წვრილმანი Arduino ბატარეის სიმძლავრის შემმოწმებელი - V2.0: 11 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

დღესდღეობით ყალბი ლითიუმის და NiMH ბატარეები ყველგან იყიდება, რაც რეალურ რეკლამასთან შედარებით რეალურ სიმძლავრეზე იყიდება. ასე რომ, ძნელია განასხვავო ნამდვილი და ყალბი ბატარეა. ანალოგიურად, ძნელია ვიცოდეთ გადარჩენილი ლეპტოპის 18650 ბატარეის მოცულობა. ამრიგად, საჭიროა მოწყობილობა ბატარეების სიმძლავრის გასაზომად.

2016 წელს, მე დავწერე ინსტრუქცია "Arduino Capacity Tester - V1.0", რომელიც იყო ძალიან სწორი და მარტივი მოწყობილობა. ადრინდელი ვერსია ემყარებოდა ომსის კანონს. გამოსაცდელი ბატარეა იტვირთება ფიქსირებული რეზისტორის საშუალებით, დენი და დროის ხანგრძლივობა იზომება არდუინოს საშუალებით და სიმძლავრე გამოითვლება ორივე მაჩვენებლის გამრავლებით (გამონადენის დენი და დრო).

ადრინდელი ვერსიის მინუსი ის იყო, რომ ტესტირების დროს, რაც უფრო მცირდება ბატარეის ძაბვა, ასევე მცირდება დენი, რაც გამოთვლებს რთულსა და არაზუსტს ხდის. ამის დასაძლევად, მე გავაკეთე V2.0, რომელიც შექმნილია ისე, რომ მიმდინარე დარჩეს მუდმივი განმუხტვის პროცესში. ეს მოწყობილობა გავაკეთე MyVanitar– ის ორიგინალური დიზაინის შთაგონებით

Capacity Tester V2.0– ის ძირითადი მახასიათებლებია:

1. შეუძლია გაზომოს AA / AAA NiMh / NiCd, 18650 Li-ion, Li-Polymer და Li FePO4 ბატარეის ტევადობა. იგი განკუთვნილია თითქმის ნებისმიერი ტიპის ბატარეისთვის, რომელიც შეფასებულია 5 ვ -ზე ქვემოთ.

2. მომხმარებლებს შეუძლიათ დააყენონ გამონადენის დენი ღილაკების გამოყენებით.

3. OLED მომხმარებლის ინტერფეისი

4. მოწყობილობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ელექტრონული დატვირთვა

განახლება 02.12.2019 წ

ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეუკვეთოთ PCB და კომპონენტები ერთად ნაკრებში PCBWay– დან

პასუხისმგებლობის შეზღუდვის განაცხადი: გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ თქვენ მუშაობთ Li-Ion ბატარეასთან, რომელიც არის ფეთქებადი და საშიში. მე არ შემიძლია პასუხისმგებელი ვიყო ქონების დაკარგვაზე, დაზიანებაზე ან სიცოცხლის დაკარგვაზე, თუ საქმე ეხება ამას. ეს გაკვეთილი დაიწერა მათთვის, ვისაც აქვს ცოდნა დატენვის ლითიუმ-იონური ტექნოლოგიის შესახებ. გთხოვთ, ნუ შეეცდებით ამას, თუ ახალბედა ხართ. დარჩი უსაფრთხოდ.

მარაგები

გამოყენებული კომპონენტები

ახლა შეუკვეთეთ PCB და ყველა კომპონენტი ამ პროექტის შესაქმნელად PCBWay– ის ნაკრებიდან

