Arduino Nano 4x 18650 intelligens töltő / kisütő: 20 lépés

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

Ez az én Arduino Nano 4x 18650 intelligens töltő / kisütő nyílt forráskódú projektem.

Ez a készülék 12V 5A -ról működik. Tápellátása számítógép tápegységéről lehetséges.

Linkek

Akkumulátor portál:

Alkatrészlista:

Vázlat:

NYÁK Gerber fájlok:

Forráskód:

Facebook csoport:

Fórum:

Nézze meg az összes jelenleg feldolgozott akkumulátor adatbázis statisztikai oldalát:

Adományozni:

A történelem

Szerettem volna készíteni egy intelligens Arduino -töltőt, kisütő akkumulátor -tesztelőt, amely tartalmazhat egy vonalkód -leolvasót, amely beolvassa az elemek vonalkódjait, és minden adatot bevihet egy online adatbázis -portálra. Ez lehetővé tenné számomra, hogy megfelelően rendezzem és elemezzem az összes újrafelhasznált lítium akkumulátorom tendenciáit.

1. verzió: Eredetileg egyoldalas PCB -vel kezdtem a CNC -m. Ennek az egységnek csak egy cellája volt, és töltheti, kisütheti és tesztelheti a milli ohmokat.

2.2 verzió: Ráképeztem a kisebb PCB -k használatára, majd két cellás modulom volt egy Arduino UNO -n.

3.2 verzió: Ugyanazokat a kisebb NYÁK -okat használtam, de egy Arduino Mega -t, és mindezt egy akril állványra szereltem. Eredetileg 16 modult terveztem, de végül csak 8 cellás modult használtam, mivel szükség lett volna analóg jel multiplexerek használatára, és a vezetékek már nagyon rendetlenek voltak.

Arduino Mega 8x töltő / kisütő 1.1: Az Arduino Mega 8x töltőhöz / kisütőhöz egyszerű NYÁK -ban terveztem NYÁK -t. Ez egy 20x4 -es LCD, forgó kódoló, SD -kártyaolvasó (soha nem használt), Ethernet, USB -gazdagép a vonalkód beolvasásához közvetlenül az Arduino -ba.

Arduino Mega 8x töltő / kisütő 1.2+: Később elvégeztem néhány apró változtatást, és hozzáadtam egy ESP8266 adaptert a WIFI kommunikációhoz.

Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger 1.0: Elkezdtem tervezni egy 4x -es verziót, hogy sokkal olcsóbb és könnyebb legyen megépíteni. Ez a verzió nem rendelkezik vonalkód -leolvasóval, de kommunikált a Vortex IT akkumulátorportállal, hogy adatokat küldjön és fogadjon az interneten keresztül.

Arduino Nano 4x 18650 intelligens töltő / kisütő 1.1: Ebben van néhány apró módosítás az 1.0 verzióból, mivel volt néhány apró hiba a tervezésben, és ezt a verziót nyilvánosságra hozták.

1. lépés: Szerezze be az összetevőket

NYÁK Gerber fájlok

NYÁK Gerber fájlok:

Fő összetevők

• Arduino Nano 3.0 ATmega328P x1 AliExpresseBay
• ESP8266 Arduino adapter x1 AliExpresseBay
• ESP8266 ESP-01 x1 AliExpresseBay
• LCD 1602 16x2 soros x1 AliExpresseBay
• Akkumulátor tartó 4 x 18650 x1 AliExpresseBay
• TP5100 modul x4 AliExpresseBay
• CD74HC4067 x1 AliExpresseBay modul
• 74HC595N DIP16 x1 AliExpresseBay
• DIP16 aljzat x1 AliExpresseBay
• Hőmérséklet érzékelő DS18B20 x5 AliExpresseBay
• Tapintható kapcsoló 6 mm x 1 AliExpresseBay
• Csatlakozó KF301-2P 5.08mm x4 AliExpresseBay
• DC Jack 5,5 x 2,1 mm x 1 AliExpresseBay
• Ellenállás szénfólia 3.3ohm 5W x4 AliExpresseBay
• Kúpos gumi láb 14x8mm x8 AliExpresseBay
• Szigetelő alátétek 3x7x0,8mm x16 AliExpresseBay
• M3 x 12 mm -es laposfejű rozsdamentes acél 304 hatszögletű csavar x20 AliExpresseBay
• M3 304 Rozsdamentes acél 304 Hatlapfejű anyák x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 18 mm sárgaréz F-F x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 35 mm sárgaréz F-F x4 AliExpresseBay
• Fejléc Női 2,54 mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• Fejlécek Férfi 2.54mm 1x40 Pin x1 AliExpresseBay
• Fejléc Női derékszög 2,54 mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• USB-ESP8266 ESP-01 programozó x1 AliExpresseBay
• 5V Active Buzzer x1 AliExpresseBay
• 12V 5A PSU x1 AliExpresseBay

