DIY Arduino Batareya Ölçmə Cihazı - V1.0: 12 Addım (Şəkillərlə)

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

[Video oynat] Günəş layihələrimdə yenidən istifadə etmək üçün çoxlu köhnə batareyaları (18650) xilas etdim. Batareya paketindəki yaxşı hüceyrələri müəyyən etmək çox çətindir. Daha əvvəl Power Bank Instructable -dən birində, yaxşı hüceyrələri gərginliklərini ölçməklə necə tanımaq olar, amma bu üsul heç də etibarlı deyil. Mən, həqiqətən, hər bir hüceyrənin gərginliyini yox, dəqiq tutumunu ölçmək üçün bir yol istədim.

30.10.2019 tarixində yeniləmə

Yeni versiyamı görə bilərsiniz

Bir neçə həftə əvvəl, mən layihəni əsaslardan başladım. Bu versiya Ohms Qanununa əsaslanan həqiqətən sadədir. Test cihazının dəqiqliyi 100% mükəmməl olmayacaq, amma istifadə edilə bilən ağlabatan nəticələr verir və digər batareya ilə müqayisədə, köhnə bir batareya paketindəki yaxşı hüceyrələri asanlıqla müəyyən edə bilərsiniz. İşim zamanı başa düşdüm ki, təkmilləşdirilə bilən çox şey var. Gələcəkdə bu işləri həyata keçirməyə çalışacağam. Amma hələlik bundan məmnunam. Ümid edirəm ki, bu kiçik test cihazı faydalı olacaq, buna görə də hamınızla paylaşıram. Qeyd: Pis batareyaları düzgün şəkildə atın. -Çox partlayıcı və təhlükəli olan batareya. Mülkiyyət itkisinə, ziyana və ya can itkisinə görə məsuliyyət daşımıram. Bu təlimat, şarj edilə bilən lityum-ion texnologiyası haqqında məlumat sahibi olanlar üçün yazılmışdır. Təhlükəsiz qalın.

Addım 1: Lazım olan hissələr və alətlər:

Lazım olan hissələr: 1. Arduino Nano (Gear Best / Banggood) 2. 0.96 OLED Ekran (Amazon / Banggood) 3. MOSFET - IRLZ44 (Amazon) 4. Rezistorlar (4 x 10K, 1 / 4W) (Amazon / Banggood) 5. Güc Rezistoru (10R, 10W) (Amazon) 6. Vida Terminalları (3 Nos) (Amazon / Banggood) 7. Buzzer (Amazon / Banggood) 8. Prototip lövhəsi (Amazon / Banggood) 9. 18650 Batareya Tutacağı (Amazon)

10. 18650 Batareya (GearBest / Banggood) 11. Aralıqlar (Amazon / Banggood) Lazım olan vasitələr: 1. Tel Kesici / Stripper (Gear Best) 2. Lehimləmə Dəmir (Amazon / Banggood) İstifadə Edilən Alət: IMAX Balans Şarj Cihazı (Gearbest / Banggood)

İnfraqırmızı termometr silahı (Amazon /Gearbest)

Addım 2: Şematik və İş

Sxematik:

Sxemanı asanlıqla başa düşmək üçün onu dəlikli bir lövhəyə də çəkmişəm. Komponentlərin və naqillərin mövqeləri mənim lövhəmə bənzəyir. Yalnız istisnalar siqnal və OLED ekrandır. Həqiqi lövhədə, içəridədirlər, amma sxematik olaraq kənarda yatırlar.

Dizayn Arduino Nanoya əsaslanan çox sadədir. Batareya parametrlərini göstərmək üçün OLED displeydən istifadə olunur. 3 vintli terminal batareyanı bağlamaq və yük müqavimətini göstərmək üçün istifadə olunur. Bir siqnal fərqli siqnallar vermək üçün istifadə olunur. Yük müqavimətindəki gərginliyi izləmək üçün iki gərginlik bölücü dövrə istifadə olunur. MOSFET -in funksiyası, yük müqavimətini batareya ilə bağlamaq və ya ayırmaqdır.

İş:

Arduino batareyanın vəziyyətini yoxlayır, əgər batareya yaxşıdırsa, MOSFET -i AÇMA əmrini verin. Akımın batareyanın müsbət terminalından rezistordan keçməsinə imkan verir və MOSFET daha sonra mənfi terminala gedən yolu tamamlayır. Bu, batareyanı bir müddət boşaldır. Arduino, yük müqavimətindəki gərginliyi ölçür və sonra boşaltma cərəyanını tapmaq üçün müqavimətə bölünür. Milliamp-saat (tutum) dəyərini əldə etmək üçün bunu zamanla vurun.

Addım 3: Gərginlik, cərəyan və tutum ölçülməsi

Gərginlik ölçülməsi

Yük müqavimətindəki gərginliyi tapmalıyıq. Gərginlik iki gərginlik bölücü dövrə istifadə edərək ölçülür. Hər biri 10k olan iki rezistordan ibarətdir. Bölücünün çıxışı Arduino analog pin A0 və A1 -ə bağlıdır.