1. PCB: PCBWay

2. არდუინო ნანო: ამაზონი / ბანგგუდი

3. Opamp LM358: ამაზონი / ბანგგუდი

4. 0.96 OLED ეკრანი: Amazon / Banggood

5. კერამიკული რეზისტორი: Amazon / Banggood

6. კონდენსატორი 100nF: Amazon / Banggood

7. კონდენსატორი 220uF: Amazon / Banggood

8. რეზისტორები 4.7K & 1M: Amazon / Banggood

9. დააჭირეთ ღილაკს: Amazon / Banggood

10. Push-Buttons Cap: Aliexpress

11. ხრახნიანი ტერმინალი: Amazon / Banggood

12. პროტოტიპის დაფა: Amazon / Banggood

13. PCB Stand-off: Amazon / Banggood

14. სითბოს შემცირების მილები: ამაზონი/ ბანგგუდი

15. გამაცხელებელი: ალიექსპრესი

გამოყენებული ინსტრუმენტები

1. შედუღების რკინა: Amazon / Banggood

2. დამჭერი მეტრი: Amazon / Banggood

3. მულტიმეტრი: Amazon / Banggood

4. ცხელი ჰაერის ამწევი: Amazon / Banggood

5. მავთულის საჭრელი: Amazon / Banggood

6. Wire Stripper: Amazon / Banggood

ნაბიჯი 1: სქემატური დიაგრამა

მთელი სქემა დაყოფილია შემდეგ ნაწილებად:

1. კვების ბლოკი

2. მუდმივი მიმდინარე დატვირთვის წრე

3. ბატარეის ძაბვის გაზომვის სქემა

4. მომხმარებლის ინტერფეისის წრე

5. Buzzer Circuit

1. კვების ბლოკი

კვების ბლოკი შედგება DC ჯეკისგან (7-9V) და ორი ფილტრის კონდენსატორისგან C1 და C2. ენერგიის გამომუშავება (Vin) უკავშირდება Arduino pin Vin- ს. აქ მე ვიყენებ არდუინოს ბორტზე ძაბვის რეგულატორს ძაბვის დასაწევად 5 ვ-მდე.

2. მუდმივი მიმდინარე დატვირთვის წრე

მიკროსქემის ძირითადი კომპონენტია Op-amp LM358, რომელიც შეიცავს ორ ოპერატიულ გამაძლიერებელს. Arduino pin D10– დან PWM სიგნალი გაფილტრულია დაბალი გამავლობის ფილტრით (R2 და C6) და მიეწოდება მეორე ოპერატიულ გამაძლიერებელს. მეორე op-amp- ის გამოსავალი უკავშირდება პირველ op-amp- ს ძაბვის მიმდევრის კონფიგურაციაში. LM358– ის ელექტროენერგიის მიწოდება გაფილტრულია კონდენსატორის C5– ით.

პირველი op-amp, R1 და Q1 აშენებენ მუდმივი მიმდინარე დატვირთვის წრეს. ახლა ჩვენ შეგვიძლია გავაკონტროლოთ მიმდინარეობა დატვირთვის რეზისტორის (R1) მეშვეობით PWM სიგნალის პულსის სიგანის შეცვლით.

3. ბატარეის ძაბვის გაზომვის სქემა

ბატარეის ძაბვა იზომება Arduino– ს ანალოგური შეყვანის პინით A0. ორი კონდენსატორი C3 და C4 გამოიყენება მუდმივი მიმდინარე დატვირთვის წრიდან მომდინარე ხმაურის გასაფილტრავად, რამაც შეიძლება დააქვეითოს ADC გარდაქმნის მოქმედება.

4. მომხმარებლის ინტერფეისის წრე

ინტერფეისის წრე შედგება ორი ღილაკისა და 0.96 I2C OLED დისპლეისგან. ზემოთ და ქვემოთ დაჭერით უნდა გაიზარდოს ან შემცირდეს PWM პულსის სიგანე. R3 და R4 არის გამწევ რეზისტორები ზევით და ქვევით დაჭერისთვის -ღილაკები. C7 და C8 გამოიყენება ღილაკების გასახსნელად. მესამე ღილაკი (RST) გამოიყენება Arduino– ს გადატვირთვისთვის.

5. Buzzer Circuit

ბუზერის წრე გამოიყენება ტესტის დაწყებისა და დასასრულის გაფრთხილებისათვის. 5V ზუზერზეა მიმაგრებული Arduino ციფრული პინი D9.

ნაბიჯი 2: როგორ მუშაობს ის?

