تست کننده ظرفیت باتری آردوینو DIY - V1.0: 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

[پخش ویدئو] من تعداد زیادی باتری قدیمی (18650) را نجات داده ام تا از آنها در پروژه های خورشیدی خود استفاده مجدد کنم. تشخیص سلولهای خوب در بسته باتری بسیار دشوار است. قبلاً در یکی از پاوربانک های آموزشی خود گفته ام که چگونه سلول های خوب را با اندازه گیری ولتاژ آنها تشخیص دهیم ، اما این روش اصلاً قابل اعتماد نیست. بنابراین من واقعاً راهی می خواستم که ظرفیت دقیق هر سلول را به جای ولتاژ آنها اندازه گیری کنم.

به روز رسانی در 30.10.2019

می توانید نسخه جدید من را ببینید

چند هفته پیش ، من پروژه را از اصول اولیه شروع کردم. این نسخه واقعاً ساده است ، که بر اساس قانون اهم است. دقت تستر 100 perfect کامل نخواهد بود ، اما نتایج معقولی را ارائه می دهد که می توان از آن استفاده کرد و در مقایسه با باتری دیگر ، بنابراین شما به راحتی می توانید سلولهای خوب را در یک باتری قدیمی شناسایی کنید. در طول کار من متوجه شدم ، چیزهای زیادی وجود دارد که می توان آنها را بهبود بخشید. در آینده سعی خواهم کرد آن موارد را پیاده سازی کنم. اما در حال حاضر ، من از آن راضی هستم. امیدوارم این تستر کوچک مفید واقع شود ، بنابراین آن را با همه شما به اشتراک می گذارم. توجه: لطفاً باتری های خراب را به درستی دور بریزید. سلب مسئولیت: لطفاً توجه داشته باشید که شما با Li کار می کنید باتری یون که بسیار منفجره و خطرناک است. من در صورت هرگونه مسئولیتی نمی توانم در قبال از دست دادن اموال ، خسارت یا از دست دادن جانی مسئولیت داشته باشم. این آموزش برای کسانی که در زمینه فناوری لیتیوم یون قابل شارژ اطلاعات دارند نوشته شده است. لطفاً اگر مبتدی هستید این کار را انجام ندهید. ایمن بمانید.

مرحله 1: قطعات و ابزار مورد نیاز:

قطعات مورد نیاز: 1. آردوینو نانو (Gear Best / Banggood) 2. صفحه نمایش 0.96 اینچی OLED (آمازون / Banggood) 3. MOSFET - IRLZ44 (آمازون) 4. مقاومت (4 x 10K ، 1 / 4W) (Amazon / Banggood) 5. مقاومت در برابر قدرت (10R ، 10W) (آمازون) 6. پایانه های پیچ (3 شماره) (آمازون / Banggood) 7. زنگ (آمازون / Banggood) 8. تخته پروتوتایپ (آمازون / Banggood) 9. 18650 دارنده باتری (آمازون)

10. باتری 18650 (GearBest / Banggood) 11. فاصله دهنده (آمازون / Banggood) ابزار مورد نیاز: 1. Wire Cutter / Stripper (Gear Best) 2. آهن لحیم کاری (Amazon / Banggood) ابزار مورد استفاده: IMAX Balance Charger (Gearbest / Banggood)

تفنگ دماسنج مادون قرمز (آمازون /Gearbest)

مرحله 2: شماتیک و کار

شماتیک:

برای درک آسان طرحواره ، آن را روی یک تخته سوراخ دار نیز کشیده ام. موقعیت اجزا و سیم کشی مشابه برد واقعی من است. تنها استثناء آن زنگ و صفحه نمایش OLED است. در صفحه اصلی ، آنها در داخل هستند ، اما در طرح کلی ، آنها بیرون دراز کشیده اند.

طراحی بسیار ساده ای است که بر اساس آردوینو نانو طراحی شده است. صفحه نمایش OLED برای نمایش پارامترهای باتری استفاده می شود. 3 پایانه پیچ برای اتصال باتری و مقاومت در برابر بار استفاده می شود. زنگ برای دادن هشدارهای مختلف استفاده می شود. دو مدار تقسیم کننده ولتاژ برای نظارت بر ولتاژهای مقاومت بار استفاده می شود. عملکرد MOSFET اتصال یا قطع مقاومت در برابر بار با باتری است.