Arduino analoq pin 5V -ə qədər gərginliyi ölçə bilər, bizim vəziyyətimizdə maksimum gərginlik 4.2V (tam dolu). O zaman soruşa bilərsiniz ki, niyə lazımsız olaraq iki bölücü istifadə edirəm. Səbəb, gələcək planımın çox kimyalı batareya üçün eyni test cihazını istifadə etməsidir. Beləliklə, bu dizayn məqsədimə çatmaq üçün asanlıqla uyğunlaşdırıla bilər.

Cari Ölçmə:

Cərəyan (I) = Gərginlik (V) - MOSFET / Müqavimət (R) boyunca gerilim düşməsi

Qeyd: MOSFET üzərindəki gərginlik düşməsinin əhəmiyyətsiz olduğunu düşünürəm.

Burada V = yük müqavimətindəki gərginlik və R = 10 Ohm

Alınan nəticə amperdədir. Milliamperə çevirmək üçün 1000 -ə vurun.

Beləliklə, maksimum axıdılma cərəyanı = 4.2 / 10 = 0.42A = 420mA

Tutum Ölçmə:

Saxlanan Yük (Q) = Cari (I) x Zaman (T).

Artıq cərəyanı hesablamışıq, yuxarıdakı tənlikdə bilinməyən tək şey zamandır. Arduino'daki millis () funksiyası keçən vaxtı ölçmək üçün istifadə edilə bilər.

Addım 4: Yük Direncinin seçilməsi

Yük müqavimətinin seçimi, ehtiyacımız olan boşaltma cərəyanının miqdarından asılıdır. Tutaq ki, batareyanı 500 mA -da boşaltmaq istəyirsən, rezistorun dəyəri belədir

Müqavimət (R) = Maksimum Batareya Gərginliyi / Boşalma Cərəyanı = 4.2 /0.5 = 8.4 Ohm

Rezistorun bir az güc sərf etməsi lazımdır, buna görə də bu vəziyyətdə ölçünün əhəmiyyəti yoxdur.

İstilik yayılır = I^2 x R = 0.5^2 x 8.4 = 2.1 Watt

Bir az marj saxlayaraq 5W seçə bilərsiniz. Daha çox təhlükəsizlik istəyirsinizsə, 10W istifadə edin.

O vaxt stokumda olduğu üçün 8.4 Ohm əvəzinə 10 Ohm, 10W müqavimət istifadə etdim.

Addım 5: MOSFET -in seçilməsi

Burada MOSFET bir keçid kimi çıxış edir. Arduino pin D2 -dən gələn rəqəmsal çıxış açarı idarə edir. 5V (YÜKSƏK) siqnalı MOSFET -in qapısına verildikdə, cərəyanın batareyanın müsbət terminalından rezistordan keçməsinə imkan verir və MOSFET daha sonra mənfi terminala gedən yolu tamamlayır. Bu, batareyanı bir müddət boşaldır. Beləliklə, MOSFET, həddindən artıq istiləşmədən maksimum boşalma axını idarə edə biləcək şəkildə seçilməlidir.

Mən n-kanal məntiq səviyyəli güc MOSFET-IRLZ44 istifadə etdim. L, MOSFET -in məntiq səviyyəsi olduğunu göstərir. MOSFET məntiq səviyyəsi, bir mikro nəzarətçinin məntiq səviyyəsindən tam olaraq açılmaq üçün nəzərdə tutulduğunu bildirir. Standart MOSFET (IRF seriyası və s.) 10V -dan işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Bir IRF seriyalı MOSFET istifadə edirsinizsə, Arduinodan 5V tətbiq edərək tam açılmayacaq. Demək istəyirəm ki, MOSFET nominal cərəyanı daşımayacaq. Bu MOSFET -ləri tənzimləmək üçün qapı gərginliyini artırmaq üçün əlavə bir dövrə ehtiyacınız var.

Buna görə IRLZ44 deyil, məntiq səviyyəsində bir MOSFET istifadə etməyi məsləhət görürəm. Hər hansı digər MOSFET -dən də istifadə edə bilərsiniz.

Addım 6: OLED Ekran

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

Parametrləri göstərmək üçün U8glib kitabxanasından istifadə edirəm. Əvvəlcə U8glib kitabxanasını yükləməlisiniz. Onu quraşdırdı.

OLED displeyə və Arduinoya başlamaq istəyirsinizsə, bura vurun

Bağlantılar aşağıdakı kimi olmalıdır

Arduino OLED

5V -Vcc

GND GND

A4- SDA

A5- SCL

Addım 7: Xəbərdarlıq üçün səs siqnalı

Fərqli xəbərdarlıq və ya xəbərdarlıq vermək üçün piezo səs siqnalı istifadə olunur

1. Batareyanın aşağı gərginliyi

2. Batareya Yüksək Gərginliyi

3. Batareya yoxdur

Səs siqnalının iki terminalı var, uzun biri pozitiv, qısa ayağı mənfi. Yeni səs siqnalı üzərindəki etiketdə də müsbət terminalı göstərmək üçün " +" işarəsi var.