თეორია ემყარება OpAmp– ის ინვერტორული (pin-2) და არაინვერტირებული (pin-3) შეყვანის ძაბვის შედარებას, კონფიგურირებული როგორც ერთიანობის გამაძლიერებელი. როდესაც თქვენ დააყენებთ ძაბვას, რომელიც გამოიყენება არაინვერსიულ შეყვანისას PWM სიგნალის რეგულირებით, ოპამპის გამომავალი ხსნის MOSFET- ის კარიბჭეს. როდესაც MOSFET ჩართულია, დენი გადის R1– ში, ის ქმნის ძაბვის ვარდნას, რაც უარყოფით უკუკავშირს აძლევს OpAmp– ს. ის აკონტროლებს MOSFET- ს ისე, რომ ძაბვები მის შემობრუნებასა და არაინვერტირებად შეყვანის ტოლია. ამრიგად, დატვირთვის რეზისტორის გავლით დენი პროპორციულია ძაბვის OpAmp– ის არაინვერტირებული შეყვანისას.

Arduino– დან PWM სიგნალი გაფილტრულია დაბალი გამავლობის ფილტრის სქემის გამოყენებით (R2 და C1). PWM სიგნალის და ფილტრის მიკროსქემის მუშაობის შესამოწმებლად, მე შევაერთე ჩემი DSO ch-1 შეყვანისას და ch-2 ფილტრის მიკროსქემის გამოსავალზე. გამომავალი ტალღის ფორმა ნაჩვენებია ზემოთ.

ნაბიჯი 3: შესაძლებლობების გაზომვა

აქ ბატარეა იტვირთება მისი დაბალი დონის ბარიერის ძაბვამდე (3.2V).

ბატარეის ტევადობა (mAh) = მიმდინარე (I) mA x დროში (T) საათებში

ზემოაღნიშნული განტოლებიდან ნათელია, რომ ბატარეის სიმძლავრის (mAh) გამოსათვლელად, ჩვენ უნდა ვიცოდეთ დენი mA- ში და დრო საათში. შემუშავებული წრე არის მუდმივი მიმდინარე დატვირთვის წრე, ამიტომ გამონადენის დენი უცვლელი რჩება ტესტირების პერიოდში.

გამონადენის დენის რეგულირება შესაძლებელია ზევით და ქვევით ღილაკზე დაჭერით. დროის ხანგრძლივობა იზომება არდუინოს კოდში ტაიმერის გამოყენებით.

ნაბიჯი 4: წრის შექმნა

წინა ნაბიჯებში, მე ავუხსენი წრეში თითოეული კომპონენტის ფუნქცია. სანამ გადახტებით, რათა გააკეთოთ საბოლოო დაფა, ჯერ შეამოწმეთ წრე პურის დაფაზე. თუ სქემა მშვენივრად მუშაობს პურის დაფაზე, მაშინ გადადით პროტოტიპის დაფაზე კომპონენტების გასაჯანსაღებლად.

მე გამოვიყენე 7 სმ X 5 სმ პროტოტიპის დაფა.

ნანოს მონტაჟი: პირველი გაჭერით ორი მწკრივი ქალის სათაურის ქინძისთავი თითოეულში 15 ქინძისთავით. სათაურების დასაჭრელად ვიყენებ დიაგონალურ ამომრთველს. შემდეგ შეაერთეთ სათაურის ქინძისთავები. დარწმუნდით, რომ მანძილი ორ რელსებს შორის შეესაბამება არდუინო ნანოს.

OLED ეკრანის დამონტაჟება: გაჭერით ქალი სათაური 4 პინით. შემდეგ შედგით ისე როგორც სურათზეა ნაჩვენები.

ტერმინალების და კომპონენტების დაყენება: შეაერთეთ დარჩენილი კომპონენტები, როგორც ეს მოცემულია სურათებში.

გაყვანილობა: გააკეთეთ გაყვანილობა სქემატური სქემის მიხედვით. მე გამოვიყენე ფერადი მავთულები გაყვანილობის გასაკეთებლად, რათა მათი იდენტიფიცირება ადვილად მოხდეს.

