shtresën e poshtme në PCB. Unë rekomandoj të vendosni anën e gjatë poshtë vrimës.

Vendosni një modul TP5100 në secilin modul dhe lidheni atë në vend. Përdorni disa piskatore për të manipuluar titujt Mashkull nëse ato nuk përputhen.

Në shtresën e sipërme të PCB lidhni lidhësit sa më shumë që të jetë e mundur me PCB. (Ju do të duhet të vendosni mbajtësen plastike të Baterisë në krye në mënyrë që sa më pak të dalë jashtë aq më mirë)

Shënim: Sigurohuni që të lidhni Pin Charge në TP5100. Pinshtë kunja më e afërt pranë VCC në GND mbi POS-MOSFET

Test

Ngarko Skicën Arduino nga github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Njësoj si më sipër mund ta përdorni këtë skicë për të dy testet)

Shkëputni kordonin USB dhe përdorni një kordon energjie 12V në folenë DC 5.5 mm (+ qendra pozitive / - jashtme negative)

Të gjithë modulet TP5100 duhet të ndizen për 1 sekondë dhe të fiken për 1 sekondë.

Hapi 12: Stërvitni vrimat e pastrimit të sensorit të temperaturës

Mjetet e kërkuara

• Vrimë shpimi 0.7mm ose Regjistrohuni
• Pjesë stërvitje 3 mm (opsionale)
• Stërvitje 6,5mm - 7mm

Stërvitje

Merrni një PCB bosh rezervë dhe një mbajtës baterie 4x 18650

Montoni Mbajtësin e Baterisë 4x 18650 me shenjën + përballë pjesës së sipërme të tabelës

Shënoni pozicionet e vrimës me një stërvitje 0.7mm ose një Scribe përmes kunjit qendror në secilin nga sensorët e temperaturës TO-92 DS18B20

Hiqni Mbajtësin e Baterisë 4x 18650 dhe shponi një vrimë 6.5mm - 7mm. Unë rekomandoj që së pari të përdorni një stërvitje më të vogël.

Provoni të përshtateni mbajtësen e baterisë 4x 18650 dhe shihni nëse sensori i temperaturës DS18B20 ka hapësirë të mjaftueshme.

Shënim: Mos e lidhni Mbajtësin e Baterisë 4x 18650 derisa të jenë bashkuar të gjithë përbërësit e tjerë.

Hapi 13: Montoni Rezistencat e Shkarkimit

Kokat e montimit dhe lidhjes

Së pari montoni titujt. Ju ose mund të përdorni Terminalin e Vidhave 5.08mm ose Kreun Mashkull JST 2.54mm.

Shënim: Unë përdor një bluzë për të mbajtur kokën / terminalin në vend gjatë bashkimit.

Lidhini ato brenda.

Matni Ohms e Rezistencave (Opsionale)

Matni, numëroni dhe regjistroni rezistencën e secilit rezistencë.

Unë përdor testuesin tim LCR-T4 për këtë. Ju mund të përdorni një metër cilësor (kjo nuk është 100% e saktë, por është një matje e mirë bazë)

Ndryshoni Skicën Arduino nga github: ASCD_Nano_1-0-0 shtoni vlerat e ndryshuara të rezistencës.

Montoni Rezistencat

Në këtë shembull unë jam duke përdorur terminalet e vidave 5.08mm dhe po trondit çdo rezistencë të mbështjellë me tela. Më vonë do të shtoj hapa për rezistorët e veshur me alumin në një lavaman.

Hapi 14: Saldoni Komponentët Finalë

Ngjitës në mbajtësen e baterisë 4x 18650.

Shënim: Mund t'ju duhet të shkurtoni disa kontakte me disa pincë të skuqura / diagonale.

Lidhni butonin 6mm.

Hapi 15: Montoni të gjithë pajisjen

Përshtatës Arduino ESP8266

4x Përdorni prishjet M2.5 M-F ose F-F

Vida 8x M2.5 ose vida 4x M2.5 dhe arra 4x M2.5 në varësi të përdorimit të fiksimeve M-F ose F-F

Përdorni një lidhës 4pin 2.54mm me kënd të drejtë për të lidhur lidhëset Femra me Mashkull.

Shënim: mund t'ju duhet të kallajoni lidhësin për të pasur një lidhje të mirë nëse është e lirshme.

LCD

4x M3 Ngrirje 18mm Tunxh F-F dhe 8x M3 x 12mm Vida për LCD

Tifoz

Vetëm kuti e printuar 3D: Fikni disa vida M3 x 18mm, vrimat e vidave të ventilatorit shtoni Fan.

Hapi 16: Ngarko Arduino Nano Sketch

Para se të ngarkoni skicën kontrolloni daljen e Tensionit 5V nga Rregullatori i Tensionit Arduino. Ka dy pika sondash në lidhje me ekranin LCD.

