Arduino Nano 4x 18650 nutikas laadija / tühjendaja: 20 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See on minu Arduino Nano 4x 18650 nutika laadija / tühjendaja avatud lähtekoodiga projekt.

Selle seadme toiteallikaks on 12V 5A. Seda saab toita arvuti toiteallikast.

Lingid

Akuportaal:

Osade loend:

Skeem:

PCB Gerberi failid:

Lähtekood:

Facebooki grupp:

Foorum:

Vaadake minu andmebaasi statistika lehte kõigi praegu töödeldud akude kohta:

Anneta:

Ajalugu

Tahtsin teha nutika Arduino toitega laadija, tühjendusaku testri, millel võiks olla vöötkoodiskanner, mis skaneeriks patareide vöötkoode ja sisestaks kõik andmed veebiandmebaasi portaali. See võimaldaks mul korrektselt sorteerida ja analüüsida kõikide taaskasutatud liitiumakude suundumusi.

Versioon 1: algselt alustasin CNC -ga freesitud ühepoolse trükkplaadi kasutamist. Sellel seadmel oli ainult üks element ja see sai laadida, tühjendada ja testida millioomi.

Versioon 2.2: kasutasin söövitatud väiksemaid PCB -sid, seejärel oli mul Arduino UNO -l kaks rakumoodulit.

Versioon 3.2: kasutasin samu väiksemaid trükkplaate, kuid kasutasin Arduino Mega ja paigaldasin selle kõik akrüülistendile. Mul oli algselt plaanis 16 moodulit, kuid lõpuks kasutasin ainult 8 rakumoodulit, kuna oleksin pidanud kasutama analoogsignaali multipleksereid ja juhtmestik oli juba väga segane.

Arduino Mega 8x laadija / tühjendaja 1.1: kujundasin lihtsas EDA -s trükkplaadi Arduino Mega 8x laadija / tühjendaja jaoks. Sellel on 20x4 LCD, pöörlev kooder, SD -kaardi lugeja (pole kunagi kasutatud), Ethernet, USB -host vöötkoodi skannimiseks otse Arduinosse.

Arduino Mega 8x laadija / tühjendaja 1.2+: hiljem tegin mõned väikesed muudatused ja lisasin WIFI -ühenduse jaoks ESP8266 adapteri.

Arduino Nano 4x 18650 nutikas laadija / tühjendaja 1.0: hakkasin kavandama 4x versiooni, et muuta see palju odavamaks ja lihtsamaks. Sellel versioonil pole vöötkoodiskannerit, kuid see suhtles Vortexi IT -akuportaaliga andmete saatmiseks ja vastuvõtmiseks Interneti kaudu.

Arduino Nano 4x 18650 nutikas laadija / tühjendaja 1.1: sellel on mõned väikesed muudatused versioonist 1.0, kuna selle kujunduses oli mõned väikesed vead ja see versioon avalikustati.

Samm: hankige komponendid

PCB Gerberi failid

PCB Gerberi failid:

Peamised komponendid

• Arduino Nano 3.0 ATmega328P x1 AliExpresseBay
• ESP8266 Arduino adapter x1 AliExpresseBay
• ESP8266 ESP-01 x1 AliExpresseBay
• LCD 1602 16x2 jada x1 AliExpresseBay
• Akuhoidik 4 x 18650 x 1 AliExpresseBay
• TP5100 moodul x4 AliExpresseBay
• CD74HC4067 moodul x1 AliExpresseBay
• 74HC595N DIP16 x1 AliExpresseBay
• DIP16 pesa x1 AliExpresseBay
• Temperatuuriandur DS18B20 x5 AliExpresseBay
• Puutelüliti 6MM x1 AliExpresseBay
• Pistik KF301-2P 5,08 mm x 4 AliExpresseBay
• DC -pistik 5,5 x 2,1 mm x 1 AliExpresseBay
• Takisti süsinikkile 3,3 oomi 5W x4 AliExpresseBay
• Koonilised kummist jalad 14x8mm x8 AliExpresseBay
• Isoleerivad seibid 3x7x0,8mm x16 AliExpresseBay
• M3 x 12mm lamepea roostevabast terasest 304 kuuskantkruvi x20 AliExpresseBay
• M3 304 roostevaba teras 304 kuuskantmutrid x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 18mm messing F-F x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 35 mm messing F-F x4 AliExpresseBay
• Päis emane 2,54 mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• Päised Isane 2.54mm 1x40 Pin x1 AliExpresseBay
• Päis Emane täisnurk 2.54mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• USB to ESP8266 ESP-01 programmeerija x1 AliExpresseBay
• 5V aktiivne helisignaal x1 AliExpresseBay
• 12V 5A PSU x1 AliExpresseBay