THT (lyukon keresztül) komponens opció

• 10k - 1/4w ellenállás THT x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1/4w THT x1 AliExpresseBay ellenállás
• 1k - 1/4w ellenállás THT x8 AliExpresseBay
• P-csatorna MOSFET FQP27P06 TO-220 x4 AliExpresseBay
• N-csatorna MOSFET IRLZ44N TO-220 x8 AliExpresseBay
• NPN tranzisztor BC547 TO-92 x4 AliExpresseBay
• Dióda IN4007 x2 AliExpresseBay

SMD (Surface Mount) komponens opció

• 10k - 1/8w SMD ellenállás 0603 x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1/8w SMD ellenállás 0603 x1 AliExpresseBay
• 1k - 1/8w SMD ellenállás 0603 x8 AliExpresseBay
• N-csatorna Mosfet IRLML2502TRPBF x8 AliExpresseBay
• P csatorna MOSFET AO3407 SOT-23 x4 AliExpresseBay
• NPN tranzisztor SOT23 BC847 x4 AliExpresseBay
• Dióda 1N4148 0603 x2 AliExpresseBay

Eszközök

• Forrasztóhuzal 60/40 0,7 mm -es AliExpresseBay
• Átlós fogó AliExpresseBay
• Youyue 8586 SMD forrasztó átdolgozó állomás AliExpresseBay
• UNI-T UT39A digitális multiméter AliExpresseBay
• Huzalcsupaszítók AliExpresseBay
• Vonalkódolvasó AliExpresseBay
• Vonalkód nyomtató AliExpresseBay
• Vonalkód címkék 30mm x 20mm x700 AliExpresseBay
• MECHANIC Solder Paste AliExpresseBay
• Antisztatikus csipeszek AliExpresseBay
• Harmadik kéz forrasztóállvány AliExpresseBay
• AMTECH NC-559-ASM No-Clean Solder Flux AliExpresseBay
• Forrasztó Wick AliExpresseBay
• Precíziós mágneses csavarhúzó szett AliExpresseBay

A frissített listához látogasson el a webhelyemre:

2. lépés: Forrasztási ellenállások, tranzisztorok és MOSFET -ek

SMD vagy THT forrasztás (nem mindkettő) az 1K, 4,7K, 10K, P-Channel, N-Channel és NPN komponensekhez

3. lépés: Forrasztás a fejlécekben és a DIP aljzatban

Forrasztja a Nano két 15 tűs hüvelyes fejlécét, 16x CD74HC4067 multiplexerét, 8 tűs és 16 tűs hüvelyes fejlécet, ESP8266 adaptereket, 4 tűs hüvelyeket, LCD 4 tűs hüvelyeket és a 74HC595N Shift regisztráló 16 tűs DIP IC foglalatot.

Megjegyzés: forrasztjon fel minden alkatrészt a selyemszita oldalán.

4. lépés: Forrasztás alapvető összetevői

Forrasztja és telepítse az 5,5 mm -es egyenáramú jack csatlakozót, az Arduino Nano 328p, a CD74HC4067 multiplexert és a 74HC595N váltóregisztert.

Az Arduino Nano és a Multiplexer forrasztásakor azt javaslom, hogy először helyezze a hím fejléceket a női fejrészekbe, majd forrasztja a helyére.