کار کردن:

آردوینو وضعیت باتری را بررسی می کند ، اگر باتری خوب است ، دستور روشن کردن MOSFET را بدهید. این اجازه می دهد تا جریان از پایانه مثبت باتری ، از طریق مقاومت عبور کند و MOSFET سپس مسیر بازگشت به ترمینال منفی را تکمیل می کند. این امر باعث می شود باتری در مدت زمان مشخصی تخلیه شود. آردوینو ولتاژ مقاومت مقاومت را اندازه گیری می کند و سپس بر مقاومت تقسیم می شود تا جریان تخلیه را دریابد. این عدد را در زمان ضرب کنید تا مقدار میلی آمپر ساعت (ظرفیت) را بدست آورید.

مرحله 3: اندازه گیری ولتاژ ، جریان و ظرفیت

اندازه گیری ولتاژ

ما باید ولتاژ مقاومت مقاومت را پیدا کنیم. ولتاژها با استفاده از دو مدار تقسیم ولتاژ اندازه گیری می شوند. این شامل دو مقاومت با ارزش 10k هر کدام است. خروجی از تقسیم کننده به پین آنالوگ آردوینو A0 و A1 متصل می شود.

پین آنالوگ آردوینو می تواند ولتاژ را تا 5 ولت اندازه گیری کند ، در مورد ما حداکثر ولتاژ 4.2 ولت (کاملاً شارژ) است. سپس ممکن است بپرسید که چرا من بی جهت از دو تقسیم کننده استفاده می کنم. دلیل آن این است که برنامه آینده من استفاده از یک تستر برای باتری چند شیمی است. بنابراین این طرح را می توان به راحتی برای رسیدن به هدف من تطبیق داد.

اندازه گیری فعلی:

جریان (I) = ولتاژ (V) - افت ولتاژ در MOSFET / مقاومت (R)

توجه: من فرض می کنم افت ولتاژ در MOSFET ناچیز است.

در اینجا ، V = ولتاژ در مقاومت بار و R = 10 اهم

نتیجه به دست آمده در آمپر است. 1000 را ضرب کنید تا به میلی آمپر تبدیل شود.

بنابراین حداکثر جریان تخلیه = 4.2 / 10 = 0.42A = 420mA

اندازه گیری ظرفیت:

شارژ ذخیره شده (Q) = جریان (I) x زمان (T).

ما قبلاً جریان را محاسبه کرده ایم ، تنها نامعلوم در معادله فوق زمان است. از تابع millis () در آردوینو می توان برای اندازه گیری زمان سپری شده استفاده کرد.

مرحله 4: انتخاب مقاومت بار

انتخاب مقاومت بار بستگی به مقدار جریان تخلیه مورد نیاز ما دارد. فرض کنید می خواهید باتری 500mA @ را خالی کنید ، پس مقدار مقاومت برابر است

مقاومت (R) = حداکثر ولتاژ باتری / جریان تخلیه = 4.2 /0.5 = 8.4 اهم

مقاومت باید کمی قدرت را از بین ببرد ، بنابراین اندازه در این مورد اهمیت دارد.

اتلاف گرما = I^2 x R = 0.5^2 x 8.4 = 2.1 وات

با حفظ حاشیه می توانید 5 وات را انتخاب کنید. اگر ایمنی بیشتری می خواهید از 10 وات استفاده کنید.

من از مقاومت 10 اهم ، 10 وات به جای 8.4 اهم استفاده کردم زیرا در آن زمان در انبار من بود.