Bağlantılar aşağıdakı kimi olmalıdır

Arduino Buzzer

D9 müsbət terminal

GND mənfi terminalı

Arduino Sketch -də PWM siqnalını səs siqnalına göndərən, kiçik bir gecikmə gözləyən, sonra söndürən, sonra başqa bir kiçik gecikmə olan ayrı bir funksiya bip () istifadə etdim. Beləliklə, bir dəfə səslənir.

Addım 8: Dövrə qurun

Əvvəlki addımlarda, dövrədəki komponentlərin hər birinin funksiyasını izah etmişəm. Son lövhəni düzəltmək üçün atlamadan əvvəl, ilk növbədə çörək lövhəsində dövrə sınayın, əgər sxem çörək lövhəsində mükəmməl işləyirsə, sonra protip lövhəsindəki komponentləri lehimləmək üçün hərəkət edin.

7sm X 5sm prototip lövhəsindən istifadə etdim.

Nanonun Quraşdırılması: Əvvəlcə hər birində 15 sancaq olan iki sıra dişi başlıq pinini kəsin. Başlıqları kəsmək üçün diaqonal bir ucu istifadə etdim. Sonra başlıq pinlərini 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. Kabelləri düzəltmək üçün rəngli tellərdən istifadə etdim ki, onları asanlıqla tanıyım.

Addım 9: Qarşılaşmaların qurulması

Lehim və naqildən sonra dayaqları 4 küncdə quraşdırın ki, yerdən lehimləmə birləşmələrinə və tellərə kifayət qədər boşluq yaradacaq.

Addım 10: Proqram təminatı

Proqram aşağıdakı vəzifələri yerinə yetirir

1. Gərginliyi ölçün

ADC -dən 100 nümunə götürmək, əlavə etmək və nəticəni ortalamaq. Bu səs -küyü azaltmaq üçün edilir.

2. Xəbərdarlıq vermək və ya boşaltma dövrünə başlamaq üçün batareyanın vəziyyətini yoxlayın

Xəbərdarlıqlar

i) Aşağı V!: Batareya gərginliyi ən aşağı boşalma səviyyəsindən aşağıdırsa (Li Ion üçün 2.9V)

ii) Yüksək V!: Batareya gərginliyi tam doldurulmuş vəziyyətdən yüksəkdirsə

iii) Batareya yoxdur!: Batareya tutacağı boşdursa

Boşaltma dövrü

Batareya gərginliyi aşağı gərginlik (2.9V) və yüksək voltag (4.3V) içərisindədirsə, boşalma dövrü başlayır. Daha əvvəl izah edildiyi kimi cərəyanı və tutumu hesablayın.

3. Parametrləri OLED -də göstərin

4. Serial monitorda məlumatların qeydiyyatı

Aşağıda əlavə olunan Arduino Kodunu yükləyin.

Addım 11: Serial məlumatlarının ixracı və Excel Vərəqində Plotting

Dövrəni yoxlamaq üçün əvvəlcə IMAX Şarj Cihazımdan istifadə edərək yaxşı bir Samsung 18650 batareyası doldurdum. Sonra batareyanı yeni test cihazına qoyun. Bütün boşaltma prosesini təhlil etmək üçün serial məlumatlarını bir elektron tabloya ixrac edirəm. Sonra boşalma əyrisini qoydum. Nəticə həqiqətən möhtəşəmdir. Bunu etmək üçün PLX-DAQ adlı bir proqramdan istifadə etdim. Buradan yükləyə bilərsiniz.

PLX-DAQ-dan necə istifadə edəcəyinizi öyrənmək üçün bu təlimatdan keçə bilərsiniz. Çox sadədir.

Qeyd: Yalnız Windows -da işləyir.

Addım 12: Nəticə

Bir neçə testdən sonra test nəticəsinin olduqca ağlabatan olduğu qənaətinə gəldim. Nəticə markalı batareya tutumu test cihazının nəticəsindən 50-70 mAh -dır. IR temperaturlu silahdan istifadə edərək yük müqavimətindəki temperatur artımını da ölçdüm, maksimum dəyər 51 dərəcə C.

Bu dizaynda boşalma cərəyanı sabit deyil, batareyanın gərginliyindən asılıdır, buna görə də qurulmuş boşalma əyrisi batareya istehsalı məlumat vərəqində verilən boşalma əyrisinə bənzəmir. Yalnız bir Li İon Batareyasını dəstəkləyir.

Gələcək versiyamda yuxarıdakı qısa şərhləri V1.0 -da həll etməyə çalışacağam.

Kredit: YouTube -dakı layihəsi məni bu layihəyə başlamağa ilham verən Adam Welch -ə kredit vermək istərdim. Onun YouTube videosunu izləyə bilərsiniz.

Zəhmət olmasa hər hansı bir təkmilləşdirmə təklif edin. Hər hansı bir səhv və ya səhv varsa şərh yazın.

Ümid edirəm dərsim faydalıdır. İstəsəniz paylaşmağı unutmayın:)

Daha çox DIY layihələri üçün abunə olun. Çox sağ ol.