DIY Arduino Batareya Ölçmə Cihazı - V2.0: 11 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Hal -hazırda saxta Lityum və NiMH batareyaları, əsl tutumlarından daha yüksək tutumlu reklamlarla satılan hər yerdə var. Həqiqi və saxta bir batareyanı ayırmaq çətindir. Eynilə, xilas edilmiş 18650 noutbuk batareyalarında saxlanılan tutumu bilmək çətindir. Beləliklə, batareyaların həqiqi tutumunu ölçmək üçün bir cihaz tələb olunur.

2016 -cı ildə, çox düz və sadə bir cihaz olan "Arduino Capacity Tester - V1.0" haqqında bir Təlimat yazdım. Əvvəlki versiya Ohms Qanununa əsaslanırdı. Test ediləcək batareya sabit bir rezistor vasitəsilə boşaldılır, cərəyan və vaxt müddəti Arduino ilə ölçülür və tutum hər iki oxunuşa vurularaq hesablanır (Boşalma axını və vaxtı).

Əvvəlki versiyanın dezavantajı, test zamanı, batareyanın gərginliyinin azalması kimi, cərəyanın da azalması hesablamaları mürəkkəb və qeyri -dəqiq edir. Bunun öhdəsindən gəlmək üçün, boşaltma prosesi boyunca cərəyanın sabit qalacağı şəkildə dizayn edilmiş V2.0 -ı hazırladım. Bu cihazı MyVanitar'ın orijinal dizaynına ilham verərək hazırladım

Capacity Tester V2.0 -ın əsas xüsusiyyətləri bunlardır:

1. AA / AAA NiMh / NiCd, 18650 Li-ion, Li-Polimer və Li FePO4 batareyasının tutumunu ölçmək qabiliyyəti. 5V -dən aşağı olan demək olar ki, hər növ batareya üçün uyğundur.

2. İstifadəçilər düymələrdən istifadə edərək boşalma cərəyanını təyin edə bilərlər.

3. OLED istifadəçi interfeysi

4. Cihaz Elektron Yük kimi istifadə oluna bilər

02.12.2019 tarixində yeniləmə

İndi PCB və komponentləri PCBWay -dan bir dəstdə sifariş edə bilərsiniz

İmtina: Çox partlayıcı və təhlükəli olan Li-Ion batareyası ilə işlədiyinizi unutmayın. Mülkiyyət itkisinə, ziyana və ya can itkisinə görə məsuliyyət daşımıram. Bu dərslik şarj edilə bilən lityum-ion texnologiyası haqqında məlumat sahibi olanlar üçün yazılmışdır. Təcrübəsizsinizsə, bunu cəhd etməyin. Təhlükəsiz qalın.

Təchizat

İstifadə olunan komponentlər

İndi bu layihəni PCBWay -dan bir dəstdə qurmaq üçün PCB və bütün komponentləri sifariş edin

1. PCB: PCBWay

2. Arduino Nano: Amazon / Banggood

3. Opamp LM358: Amazon / Banggood

4. 0.96 OLED ekran: Amazon / Banggood

5. Seramik Rezistor: Amazon / Banggood

6. Kondansatör 100nF: Amazon / Banggood

7. Kondansatör 220uF: Amazon / Banggood

8. Rezistorlar 4.7K və 1M: Amazon / Banggood

9. Push Button: Amazon / Banggood

10. Push-Buttons Cap: Aliexpress

11. Vida Terminalı: Amazon / Banggood

12. Prototip lövhəsi: Amazon / Banggood

13. PCB Stand-off: Amazon / Banggood

14. Heatshrink Boruları: Amazon/ Banggood

15. Soyuducu: Aliexpress

İstifadə olunan alətlər

1. Havya: Amazon / Banggood

2. Clamp Meter: Amazon / Banggood

3. Multimetr: Amazon / Banggood

4. İsti Hava Blower: Amazon / Banggood

5. Tel kəsici: Amazon / Banggood

6. Tel Sıyırıcı: Amazon / Banggood

Addım 1: Şematik Diaqram

Bütün sxem aşağıdakı hissələrə bölünür:

