تستر باتری آردوینو با رابط کاربری WEB .: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

امروزه تجهیزات الکترونیکی از باتری های پشتیبان برای نجات وضعیتی که هنگام خاموش شدن تجهیزات و یا به طور تصادفی تجهیزات خاموش شده است ، استفاده می کنند. هنگامی که کاربر روشن می شود ، به نقطه ای که در آن باقی مانده است باز می گردد و بنابراین نه زمان و نه ترتیب انجام وظایف خود را هدر می دهد.

مرحله 1: مقدمه

من پروژه ای را برای اندازه گیری وضعیت باتری ها با ظرفیت و ولتاژهای مختلف با استفاده از روش انجام می دهم: بار DC دو طبقه. این روش شامل کشیدن یک جریان کوچک از باتری به مدت 10 ثانیه و یک جریان زیاد به مدت 3 ثانیه (استانداردهای IEC 61951-1: 2005) است. از این اندازه گیری مقاومت داخلی و در نتیجه وضعیت آن محاسبه می شود.

ایستگاه کاری شامل چندین کانکتور ، یک عدد برای هر نوع باتری و یک رایانه شخصی خواهد بود. برای این کار ، یک رابط کاربری (UI) ضروری است. مهمترین بخش این آموزش UI است زیرا در سایر دستورالعمل ها این روشهای تست باتری توضیح داده شده است. من پردازش را امتحان کردم و نتایج خوبی گرفتم اما تصمیم گرفتم با استفاده از یک وب سرور محلی نرم افزار خود را بسازم و از پتانسیل HTML ، CSS و php استفاده کنم.

مشخص است که ارسال اطلاعات از Arduino به رایانه ویندوز بسیار دشوار است ، اما در نهایت ، من موفق شدم. همه برنامه ها در این آموزش گنجانده شده است.

مرحله 2: چه چیزی را اندازه گیری می کنیم و چگونه

مقاومت داخلی.

هر باتری واقعی دارای مقاومت داخلی است. ما همیشه فرض می کنیم که یک منبع ولتاژ ایده آل است ، یعنی می توان جریان زیادی را با ثابت نگه داشتن ولتاژ اسمی دریافت کرد. با این حال ، اندازه باتری ، خواص شیمیایی ، سن و درجه حرارت همه بر میزان جریانی که یک باتری قادر به تأمین آن است ، تأثیر می گذارد. در نتیجه ، ما می توانیم مدل بهتری از باتری با منبع ولتاژ ایده آل و مقاومت سری ایجاد کنیم ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

باتری با مقاومت داخلی پایین می تواند جریان بیشتری را تأمین کند و سرما را حفظ می کند ، اما باتری با مقاومت بالا باعث گرم شدن باتری و کاهش ولتاژ تحت بار می شود و باعث خاموش شدن زود هنگام می شود.

مقاومت داخلی را می توان از رابطه جریان ولتاژ با دو نقطه در منحنی تخلیه محاسبه کرد.

روش بارگذاری دوطرفه DC با اعمال دو بار تخلیه متوالی از جریانهای مختلف و مدت زمان یک روش جایگزین را ارائه می دهد. ابتدا باتری در جریان کم (0.2 درجه سانتی گراد) به مدت 10 ثانیه و سپس جریان بیشتر (2 درجه سانتی گراد) به مدت 3 ثانیه تخلیه می شود (شکل 2 را ببینید). قانون اهم مقادیر مقاومت را محاسبه می کند. ارزیابی امضای ولتاژ تحت دو شرایط بار ، اطلاعات بیشتری در مورد باتری ارائه می دهد ، اما مقادیر کاملاً مقاوم هستند و وضعیت شارژ (SoC) یا برآورد ظرفیت را نشان نمی دهند. تست بار روش ترجیحی برای باتری هایی است که بارهای DC را تغذیه می کنند.

همانطور که قبلاً گفته شد ، روش های زیادی برای اندازه گیری باتری ها در دستورالعمل های دیگر وجود دارد که می توان آنها را با آردوینو اجرا کرد ، اما در این مورد ، اگرچه ارزیابی کاملی از وضعیت باتری ارائه نمی دهد ، اما مقادیری را که می توان برای برآورد رفتارهای آینده خود استفاده می شود.

مقاومت داخلی با استفاده از رابطه پیدا می شود

جایی که

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

؟ 1-ولتاژ در جریان کم و زمان بیشتری اندازه گیری می شود.

2-ولتاژ اندازه گیری شده در جریان زیاد و زمان کوتاه تر.

؟ 1 - جریان در زمان بیشتری از زمان ؛

؟ 2 - جریان در زمان کوتاه تری از زمان.

مرحله 3: مدار

مدار منبع فعلی است که 0.2 درجه سانتیگراد (در این مورد 4 میلی آمپر) و 2 درجه سانتیگراد (در این حالت 40 میلی آمپر) را از باتری ها تنها با استفاده از یک مدار کنترل شده با سیگنال PWM از آردوینو می گیرد. به این ترتیب می توان تمام باتری های پشتیبان را با C = 20mAh اندازه گیری کرد ، صرف نظر از ولتاژ آنها در محدوده 1.2V تا 4.8V و سایر باتری ها با ظرفیت متفاوت. در نسخه اول ، من از دو ترانزیستور هر کدام با بار برای تخلیه 4 میلی آمپر و دیگری 40 میلی آمپر استفاده کردم. این نوع برای آینده مناسب نبود زیرا آنها می خواستند باتری های دیگر را با ظرفیت های مختلف اندازه گیری کنند و این طرح به تعداد زیادی مقاومت و ترانزیستور نیاز داشت.

