DIY Arduino aku mahtuvuse tester - V1.0: 12 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

[Esita videot] Olen päästnud nii palju vanu sülearvuti patareisid (18650), et neid oma päikeseenergiaprojektides uuesti kasutada. Aku korralikke elemente on väga raske tuvastada. Varem ühes oma Power Bank Instructable'is olen rääkinud, kuidas tuvastada häid rakke nende pingeid mõõtes, kuid see meetod pole üldse usaldusväärne. Nii et ma tõesti tahtsin viisi, kuidas mõõta iga raku täpset võimsust pinge asemel.

Värskendatud 30.10.2019

Näete minu uut versiooni

Paar nädalat tagasi alustasin projekti põhitõdedest. See versioon on tõesti lihtne, mis põhineb Ohmi seadusel. Testi täpsus ei ole 100% täiuslik, kuid annab mõistlikke tulemusi, mida saab kasutada ja võrreldes teiste akudega, nii et saate hõlpsalt tuvastada vanas akus head elemendid. Töö käigus mõistsin, et on palju asju, mida saab parandada. Tulevikus püüan neid asju ellu viia. Kuid praegu olen sellega rahul. Loodan, et sellest väikesest testerist on kasu, seega jagan seda teiega. Märkus. Palun kõrvaldage halvad patareid nõuetekohaselt. -Ioonaku, mis on väga plahvatusohtlik ja ohtlik. Ma ei saa vastutada vara kaotamise, kahjustuste või inimkaotuste eest, kui see juhtub. See õpetus on kirjutatud neile, kellel on teadmisi laetava liitium-ioontehnoloogia kohta. Palun ärge proovige seda, kui olete algaja. Olge turvaline.

Samm: vajalikud osad ja tööriistad:

Vajalikud osad: 1. Arduino Nano (Gear Best / Banggood) 2. 0,96 OLED -ekraan (Amazon / Banggood) 3. MOSFET - IRLZ44 (Amazon) 4. Takistid (4 x 10K, 1 / 4W) (Amazon / Banggood) 5. Võimsustakisti (10R, 10W) (Amazon) 6. Kruviklemmid (3 nr) (Amazon / Banggood) 7. Buzzer (Amazon / Banggood) 8. Prototüüpplaat (Amazon / Banggood) 9. 18650 akuhoidik (Amazon)

10. 18650 Aku (GearBest / Banggood) 11. Vahekaugused (Amazon / Banggood) Vajalikud tööriistad: 1. Traadilõikur / eemaldaja (Gear Best) 2. Jootekolb (Amazon / Banggood) Kasutatud instrument: IMAX tasakaalulaadija (Gearbest / Banggood)

Infrapuna termomeetripüstol (Amazon /Gearbest)

Samm 2: Skeem ja töö

Skeem:

Skeemi lihtsaks mõistmiseks olen joonistanud selle ka perforeeritud tahvlile. Komponentide ja juhtmestiku asukohad on sarnased minu tegeliku plaadiga. Ainsad erandid on sumin ja OLED -ekraan. Tegelikus tahvlis on nad sees, kuid skeemil asuvad nad väljas.

Disain on väga lihtne, mis põhineb Arduino Nano -l. Aku parameetrite kuvamiseks kasutatakse OLED -ekraani. 3 kruviklemmi kasutatakse aku ja koormustakistuse ühendamiseks. Summurit kasutatakse erinevate hoiatuste andmiseks. Koormustakistuse pingete jälgimiseks kasutatakse kahte pingejaguri ahelat. MOSFET -i ülesanne on ühendada või lahti ühendada koormustakistus akuga.

Töötamine:

Arduino kontrollib aku seisukorda, kui aku on hea, andke käsk MOSFET sisse lülitada. See laseb voolul aku positiivsest klemmist läbi takisti ja seejärel lõpetab MOSFET tee tagasi negatiivse klemmini. See tühjendab aku teatud aja jooksul. Arduino mõõdab koormustakisti pinget ja jagab seejärel takistusega, et teada saada tühjendusvool. See korrutatakse ajaga, et saada milliamp-tunni (võimsuse) väärtus.

3. samm: pinge, voolu ja võimsuse mõõtmine

Pinge mõõtmine

Peame leidma koormustakisti pinge. Pingeid mõõdetakse kahe pingejaotusahela abil. See koosneb kahest takistist, väärtusega 10k. Jaoturi väljund on ühendatud Arduino analoogpistikuga A0 ja A1.

