Arduino Battery Tester z WEB uporabniškim vmesnikom .: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Danes elektronska oprema uporablja rezervne baterije za shranjevanje stanja, v katerem je bila operacija ustavljena, ko je bila oprema izklopljena ali ko je bila oprema po nesreči izklopljena. Uporabnik se ob vklopu vrne na mesto, kjer je ostal, in tako ne izgubi ne časa ne vrstnega reda izvajanja svojih nalog.

1. korak: Uvod

Delam projekt za merjenje stanja baterij različnih kapacitet in napetosti po metodi: Dvoslojna enosmerna obremenitev. Ta metoda je sestavljena iz 10 sekundnega črpanja majhnega toka iz akumulatorja in 3 sekunde visokega toka (standardi IEC 61951-1: 2005). Iz te meritve se izračuna notranji upor in s tem njegovo stanje.

Delovna postaja bo sestavljena iz več priključkov, enega za vsako vrsto baterije in računalnika. Za to je potreben uporabniški vmesnik (UI). Najpomembnejši del te vadnice je uporabniški vmesnik, ker so v drugih navodilih opisane te metode testiranja baterij. Poskusil sem z obdelavo in dosegel dobre rezultate, vendar sem se odločil, da naredim svojo programsko opremo z lokalnim spletnim strežnikom in izkoristim potencial HTML, CSS in php.

Znano je, da je zelo težko poslati podatke iz Arduina na računalnik z operacijskim sistemom Windows, vendar mi je na koncu uspelo. V to vadnico so vključeni vsi programi.

2. korak: Kaj bomo merili in kako

Notranja odpornost.

Vsaka prava baterija ima notranji upor. Vedno domnevamo, da je to idealen vir napetosti, kar pomeni, da lahko dobimo veliko toka, tako da nazivna napetost ostane konstantna. Vendar pa velikost baterije, kemijske lastnosti, starost in temperatura vplivajo na količino toka, ki ga baterija lahko izvira. Posledično lahko ustvarimo boljši model baterije z idealnim virom napetosti in zaporednim uporom, kot je prikazano na sliki 1.

Baterija z nizkim notranjim uporom lahko napaja več toka in ohranja hladno, vendar baterija z visokim uporom povzroči segrevanje baterije in napetost pade pod obremenitvijo, kar sproži zgodnji izklop.

Notranji upor je mogoče izračunati iz razmerja med napetostjo in napetostjo, ki ga podata dve točki krivulje praznjenja.

Dvoslojna metoda obremenitve z enosmernim tokom ponuja alternativno metodo z uporabo dveh zaporednih obremenitev z različnimi tokovi in časi. Baterija se najprej izprazni pri nizkem toku (0,2C) 10 sekund, nato pa 3 sekunde višji tok (2C) (glej sliko 2); Ohmov zakon izračuna vrednosti upora. Vrednotenje podpisa napetosti v dveh pogojih obremenitve ponuja dodatne informacije o bateriji, vendar so vrednosti strogo uporovne in ne razkrivajo stanja napolnjenosti (SoC) ali ocen zmogljivosti. Preizkus obremenitve je najprimernejša metoda za baterije, ki napajajo enosmerne obremenitve.

Kot smo že povedali, obstaja veliko načinov merjenja baterij, ki se obravnavajo v drugih navodilih in jih je mogoče izvesti z Arduinom, vendar v tem primeru, čeprav ne ponuja popolne ocene stanja akumulatorja, daje vrednosti, ki jih je mogoče uporabljajo za oceno njihovega prihodnjega vedenja.

Notranji upor najdemo z uporabo relacije

Kje

Ri = (V1 - V2) / (I2 - I1)

? 1-Napetost se meri med nizkim tokom in daljšim časom;

? 2-napetost, izmerjena v visokem toku in krajšem času;

? 1 - tok v daljšem časovnem obdobju;

? 2 - Tok v krajšem času.

3. korak: Vezje

Vezje je tok, ki črpa 0,2C (v tem primeru 4mA) in 2C (v tem primeru 40mA) iz baterij z uporabo samo enega vezja, ki ga krmili PWM signal iz Arduina. Na ta način je mogoče izmeriti vse rezervne baterije s C = 20 mAh, ne glede na njihovo napetost v območju od 1,2 V do 4,8 V in druge baterije z različno zmogljivostjo. V prvi različici sem uporabil dva tranzistorja z obremenitvijo za odvajanje 4mA, drugi pa 40mA. Ta varianta ni bila primerna za prihodnost, saj so želeli meriti druge baterije z različnimi zmogljivostmi, ta shema pa je zahtevala veliko število uporov in tranzistorjev.