THT (läbi augu) komponendi valik

• 10k - 1/4w takisti THT x7 AliExpresseBay
• 4,7k - 1/4 W takisti THT x1 AliExpresseBay
• 1k - 1/4w takisti THT x8 AliExpresseBay
• P-kanal MOSFET FQP27P06 TO-220 x4 AliExpresseBay
• N-kanaliga MOSFET IRLZ44N TO-220 x8 AliExpresseBay
• NPN transistor BC547 TO-92 x4 AliExpresseBay
• Diood IN4007 x2 AliExpresseBay

SMD (Surface Mount) komponendi valik

• 10k - 1/8w takisti SMD 0603 x7 AliExpresseBay
• 4,7k - 1/8w takisti SMD 0603 x1 AliExpresseBay
• 1k - 1/8w takisti SMD 0603 x8 AliExpresseBay
• N-kanaliga Mosfet IRLML2502TRPBF x8 AliExpresseBay
• P-kanal MOSFET AO3407 SOT-23 x4 AliExpresseBay
• NPN transistor SOT23 BC847 x4 AliExpresseBay
• Diood 1N4148 0603 x2 AliExpresseBay

Tööriistad

• Jootetraat 60/40 0,7 mm AliExpresseBay
• Diagonaaltangid AliExpresseBay
• Youyue 8586 SMD jootetöötlusjaam AliExpresseBay
• UNI-T UT39A digitaalne multimeeter AliExpresseBay
• Traadi eemaldajad AliExpresseBay
• Vöötkoodi skanner AliExpresseBay
• Vöötkoodiprinter AliExpresseBay
• Vöötkoodi sildid 30mm x 20mm x700 AliExpresseBay
• MECHANIC Solder Paste AliExpresseBay
• Antistaatilised pintsetid AliExpresseBay
• Kolmanda käe jootmisalus AliExpresseBay
• AMTECH NC-559-ASM No-Clean Solder Flux AliExpresseBay
• Joodik Wick AliExpresseBay
• Täpse magnetilise kruvikeeraja komplekt AliExpresseBay

Värskendatud loendi saamiseks minge minu veebisaidile:

Samm: jootetakistid, transistorid ja MOSFET -id

Kas SMD või THT joodis (mitte mõlemad) 1K, 4,7K, 10K, P-Channel, N-Channel ja NPN komponendid

3. samm: jootmine päistes ja DIP -pesas

Jootke Nano kaks 15 -kontaktilist naissoost päist, 16x CD74HC4067 multiplekserid 8 -pin ja 16 -pin naissoost päised, ESP8266 adapterid 4 -pin emane, LCD 4 -pin emane ja 74HC595N Shift registreerib 16 -pin DIP IC -pesa.

Märkus: jootke kõik komponendid siiditrükipoolsel küljel.

Samm: jootmise põhikomponendid

Jootke ja installige 5,5 mm alalisvoolu pistik, Arduino Nano 328p, CD74HC4067 multiplekser ja 74HC595N vahetusregister.

Arduino Nano ja multiplekseri jootmisel soovitan esmalt asetada isased päise tihvtid naissoost päise tihvtidesse ja seejärel joota komponent kohale.

Samm: jootke Dallase DS18B20 temperatuur

Esiteks asetage igale Dallase andurile kaks 3 mm x 7 mm x 0,8 mm isoleerivat seibi (seda kasutatakse PCB -st tühiku loomiseks, nii et te ei mõõda PCB temperatuuri)

Jootke iga rakumooduli pealmisel kihil 4x Dallase andurid ja alumise kihi ümbritsev andur.