مرحله 5: انتخاب MOSFET

در اینجا MOSFET مانند یک سوئیچ عمل می کند. خروجی دیجیتال از پین Arduino D2 سوئیچ را کنترل می کند. هنگامی که سیگنال 5V (HIGH) به دروازه MOSFET تغذیه می شود ، اجازه می دهد جریان از پایانه مثبت باتری ، از طریق مقاومت عبور کند و MOSFET سپس مسیر بازگشت به ترمینال منفی را تکمیل می کند. این امر باعث می شود باتری در مدت زمان مشخصی تخلیه شود. بنابراین MOSFET باید به گونه ای انتخاب شود که بتواند حداکثر جریان تخلیه را بدون گرم شدن بیش از حد کنترل کند.

من از قدرت سطح منطقی n-channel MOSFET-IRLZ44 استفاده کردم. L نشان می دهد که یک MOSFET منطقی است. MOSFET سطح منطقی به این معنی است که طوری طراحی شده است که از سطح منطقی یک میکروکنترلر کاملاً روشن شود. MOSFET استاندارد (سری IRF و غیره) طوری طراحی شده است که از 10 ولت کار کند.

اگر از MOSFET سری IRF استفاده می کنید ، با استفاده از 5 ولت از آردوینو به طور کامل روشن نمی شود. منظورم این است که MOSFET جریان نامی را منتقل نمی کند. برای تنظیم این ماسفت ها به یک مدار اضافی برای افزایش ولتاژ دروازه نیاز دارید.

بنابراین من توصیه می کنم از یک ماسفت سطح منطقی استفاده کنید ، نه لزوماً IRLZ44. همچنین می توانید از هر ماسفت دیگری استفاده کنید.

مرحله 6: صفحه نمایش OLED

برای نمایش ولتاژ باتری ، جریان تخلیه و ظرفیت ، از صفحه نمایش OLED 0.96 اینچی استفاده کردم. وضوح 128x64 دارد و از گذرگاه I2C برای ارتباط با آردوینو استفاده می کند. دو پین SCL (A5) ، SDA (A4) در Arduino Uno برای ارتباط

من از کتابخانه U8glib برای نمایش پارامترها استفاده می کنم. ابتدا باید کتابخانه U8glib را بارگیری کنید.سپس آن را نصب کنید.

اگر می خواهید وارد صفحه نمایش OLED و Arduino شوید ، اینجا را کلیک کنید

اتصالات باید به شرح زیر باشد

آردوینو OLED

5V -Vcc

GND GND

A4-- SDA

A5-- SCL

مرحله 7: زنگ اخطار

برای ارائه هشدار یا هشدار متفاوت ، از زنگ پیزو استفاده می شود. هشدارهای مختلف هستند

1. ولتاژ پایین باتری

2. باتری ولتاژ بالا

3. بدون باتری

زنگ دارای دو پایانه است ، یکی بلندتر مثبت و پای کوتاه آن منفی است. برچسب زنگ جدید نیز با " +" علامت گذاری شده است تا پایانه مثبت را نشان دهد.

اتصالات باید به شرح زیر باشد

Arduino Buzzer

D9 پایانه مثبت

GND ترمینال منفی

در طرح آردوینو ، من از یک بوق () جداگانه استفاده کرده ام که سیگنال PWM را به زنگ می فرستد ، منتظر تاخیر کمی می ماند ، سپس آن را خاموش می کند ، سپس یک تاخیر کوچک دیگر دارد. بنابراین ، یک بار بوق می زند.

مرحله 8: ایجاد مدار

در مراحل قبل ، عملکرد هر یک از اجزای موجود در مدار را توضیح دادم. قبل از پرش برای ساختن تخته نهایی ، ابتدا مدار را روی یک تخته نان تست کنید. اگر مدار روی صفحه نان کاملاً کار می کند ، سپس برای لحیم کردن اجزای روی برد اولیه حرکت کنید.

من از تخته نمونه اولیه 7cm X 5cm استفاده کردم.

نصب نانو: ابتدا دو ردیف پین هدر زن با 15 پین در هر کدام برش دهید. من برای برش هدرها از یک برش مورب استفاده کردم. سپس پین هدر را لحیم کنید. مطمئن شوید که فاصله بین دو ریل متناسب با آردوینو نانو باشد.

نصب صفحه نمایش OLED: هدر زن را با 4 پین برش دهید. سپس آن را مانند تصویر لحیم کنید.

