DIY Arduino Tester kapacitete baterije - V1.0: 12 korakov (s slikami)

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

[Predvajaj videoposnetek] Toliko starih baterij za prenosne računalnike (18650) sem rešil, da jih ponovno uporabim v svojih projektih za sončno energijo. Dobre celice v akumulatorju je zelo težko prepoznati. Prej sem v enem od Power Bank Instructable povedal, kako prepoznati dobre celice z merjenjem njihovih napetosti, vendar ta metoda sploh ni zanesljiva. Zato sem res želel način za merjenje natančne zmogljivosti vsake celice namesto napetosti.

Posodobljeno 30.10.2019

Ogledate si lahko mojo novo različico

Pred nekaj tedni sem projekt začel z osnovami. Ta različica je zelo preprosta in temelji na Ohmovem zakonu. Natančnost preizkuševalca ne bo 100% popolna, vendar daje razumne rezultate, ki jih je mogoče uporabiti in v primerjavi z drugimi baterijami, tako da lahko zlahka prepoznate dobre celice v starem akumulatorju. Med svojim delom sem spoznal, da je veliko stvari, ki jih je mogoče izboljšati. V prihodnosti bom poskušal te stvari uresničiti. Ampak zaenkrat sem z njim zadovoljen. Upam, da bo ta mali preizkuševalec koristen, zato ga delim z vsemi. Opomba: Prosimo, da slabe baterije pravilno zavržete. Izjava o omejitvi odgovornosti: Upoštevajte, da delate z Li -Ion baterija, ki je zelo eksplozivna in nevarna. Ne morem biti odgovoren za izgubo premoženja, škodo ali izgubo življenja, če do tega pride. Ta vadnica je bila napisana za tiste, ki imajo znanje o litij-ionski tehnologiji za ponovno polnjenje. Prosimo, da tega ne poskušate, če ste novinec. Ostani varen.

Korak: Potrebni deli in orodja:

Potrebni deli: 1. Arduino Nano (Gear Best / Banggood) 2. 0,96 -palčni zaslon OLED (Amazon / Banggood) 3. MOSFET - IRLZ44 (Amazon) 4. Upori (4 x 10K, 1 / 4W) (Amazon / Banggood) 5. Močnostni upor (10R, 10 W) (Amazon) 6. Vijačni terminali (3 št.) (Amazon / Banggood) 7. Zvočnik (Amazon / Banggood) 8. Prototipna plošča (Amazon / Banggood) 9. 18650 Držalo baterije (Amazon)

10. Baterija 18650 (GearBest / Banggood) 11. Distančniki (Amazon / Banggood) Potrebna orodja: 1. Rezalnik / odstranjevalec žice (Gear Best) 2. Spajkalnik (Amazon / Banggood) Uporabljen instrument: polnilec za ravnotežje IMAX (Gearbest / Banggood)

Infrardeča pištola za termometer (Amazon /Gearbest)

2. korak: Shema in delo

Shema:

Za lažje razumevanje sheme sem jo narisal tudi na perforirano ploščo. Položaj komponent in ožičenja so podobni moji dejanski plošči. Edina izjema sta zvočni signal in zaslon OLED. Na dejanski plošči so znotraj, na shemi pa ležijo zunaj.

Zasnova je zelo preprosta in temelji na Arduino Nano. Za prikaz parametrov baterije se uporablja zaslon OLED. 3 vijačne sponke se uporabljajo za priključitev baterije in odpornost na obremenitev. Zvočnik se uporablja za različna opozorila. Za spremljanje napetosti na uporu obremenitve se uporabljata dva vezja delilnikov napetosti. Naloga MOSFET -a je priključiti ali odklopiti obremenitveni upor z baterijo.

Delo:

Arduino preveri stanje baterije, če je baterija dobra, podajte ukaz za vklop MOSFET -a. Omogoča prehod toka iz pozitivnega priključka baterije skozi upor, nato pa MOSFET zaključi pot nazaj do negativnega priključka. Tako se v določenem času izprazni baterija. Arduino meri napetost na obremenitvenem uporu in jo nato deli z uporom, da bi ugotovil tok praznjenja. To pomnožite s časom, da dobite vrednost miliamper ur (zmogljivost).

3. korak: Merjenje napetosti, toka in zmogljivosti

Merjenje napetosti

Moramo najti napetost na obremenitvenem uporu. Napetosti se merijo z dvema vezjema razdelilnika napetosti. Sestavljen je iz dveh uporov z vrednostmi 10k vsak. Izhod iz delilnika je priključen na analogni pin A0 in A1 Arduino.