Vezje s tokovnim virom je prikazano na sliki 3. Frekvenca PWM signala s pina 5 Arduino plošče je 940Hz, zato je Fc nizkoprepustnega filtra (LPF) 8 Hz, kar pomeni, da je prvi harmonik PWM signal (940Hz) bo oslabljen 20dB, ker RC filtri zagotavljajo 10 dB slabljenja na desetletje (vsakih 10 -kratnik Fc - oslabitev bo 10dB v 80Hz in 20dB v 800Hz). Tranzistor IRFZ44n je prevelik, ker bodo v prihodnosti testirali baterije z večjo zmogljivostjo. LM58n, dvojni operacijski ojačevalnik (OA), je vmesnik med ploščo Arduino in IRFZ44n. LPF je bil vstavljen med dva operacijska ojačevalnika, da se zagotovi dobra ločitev med mikroprocesorjem in filtrom. Na sliki 3 je pin A1 Arduina priključen na vir tranzistorja IRFZ44n, da preveri tok, ki ga črpa iz baterije.

Vezje je sestavljeno iz dveh delov, pod ploščo Arduino UNO in nad trenutnim virom, kot je prikazano na naslednji fotografiji. Kot lahko vidite, v tem vezju ni stikal in gumbov, v uporabniškem vmesniku so v računalniku.

To vezje omogoča tudi merjenje kapacitete baterije v mAh, saj ima vir toka in plošča Arduino ima časomer.

4. korak: Programi

Kot je navedeno zgoraj, ima aplikacija na eni strani uporabniški vmesnik, narejen s HTML, CSS, na drugi strani pa skico Arduino. Vmesnik je zaenkrat izjemno preprost, saj izvaja samo merjenje notranjega upora, v prihodnosti bo opravljal več funkcij.

Na prvi strani je spustni seznam, kjer uporabnik izbere napetost akumulatorja, ki ga bo meril (slika 4). HTML -program prve strani se imenuje BatteryTesterInformation.html. Vse baterije imajo kapaciteto 20 mAh.

Druga stran, BatteryTesterMeasurement.html.

Na drugi strani je baterija priključena na označeni konektor in zažene (gumb START) merjenje. Ta LED trenutno ni vključen, ker ima samo en priključek, v prihodnosti pa bodo imeli več priključkov.

Ko pritisnete gumb START, se začne komunikacija z Arduino ploščo. Na isti strani se prikaže obrazec Rezultati meritev, ko plošča Arduino pošlje rezultate testiranja baterije, gumba START in CANCEL pa sta skrita. Gumb NAZAJ se uporablja za začetek preskusa druge baterije.

Funkcija naslednjega programa, PhpConnect.php, je povezovanje z Arduino ploščo, prenos in sprejemanje podatkov z Arduino plošč in spletnega strežnika.

Opomba: Prenos z osebnega računalnika na Arduino je hiter, vendar prenos z Arduina na računalnik zamuja 6 sekund. Poskušam rešiti to nadležno situacijo. Prosim, vsaka pomoč je zelo cenjena.

In Arduino skica, BatteryTester.ino.

Ko je posledični notranji upor 2 -krat večji od začetnega (nova baterija), je baterija slaba. Se pravi, če ima preizkušena baterija 10 Ohmov ali več, po specifikacijah pa naj bi tovrstna baterija imela 5 Ohmov, je ta baterija slaba.

Ta uporabniški vmesnik je bil brez težav preizkušen s FireFoxom in Googlom. Namestil sem xampp in wampp in v obeh deluje dobro.

5. korak: Zaključek

Ta vrsta razvoja z uporabniškim vmesnikom na osebnem računalniku ima številne prednosti, saj uporabniku omogoča lažje razumevanje dela, ki ga opravljajo, in se izogiba uporabi dragih komponent, ki zahtevajo mehansko interakcijo, zaradi česar so dovzetne za prekinitve.

Naslednji korak tega razvoja je dodajanje konektorjev in spreminjanje nekaterih delov vezja za preizkušanje drugih baterij ter dodajanje polnilnika baterij. Po tem bo PCB oblikovan in naročen.

Uporabniški vmesnik bo imel več sprememb, vključno s stranjo polnilnika baterij

Prosimo, da za kakršno koli idejo, izboljšavo ali popravek komentirate, da izboljšate to delo. Po drugi strani pa, če imate kakršna koli vprašanja, me vprašajte, odgovoril vam bom čim hitreje.