წვრილმანი Arduino ბატარეის სიმძლავრის შემმოწმებელი - V1.0: 12 ნაბიჯი (სურათებით)

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

[ვიდეოს დაკვრა] მე გადავარჩინე ამდენი ძველი ბატარეა (18650), რომ გამომეყენებინა ისინი ჩემს მზის პროექტებში. ძალიან რთულია ბატარეის პაკეტში არსებული კარგი უჯრედების იდენტიფიცირება. ადრე ერთ -ერთ ჩემს Power Bank Instructable– ში მე ვუთხარი, როგორ გამოვყოთ კარგი უჯრედები მათი ძაბვის გაზომვით, მაგრამ ეს მეთოდი სულაც არ არის საიმედო. ასე რომ, მე ნამდვილად მინდოდა გზა გამეზოლებინა თითოეული უჯრედის ზუსტი სიმძლავრე მათი ძაბვის ნაცვლად.

განახლება 30.10.2019

თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ჩემი ახალი ვერსია

რამდენიმე კვირის წინ, მე დავიწყე პროექტი საფუძვლებიდან. ეს ვერსია მართლაც მარტივია, რომელიც ემყარება ომსის კანონს. ტესტერის სიზუსტე არ იქნება 100% სრულყოფილი, მაგრამ იძლევა გონივრულ შედეგებს, რომელთა გამოყენებაც შესაძლებელია და სხვა ბატარეასთან შედარებით, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ მარტივად ამოიცნოთ კარგი უჯრედები ძველ ბატარეაში. ჩემი მუშაობის დროს მივხვდი, რომ ბევრი რამ არის გასაუმჯობესებელი. მომავალში, მე შევეცდები ამ საკითხების განხორციელებას. მაგრამ ჯერჯერობით, მე კმაყოფილი ვარ. ვიმედოვნებ, რომ ეს პატარა ტესტერი გამოგადგებათ, ამიტომ ყველას გაგიზიარებთ. შენიშვნა: გთხოვთ, სათანადოდ გადააგდოთ ცუდი ბატარეები. უარყოფა: გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ თქვენ მუშაობთ ლითან -იონის ბატარეა, რომელიც ძალიან ფეთქებადია და საშიშია. 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.

ნაბიჯი 1: საჭირო ნაწილები და ინსტრუმენტები:

საჭირო ნაწილები: 1. არდუინო ნანო (Gear Best / Banggood) 2. 0.96 OLED ეკრანი (Amazon / Banggood) 3. MOSFET - IRLZ44 (Amazon) 4. რეზისტორები (4 x 10K, 1 / 4W) (Amazon / Banggood) 5. სიმძლავრის რეზისტორი (10R, 10W) (Amazon) 6. ხრახნიანი ტერმინალები (3 ნომერი) (Amazon / Banggood) 7. Buzer (Amazon / Banggood) 8. Prototype Board (Amazon / Banggood) 9. 18650 ბატარეის მფლობელი (Amazon)

10. 18650 ბატარეა (GearBest / Banggood) 11. Spacers (Amazon / Banggood) საჭირო ინსტრუმენტები: 1. Wire Cutter / Stripper (Gear Best) 2. Soldering Iron (Amazon / Banggood) გამოყენებული ინსტრუმენტი: IMAX ბალანსის დამტენი (Gearbest / Banggood)

ინფრაწითელი თერმომეტრის იარაღი (Amazon /Gearbest)

ნაბიჯი 2: სქემატური და სამუშაო

სქემატური:

სქემის მარტივად გასაგებად, ის ასევე დავხატე პერფორირებულ დაფაზე. კომპონენტების და გაყვანილობის პოზიციები მსგავსია ჩემს რეალურ დაფაზე. ერთადერთი გამონაკლისი არის ზუმერი და OLED ეკრანი. რეალურ დაფაზე, ისინი შიგნით არიან, მაგრამ სქემატურში, ისინი გარეთ იწვებიან.

დიზაინი ძალიან მარტივია, რომელიც დაფუძნებულია არდუინო ნანოზე. OLED დისპლეი გამოიყენება ბატარეის პარამეტრების საჩვენებლად. 3 ხრახნიანი ტერმინალი გამოიყენება ბატარეის დასაკავშირებლად და დატვირთვის წინააღმდეგობისათვის. ზარი გამოიყენება სხვადასხვა სიგნალების მისაცემად. ორი ძაბვის გამყოფი წრე გამოიყენება დატვირთვის წინააღმდეგობის ძაბვების მონიტორინგისთვის. MOSFET– ის ფუნქციაა დატვირთვის წინააღმდეგობის დაკავშირება ან გათიშვა ბატარეასთან.