5. lépés: Forrasztja a Dallas DS18B20 hőmérsékletet

Először helyezzen el két 3 mm x 7 mm x 0,8 mm -es szigetelő alátétet minden egyes Dallas -érzékelőn (ezt a helyet a PCB -ről hozzák létre, hogy ne mérje a NYÁK hőmérsékletét)

Forrasztja be a 4x Dallas érzékelőt a felső réteghez minden cellamodulhoz, valamint a környezeti érzékelőt az alsó réteghez.

Legyen óvatos, nehogy áthidalja a TO-92 forrasztópáka forrasztási kötéseit. Miután a forrasztást végezte dióda módban a multiméteren a Dallas szenzor minden lába között (mindegyik párhuzamosan van csatlakoztatva)

Forrasztja az 5 V -os aktív zümmögőt a felső rétegre, ahol a + (pozitív) csap az Arduino Nano felé néz

6. lépés: Forrasztás a diódában

Forrasztás a diódában a CD74HC4067 multiplexer alatt

Jó gyakorlat a fluxus izopropil -alkohollal történő tisztítása.

7. lépés: Ellenőrizze és állítsa be az LCD képernyő kontrasztját / soros áthidalóit

LCD kontraszt

Csatlakoztassa az LCD soros 4 tűs hüvelyet egy 4 tűs dugasz -> női Dupont jumper vezetékhez. Győződjön meg róla, hogy pontosan csatlakozik, és csatlakozik:

GND -> GND

VCC -> 5V

SDA -> SDA

SCL -> SCL

Töltse be az Arduino vázlatot a github -ból: ASCD_Nano_Test_LCD_Screen

Húzza ki az USB -kábelt, és használjon 12V -os tápkábelt az 5,5 mm -es egyenáramú aljzatba (+ pozitív középpont / - negatív külső)

Állítsa be a potenciométert a soros adapteren az LCD képernyő CC vagy CW hátoldalán, amíg meg nem jelenik a szöveg.

Ha elégedett a kontraszttal, távolítsa el a Dupont Jumper vezetékeket.

Soros jumperek

Csatlakoztasson 2x 2,54 mm-es áthidalókat az 1-2-es érintkezőkhöz a szoftveres soros kommunikációhoz az ESP8266 készülékkel

8. lépés: PWM ventilátor

Alkatrészek

Forrasztja a következő alkatrészeket:

JST 2.0 PH 2 tűs csatlakozó (Megjegyzés: a selyemképernyő hátrafelé van az NYÁK 1.11 verziójában)

100uF 16V elektrolit kondenzátor

BD139 NPN tranzisztor

Dióda

Teszt

Töltse be az Arduino vázlatot a github -ból: ASCD_Nano_Test_Fan

Húzza ki az USB -kábelt, és használjon 12 V -os tápkábelt az 5,5 mm -es egyenáramú jack csatlakozóba (+ pozitív középpont / - negatív külső)

Csatlakoztassa a 30 mm -es ventilátort

A ventilátornak fel kell gyorsítania, majd meg kell állnia

9. lépés: A MOSFET -ek tesztelése

Az N-csatornás ellenállás kisülési MOSFET-ek tesztelése

Töltse be az Arduino vázlatot a github -ból: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets

Húzza ki az USB -kábelt, és használjon 12 V -os tápkábelt az 5,5 mm -es egyenáramú jack csatlakozóba (+ pozitív középpont / - negatív külső)

Ha a NYÁK az alsó réteg felé néz, állítsa a multimétert dióda / folytonossági módba.

Helyezze a negatív szondát egy GND forrásra, a pozitív szondát pedig az 1. modul terhelési ellenállások csatlakozóira a jobb oldalon (a képek szerint).

A multiméternek 1 másodpercig sípolnia kell, majd 1 másodpercig nem.

Ismételje meg ezt minden modulnál.