Ndryshoni Skicën Arduino nga github: ASCD_Nano_1-0-0 Ndryshoni këtë linjë në Skicën Arduino në leximin tuaj të tensionit

const float referenceVoltage = 5.01; // Dalja 5V e Arduino

Ju gjithashtu mund të ndryshoni disa cilësime të tjera të personalizuara për nevojat tuaja të testimit

const float shuntResistor [4] = {3.3, 3.3, 3.3, 3.3};

const float referenceVoltage = 5.01; // Dalja 5V e Arduino const float defaultBatteryCutOffVoltage = 2.8; // Tensioni që shkarkimi ndalon const byte restTimeMinutes = 1; // Koha në minuta për të pushuar baterinë pas ngarkimit. 0-59 janë të vlefshme në vlerë të ulët Milipa = 1000; // Kjo është vlera e amplifikatorëve të Millit që konsiderohet e ulët dhe nuk rimbushet sepse konsiderohet e gabuar në kontekstin e lartëMilliOhms = 500; // Kjo është vlera e Milli Ohms që konsiderohet e lartë dhe bateria konsiderohet e gabuar const int offsetMilliOhms = 0; // Kalibrimi i kompensuar për Milli Ohms const byte chargingTimeout = 8; // Koha e pritjes në Orë për karikimin e konte bajtit tempThreshold = 7; // Pragu i Paralajmërimit në gradë mbi Temperaturën fillestare const byte tempMaxThreshold = 20; // Pragu maksimal në gradë mbi Temperaturën fillestare - Konsiderohet i gabuar const float batteryVolatgeLeak = 0.50; // Në ekranin fillestar "KONTROLLI I BATERIS" vëzhgoni tensionin më të lartë të secilit modul dhe vendosni këtë vlerë modul konst bajti pak më të lartëCount = 4; // Numri i moduleve const byte screenTime = 4; // Koha në sekonda (cikle) për Ekranin aktiv const int releaseReadInterval = 5000; // Intervale kohore midis leximeve të shkarkimit. Rregullo për mAh +/

Lidhni Arduino Nano me kompjuterin tuaj dhe ngarkoni skicën ASCD_Nano_1-0-0

Ju mund të keni nevojë të përdorni ATmega328P (Ngarkuesi i vjetër i nisjes) si procesor në Arduino IDE

Zgjidhni portën e duhur COM dhe ngarkoni skicën

Hapi 17: Ngarko Skicën ESP8266

Nëse nuk e keni regjistruar tashmë Llogarinë tuaj Vortex It - Battery Portal shkoni në hapin tjetër.

Ju duhet të instaloni ESP8266 Arduino Addon në Arduino IDE tuaj, përdorni këtë udhëzues:

Ndryshoni sa vijon në ESP8266_Wifi_Client_1-0-0 Sketch Arduino

const char ssid = ""; -> te ruterat tuaj WIFI

SSID const char password = ""; -> Fjalëkalimi i ruterave tuaj WIFI

const char userHash = ""; -> te UserHash -i juaj (Merrni këtë nga "Menyja e Ngarkuesit / Shkarkuesit -> Shiko" në Portalin e Baterisë Vortex It)

const byte CDUnitID =; -> te CDUnitID -i juaj (Merrni këtë nga "Menyja e Ngarkuesit / Shkarkuesit -> Shiko -> Zgjidhni Ngarkuesin / Shkarkuesin tuaj" në Portalin e Baterisë Vortex It)

Përdorni USB në Programuesin ESP8266 ESP-01 për të ngarkuar skicën ESP8266_Wifi_Client_01.ino në ESP8266 me ndezjen PROG

Hapi 18: Konfiguroni llogarinë tuaj në Vortex It - Battery Portal

Shkoni te

Nëse nuk jeni regjistruar tashmë për një llogari.

Hyni me kredencialet tuaja

Në menunë klikoni "Ngarkuesi / Shkarkuesi" -> "I ri"

Zgjidhni nga lista zbritëse "Arduino 4x C/D"

Klikoni në "Ngarkues / shkarkues i ri"

Në menunë klikoni "Ngarkuesi / Shkarkuesi" -> "Shiko"

Zgjidhni nga lista zbritëse "xx - Arduino 4x C/D" (ku xx është CDUnitID)

Mos bëni "UserHash" dhe "CDUnitID" tuaj

Klikoni "Moduli i Shikimit të drejtpërdrejtë" për t'ju parë Ngarkuesin / Shkarkuesin në internet

Hapi 19: Opsional - Bëni një Shtojcë të Shtypur 3D

Nëse keni një printer 3D ju mund të printoni një rrethim që unë kam projektuar. Ndjehuni të lirë të bëni stilin tuaj të rrethimit dhe ta ndani atë:

Fuzioni 360

gallery.autodesk.com/fusion360/projects/asdc-nano-4x-arduino-charger--discharger-enclosure

Thingiverse STL

www.thingiverse.com/thing:3502094

Hapi 20: Filloni Testimin e 18650 Qelizave

Futni disa bateri në Modulet e Qelizës dhe shkoni te skanimi i faqes "Moduli i Pamjes së drejtpërdrejtë" në barkodet tuaja dhe jeni fikur.