DIY Arduino akkumulátor kapacitás tesztelő - V1.0: 12 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

[Videó lejátszása] Annyi régi lap-top akkumulátort mentettem meg (18650), hogy újra felhasználhassam őket napelemes projektjeimben. Nagyon nehéz azonosítani az akkumulátor jó celláit. Korábban az egyik Power Bank Instructable -ban elmondtam, hogyan lehet azonosítani a jó cellákat feszültségük mérésével, de ez a módszer egyáltalán nem megbízható. Szóval nagyon szerettem volna egy módszert, amellyel az egyes cellák pontos kapacitását mérhetjük a feszültségük helyett.

Frissítés: 2019.10.30

Láthatod az új verziómat

Néhány héttel ezelőtt az alapoktól kezdtem a projektet. Ez a verzió nagyon egyszerű, és Ohms -törvényen alapul. A tesztelő pontossága nem lesz 100% -ban tökéletes, de ésszerű eredményeket ad, amelyek használhatók és összehasonlítva más akkumulátorokkal, így könnyen azonosíthatja a jó cellákat egy régi akkumulátorban. Munkám során rájöttem, hogy sok minden javítható. A jövőben megpróbálom ezeket a dolgokat megvalósítani. De egyelőre elégedett vagyok vele. Remélem, hogy ez a kis tesztelő hasznos lesz, ezért megosztom veletek. Megjegyzés: Kérjük, megfelelően dobja ki a rossz akkumulátorokat. -Ion akkumulátor, amely rendkívül robbanásveszélyes és veszélyes. Nem vállalok felelősséget semmilyen vagyonvesztésért, kárért vagy életvesztésért, ha erről van szó. Ez az oktatóanyag azoknak készült, akik ismerik az újratölthető lítium-ion technológiát. Kérjük, ne próbálja meg ezt, ha kezdő. Maradj biztonságban.

1. lépés: Szükséges alkatrészek és eszközök:

Szükséges alkatrészek: 1. Arduino Nano (Gear Best / Banggood) 2. 0,96 OLED kijelző (Amazon / Banggood) 3. MOSFET - IRLZ44 (Amazon) 4. Ellenállások (4 x 10K, 1 / 4W) (Amazon / Banggood) 5. Teljesítményellenállás (10R, 10W) (Amazon) 6. Csavaros csatlakozók (3 szám) (Amazon / Banggood) 7. Zümmögő (Amazon / Banggood) 8. Prototípus tábla (Amazon / Banggood) 9. 18650 Akkumulátor tartó (Amazon)

10. 18650 akkumulátor (GearBest / Banggood) 11. Távtartók (Amazon / Banggood) Szükséges eszközök: 1. Drótvágó / sztripper (Gear Best) 2. Forrasztópáka (Amazon / Banggood) Használt eszköz: IMAX Balance Charger (Gearbest / Banggood)

Infravörös hőmérő pisztoly (Amazon /Gearbest)

2. lépés: Séma és működés

Vázlatos:

A vázlat egyszerű megértéséhez perforált táblára is rajzoltam. Az alkatrészek és a vezetékek helyzete hasonló a tényleges táblámhoz. Az egyetlen kivétel a zümmögő és az OLED kijelző. A tényleges táblán belül vannak, de a sematikus ábrán kívül fekszenek.

A tervezés nagyon egyszerű, az Arduino Nano -n alapul. Az akkumulátor paramétereinek megjelenítéséhez OLED kijelzőt használnak. 3 csavaros kapocs az akkumulátor és a terhelés ellenállás csatlakoztatására szolgál. A hangjelző különböző riasztásokat ad. Két feszültségosztó áramkört használnak a terhelési ellenállás feszültségeinek figyelésére. A MOSFET funkciója az akkumulátorral történő terhelésellenállás csatlakoztatása vagy leválasztása.

Dolgozó:

Az Arduino ellenőrzi az akkumulátor állapotát, ha az akkumulátor jó, adja ki a parancsot a MOSFET bekapcsolására. Lehetővé teszi az áram átjutását az akkumulátor pozitív kivezetéséről az ellenálláson keresztül, majd a MOSFET befejezi az utat vissza a negatív pólusra. Ez egy bizonyos idő alatt lemeríti az akkumulátort. Az Arduino méri a feszültséget a terhelési ellenálláson, majd elosztja az ellenállással, hogy megtudja a kisülési áramot. Ezt megszorozzuk az idővel, hogy megkapjuk a milliamp-órás (kapacitás) értéket.

3. lépés: Feszültség, áram és kapacitás mérése

Feszültségmérés

Meg kell találnunk a feszültséget a terhelési ellenálláson. A feszültségeket két feszültségosztó áramkör segítségével mérik. Két ellenállásból áll, egyenként 10k értékkel. Az osztó kimenete az Arduino analóg A0 és A1 tűjéhez van csatlakoztatva.