ნაბიჯი 5: OLED ჩვენება

ბატარეის ძაბვის, დასაშვები დენისა და სიმძლავრის გამოსაყენებლად გამოვიყენე 0.96 OLED დისპლეი. მას აქვს 128x64 გარჩევადობა და იყენებს I2C ავტობუსს Arduino– სთან კომუნიკაციისთვის. გამოიყენება Arduino Uno– ს ორი ქინძისთავი SCL (A5), SDA (A4) კომუნიკაციისთვის.

მე ვიყენებ Adafruit_SSD1306 ბიბლიოთეკას პარამეტრების საჩვენებლად.

პირველ რიგში, თქვენ უნდა გადმოწეროთ Adafruit_SSD1306. შემდეგ დააინსტალირეთ.

კავშირები უნდა იყოს შემდეგი

არდუინო OLED

5V -VCC

GND GND

A4- SDA

A5-- SCL

ნაბიჯი 6: გამაფრთხილებელი სიგნალი

ტესტის დაწყებისა და კონკურსის დროს გაფრთხილების უზრუნველსაყოფად გამოიყენება პიეზო ზუზერი. ზუმერს აქვს ორი ტერმინალი, უფრო გრძელი ერთი დადებითი და მოკლე ფეხი უარყოფითი. ახალი ზუზერის სტიკერზე ასევე არის " +", რომელიც აღნიშნავს დადებით ტერმინალს.

ვინაიდან პროტოტიპის დაფას არ აქვს საკმარისი ადგილი ზუზუნის დასაყენებლად, მე ვუკავშირებ ზუზერს მთავარ მიკროსქემის დაფაზე ორი მავთულის გამოყენებით. შიშველი კავშირის იზოლაციისთვის მე გამოვიყენე სითბოს შემცირების მილები.

კავშირები უნდა იყოს შემდეგი

არდუინო ბუზერი

D9 დადებითი ტერმინალი

GND უარყოფითი ტერმინალი

ნაბიჯი 7: ჩამონგრევის დამონტაჟება

მას შემდეგ, რაც soldering და გაყვანილობა, მთაზე standoffs 4 კუთხეში. ის უზრუნველყოფს საკმარის კლირენსს მიწიდან მიმაგრებული სახსრებისა და მავთულისათვის.

ნაბიჯი 8: PCB დიზაინი

მე შევადგინე სქემა, EasyEDA ონლაინ პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით, მას შემდეგ, რაც გადავედი PCB განლაგებაზე.

ყველა ის კომპონენტი, რომელიც თქვენ დაამატეთ სქემაში, უნდა იყოს ერთმანეთზე თავმოყრილი, მზადაა განთავსებისა და მარშრუტისთვის. გადაათრიეთ კომპონენტები მის ბალიშებზე დაჭერით. შემდეგ განათავსეთ იგი მართკუთხა საზღვრის შიგნით.

მოაწყეთ ყველა კომპონენტი ისე, რომ დაფა დაიკავოს მინიმალური ადგილი. რაც უფრო მცირეა დაფის ზომა, მით უფრო იაფი იქნება PCB წარმოების ღირებულება. ეს სასარგებლო იქნება, თუ ამ დაფას აქვს რამდენიმე სამონტაჟო ხვრელი ისე, რომ მისი დამონტაჟება შესაძლებელია შიგთავსში.

ახლა თქვენ უნდა გაიაროთ მარშრუტი. მარშრუტიზაცია არის ამ პროცესის ყველაზე სახალისო ნაწილი. ეს თავსატეხის ამოხსნას ჰგავს! თვალთვალის ინსტრუმენტის გამოყენებით ჩვენ გვჭირდება ყველა კომპონენტის დაკავშირება. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ორივე ზედა და ქვედა ფენა, რათა თავიდან აიცილოთ ორ სხვადასხვა ტრასას შორის გადახურვა და ტრეკები უფრო მოკლე გახადოთ.

აბრეშუმის ფენა შეგიძლიათ გამოიყენოთ დაფაზე ტექსტის დასამატებლად. ასევე, ჩვენ შეგვიძლია ჩავსვათ სურათის ფაილი, ამიტომ დავამატებ ჩემი ვებგვერდის ლოგოს სურათს დაფაზე დასაბეჭდად. საბოლოო ჯამში, სპილენძის ფართობის ინსტრუმენტის გამოყენებით, ჩვენ უნდა შევქმნათ PCB- ის გრუნტის ფართობი.