A P-Channel TP5100 Charge MOSFET tesztelése

Töltse be az Arduino vázlatot a github -ból: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Ugyanaz, mint fent, ezt a vázlatot mindkét teszthez használhatja)

Húzza ki az USB -kábelt, és használjon 12V -os tápkábelt az 5,5 mm -es egyenáramú aljzatba (+ pozitív középpont / - negatív külső)

Ha a NYÁK az alsó réteg felé néz, állítsa a multimétert DC feszültség üzemmódba (általában 20 V-os tartományba).

Helyezze a negatív szondát egy GND forrásra, a pozitív szondát pedig az első modulra, a TP5100 jobb oldalára + pozitív csatlakozóra (a képeken látható módon). A multiméterének 12 V-ot kell mutatnia 1 másodpercig, majd alacsony feszültséget 1 másodpercig. Ismételje meg ezt minden modulnál.

10. lépés: Szerezze be a Dallas DS18B20 hőmérséklet -érzékelő sorozatokat

Töltse be az Arduino vázlatot a github -ból: ASCD_Nano_Get_DS18B20_Serials

Hagyja be az USB -kábelt. Ne csatlakoztassa a ventilátort vagy a 12 V -os tápegységet.

Nyissa meg a soros monitort az Arduino IDE -ben 115200 baud sebességgel.

5x eszközöket kell észlelnie / keresnie.

Melegítse fel az első DS18B20 hőmérséklet -érzékelőt a forrasztópáka felső hegyével rövid ideig.

Megjegyzés: A modulok száma balról jobbra, a NYÁK felfelé néz a felső rétegen

Az "Észlelt akkumulátor: 1", majd "Akkumulátor felmelegedése: 2" feliratot kell nyomtatnia

Ez sorban végigmegy minden 4 x modulon, amíg azt nem mondja, hogy „Észlelt környezeti érzékelő kész”

Alul megjeleníti az összes DS18B20 hőmérséklet -érzékelő hexadecimális sorozatszámát.

Másolja ki az 5x sorozatszámot, majd illessze be őket a "Temp_Sensor_Serials.h" mappába az "ASCD_Nano_1-0-0" vázlaton belül. Ügyeljen arra, hogy az utolsó vesszőt adja ki (a képen látható)

Megjegyzés: Ha 99 Celsius fokos hőmérsékletet kap, az azt jelenti, hogy hiba történt az érzékelő olvasásakor. Vagy a sorozat hibás, vagy a készülék hibás.

11. lépés: Telepítse és tesztelje a TP5100 töltőmodulokat

Telepítés

Késsel vagy néhány átlós fogóval vágja le a 20x egyszeres Férfi 2,54 mm fejlécet.

Helyezzen 5x férfi fejlécet TP5100 modulonként a NYÁK alsó rétegére. Javaslom, hogy a hosszú oldallal lefelé tegye a lyukat.

Helyezzen egy TP5100 modult minden modulra, és forrasztja a helyére. Használjon néhány csipeszt a férfi fejlécek manipulálásához, ha nem illeszkednek egymáshoz.

A NYÁK felső rétegén forrasztja a csatlakozókat, amennyire csak lehet, egy szintben a NYÁK -val. (Fel kell szerelni a műanyag elemtartót a tetejére, hogy minél kevesebb nyúljon ki, annál jobb)

Megjegyzés: Feltétlenül csatlakoztassa a töltőcsapot a TP5100 készülékhez. Ez a legközelebbi csap a VCC mellett a GND-ben a P-csatorna MOSFET felett

Teszt

Töltse be az Arduino vázlatot a github -ból: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Ugyanaz, mint fent, ezt a vázlatot mindkét teszthez használhatja)

Húzza ki az USB -kábelt, és használjon 12V -os tápkábelt az 5,5 mm -es egyenáramú aljzatba (+ pozitív középpont / - negatív külső)

Minden TP5100 modulnak 1 másodpercre be kell kapcsolnia, majd 1 másodpercre ki kell kapcsolnia.

