Тестер емкости батареи Arduino:как это работает и зачем он вам нужен

Поддельные NiMH и литиевые аккумуляторы наводнили рынок. Они рекламируют более высокие мощности, чем их реальная стоимость. Итак, вот тут-то и появляется тестер емкости батареи Arduino, чтобы определить разницу.

Также прибор эффективен для проверки емкости восстановленных светодиодных аккумуляторов 18650 для ноутбуков.

Но как работает устройство? Зачем тебе это? Эта статья ответит на все эти вопросы, подробно расскажет об этапах сборки устройства и многом другом.

Начнем.

Зачем вам нужен тестер емкости аккумулятора?

Номинальные характеристики аккумуляторов обычно выше их емкости, и элементы имеют тенденцию к старению. Итак, если вы планируете выполнять основную часть обслуживания батареи, крайне важно приобрести тестер емкости батареи. Выполнение этого теста поможет вам узнать, сколько энергии осталось в вашей батарее.

Кроме того, это поможет вам узнать, какой ток может выдать ваша батарея при определенном конечном напряжении в течение определенного времени.

Другие преимущества включают в себя:

• Это поможет вам узнать, когда следует заменить аккумулятор.
• Вы узнаете о неисправных межъячейковых и слабых соединителях ячеек.
• Он помогает узнать положение батареи на прогнозируемой кривой срока службы.

Как работает тестер емкости аккумулятора?

Тестер емкости аккумулятора работает, измеряя электрическую емкость аккумулятора в течение определенного периода времени. Таким образом, количество энергии, которое устройство извлекает из аккумулятора, равно номиналу аккумулятора в ампер-часах.

Разные аккумуляторы имеют разные пределы разрядки. Например, свинцово-кислотные аккумуляторы имеют напряжение 1,67 В на элемент. Но свинцово-кислотные аккумуляторы имеют ограничение в 1,0 В на элемент. Следовательно, если вы используете эти аккумуляторы, минимальный разряд должен составлять 20 В, а номинальное напряжение – 24 В.

Устройство может не отображать точную емкость аккумулятора. Вместо этого он будет генерировать мощность, равную его номиналу в ампер-часах. Итак, ваша батарея полезна, если ее емкость превышает 80 % в течение часа разряда.

Идеальный тестер емкости аккумулятора гарантирует, что он поддерживает постоянный ток, равный номинальному току вашей батареи в течение всего периода полной разрядки. И постоянный ток останется даже при изменении клеммы аккумулятора.

Кроме того, тестер динамической емкости помогает поддерживать постоянный ток разряда, изменяя сопротивление нагрузки батареи в зависимости от напряжения. Таким образом, когда начинается разряд, сопротивление нагрузки будет динамически изменяться, чтобы поддерживать требуемый ток. Кроме того, устройство предложит значение сопротивления при напряжении на клеммах.

Тестер емкости батареи Arduino своими руками

В этом разделе мы сосредоточимся на создании самодельного тестера емкости аккумулятора на базе Arduino. Вы можете запустить этот проект из дома, если тщательно выполните следующие действия.

Необходимые инструменты и компоненты, необходимые для проекта

Инструменты

• Инструмент для зачистки проводов
• Паяльник
• Кусачки

Кусачки

• Текоизмерительные клещи

Токоизмерительные клещи

• Нагнетатель горячего воздуха
• Мультиметр

Мультиметр

Компоненты

• Радиатор
• Кнопка
• Керамический омический резистор
• Печатная плата

печатная плата

• Операционный усилитель LM358
• Конденсатор 220 мкФ
• Винтовой зажим
• Крышка для кнопок
• Противостояние печатной платы
• Ардуино Нано

Ардуино Нано

• Конденсатор 100 нФ
• OLED-дисплей (0,96 дюйма)
• Прототип платы
• Мощные резисторы (1M и 4,7K)
• Термоусадочная трубка
• LM385BZ_1.2 ВЧ опорное напряжение

Шаги

1. Нарисуйте схему тестера емкости аккумулятора и разделите ее на пять частей

1. Зуммер :Вы можете использовать эту схему зуммера, чтобы уведомить о начале и конце этого проекта. Кроме того, цифровой контакт Arduino объединяется с 5-вольтовым зуммером.