1. Güc Təchizatı Dövrü

2. Sabit Cərəyan Yük Dövrəsi

3. Batareya Gerilim Ölçmə Dövrü

4. İstifadəçi interfeysi dövrəsi

5. Buzzer Circuit

1. Güc Təchizatı Dövrü

Enerji təchizatı dövrəsi bir DC Jack (7-9V) və iki filtr kondansatörü C1 və C2-dən ibarətdir. Güc çıxışı (Vin) Arduino pin Vin -ə bağlıdır. Burada gərginliyi 5V-a endirmək üçün Arduino bort gərginlik tənzimləyicisini istifadə edirəm.

2. Sabit Cərəyan Yük Dövrəsi

Dövrün əsas komponenti, iki əməliyyat gücləndiricisini ehtiva edən Op-amp LM358-dir. Arduino pin D10-dan PWM siqnalı aşağı ötürücü filtrlə (R2 və C6) süzülür və ikinci əməliyyat gücləndiricisinə verilir. İkinci op-amp-in çıxışı gərginlik izləyicisi konfiqurasiyasında birinci op-amp-ə qoşulur. LM358 -in enerji təchizatı C5 ayıran kondansatörlə süzülür.

İlk op-amp, R1 və Q1, sabit bir cərəyan yük dövrəsi qurur. Beləliklə, indi PWM siqnal nəbzi genişliyini dəyişdirərək yük müqavimətindən (R1) keçən cərəyanı idarə edə bilərik.

3. Batareya Gerilim Ölçmə Dövrü

Batareya gərginliyi Arduino analog giriş pin A0 ilə ölçülür. ADC dönüşüm performansını pisləşdirə bilən sabit cərəyan yük dövrəsindən gələn səsləri süzmək üçün iki kondansatör C3 və C4 istifadə olunur.

4. İstifadəçi interfeysi dövrəsi

İstifadəçi interfeysi dövrəsi iki düymə və 0.96 I2C OLED ekrandan ibarətdir. Yuxarı və Aşağı düyməsi PWM nəbz genişliyini artırmaq və ya azaltmaq üçündür. R3 və R4 Yuxarı və Aşağı basmaq üçün çəkmə dirənçləridir. düymələr. C7 və C8 düymələri çıxarmaq üçün istifadə olunur Üçüncü düymə (RST) Arduino-nu sıfırlamaq üçün istifadə olunur.

5. Buzzer Circuit

Siqnal dövrəsi testin başlanmasını və bitməsini xəbərdar etmək üçün istifadə olunur. 5V səs siqnalı Arduino rəqəmsal pin D9 -a bağlanır.

Addım 2: Necə işləyir?

Bu nəzəriyyə, vahid gücləndirici olaraq konfiqurasiya edilmiş OpAmp inverting (pin-2) və nonververting (pin-3) girişlərinin gərginlik müqayisəsinə əsaslanır. PWM siqnalını tənzimləyərək ters çevrilməyən girişə tətbiq olunan gərginliyi təyin edərkən, opampın çıxışı MOSFET qapısını açır. MOSFET açıldıqda, cərəyan R1-dən keçir, OpAmp-ə mənfi rəy verən bir gerilim düşməsi yaradır. MOSFET-i elə idarə edir ki, ters və ters olmayan girişlərindəki gərginliklər bərabər olsun. Beləliklə, yük müqavimətindən keçən cərəyan, OpAmp-in ters çevrilməyən girişindəki gərginliklə mütənasibdir.

Arduinodan PWM siqnalı aşağı keçidli bir filtr dövrəsi (R2 və C1) istifadə edərək süzülür. PWM siqnalının və filtr dövrəsinin performansını yoxlamaq üçün DSO ch-1-ni girişə və ch-2-ni filtr dövrəsinin çıxışına bağladım. Çıxış dalğa forması yuxarıda göstərilmişdir.