შეგიძლიათ შეუკვეთოთ იგი PCBWay– დან.

დარეგისტრირდით PCBWay ახლავე, რომ მიიღოთ 5 აშშ დოლარი კუპონი. ეს ნიშნავს, რომ თქვენი პირველი შეკვეთა უფასოა, მხოლოდ თქვენ უნდა გადაიხადოთ გადაზიდვის საფასური.

როდესაც თქვენ განათავსებთ შეკვეთას, მე მივიღებ PCBWay– ის 10% -იან შემოწირულობას ჩემს საქმიანობაში შეტანილი წვლილისთვის. თქვენმა მცირე დახმარებამ შეიძლება გამამხნევოს მომავალში უფრო გასაოცარი საქმის გაკეთება. Გმადლობთ თანამშრომლობისთვის.

ნაბიჯი 9: შეაგროვეთ PCB

Soldering, თქვენ უნდა ღირსეული Soldering რკინის, Solder, Nipper და მულტიმეტრი. ეს არის კარგი პრაქტიკა solder კომპონენტები მათი სიმაღლე. შედუღეთ ჯერ დაბალი სიმაღლის კომპონენტები.

თქვენ შეგიძლიათ შეასრულოთ შემდეგი ნაბიჯები კომპონენტების დასაკავშირებლად:

1. უბიძგეთ კომპონენტის ფეხებს მათ ხვრელებში და გადააბრუნეთ PCB მის ზურგზე.

2. გამართავს soldering რკინის წვერი junction pad და კომპონენტი ფეხი.

3. შესანახი solder შევიდა ერთობლივი ისე, რომ იგი მიედინება გარშემო ტყვიის და მოიცავს pad. მას შემდეგ რაც ირგვლივ შემოედინება, გადაწიეთ წვერი.

ნაბიჯი 10: პროგრამული უზრუნველყოფა და ბიბლიოთეკები

პირველი, ჩამოტვირთეთ თანდართული Arduino კოდი. შემდეგ გადმოწერეთ შემდეგი ბიბლიოთეკები და დააინსტალირეთ.

ბიბლიოთეკები:

ჩამოტვირთეთ და დააინსტალირეთ შემდეგი ბიბლიოთეკები:

1. JC_Button:

2. Adafruit_SSD1306:

კოდში თქვენ უნდა შეცვალოთ შემდეგი ორი რამ.

1. მიმდინარე მასივების მნიშვნელობები: ეს შეიძლება გაკეთდეს სერიის მულტიმეტრის აკავშირებით ბატარეასთან. დააჭირეთ up ღილაკს და გაზომეთ დენი, მიმდინარე მნიშვნელობები არის მასივის ელემენტები.

2. Vcc: თქვენ იყენებთ მულტიმეტრს ძაბვის გასაზომად Arduino 5V პინზე. ჩემს შემთხვევაში ეს არის 4.96V.

განახლებულია 20.11.2019

თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ Low_BAT_Level მნიშვნელობა კოდში, ბატარეის ქიმიის მიხედვით. უმჯობესია მცირე ზღვარი აიღოთ ქვემოთ მითითებულ შეწყვეტის ძაბვაზე.

აქ მოცემულია გამონადენის მაჩვენებლები და გათიშვის ძაბვები სხვადასხვა ლითიუმ-იონური ბატარეის ქიმიკატებისთვის:

1. ლითიუმის კობალტის ოქსიდი: წყვეტილი ძაბვა = 2.5V 1C დატვირთვის სიჩქარეზე

2. ლითიუმის მანგანუმის ოქსიდი: წყვეტილი ძაბვა = 2.5V 1C დატვირთვის სიჩქარეზე

3. ლითიუმის რკინის ფოსფატი: წყვეტილი ძაბვა = 2.5V 1C დატვირთვის სიჩქარეზე

4. ლითიუმის ტიტანიტი: გამორთვის ძაბვა = 1.8V 1C დატვირთვის სიჩქარეზე

5. ლითიუმის ნიკელის მანგანუმის კობალტის ოქსიდი: წყვეტილი ძაბვა = 2.5V 1C დატვირთვის სიჩქარეზე