Olge ettevaatlik, et mitte sillutada jootekohti TO-92 jootmispatjadele. Mõõdetud dioodirežiimis pärast mitme meetri mõõtmist Dallase anduri iga jala vahel (need on kõik paralleelselt ühendatud)

Jootke 5 V aktiivne sumin ülemisele kihile, kus + (positiivne) tihvt on Arduino Nano poole

6. samm: jootmine dioodis

Jootke dioodis CD74HC4067 multiplekseri all

Hea tava on voolu puhastamine isopropüülalkoholiga.

Samm 7: Kontrollige ja reguleerige LCD -ekraani kontrasti / seeriahüppajaid

LCD kontrast

Ühendage LCD seeria 4 -pin pistik 4 -kontaktiga isase -> naissoost Dupont Jumper juhtmetega. Veenduge, et ühendate, ühendate täpselt:

GND -> GND

VCC -> 5V

SDA -> SDA

SCL -> SCL

Laadige Arduino visand githubist alla: ASCD_Nano_Test_LCD_Screen

Ühendage USB -juhe lahti ja kasutage 12,5 V toitejuhet 5,5 mm alalisvoolu pistikus (+ positiivne keskus / - negatiivne välimine)

Reguleerige LCD ekraani CC või CW tagaküljel asuva jadaadapteri potentsiomeetrit, kuni näete kuvatavat teksti.

Kui olete kontrastiga rahul, eemaldage Dupont Jumperi juhtmed.

Seeria džemprid

Ühendage 2, 2,54 mm džemprid tihvtidele 1-2 tarkvara jadaühenduseks ESP8266-ga

8. samm: PWM -ventilaator

Komponendid

Jootke järgmised komponendid:

JST 2.0 PH 2pin pistik (Märkus: siidiekraan on PCB versioonil 1.11 tagurpidi)

100uF 16V elektrolüütkondensaator

BD139 NPN transistor

Diood

Test

Laadige Arduino visand githubist: ASCD_Nano_Test_Fan

Ühendage USB -juhe lahti ja kasutage 12,5 V toitejuhet 5,5 mm alalisvoolu pistikus (+ positiivne keskus / - negatiivne välimine)

Ühendage 30 mm ventilaator

Ventilaator peaks kiirendama ja seejärel peatuma

9. samm: MOSFETide testimine

N-kanaliliste takistite tühjenemise MOSFETide testimine

Laadige Arduino visand githubist välja: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets

Ühendage USB -juhe lahti ja kasutage 12,5 V toitejuhet 5,5 mm alalisvoolu pistikus (+ positiivne keskus / - negatiivne välimine)

Kui trükkplaat on alumise kihi poole suunatud, seadke multimeeter dioodi / järjepidevuse režiimi.

Asetage negatiivne sond GND allikale ja positiivne sond 1. moodulite koormustakistuste pistikutele paremale (nagu näidatud piltidel).

Teie multimeeter peaks piiksuma 1 sekund, seejärel ei piiksu 1 sekund.

Korrake seda iga mooduli puhul.

P-Channel TP5100 Charge MOSFETide testimine

Laadige Arduino visand githubist alla: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Sama nagu ülal, saate seda visandit kasutada mõlema testi jaoks)

Ühendage USB -juhe lahti ja kasutage 12,5 V toitejuhet 5,5 mm alalisvoolu pistikus (+ positiivne keskus / - negatiivne välimine)

Kui trükkplaat on alumise kihi poole suunatud, seadke oma multimeeter alalispingerežiimi (tavaliselt 20 V vahemikku).

Asetage negatiivne sond GND allikale ja positiivne sond 1. moodulitele TP5100 paremal küljel + positiivne pistik (nagu näidatud piltidel). Teie multimõõtur peaks näitama 12 V 1 sekundiks ja seejärel madalpinge 1 sekundiks. Korrake seda iga mooduli puhul.

Samm: hankige Dallase DS18B20 temperatuuriandurite seeriad

Laadige Arduino visand githubist: ASCD_Nano_Get_DS18B20_Serials

Jätke USB -kaabel sisse. Ärge ühendage ventilaatorit ega 12 V toiteallikat.

Avage seeriamonitor Arduino IDE -s 115200 baudikiirusega.

See peaks tuvastama / leidma 5x seadmeid.

Kuumutage esimest DS18B20 temperatuuriandurit jootekolvi ülemise otsaga lühikese aja jooksul.