Addım 3: Tutum Ölçmə

Burada Batareya aşağı səviyyəli eşik gərginliyinə (3.2V) boşaldılır.

Batareya Tutumu (mAh) = Saatlarda mA x Zamanında (T) Cari (I)

Yuxarıdakı tənlikdən aydın olur ki, batareya tutumunu (mAh) hesablamaq üçün cərəyanı mA ilə və Saatda saatı bilmək lazımdır. Dizayn edilmiş bir dövrə sabit bir cərəyan yük dövrəsidir, buna görə boşaltma cərəyanı sınaq müddəti ərzində sabit olaraq qalır.

Boşaltma axını Yuxarı və Aşağı Düyməsinə basaraq tənzimlənə bilər. Vaxt müddəti Arduino kodunda bir taymer istifadə edərək ölçülür.

Addım 4: Dövrə qurun

Əvvəlki addımlarda, dövrədəki komponentlərin hər birinin funksiyasını izah etmişəm. Son lövhəni düzəltmək üçün atlamadan əvvəl, əvvəlcə bir çörək taxtasında dövrə sınayın. Dövrə çörək taxtasında mükəmməl işləyirsə, prototip lövhəsindəki komponentləri lehimləmək üçün hərəkət edin.

7cm X 5cm prototip lövhəsindən istifadə etdim.

Nanonun quraşdırılması: Əvvəlcə hər birində 15 sancaq olan iki sıra dişi başlıq pinini kəsin. Başlıqları kəsmək üçün diaqonal bir kəsici istifadə etdim. Sonra başlıq sancaqlarını lehimləyin. İki ray arasındakı məsafənin Arduino nanoya uyğun olduğundan əmin olun.

OLED Ekranın quraşdırılması: 4 başlı qadın başlığı kəsin. Sonra şəkildə göstərildiyi kimi lehimləyin.

Terminalların və komponentlərin montajı: Şəkildə göstərildiyi kimi qalan komponentləri lehimləyin.

Kablolama: Kabelləri sxematik olaraq edin. Kabel qurmaq üçün rəngli tellərdən istifadə etdim ki, onları asanlıqla tanıyım.

Addım 5: OLED Ekran

Batareya gərginliyini, boşalma cərəyanını və tutumunu göstərmək üçün 0.96 OLED ekran istifadə etdim. 128x64 qətnaməyə malikdir və Arduino ilə ünsiyyət qurmaq üçün I2C avtobusundan istifadə edir. Arduino Uno -da iki pin SCL (A5), SDA (A4) istifadə olunur. ünsiyyət üçün.

Parametrləri göstərmək üçün Adafruit_SSD1306 kitabxanasından istifadə edirəm.

Əvvəlcə Adafruit_SSD1306 yükləməlisiniz. Sonra quraşdırdı.

Bağlantılar aşağıdakı kimi olmalıdır

Arduino OLED

5V -VCC

GND GND

A4- SDA

A5- SCL

Addım 6: Xəbərdarlıq üçün səs siqnalı

Testin başlaması və yarışması zamanı siqnallar vermək üçün piezo səs siqnalı istifadə olunur. Siqnalın iki terminalı var, biri uzundur - müsbət, qısa ayağı - mənfi. Yeni səs siqnalı üzərindəki etiket də müsbət terminalı göstərmək üçün " +" işarəsi ilə işarələnmişdir.

Prototip lövhəsində səs siqnalı yerləşdirmək üçün kifayət qədər yer olmadığından, iki teldən istifadə edərək səs siqnalını əsas dövrə lövhəsinə bağladım. Çılpaq əlaqəni izolyasiya etmək üçün istilik büzücü borulardan istifadə etdim.

Bağlantılar aşağıdakı kimi olmalıdır

Arduino Buzzer

D9 müsbət terminal

GND mənfi terminalı

Addım 7: Çıxışların qurulması

Lehim və naqildən sonra dayaqları 4 küncdə quraşdırın. Yerdən lehimləmə birləşmələrinə və tellərə kifayət qədər boşluq təmin edəcək.