Az Arduino analóg csap 5 V -ig képes mérni a feszültséget, esetünkben a maximális feszültség 4,2 V (teljesen feltöltve). Akkor megkérdezheti, miért használok feleslegesen két elválasztót. Ennek az az oka, hogy a jövőbeli tervem az, hogy ugyanazt a tesztert használom a többkémiai akkumulátorhoz. Így ez a kialakítás könnyen adaptálható a célom eléréséhez.

Jelenlegi mérés:

Áram (I) = Feszültség (V) - Feszültségcsökkenés a MOSFET -en / Ellenállás (R)

Megjegyzés: Feltételezem, hogy a MOSFET feszültségcsökkenése elhanyagolható.

Itt V = feszültség a terhelési ellenálláson és R = 10 Ohm

A kapott eredmény amperben van megadva. Szorozzuk meg az 1000 -et, hogy milliamperré alakítsuk.

Tehát a maximális kisülési áram = 4,2 / 10 = 0,42A = 420mA

Kapacitásmérés:

Tárolt töltés (Q) = Jelenlegi (I) x Idő (T).

Az áramot már kiszámítottuk, a fenti egyenletben az egyetlen ismeretlen az idő. Az Arduino millis () függvényével lehet mérni az eltelt időt.

4. lépés: A terhelési ellenállás kiválasztása

A terhelési ellenállás kiválasztása a szükséges kisülési áram mennyiségétől függ. Tegyük fel, hogy le akarja meríteni az akkumulátort 500 mA -en, akkor az ellenállás értéke

Ellenállás (R) = Maximális akkumulátorfeszültség / kisülési áram = 4,2 / 0,5 = 8,4 Ohm

Az ellenállásnak el kell oszlatnia egy kis energiát, így a méret ebben az esetben számít.

Hőeloszlás = I^2 x R = 0,5^2 x 8,4 = 2,1 Watt

Ha megtartja a tartalékot, 5W -ot választhat. Ha nagyobb biztonságot szeretne, használjon 10W -ot.

10 ohmos, 10 W -os ellenállást használtam 8,4 ohm helyett, mert akkoriban a készletemben volt.

5. lépés: A MOSFET kiválasztása

Itt a MOSFET úgy működik, mint egy kapcsoló. Az Arduino D2 érintkező digitális kimenete vezérli a kapcsolót. Amikor 5V (HIGH) jelet táplálnak a MOSFET kapujába, lehetővé teszi az áram átjutását az akkumulátor pozitív pólusából az ellenálláson keresztül, és a MOSFET ezután befejezi az utat a negatív terminálhoz. Ez egy bizonyos idő alatt lemeríti az akkumulátort. Tehát a MOSFET -et úgy kell megválasztani, hogy túlmelegedés nélkül képes kezelni a maximális kisülési áramot.

N-csatornás logikai szintű MOSFET-IRLZ44 teljesítményt használtam. Az L azt mutatja, hogy ez egy logikai szintű MOSFET. A MOSFET logikai szint azt jelenti, hogy úgy tervezték, hogy teljesen bekapcsoljon egy mikrokontroller logikai szintjéről. A szabványos MOSFET (IRF sorozat stb.) 10 V -ról való működésre lett tervezve.

Ha IRF sorozatú MOSFET -et használ, akkor az nem kapcsol be teljesen az Arduino 5V -os feszültségének alkalmazásával. Úgy értem, a MOSFET nem hordozza a névleges áramot. Ezen MOSFET -ek behangolásához további áramkörre van szükség a kapu feszültségének növeléséhez.

Ezért javaslom a logikai szintű MOSFET használatát, nem feltétlenül az IRLZ44-et. Bármilyen más MOSFET -et is használhat.

6. lépés: OLED kijelző

Az akkumulátor feszültségének, kisülési áramának és kapacitásának megjelenítéséhez 0,96 hüvelykes OLED kijelzőt használtam. 128x64 felbontású, és I2C buszt használ az Arduino -val való kommunikációhoz. Két tű SCL (A5), SDA (A4) az Arduino Uno -ban kommunikáció.

U8glib könyvtárat használok a paraméterek megjelenítéséhez. Először le kell töltenie az U8glib könyvtárat. Ezután telepítse.

Ha el szeretné kezdeni az OLED kijelzőt és az Arduino -t, kattintson ide

A kapcsolatoknak a következőknek kell lenniük

Arduino OLED

5V -Vcc

GND GND

A4- SDA

A5- SCL

7. lépés: Figyelmeztető hangjelző

Különböző figyelmeztetések vagy riasztások megadásához piezo hangjelzőt használnak. A különböző riasztások a következők

1. Akkumulátor alacsony feszültsége

2. Akkumulátor nagyfeszültségű

3. Nincs akkumulátor

A zümmögőnek két terminálja van, a hosszabb pozitív, a rövidebb pedig negatív. Az új zümmeren található matrica " +" jelzéssel jelzi a pozitív kapocs jeleit.