مدار با منبع فعلی در شکل 3 نشان داده شده است. فرکانس سیگنال PWM از پین 5 برد آردوینو 940 هرتز است ، به همین دلیل ، Fc فیلتر Low Pass (LPF) 8 هرتز است ، بدین معنی که اولین هارمونیک سیگنال PWM (940 هرتز) 20 دسی بل کاهش می یابد زیرا فیلترهای RC 10 دسی بل تضعیف را در هر دهه ارائه می دهند (هر 10 برابر Fc - تضعیف 10 دسی بل در 80 هرتز و 20 دسی بل در 800 هرتز خواهد بود). ترانزیستور IRFZ44n بزرگ است زیرا در آینده ، باتری های با ظرفیت بیشتر آزمایش می شوند. LM58n ، تقویت کننده عملیاتی دوگانه (OA) ، رابط بین برد Arduino و IRFZ44n است. LPF بین 2 تقویت کننده عملیاتی قرار داده شد تا از جداسازی خوب بین ریزپردازنده و فیلتر اطمینان حاصل شود. در شکل 3 ، پین A1 آردوینو به منبع ترانزیستور IRFZ44n متصل است تا جریان خروجی از باتری را بررسی کند.

همانطور که در عکس بعدی نشان داده شده است ، مدار از 2 قسمت در زیر برد Arduino UNO و بالای منبع فعلی تشکیل شده است. همانطور که می بینید ، در این مدار نه سوئیچ وجود دارد و نه دکمه ، آنها در رابط کاربری کامپیوتر هستند.

این مدار همچنین امکان اندازه گیری ظرفیت باتری را در میلی آمپر ساعت فراهم می کند زیرا منبع جریان دارد و برد آردوینو دارای تایمر است.

مرحله 4: برنامه ها

همانطور که در بالا ذکر شد ، برنامه از یک طرف UI ساخته شده با HTML ، CSS و در طرف دیگر طرح آردوینو دارد. رابط کاربری در حال حاضر بسیار ساده است ، زیرا فقط اندازه گیری مقاومت داخلی را انجام می دهد ، در آینده عملکردهای بیشتری را انجام می دهد.

صفحه اول دارای یک لیست کشویی است ، جایی که کاربر ولتاژ باتری را برای اندازه گیری انتخاب می کند (شکل 4). صفحه اول برنامه HTML ، BatteryTesterInformation.html نامیده می شود. همه باتری ها دارای ظرفیت 20 میلی آمپر ساعت هستند.

صفحه دوم ، BatteryTesterMeasurement.html.

در صفحه دوم ، باتری به کانکتور نشان داده شده متصل شده و اندازه گیری را شروع کنید (دکمه START). در حال حاضر ، این چراغ شامل نمی شود زیرا فقط یک کانکتور دارد ، اما در آینده ، آنها کانکتورهای بیشتری خواهند داشت.

پس از کلیک بر روی دکمه START ، ارتباط با برد Arduino آغاز می شود. در همین صفحه ، هنگامی که برد آردوینو نتایج آزمایش باتری را ارسال می کند و دکمه های START و CANCEL پنهان می شوند ، فرم نتایج اندازه گیری نشان داده می شود. دکمه BACK برای شروع آزمایش باتری دیگر استفاده می شود.

عملکرد برنامه بعدی ، PhpConnect.php ، ارتباط با برد آردوینو ، انتقال و دریافت داده ها از بردهای و سرور وب آردوینو است.

توجه: انتقال از کامپیوتر به آردوینو سریع است اما انتقال از آردوینو به رایانه 6 ثانیه تأخیر دارد. من سعی می کنم این وضعیت آزاردهنده را برطرف کنم. لطفاً ، هرگونه کمک بسیار قابل قدردانی است.

و طرح آردوینو ، BatteryTester.ino.

وقتی مقاومت داخلی حاصل 2 برابر بیشتر از مقدار اولیه (باتری جدید) باشد ، باتری خراب است. به این معنا که اگر باتری مورد آزمایش 10 اهم یا بیشتر داشته باشد و طبق مشخصات ، این نوع باتری باید 5 اهم داشته باشد ، آن باتری خراب است.

این رابط کاربری بدون مشکل با FireFox و Google آزمایش شد. من xampp و wampp را نصب کردم و در هر دو به خوبی اجرا می شود.

مرحله 5: نتیجه گیری

این نوع توسعه با استفاده از رابط کاربری بر روی رایانه دارای مزایای زیادی است زیرا به کاربر اجازه می دهد از کارهایی که انجام می دهند راحت تر درک کند و همچنین از اجزای گران قیمت که نیاز به تعامل مکانیکی دارند اجتناب کند ، که آنها را مستعد شکستن می کند.

گام بعدی این توسعه افزودن اتصالات و اصلاح برخی از قسمت های مدار برای آزمایش سایر باتری ها و اضافه کردن یک شارژر باتری نیز است. پس از آن ، PCB طراحی و سفارش داده می شود.

رابط کاربری دارای تغییرات بیشتری خواهد بود که شامل صفحه شارژر باتری می شود

لطفاً ، هرگونه ایده ، بهبود یا اصلاح ، برای بهبود این کار ، از اظهار نظر دریغ نکنید. از طرف دیگر ، اگر سوالی دارید ، از من بپرسید ، من تا آنجا که می توانم به آن پاسخ می دهم.