მუშაობს:

Arduino ამოწმებს ბატარეის მდგომარეობას, თუ ბატარეა კარგია, მიეცით ბრძანება ჩართოთ MOSFET. ის საშუალებას აძლევს დენს გაიაროს ბატარეის პოზიტიური ტერმინალიდან, რეზისტორის გავლით და MOSFET დაასრულებს ნეგატიურ ტერმინალთან დაბრუნების გზას. ეს ამცირებს ბატარეას გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. არდუინო ზომავს ძაბვას დატვირთვის რეზისტორზე და შემდეგ იყოფა წინააღმდეგობაზე, გამონადენის დენის გასარკვევად. გაამრავლეთ ეს დროზე მილიამპერ-საათის (სიმძლავრის) მნიშვნელობის მისაღებად.

ნაბიჯი 3: ძაბვა, დენი და სიმძლავრის გაზომვა

ძაბვის გაზომვა

ჩვენ უნდა ვიპოვოთ ძაბვა დატვირთვის რეზისტორზე. ძაბვები იზომება ორი ძაბვის გამყოფი სქემის გამოყენებით. იგი შედგება ორი რეზისტორისგან, რომელთა ღირებულებაა თითოეული 10k. გამყოფიდან გამომავალი დაკავშირებულია Arduino– ს ანალოგიურ პინთან A0 და A1.

Arduino– ს ანალოგიურ პინს შეუძლია გაზომოთ ძაბვა 5V– მდე, ჩვენს შემთხვევაში მაქსიმალური ძაბვა არის 4.2V (სრულად დამუხტული). მაშინ შეიძლება გკითხოთ, რატომ ვიყენებ ორ გამყოფს არასაჭიროდ. მიზეზი ის არის, რომ ჩემი სამომავლო გეგმა არის იგივე ტესტერის გამოყენება მრავალქიმიური ბატარეისთვის. ასე რომ, ეს დიზაინი ადვილად ადაპტირდება ჩემი მიზნის მისაღწევად.

მიმდინარე გაზომვა:

მიმდინარე (I) = ძაბვა (V) - ძაბვის ვარდნა MOSFET / წინააღმდეგობის (R)

შენიშვნა: მე ვთვლი, რომ MOSFET– ზე ძაბვის ვარდნა უმნიშვნელოა.

აქ, V = ძაბვა დატვირთვის რეზისტორზე და R = 10 Ohm

მიღებული შედეგი არის ამპერებში. გაამრავლეთ 1000 რომ გადააკეთოთ მილიამპერად.

ასე რომ, მაქსიმალური გამონადენი მიმდინარე = 4.2 / 10 = 0.42A = 420mA

სიმძლავრის გაზომვა:

შენახული დატენვა (Q) = მიმდინარე (I) x დრო (T).

ჩვენ უკვე გამოვთვალეთ დენი, ერთადერთი უცნობი ზემოთ მოცემულ განტოლებაში არის დრო. არდისინოში millis () ფუნქცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას გასული დროის გასაზომად.

ნაბიჯი 4: დატვირთვის რეზისტორის შერჩევა

დატვირთვის რეზისტორის შერჩევა დამოკიდებულია ჩვენთვის საჭირო გამონადენის დენის რაოდენობაზე. დავუშვათ, გსურთ ბატარეის დატენვა @ 500mA, მაშინ რეზისტორის მნიშვნელობა არის

წინააღმდეგობა (R) = ბატარეის მაქსიმალური ძაბვა / გამონადენის დენი = 4.2 /0.5 = 8.4 Ohm

რეზისტენტმა უნდა დახარჯოს ცოტა ძალა, ამიტომ ზომას აქვს მნიშვნელობა ამ შემთხვევაში.

გაფანტული სითბო = I^2 x R = 0.5^2 x 8.4 = 2.1 ვატი

ზღვრის დაცვით შეგიძლიათ აირჩიოთ 5W. თუ გსურთ მეტი უსაფრთხოება გამოიყენეთ 10W.

მე გამოვიყენე 10 Ohm, 10W რეზისტორი 8.4 Ohm– ის ნაცვლად, რადგან ის იმ დროს ჩემს საწყობში იყო.

ნაბიჯი 5: აირჩიეთ MOSFET

აქ MOSFET მოქმედებს როგორც გადამრთველი. Arduino pin D2– დან ციფრული გამომავალი აკონტროლებს გადამრთველს. როდესაც 5V (HIGH) სიგნალი იკვებება MOSFET- ის კარიბჭესთან, ის საშუალებას აძლევს დენს გაიაროს ბატარეის პოზიტიური ტერმინალიდან, რეზისტორის გავლით, ხოლო MOSFET დაასრულებს ნეგატიურ ტერმინალისკენ მიმავალ გზას. ეს ამცირებს ბატარეას გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. MOSFET უნდა შეირჩეს ისე, რომ გაუმკლავდეს მაქსიმალურ გამონადენს გადახურების გარეშე.