Arduino analogni pin lahko meri napetost do 5V, v našem primeru je največja napetost 4.2V (popolnoma napolnjena). Potem se lahko vprašate, zakaj po nepotrebnem uporabljam dva ločila. Razlog je v tem, da je moj prihodnji načrt uporaba istega testerja za večkemijsko baterijo. Tako lahko to zasnovo enostavno prilagodim, da dosežem svoj cilj.

Trenutne meritve:

Tok (I) = Napetost (V) - Padec napetosti na MOSFET / upor (R)

Opomba: Predvidevam, da je padec napetosti na MOSFET zanemarljiv.

Tu je V = napetost na obremenitvenem uporu in R = 10 ohmov

Dobljeni rezultat je v amperih. Pomnožite 1000, da ga pretvorite v miliampere.

Torej je največji izpustni tok = 4,2 / 10 = 0,42A = 420mA

Merjenje zmogljivosti:

Shranjeno polnjenje (Q) = Tok (I) x Čas (T).

Tok smo že izračunali, edina neznanka v zgornji enačbi je čas. Funkcijo millis () v Arduinu lahko uporabite za merjenje pretečenega časa.

4. korak: Izbira obremenitvenega upora

Izbira obremenitvenega upora je odvisna od količine praznilnega toka, ki ga potrebujemo. Recimo, da želite izprazniti baterijo pri 500 mA, potem je vrednost upora

Upor (R) = največja napetost akumulatorja / tok praznjenja = 4,2 / 0,5 = 8,4 ohma

Upor mora razpršiti malo moči, zato je velikost v tem primeru pomembna.

Razpršena toplota = I^2 x R = 0,5^2 x 8,4 = 2,1 W

Če ohranite nekaj rezerve, lahko izberete 5W. Če želite večjo varnost, uporabite 10W.

Namesto 8,4 Ohma sem uporabil upor 10 Ohm, 10 W, ker je bil takrat na zalogi.

5. korak: Izbira MOSFET -a

Tu MOSFET deluje kot stikalo. Digitalni izhod iz Arduino pin D2 krmili stikalo. Ko se signal 5V (HIGH) dovaja na vrata MOSFET -a, omogoča pretok toka iz pozitivnega priključka baterije skozi upor, nato pa MOSFET zaključi pot nazaj do negativnega priključka. Tako se v določenem času izprazni baterija. Zato je treba MOSFET izbrati tako, da lahko prenese največji tok praznjenja brez pregrevanja.

Uporabil sem n-kanalni logični nivo moči MOSFET-IRLZ44. L prikazuje, da gre za MOSFET logične ravni. MOSFET na logični ravni pomeni, da je zasnovan tako, da se popolnoma vklopi z logične ravni mikrokrmilnika. Standardni MOSFET (serija IRF itd.) Je zasnovan za delovanje od 10 V.

Če uporabljate MOSFET serije IRF, se ne bo popolnoma vklopil z uporabo 5V iz Arduina. Mislim, da MOSFET ne bo nosil nazivnega toka. Če želite nastaviti te MOSFET -e, potrebujete dodatno vezje za povečanje napetosti vrat.

Zato bom priporočil uporabo MOSFET-a na logični ravni, ne nujno IRLZ44. Uporabite lahko tudi kateri koli drug MOSFET.

6. korak: OLED zaslon

Za prikaz napetosti baterije, izpraznitvenega toka in kapacitete sem uporabil 0,96 -palčni zaslon OLED. Ima ločljivost 128x64 in uporablja I2C vodilo za komunikacijo z Arduinom. Dva zatiča SCL (A5), SDA (A4) v Arduino Uno se uporabljata za komunikacijo.

Za prikaz parametrov uporabljam knjižnico U8glib. Najprej morate prenesti knjižnico U8glib. Nato jo namestite.

Če želite začeti z zaslonom OLED in Arduinom, kliknite tukaj

Povezave naj bodo naslednje

Arduino OLED

5V -Vcc

GND GND

A4- SDA

A5- SCL

7. korak: Opozorilo z zvočnikom

Za drugačno opozorilo ali opozorilo se uporablja piezo zvočni signal

1. Nizka napetost akumulatorja

2. Visoka napetost baterije

3. Brez baterije

Brenčalka ima dva priključka, daljši je pozitiven in krajša noga negativna. Na nalepki na novem zvočniku je označeno tudi " +", ki označuje pozitivni terminal.