<старт ="2">

Цепь напряжения аккумулятора :Аналоговый вывод Arduino измеряет напряжение батареи. С помощью конденсаторов C3 и C4 можно легко отфильтровать помехи от цепи нагрузки с установившимся током, что может снизить производительность преобразования АЦП.

<старт ="3">

Цепь питания :Он состоит из разъема постоянного тока на 9 В и двух конденсаторов; С1 и С2. Контакт Arduino (Vin) соединяется с выходом питания (Vout), а регулятор напряжения Arduino снижает ток до 5 В.

<старт ="4">

Цепь нагрузки постоянного тока :Операционный усилитель LM358 с двумя операционными усилителями является ключевым элементом этой схемы. R2 и C6 представляют собой силовые резисторы с механизмом фильтра нижних частот, который удаляет ШИМ-сигнал, создаваемый контактом D10 Arduino.

<старт ="5">

Схема пользовательского интерфейса :В первую очередь, эта схема имеет дисплей с диагональю 0,96 дюйма и две кнопки (вниз и вверх до кнопок для уменьшения и увеличения ширины импульса ШИМ). C7 и C8 идеально подходят для устранения дребезга кнопок, а R4 и R3 представляют собой подтягивающие резисторы, подходящие для кнопок вниз и вверх.

2. Как это работает

Входы OpAmp Pin 2 и Pin 3 представляют собой один унифицированный усилитель для этого проекта. Чтобы открыть затвор MOSFET, вам нужно установить напряжение неинвертирующего входа путем точной настройки сигнала ШИМ.

Таким образом, ток входит в R1, когда MOSFET включается, создавая падение напряжения, которое дает отрицательную обратную связь операционному усилителю. Эта система позволяет неинвертирующему и входному напряжению быть аналогичным управлению полевым МОП-транзистором. Кроме того, ток нагрузочного резистора прямо пропорционален неинвертирующему входному напряжению операционного усилителя.

3. Расчет емкости аккумулятора

Формула, необходимая для расчета емкости аккумулятора, выглядит следующим образом:

• мА·ч =I x T

В приведенном выше уравнении;

• мАч =емкость аккумулятора.
• I =ток (мА)
• T =время (часы)

Ток разряда стабилен на протяжении всего теста из-за схемы нагрузки с постоянным током.

4. Создание схемы для тестера батарей Arduino

Прежде всего, подключите схему к макетной плате, чтобы проверить, работает ли она. Если это так, выполните пайку компонентов на печатной плате прототипа.

Вот шаги, которым вы можете следовать, чтобы добиться отличных результатов:

• Установите Nano, разделив штифт разъема диагональными кусачками на 15 штифтов на каждую часть. Затем убедитесь, что обе части правильно вставлены в Arduino nano.

• Разрежьте 4-контактный разъем и припаяйте с его помощью OLED-дисплей к плате.

• После этого припаяйте к плате оставшиеся компоненты и клеммы. Кроме того, обязательно используйте цветные провода, чтобы их было легче различать на схемах.

5. Отображение OLED-экрана

Используйте OLED-монитор с разрешением 128 x 64 и диагональю 0,96 дюйма, чтобы продемонстрировать емкость, напряжение аккумулятора и напряжение разряда. SDA и SCL — это два контакта, необходимые для связи в Arduino Uno.