მე გამოვიყენე n არხის ლოგიკური დონის ძალა MOSFET-IRLZ44. L აჩვენებს, რომ ეს არის ლოგიკური დონის MOSFET. MOSFET ლოგიკური დონე ნიშნავს, რომ ის შექმნილია მიკროკონტროლერის ლოგიკური დონის სრულად ჩართვისთვის. სტანდარტული MOSFET (IRF სერია და ა. შ.) შექმნილია 10V– დან მუშაობისთვის.

თუ თქვენ იყენებთ IRF სერიის MOSFET– ს, მაშინ ის სრულად არ ჩაირთვება Arduino– დან 5V –ის გამოყენებით. ვგულისხმობ, რომ MOSFET არ ატარებს რეიტინგულ დენს. ამ MOSFET– ებზე დასარეგულირებლად საჭიროა დამატებითი წრე კარიბჭის ძაბვის გასაზრდელად.

ამიტომ მე გირჩევთ გამოიყენოთ ლოგიკური დონის MOSFET, არა აუცილებლად IRLZ44. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი სხვა MOSFET.

ნაბიჯი 6: OLED ჩვენება

ბატარეის ძაბვის, დენის და სიმძლავრის საჩვენებლად გამოვიყენე 0.96 OLED დისპლეი. მას აქვს 128x64 რეზოლუცია და იყენებს I2C ავტობუსს Arduino– სთან კომუნიკაციისთვის. კომუნიკაცია.

მე ვიყენებ U8glib ბიბლიოთეკას პარამეტრების საჩვენებლად. ჯერ თქვენ უნდა გადმოწეროთ U8glib ბიბლიოთეკა.მერე დააინსტალირეთ.

თუ გსურთ დაიწყოთ OLED დისპლეი და Arduino, დააწკაპუნეთ აქ

კავშირები უნდა იყოს შემდეგი

არდუინო OLED

5V -Vcc

GND GND

A4- SDA

A5-- SCL

ნაბიჯი 7: გამაფრთხილებელი სიგნალი

სხვადასხვა გაფრთხილების ან გაფრთხილების უზრუნველსაყოფად გამოიყენება პიეზო ზუზერი. განსხვავებული სიგნალებია

1. ბატარეის დაბალი ძაბვა

2. ბატარეის მაღალი ძაბვა

3. ბატარეა არ არის

ზუმერს აქვს ორი ტერმინალი, უფრო გრძელი დადებითი და მოკლე ფეხი უარყოფითი. ახალ ზუმზე სტიკერზე ასევე არის " +", რომელიც აღნიშნულია დადებითი ტერმინალის მითითებით.

კავშირები უნდა იყოს შემდეგი

არდუინო ბუზერი

D9 დადებითი ტერმინალი

GND უარყოფითი ტერმინალი

Arduino Sketch– ში მე გამოვიყენე ცალკე ფუნქცია beep (), რომელიც აგზავნის PWM სიგნალს ზუზუნზე, ელოდება მცირე შეფერხებას, შემდეგ გამორთავს მას, შემდეგ აქვს კიდევ ერთი მცირე დაყოვნება. ამრიგად, ის ერთხელ ყვირის.

ნაბიჯი 8: წრის გაკეთება

წინა ნაბიჯებში, მე ავუხსენი წრეში თითოეული კომპონენტის ფუნქცია. სანამ ნახტომი გააკეთებთ საბოლოო დაფას, შეამოწმეთ წრე პურის დაფაზე. თუ წრე მშვენივრად მუშაობს პურის დაფაზე, შემდეგ გადაადგილეთ კომპონენტების გასაჯანსაღებლად პროტეპის დაფაზე.

მე გამოვიყენე 7 სმ X 5 სმ პროტოტიპის დაფა.

ნანოს მონტაჟი: პირველი გაჭერით ორი მწკრივი ქალი სათაურის ქინძისთავით თითოეულში 15 ქინძისთავით. მე გამოვიყენე დიაგონალური საყრდენი სათაურების დასაჭრელად. შემდეგ შეაერთეთ სათაურის ქინძისთავები. დარწმუნდით, რომ მანძილი ორ რელსს შორის შეესაბამება არდუინო ნანოს.

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

ტერმინალების და კომპონენტების დაყენება: შეაერთეთ დარჩენილი კომპონენტები, როგორც ნაჩვენებია სურათებში

გაყვანილობა: გააკეთეთ გაყვანილობა სქემატური სქემის მიხედვით. მე გამოვიყენე ფერადი მავთულები გაყვანილობის გასაკეთებლად, ასე რომ მათი ადვილად ამოცნობა შემიძლია.