12. lépés: Fúrja a DS18B20 hőmérséklet -érzékelő szabad üregeit

Szükséges eszközök

• 0,7 mm -es fúrószár vagy Scribe
• 3 mm -es fúrófej (opcionális)
• 6.5mm - 7mm fúrószár

Fúró

Vegyen egy tartalék üres NYÁK -t és egy 4x 18650 elemtartót

Szerelje fel a 4x 18650 elemtartót a + jelöléssel a tábla teteje felé

Jelölje meg a lyukak helyzetét egy 0,7 mm-es fúróval vagy Scribe-vel a TO-92 DS18B20 hőmérséklet-érzékelők középső csapján keresztül

Távolítsa el a 4x 18650 elemtartót, és fúrjon egy 6,5–7 mm -es lyukat. Javaslom először egy kisebb fúrószár használatát.

Tesztelje be a 4x 18650 elemtartót, és ellenőrizze, hogy a DS18B20 hőmérséklet -érzékelő rendelkezik -e elegendő hézaggal.

Megjegyzés: Ne forrasztja be a 4x 18650 elemtartót, amíg az összes többi alkatrészt fel nem forrasztotta.

13. lépés: Szerelje fel a kisülési ellenállásokat

Szerelési és forrasztási fejlécek

Először szerelje fel a fejléceket. Használhatja az 5,08 mm -es csavaros csatlakozót vagy a JST 2,54 mm -es férfi fejet.

Megjegyzés: Némi blu sticket használok a fejléc / terminál helyén tartására forrasztás közben.

Forrasztja be őket.

Az ellenállások ohmjának mérése (opcionális)

Mérje meg, számolja és rögzítse az egyes ellenállások ellenállását.

Erre használom az LCR-T4 tesztelőmet. Használhat minőségi multimétert (ez nem 100% pontos, de jó alapmérés)

Szerkessze az Arduino vázlatot a github-ból: ASCD_Nano_1-0-0 adja hozzá a módosított ellenállásértékeket.

Szerelje fel az ellenállásokat

Ebben a példában az 5,08 mm -es csavaros csatlakozókat használom, és megdöbbentem az egyes huzaltekercselt ellenállásokat. Később hozzáadok lépéseket az alumínium burkolatú ellenállásokhoz a hűtőbordán.

14. lépés: Forrasztja fel a végső alkatrészeket

Forrasztás a 4x 18650 elemtartóban.

Megjegyzés: Előfordulhat, hogy egyes érintkezőket le kell vágnia néhány öblítő / átlós fogóval.

Forrasztani a 6 mm -es nyomógombot.

15. lépés: Szerelje fel az összes hardvert

Arduino ESP8266 adapter

4x Használjon M2.5 stand-off M-F vagy F-F

8x M2.5 csavar vagy 4x M2.5 csavar és 4x M2.5 anya, attól függően, hogy M-F vagy F-F állványokat használ

Használjon derékszögű, 4 tűs, 2,54 mm -es csatlakozót a női -férfi csatlakozók csatlakoztatásához.

Megjegyzés: előfordulhat, hogy a csatlakozót ónozni kell a jó csatlakozás érdekében, ha laza.

LCD

4x M3 standoff 18mm sárgaréz F-F és 8x M3 x 12mm csavar az LCD-hez

Ventilátor

Csak 3D nyomtatott tok: Csavarjon be néhány M3 x 18 mm -es csavart, és a ventilátorcsavar lyukak adják hozzá a ventilátort.

16. lépés: Töltse fel az Arduino Nano vázlatot

A vázlat feltöltése előtt ellenőrizze az Arduino feszültségszabályozó 5 V -os kimenetét. Az LCD képernyőn két érzékelőpont található.

Az Arduino-vázlat szerkesztése a github-ból: ASCD_Nano_1-0-0 Változtassa meg ezt a sort az Arduino-vázlatban a feszültségértékre

const float referenceVoltage = 5,01; // 5V Arduino kimenet

A tesztelési igényeinek megfelelően módosíthat más egyéni beállításokat is

const float shuntResistor [4] = {3.3, 3.3, 3.3, 3.3};