A kapcsolatoknak a következőknek kell lenniük

Arduino csengő

D9 Pozitív kapocs

GND negatív terminál

Az Arduino vázlatban külön funkciós hangjelzést () használtam, amely elküldi a PWM jelet a zümmögőnek, vár egy kis késleltetésre, majd kikapcsolja, majd újabb késleltetéssel rendelkezik. Így egyszer sípol.

8. lépés: Az áramkör létrehozása

Az előző lépésekben elmagyaráztam az áramkör egyes összetevőinek működését. Mielőtt ugrik a végső tábla elkészítéséhez, először tesztelje az áramkört egy kenyértáblán. Ha az áramkör tökéletesen működik a kenyértáblán, akkor lépjen a prototípus táblán lévő alkatrészek forrasztására.

7 cm x 5 cm -es prototípus táblát használtam.

A Nano felszerelése: Először vágjon le két sor női fejlécet, mindegyikben 15 tűvel. Átlós csipeszt használtam a fejrészek vágásához. Ezután forrasztja le a fejléceket. Győződjön meg arról, hogy a két sín közötti távolság illeszkedik az arduino nano -hoz.

OLED kijelző felszerelése: Vágjon el egy női fejlécet 4 tűvel. Ezután forrasztja a képen látható módon.

A sorkapcsok és alkatrészek felszerelése: Forrasztja a többi alkatrészt a képek szerint

Kábelezés: Csatlakoztassa a huzalozást a vázlat szerint. Színes vezetékeket használtam a kábelezéshez, hogy könnyen azonosíthassam őket.

9. lépés: Az akadályok felszerelése

A forrasztás és a huzalozás után szerelje fel az ütközőket 4 sarokra. Ez elegendő távolságot biztosít a forrasztási kötések és vezetékek számára a talajról.

10. lépés: Szoftver

A szoftver a következő feladatokat végzi

1. Mérje meg a feszültségeket

100 ADC minta vétele, hozzáadása és az eredmény átlagolása. Ez a zaj csökkentése érdekében történik.

2. Ellenőrizze az akkumulátor állapotát, hogy figyelmeztessen, vagy indítsa el a kisütési ciklust

Riasztások

i) Alacsony-V!: Ha az akkumulátor feszültsége a legalacsonyabb kisülési szint alatt van (2,9 V Li -ion esetén)

ii) Magas-V!: Ha az akkumulátor feszültsége meghaladja a teljesen feltöltött állapotot

iii) Nincs akkumulátor!: Ha az elemtartó üres

Kisütési ciklus

Ha az akkumulátor feszültsége az alacsony feszültség (2,9 V) és a nagyfeszültségű (4,3 V) között van, indítsa el a kisütési ciklust. Számítsa ki az áramot és a kapacitást a korábban leírtak szerint.

3. Jelenítse meg a paramétereket az OLED -en

4. Adatnaplózás soros monitoron

Töltse le az alább csatolt Arduino kódot.

11. lépés: Soros adatok exportálása és ábrázolása Excel -lapon

Az áramkör teszteléséhez először feltöltöttem egy jó Samsung 18650 akkumulátort az IMAX töltőm segítségével. Ezután tegye az akkumulátort az új tesztelőmbe. A teljes mentesítési folyamat elemzéséhez exportálom a soros adatokat egy táblázatba. Ezután felrajzoltam a kisülési görbét. Az eredmény valóban fantasztikus. Ehhez egy PLX-DAQ nevű szoftvert használtam. Letöltheti innen.

Ezen az oktatóanyagon keresztül megtudhatja a PLX-DAQ használatát. Nagyon egyszerű.

Megjegyzés: Csak Windows rendszeren működik.

12. lépés: Következtetés

Néhány teszt után azt a következtetést vonom le, hogy a teszter eredménye meglehetősen ésszerű. Az eredmény 50-70 mAh távolságra van a márkás akkumulátor -kapacitás -tesztelő eredményétől. IR -hőmérsékletű pisztoly használatával megmértem a terhelési ellenállás hőmérséklet -emelkedését is, a maximális érték 51 fok.

Ebben a kialakításban a kisülési áram nem állandó, az akkumulátor feszültségétől függ. Tehát a lemerített kisülési görbe nem hasonlít az akkumulátorgyártási adatlapon megadott kisülési görbére. Csak egyetlen Li -ion akkumulátort támogat.

Tehát a jövőbeli verziómban megpróbálom megoldani a fenti hiányosságokat a V1.0 -ban.

Köszönet: Szeretnék elismerést adni Adam Welchnek, akinek a YouTube -on megvalósított projektje inspirált a projekt elindítására. Megnézheti YouTube -videóját.

Kérjük, javasoljon bármilyen fejlesztést. Hibák vagy hibák esetén tegyen megjegyzést.

Remélem az oktatóanyagom hasznos lesz. Ha tetszik, ne felejtsd el megosztani:)

Iratkozzon fel további DIY projektekhez. Köszönöm.