Addım 8: PCB Dizaynı

PCED düzülüşünə keçdikdən sonra EasyEDA onlayn proqramını istifadə edərək sxemi çəkdim.

Şematik olaraq əlavə etdiyiniz bütün komponentlər orada olmalı, üst -üstə yığılmış, yerləşdirilməyə və yönləndirilməyə hazır olmalıdır. Yastıqlarından tutaraq komponentləri sürükləyin. Sonra düzbucaqlı bir sərhəd xəttinin içərisinə qoyun.

Bütün komponentləri lövhədə minimum yer tutacaq şəkildə yerləşdirin. Kartın ölçüsü nə qədər kiçik olsa, PCB istehsal dəyəri daha ucuz olacaq. Bu lövhənin bir korpusa quraşdırıla biləcəyi bəzi montaj delikləri varsa faydalı olar.

İndi marşrut etməlisiniz. Marşrutlaşdırma bütün bu prosesin ən əyləncəli hissəsidir. Bir tapmacanı həll etmək kimidir! İzləmə vasitəsindən istifadə edərək bütün komponentləri birləşdirməliyik. İki fərqli yolun üst -üstə düşməməsi və parçaları qısaltması üçün həm üst, həm də alt qatdan istifadə edə bilərsiniz.

Lövhəyə mətn əlavə etmək üçün İpək qatından istifadə edə bilərsiniz. Ayrıca, bir şəkil faylı əlavə edə bilərik, buna görə də veb saytımın loqotipinin lövhəsində çap olunmaq üçün bir şəkil əlavə edirəm. Sonda, mis sahə alətindən istifadə edərək, PCB -nin torpaq sahəsini yaratmalıyıq.

PCBWay -dan sifariş edə bilərsiniz.

5 ABŞ dolları məbləğində kupon əldə etmək üçün indi PCBWay -a daxil olun. Bu o deməkdir ki, ilk sifarişiniz pulsuzdur, yalnız çatdırılma haqqını ödəməlisiniz.

Sifariş verdiyiniz zaman işimə töhfə verdiyim üçün PCBWay -dən 10% ianə alacağam. Kiçik köməyiniz məni gələcəkdə daha möhtəşəm işlər görməyə sövq edə bilər. Əməkdaşlığınız üçün təşəkkür edirik.

Addım 9: PCB yığın

Lehimləmə üçün, layiqli bir Lehimləmə Dəmiri, Lehim, Nipper və multimetreye ehtiyacınız olacaq, komponentləri hündürlüyünə görə lehimləmək yaxşı bir tətbiqdir. Kiçik hündürlükdəki komponentləri əvvəlcə lehimləyin.

Komponentləri lehimləmək üçün aşağıdakı adımları yerinə yetirə bilərsiniz.

1. Komponent ayaqlarını deliklərindən itələyin və PCB -ni arxa tərəfə çevirin.

2. Lehimləmə dəmirinin ucunu yastığın və komponentin ayağının qovşağına tutun.

3. Lehimi maşının içərisinə keçirin ki, qurğunun ətrafına axsın və yastığı örtsün. Hər tərəfə axdıqdan sonra ucunu uzaqlaşdırın.

Addım 10: Proqram və Kitabxanalar

Əvvəlcə əlavə edilmiş Arduino Kodunu yükləyin. Sonra aşağıdakı kitabxanaları yükləyin və quraşdırın.

Kitabxanalar:

Aşağıdakı kitabxanaları yükləyin və quraşdırın:

1. JC_Button:

2. Adafruit_SSD1306:

Kodda aşağıdakı iki şeyi dəyişdirməlisiniz.

1. Cari Array dəyərləri: Bu, bir multimetrenin batareyaya ardıcıl olaraq bağlanması ilə edilə bilər. Yuxarı düyməsini basın və cari ölçün, cari dəyərlər serialın elementləridir.