const float referenceVoltage = 5,01; // 5V Arduino const float kimenete defaultBatteryCutOffVoltage = 2.8; // Feszültség, amelyet a kisülés leállít const bájt restTimeMinutes = 1; // Az idő percben, amíg az akkumulátor töltés után pihen. 0-59 érvényes const int lowMilliamps = 1000; // Ez a Milli Amper értéke alacsonynak tekinthető, és nem töltődik fel, mert hibásnak számít. // Ez a Milli Ohm értéke, amelyet magasnak tekintünk, és az akkumulátort hibásnak találjuk. // Eltolás kalibrálása Milli Ohm const byte chargeTimeout = 8; // Az időtúllépés órákban a töltés const byte tempThreshold = 7; // Figyelmeztetés küszöbértéke a kezdeti hőmérséklet feletti fokban Hőmérséklet konstans bájt tempMaxThreshold = 20; // Maximális küszöbérték a kezdeti hőmérséklet feletti fokban - Hibás konstans úszó akkumulátorVolatgeLeak = 0,50; // A kezdő "BATTERY CHECK" képernyőn figyelje meg az egyes modulok legmagasabb feszültségét, és állítsa ezt az értéket valamivel magasabb konst byte modulCount = 4; // A modulok száma konst byte screenTime = 4; // Idő másodpercben (ciklusban) aktív képernyőn konst int kibocsátásReadInterval = 5000; // A kisülési leolvasások közötti időintervallumok. Állítsa be az mAh +/

Csatlakoztassa az Arduino Nano-t a számítógépéhez, és töltse be az ASCD_Nano_1-0-0 vázlatot

Előfordulhat, hogy az ATmega328P (régi rendszerbetöltő) processzort kell használnia az Arduino IDE -ben

Válassza ki a megfelelő COM portot, és töltse fel a vázlatot

17. lépés: Töltse fel az ESP8266 vázlatot

Ha még nem regisztrálta Vortex It - Battery Portal fiókját, folytassa a következő lépéssel.

Telepítenie kell az ESP8266 Arduino Addont az Arduino IDE-be, használja ezt az útmutatót:

Módosítsa a következőket az ESP8266_Wifi_Client_1-0-0 Arduino vázlatban

const char ssid = ""; -> a WIFI routerekhez

SSID const char jelszó = ""; -> a WIFI útválasztó jelszavához

const char userHash = ""; -> a UserHash -hez (ezt a Vortex It Battery Portal "Charger / Discharger Menu -> View" menüjében szerezheti be)

const bájt CDUnitID =; -> a CDUnitID -hez (szerezze be a "Töltő / kisütő menü -> Nézet -> Válassza ki a töltőt / kisütőt" elemet a Vortex It Battery portálon)

Használja az USB-t az ESP8266-hoz Az ESP-01 programozó segítségével töltse fel az ESP8266_Wifi_Client_01.ino vázlatot az ESP8266-ba a PROG kapcsolóval

18. lépés: Állítsa be a Vortex It - Battery Portal fiókot

Lépjen a https://portal.vortexit.co.nz oldalra

Ha még nem regisztrált egy fiókot.

Jelentkezzen be hitelesítő adataival

A menüben kattintson a "Töltő / kisütő" -> "Új" elemre

Válassza ki a legördülő listából "Arduino 4x C/D"

Kattintson az "Új töltő / kisütő" elemre

A menüben kattintson a "Töltő / kisütő" -> "Nézet" elemre

Válassza ki a legördülő listából "xx - Arduino 4x C/D" (ahol xx a CDUnitID)

Ne használja a "UserHash" és a "CDUnitID"

Kattintson az "Élő nézet modul" lehetőségre a Töltő / kisütő online megtekintéséhez

19. lépés: Választható - Készítsen 3D nyomtatott zárat

Ha van 3D nyomtatója, kinyomtathat egy általam tervezett burkolatot. Nyugodtan alakítsa ki a ház stílusát és ossza meg:

Fusion 360

gallery.autodesk.com/fusion360/projects/asdc-nano-4x-arduino-charger--discharger-enclosure

Thingiverse STL

www.thingiverse.com/thing:3502094

20. lépés: Kezdje el 18650 sejtek tesztelését

Helyezzen be néhány elemet a cellamodulokba, és lépjen a "Live View Module" oldal szkennelésére a vonalkódjaiban, és már nem működik.