نصب پایانه ها و قطعات: اجزای باقی مانده را همانطور که در تصاویر نشان داده شده لحیم کنید

سیم کشی: سیم کشی را مطابق شماتیک انجام دهید. من از سیم های رنگی برای ساخت سیم کشی استفاده کردم تا بتوانم آنها را به راحتی تشخیص دهم.

گام نهم: نصب و راه اندازی حالت های ایستاده

پس از لحیم کاری و سیم کشی ، قسمت های ایستاده را در 4 گوشه نصب کنید. این فاصله کافی را از اتصالات و سیم های لحیم کاری از زمین فراهم می کند.

مرحله 10: نرم افزار

نرم افزاری که کارهای زیر را انجام می دهد

1. ولتاژها را اندازه گیری کنید

گرفتن 100 نمونه ADC ، افزودن آنها و میانگین نتیجه. این کار برای کاهش نویز انجام می شود.

2. وضعیت باتری را برای هشدار دادن یا شروع چرخه تخلیه بررسی کنید

هشدارها

i) Low-V!: اگر ولتاژ باتری پایین ترین سطح تخلیه باشد (2.9V برای یون لیتیوم)

II) High-V!: اگر ولتاژ باتری بیشتر از حالت شارژ کامل باشد

iii) بدون باتری!: اگر جای باتری خالی است

چرخه تخلیه

اگر ولتاژ باتری در ولتاژ پایین (2.9V) و ولتاژ بالا (4.3V) باشد ، چرخه تخلیه شروع می شود. جریان و ظرفیت را همانطور که قبلاً توضیح داده شد محاسبه کنید.

3. نمایش پارامترها در OLED

4. ورود اطلاعات بر روی مانیتور سریال

کد آردوینو ضمیمه شده در زیر را بارگیری کنید.

مرحله 11: صادرات داده های سریال و ترسیم در برگه Excel

برای آزمایش مدار ، ابتدا یک باتری خوب Samsung 18650 را با استفاده از شارژر IMAX خود شارژ کردم. سپس باتری را در تستر جدید من قرار دهید. برای تجزیه و تحلیل کل فرایند تخلیه ، داده های سریال را به یک صفحه گسترده صادر می کنم. سپس منحنی تخلیه را رسم کردم. نتیجه واقعا عالی است. من برای انجام این کار از نرم افزاری به نام PLX-DAQ استفاده کردم. می توانید آن را از اینجا بارگیری کنید.

برای یادگیری نحوه استفاده از PLX-DAQ می توانید از این آموزش استفاده کنید. بسیار ساده است.

توجه: فقط در ویندوز کار می کند.

مرحله 12: نتیجه گیری

پس از چند آزمایش ، من نتیجه می گیرم که نتیجه آزمایشگر کاملا منطقی است. نتیجه 50 تا 70 میلی آمپر ساعت با یک آزمایشگر ظرفیت باتری مارکدار فاصله دارد. با استفاده از تفنگ دمای IR ، افزایش دما را در مقاومت بار نیز اندازه گیری کردم ، حداکثر مقدار 51 درجه سانتیگراد

در این طرح جریان تخلیه ثابت نیست ، بستگی به ولتاژ باتری دارد. بنابراین منحنی تخلیه ترسیم شده شبیه منحنی تخلیه داده شده در برگه اطلاعات تولید باتری نیست. این فقط از یک باتری لیتیوم یون پشتیبانی می کند.

بنابراین در نسخه آینده من سعی می کنم راه حل های کوتاه فوق را در V1.0 حل کنم.

اعتبار: من می خواهم به آدام ولچ اعتبار بدهم ، پروژه ای که در YouTube برای من الهام بخش بود تا این پروژه را شروع کنم. شما می توانید ویدیوی YouTube او را تماشا کنید.

لطفاً هر گونه بهبودی را پیشنهاد دهید. در صورت وجود هرگونه اشتباه یا خطا ، نظرات خود را مطرح کنید.

امیدوارم آموزش من مفید باشد. اگر دوست دارید ، اشتراک گذاری را فراموش نکنید:)

برای پروژه های DIY بیشتر مشترک شوید. متشکرم.