ნაბიჯი 9: ჩამონგრევის დამონტაჟება

მას შემდეგ, რაც soldering და გაყვანილობა, მთაზე standoffs 4 კუთხეში. ეს უზრუნველყოფს საკმარისად კლირენსი soldering სახსრების და ხაზები ადგილზე.

ნაბიჯი 10: პროგრამული უზრუნველყოფა

პროგრამული უზრუნველყოფა ასრულებს შემდეგ დავალებებს

1. გაზომეთ ძაბვები

100 ADC ნიმუშის აღება, მათი დამატება და შედეგის საშუალო მაჩვენებელი. ეს კეთდება ხმაურის შესამცირებლად.

2. შეამოწმეთ ბატარეის მდგომარეობა, რომ მიიღოთ გაფრთხილება ან დაიწყოთ გამონადენის ციკლი

გაფრთხილებები

ი) დაბალი V!: თუ ბატარეის ძაბვა დაბალია გამონადენის ყველაზე დაბალ დონეზე (2.9V Li Ion– ისთვის)

ii) მაღალი-V!: თუ ბატარეის ძაბვა აღემატება სრულად დატვირთულ მდგომარეობას

iii) ბატარეა არ არის!: თუ ბატარეის დამჭერი ცარიელია

განმუხტვის ციკლი

თუ ბატარეის ძაბვა არის დაბალი ძაბვის (2.9V) და მაღალი ძაბვის (4.3V) ფარგლებში, ჩაშვების ციკლი დაიწყება. გამოთვალეთ მიმდინარეობა და სიმძლავრე, როგორც ადრე ავღნიშნეთ.

3. პარამეტრების ჩვენება OLED– ზე

4. მონაცემთა ჟურნალი სერიულ მონიტორზე

ჩამოტვირთეთ არდუინოს კოდი ქვემოთ.

ნაბიჯი 11: სერიული მონაცემების ექსპორტი და შედგენა Excel Sheet– ზე

მიკროსქემის შესამოწმებლად, პირველად დავამუხტე კარგი Samsung 18650 ბატარეა ჩემი IMAX დამტენის გამოყენებით. შემდეგ ჩადეთ ბატარეა ჩემს ახალ ტესტერში. განმუხტვის მთელი პროცესის გასაანალიზებლად, მე სერიულ მონაცემებს ვაგზავნი ცხრილში. შემდეგ დავხატე გამონადენის მრუდი. შედეგი მართლაც გასაოცარია. მე გამოვიყენე პროგრამული უზრუნველყოფა სახელად PLX-DAQ. შეგიძლიათ გადმოწეროთ აქ.

თქვენ შეგიძლიათ გაიაროთ ეს გაკვეთილი, რომ ისწავლოთ როგორ გამოიყენოთ PLX-DAQ. ეს ძალიან მარტივია.

შენიშვნა: ის მუშაობს მხოლოდ Windows- ზე.

ნაბიჯი 12: დასკვნა

რამდენიმე ტესტირების შემდეგ მე დავასკვენი, რომ ტესტერის შედეგი საკმაოდ გონივრულია. შედეგი არის 50 -დან 70 mAh– მდე ბრენდის ბატარეის სიმძლავრის ტესტერის შედეგიდან. IR ტემპერატურის იარაღის გამოყენებით, მე გავზომე ტემპერატურის ზრდა დატვირთვის რეზისტენტშიც, მაქსიმალური მნიშვნელობა არის 51 გრადუსი C.

ამ დიზაინში გამონადენის დენი არ არის მუდმივი, ეს დამოკიდებულია ბატარეის ძაბვაზე. ამრიგად, გამონადენის მრუდი არ არის მსგავსი ბატარეის წარმოების მონაცემთა ფურცელში მოცემული გამონადენის მრუდისა. ის მხოლოდ ერთ იონ ბატარეას უჭერს მხარს.

ასე რომ, ჩემს მომავალ ვერსიაში მე შევეცდები მოვაგვარო ზემოთ ჩამოთვლილი V1.0– ში.

კრედიტი: მე მინდა მივცე კრედიტი ადამ უელჩს, რომლის პროექტმა YouTube– მა შთააგონა, რომ მე დავიწყე ეს პროექტი. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ მისი YouTube ვიდეო.

გთხოვთ შემოგვთავაზოთ რაიმე გაუმჯობესება. გაზარდეთ კომენტარი შეცდომების ან შეცდომების შემთხვევაში.

ვიმედოვნებ, რომ ჩემი გაკვეთილი სასარგებლოა. თუ მოგწონთ, არ დაგავიწყდეთ გაზიარება:)

გამოიწერეთ მეტი წვრილმანი პროექტი. Გმადლობთ.