Povezave naj bodo naslednje

Zvočnik Arduino

D9 Pozitivni priključek

GND Negativni terminal

V Arduino Sketchu sem uporabil ločeno funkcijo beep (), ki pošlje signal PWM na zvočni signal, počaka na majhno zakasnitev, jo nato izklopi, nato pa ima še eno majhno zamudo. Tako enkrat piska.

8. korak: Izdelava vezja

V prejšnjih korakih sem razložil delovanje vsake komponente v vezju. Preden skočite na zadnjo ploščo, najprej preizkusite vezje na plošči za kruh. Če vezje deluje brezhibno na plošči za kruh, nato premaknite, da komponente spajkate na ploščo prototipa.

Uporabil sem prototipno ploščo 7 cm x 5 cm.

Montaža Nano: Najprej izrežite dve vrsti ženskega zatiča za glavo s 15 zatiči v vsaki. Za rezanje glav sem uporabil diagonalno ščipalko. Nato spajkajte zatiče glave. Prepričajte se, da razdalja med obema tračnicama ustreza arduino nano.

Montaža OLED zaslona: Žensko glavo izrežite s 4 zatiči. Nato ga spajkajte, kot je prikazano na sliki.

Montaža sponk in komponent: Ostale komponente spajkajte, kot je prikazano na slikah

Ožičenje: Ožičenje izvedite po shemi. Za ožičenje sem uporabil barvne žice, da jih lahko enostavno prepoznam.

9. korak: Montiranje stožcev

Po spajkanju in ožičenju namestite stojala na 4 vogale, da boste spajkalnim spojem in žicam zagotovili dovolj prostora od tal.

10. korak: Programska oprema

Programska oprema opravlja naslednje naloge

1. Izmerite napetosti

Odvzem 100 vzorcev ADC, njihovo dodajanje in povprečenje rezultata. To se naredi za zmanjšanje hrupa.

2. Preverite stanje baterije, da vas opozori, ali zaženite cikel praznjenja

Opozorila

i) Nizka V!: Če je napetost akumulatorja pod najnižjo stopnjo praznjenja (2,9 V za Li -Ion)

ii) Visoko-V!: Če je napetost akumulatorja nad popolnoma napolnjenim

iii) Brez baterije!: Če je nosilec baterije prazen

Cikel praznjenja

Če je napetost akumulatorja v nizki napetosti (2,9 V) in visoki napetosti (4,3 V), se zažene cikel praznjenja. Izračunajte tok in zmogljivost, kot je razloženo prej.

3. Prikažite parametre na OLED

4. Zapisovanje podatkov na serijskem monitorju

Prenesite Arduino kodo spodaj.

11. korak: Izvoz serijskih podatkov in risanje na Excelovem listu

Za preizkus vezja sem najprej s svojim polnilnikom IMAX napolnil dobro baterijo Samsung 18650. Nato vstavite baterijo v moj novi tester. Za analizo celotnega postopka razrešnice izvozim serijske podatke v preglednico. Nato sem narisal krivuljo izpusta. Rezultat je res super. Za to sem uporabil programsko opremo PLX-DAQ. Lahko ga prenesete tukaj.

Skozi to vadnico se lahko naučite uporabljati PLX-DAQ. To je zelo preprosto.

Opomba: Deluje samo v sistemu Windows.

12. korak: Zaključek

Po nekaj testiranjih sem ugotovil, da je rezultat testerja povsem razumen. Rezultat je od 50 do 70 mAh oddaljen od rezultata testerja kapacitete baterije blagovne znamke. Z IR pištolo za temperaturo sem izmeril tudi dvig temperature v obremenitvenem uporu, največja vrednost je 51 stopinj C.

Pri tej zasnovi tok praznjenja ni stalen, odvisen je od napetosti akumulatorja, zato izrisana krivulja praznjenja ni podobna krivulji praznjenja, ki je navedena v podatkovnem listu o proizvodnji baterije. Podpira samo eno Li -ionsko baterijo.

Zato bom v svoji prihodnji različici poskušal rešiti zgornje kratke pripombe v V1.0.

Zasluge: Pripisati bi rad Adamu Welchu, katerega projekt na YouTubu me je navdušil za začetek tega projekta. Ogledate si lahko njegov video na YouTubu.

Predlagajte kakršne koli izboljšave. Če imate kakršne koli napake ali napake, postavite komentarje.

Upam, da je moja vadnica v pomoč. Če vam je všeč, ne pozabite deliti:)

Naročite se na več DIY projektov. Hvala vam.