Arduino analoognõel võib mõõta pinget kuni 5 V, meie puhul on maksimaalne pinge 4,2 V (täis laetud). Siis võite küsida, miks ma kasutan asjatult kahte jaoturit. Põhjus on selles, et minu tulevikuplaan on sama testija kasutamine mitme keemia aku puhul. Nii et seda disaini saab minu eesmärgi saavutamiseks hõlpsasti kohandada.

Praegune mõõtmine:

Vool (I) = pinge (V) - pingelangus MOSFET / takistus (R)

Märkus: ma eeldan, et pingelangus MOSFETis on tühine.

V = pinge üle koormustakisti ja R = 10 oomi

Saadud tulemus on amprites. Korrutage 1000, et teisendada see milliamperiteks.

Seega maksimaalne tühjenemisvool = 4,2 / 10 = 0,42A = 420mA

Võimsuse mõõtmine:

Salvestatud laeng (Q) = praegune (I) x aeg (T).

Oleme juba arvutanud voolu, ainus tundmatu ülaltoodud võrrandis on aeg. Arduino funktsiooni millis () saab kasutada möödunud aja mõõtmiseks.

4. samm: koormustakisti valimine

Koormustakisti valik sõltub vajaliku tühjendusvoolu suurusest. Oletame, et soovite aku tühjendada @ 500mA, siis on takisti väärtus

Takistus (R) = aku maksimaalne pinge / tühjenemisvool = 4,2 / 0,5 = 8,4 oomi

Takisti peab natuke energiat hajutama, nii et suurus on antud juhul oluline.

Soojus hajub = I^2 x R = 0,5^2 x 8,4 = 2,1 vatti

Teatud varu säilitades saate valida 5W. Kui soovite rohkem ohutust, kasutage 10W.

Kasutasin 8,4 oomi asemel 10 oomi, 10 W takistit, kuna see oli minu laos sel ajal.

Samm: MOSFETi valimine

Siin toimib MOSFET nagu lüliti. Arduino tihvti D2 digitaalne väljund juhib lülitit. Kui 5 V (HIGH) signaal suunatakse MOSFET -i väravasse, laseb see voolu aku positiivsest klemmist läbi takisti ja seejärel lõpetab MOSFET tee tagasi negatiivse klemmi juurde. See tühjendab aku teatud aja jooksul. Seega tuleks MOSFET valida nii, et see suudaks taluda maksimaalset tühjendusvoolu ilma ülekuumenemiseta.

Kasutasin n-kanalilist loogikataseme võimsust MOSFET-IRLZ44. L näitab, et see on loogika taseme MOSFET. Loogikatase MOSFET tähendab, et see on loodud täielikult sisse lülituma mikrokontrolleri loogikatasandilt. Standardne MOSFET (IRF -seeria jne) on loodud töötama 10 V pingest.

Kui kasutate IRF -seeria MOSFET -i, siis see ei lülitu täielikult sisse, rakendades Arduino 5V. Ma mõtlen, et MOSFET ei kanna nimivoolu. Nende MOSFET -ide häälestamiseks vajate värava pinge suurendamiseks täiendavat vooluahelat.

Seega soovitan kasutada loogika tasemel MOSFET-i, mitte tingimata IRLZ44. Võite kasutada ka mis tahes muud MOSFET -i.

6. samm: OLED -ekraan

Aku pinge, tühjenemisvoolu ja võimsuse kuvamiseks kasutasin 0,96 -tollist OLED -ekraani. Sellel on eraldusvõime 128x64 ja see kasutab Arduinoga suhtlemiseks I2C -bussi. Arduino Unos kasutatakse kahte tihvti SCL (A5), SDA (A4). suhtlemine.

Ma kasutan parameetrite kuvamiseks U8glib raamatukogu. Kõigepealt peate alla laadima U8glib raamatukogu. Seejärel installige see.

Kui soovite alustada OLED -ekraani ja Arduinoga, klõpsake siin

Ühendused peaksid olema järgmised

Arduino OLED

5V -Vcc

GND GND

A4- SDA

A5- SCL

7. samm: hoiatussignaal

Erinevate hoiatuste või hoiatuste andmiseks kasutatakse piesosummerit. Erinevad hoiatused on

1. Aku madalpinge

2. Aku kõrgepinge

3. Akut pole

Summuril on kaks klemmi, pikem neist on positiivne ja lühem jalg on negatiivne. Uue helisignaali kleebisel on ka positiivse klemmi tähistamiseks märgitud " +".