6. ლითიუმის ნიკელის კობალტის ალუმინის ოქსიდი: გათიშვის ძაბვა = 3.0V 1C გამონადენის სიჩქარეზე

განახლებულია 01.04.2020

jcgrabo, შესთავაზა გარკვეული ცვლილებები ორიგინალურ დიზაინში სიზუსტის გასაუმჯობესებლად. ცვლილებები ჩამოთვლილია ქვემოთ:

1. დაამატეთ ზუსტი მითითება (LM385BLP-1.2) და დაუკავშირეთ მას A1. დაყენების დროს წაიკითხეთ მისი მნიშვნელობა, რომელიც ცნობილია 1,215 ვოლტამდე და შემდეგ გამოთვალეთ Vcc, რითაც გამორიცხავთ Vcc– ის გაზომვის აუცილებლობას.

2. შეცვალეთ 1 ohm 5% რეზისტორი 1 ohm 1% სიმძლავრის რეზისტორით, რითაც შეამცირებთ შეცდომებს, რომლებიც დამოკიდებულია წინააღმდეგობის ღირებულებაზე.

3. იმის ნაცვლად, რომ გამოიყენოთ PWM მნიშვნელობების ფიქსირებული ნაკრები თითოეული მიმდინარე საფეხურისთვის (5 -ის ნამატით) შექმენით სასურველი მიმდინარე მნიშვნელობების მასივი, რომელიც გამოიყენებოდა საჭირო PWM მნიშვნელობების გამოსათვლელად იმ მიმდინარე მნიშვნელობების მაქსიმალურად ახლოს მისაღწევად. მან ამას მოჰყვა ფაქტობრივი მიმდინარე მნიშვნელობების გამოთვლით, რომელიც მიიღწევა PWM გამოთვლილი მნიშვნელობებით.

ზემოაღნიშნული ცვლილებების გათვალისწინებით, მან გადახედა კოდს და გაუზიარა იგი კომენტარების განყოფილებაში. შესწორებული კოდი თანდართულია ქვემოთ.

დიდი მადლობა jcgrabo ჩემს პროექტში შეტანილი წვლილისთვის. ვიმედოვნებ, რომ ეს გაუმჯობესება სასარგებლო იქნება მრავალი სხვა მომხმარებლისთვის.

ნაბიჯი 11: დასკვნა

მიკროსქემის შესამოწმებლად, პირველად დავამუხტე Samsung 18650 კარგი ბატარეა ჩემი ISDT C4 დამტენის გამოყენებით. შემდეგ დააკავშირეთ ბატარეა ბატარეის ტერმინალთან. ახლა დააყენეთ დენი თქვენი მოთხოვნის შესაბამისად და ხანგრძლივად დააჭირეთ ღილაკს "UP". შემდეგ უნდა მოისმინოთ სიგნალი და დაიწყება ტესტის პროცედურა. ტესტის დროს თქვენ დააკვირდებით ყველა პარამეტრს OLED ეკრანზე. ბატარეა იტვირთება მანამ, სანამ ძაბვა არ მიაღწევს მის დაბალ დონეს (3.2V). ტესტის პროცესი დასრულდება ორი გრძელი სიგნალით.

შენიშვნა: პროექტი ჯერ კიდევ განვითარების ეტაპზეა. შეგიძლიათ შემომიერთდეთ ნებისმიერი გაუმჯობესებისთვის. გამოთქვით კომენტარები შეცდომების ან შეცდომების შემთხვევაში. მე ვაპროექტებ PCB ამ პროექტისთვის. დარჩით დაკავშირებული პროექტის მეტი განახლებისთვის.

ვიმედოვნებ, რომ ჩემი გაკვეთილი სასარგებლო იქნება. თუ მოგწონთ, არ დაგავიწყდეთ გაზიარება:) გამოიწერეთ მეტი წვრილმანი პროექტი. Გმადლობთ.