Для отображения параметров используйте библиотеку Adafruit_SSD1306, которую вы можете получить на GitHub. После его установки запустите следующие подключения в указанном порядке:

• 5 В – VCC
• От A4 до SDA
• Заземление – Заземление
• От A5 до SCL
• Переход с Arduino на OLED

6. Установите стойки и подключите звуковой сигнал для предупреждений

Пьезо-зуммер является обязательным компонентом для предупреждения во время теста. Он поставляется с двумя терминалами; более длинная положительная ветвь и более короткая отрицательная ветвь. Кроме того, на зуммере есть наклейка с указанием положительного и отрицательного контактов.

Если на макетной плате нет места для вставки зуммера, вы можете соединить его с основной платой двумя проводами.

Вот необходимые соединения:

• Заземление к отрицательному контакту
• Arduino для зуммера
• Положительный вывод на D9

После этого установите стойки, припаяв их к плате. Таким образом, у вас будет больше места для проводов и пайки.

7. Создайте свою печатную плату

Затем используйте онлайн-приложение EasyEDA для разработки схемы вашей печатной платы.

С помощью схематического чертежа вы можете начать компоновать компоненты вашей печатной платы упорядоченным образом, занимая при этом минимум места. Если вы планируете разместить печатную плату в корпусе, убедитесь, что в нем есть монтажные отверстия.

Затем выполните разводку на печатной плате с помощью инструмента отслеживания. Процесс включает в себя подключение каждого компонента, чтобы избежать перекрытия.

Если вы хотите добавить текст, используйте шелковый слой на доске. Кроме того, вы можете напечатать изображение логотипа на доске, если хотите.

8. Сборка печатной платы

Чтобы собрать компоненты и детали на печатную плату, вам понадобится мультиметр, паяльник и кусачки. Эмпирическое правило заключается в том, чтобы выполнять пайку платы в зависимости от высоты отдельного компонента или детали.

Вот шаги по сборке:

• Вставьте ножки компонентов в отверстия печатной платы и переверните печатную плату.
• Затем поднесите жало паяльника к ножкам компонента сзади и припаяйте соединения.
• Затем нанесите провод на соединение контактных площадок и накройте его, чтобы провод мог обтекать ножки компонента.

9. Коды, программное обеспечение и библиотека Arduino

На этом этапе вам нужно будет загрузить библиотеки и код Arduino.

Итак, вот две библиотеки, которые вам нужно скачать и установить:

• Adafruit_SSD1306
• JC_button

10. Пройдите последний тест

Чтобы выполнить окончательный тест, зарядите аккумулятор любым хорошим зарядным устройством. Затем подключите ту же батарею к клемме батареи, прежде чем подавать ток в соответствии с вашими требованиями и удерживайте кнопку UP не менее 10 секунд. В этот момент вы услышите звуковой сигнал, подтверждающий начало процедуры тестирования.

Во время тестирования самодельного тестера емкости батареи Arduino проверьте все параметры на OLED-дисплее. Во время теста вы заметите, что батарея разряжается, пока не достигнет порогового значения 3,2 В, издавая звуковой сигнал с задержкой.

Часто задаваемые вопросы

Как проверить емкость батареи?

Подключите тестер конденсатора батареи к отрицательному и положительному контакту вашей батареи; это будет работать, добавляя нагрузку. Затем он будет наблюдать за током и напряжением батареи. Как правило, тестеры батарей дают точные показания в зависимости от типа батареи, которую они считывают.

Как вы контролируете заряд батареи на Arduino?

Подключите аккумулятор к Arduino Vin, и вы увидите на дисплее напряжение аккумулятора.

Как измеряется емкость литиевой батареи?

Вы можете измерить эту емкость в Ач (ампер-часах). Итак, если у вас есть 1 ампер-час, вы можете получить 1 ампер из ячейки за час.

Заключительные слова  

Тестер емкости батареи Arduino — отличный инструмент для поддержания ваших батарей в хорошем состоянии. Таким образом, вы можете построить или купить один.

Пока вы это делаете, убедитесь, что устройство совместимо с вашими батареями. И функции выгодны для ваших нужд.

Итак, что вы думаете об устройстве? Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам со своими вопросами или предложениями.