Ühendused peaksid olema järgmised

Arduino helisignaal

D9 Positiivne klemm

GND negatiivne terminal

Arduino Sketchis olen kasutanud eraldi funktsiooni piiksu (), mis saadab PWM -signaali summerile, ootab väikest viivitust, seejärel lülitab selle välja ja seejärel ilmneb veel üks väike viivitus. Seega piiksub üks kord.

8. samm: vooluringi tegemine

Eelmistes sammudes olen selgitanud vooluahela iga komponendi funktsiooni. Enne viimase plaadi valmistamist hüppamist katsetage kõigepealt vooluahelat leivaplaadil. Kui vooluahel töötab leivaplaadil ideaalselt, liikuge protüüpplaadi komponentide jootmiseks.

Kasutasin 7cm x 5cm prototüüpplaati.

Nano paigaldamine: lõigake esmalt kaks rida naissoost päise tihvti, mõlemas 15 tihvti. Ma kasutasin päiste lõikamiseks diagonaalset nipet. Seejärel jootke päise tihvtid. Veenduge, et kahe rööpa vaheline kaugus sobib arduino nanoga.

OLED -ekraani paigaldamine: lõigake 4 -tihvtidega emane päis. Seejärel jootke see joonisel näidatud viisil.

Klemmide ja komponentide paigaldamine: jootke ülejäänud komponendid, nagu piltidel näidatud

Juhtmestik: tehke juhtmestik vastavalt skeemile. Ma kasutasin juhtmestiku tegemiseks värvilisi juhtmeid, et saaksin neid hõlpsasti tuvastada.

9. samm: vaheseinte paigaldamine

Pärast jootmist ja juhtmestikku paigaldage vaheseinad 4 nurka. See tagab jootekohtade ja juhtmete maapinnast piisava vahemaa.

Samm: tarkvara

Tarkvara täidab järgmisi ülesandeid

1. Mõõda pingeid

100 ADC proovi võtmine, nende lisamine ja tulemuse keskmistamine. Seda tehakse müra vähendamiseks.

2. Kontrollige aku seisukorda, et anda märku või alustada tühjendustsüklit

Hoiatused

i) Madal-V!: Kui aku pinge on madalamast tühjenemistasemest madalam (2,9 V liitiumioonide puhul)

ii) Kõrge V!: Kui aku pinge on üle täielikult laetud

iii) Akut pole!: Kui patareipesa on tühi

Tühjendustsükkel

Kui aku pinge on madalpinge (2,9 V) ja kõrgepinge (4,3 V) piires, käivitage tühjendustsükkel. Arvutage vool ja võimsus, nagu varem selgitatud.

3. Kuvage parameetrid OLED -il

4. Andmete logimine jadamonitoril

Laadige alla lisatud Arduino kood.

Samm 11: seeriaandmete eksportimine ja graafiku koostamine Exceli lehel

Vooluahela testimiseks laadisin kõigepealt oma IMAX -laadijaga hea Samsungi 18650 aku. Seejärel pange aku minu uude testrisse. Kogu tühjendusprotsessi analüüsimiseks ekspordin seeriaandmed arvutustabelisse. Seejärel joonistasin tühjenduskõvera. Tulemus on tõesti vinge. Kasutasin selleks tarkvara nimega PLX-DAQ. Selle saate alla laadida siit.

Selle õpetuse kaudu saate teada, kuidas PLX-DAQ-i kasutada. See on väga lihtne.

Märkus. See töötab ainult Windowsis.

12. samm: järeldus

Pärast mõningaid katseid järeldan, et testija tulemus on üsna mõistlik. Tulemus on 50 kuni 70 mAh eemal kaubamärgiga aku mahtuvustesti tulemusest. IR temperatuuripüstoli abil mõõtsin ka koormustakisti temperatuuri tõusu, maksimaalne väärtus on 51 kraadi C.

Selle konstruktsiooni korral ei ole tühjenemisvool konstantne, see sõltub aku pingest. Seega ei ole joonistatud tühjenemiskõver sarnane aku tootmise andmelehel toodud tühjenemiskõveraga. See toetab ainult ühte liitiumioonakut.

Nii et oma tulevases versioonis püüan lahendada ülaltoodud puudused versioonis V1.0.

Krediit: Tahaksin tunnustada Adam Welchi, kelle projekt YouTube'is inspireeris mind selle projektiga alustama. Saate vaadata tema YouTube'i videot.

Palun soovitage parandusi. Vigade või vigade korral esitage kommentaarid.

Loodan, et minu õpetusest on abi. Kui teile meeldib, ärge unustage jagada:)

Tellige rohkem DIY projekte. Aitäh.