2. Vcc: Arduino 5V pinindəki gərginliyi ölçmək üçün bir multimetrdən istifadə edirsiniz. Mənim vəziyyətimdə 4.96V -dir.

20.11.2019 tarixində yeniləndi

Batareya kimyasına görə koddakı Low_BAT_Level dəyərini dəyişə bilərsiniz. Aşağıda göstərilən kəsmə gərginliyi üzərində bir az marj götürmək daha yaxşıdır.

Müxtəlif Lityum-İon Batareya kimyaları üçün boşaltma dərəcələri və kəsilmə gərginlikləri:

1. Lityum kobalt oksidi: 1C axıdma sürətində kəsmə gərginliyi = 2.5V

2. Lityum Manqan Oksidi: 1C axıdma sürətində kəsmə gərginliyi = 2.5V

3. Lityum Dəmir Fosfat: 1C axıdma sürətində kəsmə gərginliyi = 2.5V

4. Lityum Titanat: 1C axıdma sürətində kəsmə gərginliyi = 1.8V

5. Lityum Nikel Manqan Kobalt Oksidi: 1C axıdma sürətində kəsmə gərginliyi = 2.5V

6. Lityum Nikel Kobalt Alüminium Oksid: 1C axıdma sürətində kəsmə gərginliyi = 3.0V

01.04.2020 tarixində yeniləndi

jcgrabo, dəqiqliyi artırmaq üçün orijinal dizaynda bəzi dəyişikliklər təklif etdi. Dəyişikliklər aşağıda verilmişdir:

1. Dəqiq bir istinad (LM385BLP-1.2) əlavə edin və A1-ə qoşun. Quraşdırma zamanı 1.215 volt olduğu bilinən dəyərini oxuyun və sonra Vcc -i hesablayın və bununla da Vcc ölçmək ehtiyacını aradan qaldırın.

2. 1 ohm 5% rezistoru 1 ohm 1% güc rezistoru ilə əvəz edin və bununla da müqavimətin dəyərindən asılı olan səhvləri azaldın.

3. Hər bir cari addım üçün (5 artımlarla) sabit bir PWM dəyərləri dəsti istifadə etmək əvəzinə, bu cari dəyərləri mümkün qədər yaxınlaşdırmaq üçün lazımi PWM dəyərlərini hesablamaq üçün istifadə olunan istədiyiniz cərəyan dəyərlərinin bir sıra yaradın. Hesablanmış PWM dəyərləri ilə əldə ediləcək faktiki cari dəyərləri hesablayaraq bunu izlədi.

Yuxarıdakı dəyişiklikləri nəzərə alaraq kodu yenidən nəzərdən keçirdi və şərh bölməsində paylaşdı. Yenilənmiş kod aşağıda əlavə edilmişdir.

Layihəmə dəyərli töhfəniz üçün çox təşəkkür edirəm jcgrabo. Ümid edirəm ki, bu təkmilləşdirmə daha çox istifadəçi üçün faydalı olacaq.

Addım 11: Nəticə

Dövrəni sınamaq üçün əvvəlcə ISDT C4 Şarj Cihazımdan istifadə edərək yaxşı bir Samsung 18650 batareyası doldurdum. Sonra batareyanı batareya terminalına qoşun. İndi tələbinizə uyğun olaraq cərəyanı təyin edin və "YUKARI" düyməsini çox basıb saxlayın. Sonra bir bip səsi eşitməlisiniz və test proseduru başlayır. Test zamanı OLED ekranındakı bütün parametrləri izləyəcəksiniz. Batareya, gərginliyi aşağı həddə (3.2V) çatana qədər boşalacaq. Test prosesi iki uzun bip ilə tamamlanacaq.

Qeyd: Layihə hələ inkişaf mərhələsindədir. Hər hansı bir inkişaf üçün mənə qoşula bilərsiniz. Hər hansı bir səhv və ya səhv varsa şərh yazın. Bu layihə üçün bir PCB hazırlayıram. Layihə haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün bağlı qalın.

Təlimatımın faydalı olacağına ümid edirəm. İstəsəniz paylaşmağı unutmayın:) Daha çox DIY layihələri üçün abunə olun. Çox sağ ol.