Märkus. Mooduli number on vasakult paremale, trükkplaat pealmisel kihil püsti

See peaks trükkima "Tuvastatud aku: 1" ja seejärel "Kuumeneva aku andur: 2"

See läbib järjestikku iga 4 x moodulit, kuni kuvatakse teade "Detected Ambient Sensor Completed"

See kuvab allservas kõigi DS18B20 temperatuuriandurite kuueteistkümnendsüsteemi seerianumbrid.

Kopeerige 5x seerianumbrid ja kleepige need sketši "ASCD_Nano_1-0-0" visandisse "Temp_Sensor_Serials.h". Väljutage kindlasti viimane koma (näidatud pildil)

Märkus. Kui näete temperatuuri 99 kraadi Celsiuse järgi, tähendab see, et anduri lugemisel on viga. Seeria on vale või seade vigane.

Samm: paigaldage ja katsetage TP5100 laadimismooduleid

Installi

Lõika noa või mõne diagonaaltangidega 20x üksikut isase 2,54 mm päist.

Asetage 5x Mees päised TP5100 mooduli kohta PCB alumisele kihile. Soovitan pika augu allapoole läbi augu panna.

Asetage TP5100 moodul igale moodulile ja jootke see oma kohale. Kasutage isaste päistega manipuleerimiseks pintsette, kui need ei joondu.

PCB ülemisel kihil jootke pistikud PCB -ga võimalikult ühele tasapinnale. (Peate paigaldama plastikust akuhoidiku peale, nii et mida vähem välja tuleb, seda parem)

Märkus. Veenduge, et ühendate laadimispoldi seadmega TP5100. See on lähim pin VCC kõrval GND-s P-kanali MOSFETi kohal

Test

Laadige Arduino visand githubist alla: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Sama nagu ülal, saate seda visandit kasutada mõlema testi jaoks)

Ühendage USB -juhe lahti ja kasutage 12,5 V toitejuhet 5,5 mm alalisvoolu pistikus (+ positiivne keskus / - negatiivne välimine)

Kõik TP5100 moodulid peaksid 1 sekundiks sisse lülituma ja 1 sekundiks välja lülituma.

12. samm: puurige DS18B20 temperatuurianduri tühjendusavad

Vajalikud tööriistad

• 0,7 mm puur või Scribe
• 3 mm puur (valikuline)
• 6,5 mm - 7 mm puur

Puurida

Hankige varutühi trükkplaat ja 4x 18650 akuhoidik

Paigaldage 4x 18650 patareipesa nii, et + märgistus oleks tahvli ülaosaga

Märkige aukude asukohad 0.7 mm puuri või Scribe abil iga TO-92 DS18B20 temperatuurianduri keskmise tihvti kaudu

Eemaldage 4x 18650 akuhoidik ja puurige 6,5–7 mm auk. Soovitan kõigepealt kasutada väiksemat puurit.

Kontrollige 4x 18650 patareipesa sobivust ja kontrollige, kas temperatuurianduril DS18B20 on piisavalt ruumi.

Märkus: Ärge jootke 4x 18650 akuhoidikut enne, kui kõik muud komponendid on joodetud.

Samm: paigaldage tühjendustakistid

Paigaldus- ja jootmispäised

Esmalt ühendage päised. Võite kasutada 5,08 mm kruviklemmi või JST 2,54 mm isast päist.

Märkus: ma kasutan jootmise ajal päise / klemmi paigal hoidmiseks mõnda blu kleiti.

Jootke need sisse.

Takistite oomi mõõtmine (valikuline)

Mõõtke, arvutage ja registreerige iga takisti takistus.

Ma kasutan selleks oma LCR-T4 testijat. Võite kasutada kvaliteetset multimeetrit (see pole 100% täpne, kuid on hea alusmõõt)

Muutke Arduino visandit githubist: ASCD_Nano_1-0-0 lisage muudetud takisti väärtused.

Paigaldage takistid

Selles näites kasutan 5,08 mm kruviklemmi ja jahmatan iga traadist haavatakistit. Hiljem lisan alumiiniumkattega takistite astmed jahutusradiaatorile.

14. samm: jootke lõplikud komponendid

Jootmine 4x 18650 akuhoidikus.

Märkus. Võimalik, et peate mõned kontaktid mõne loputus- / diagonaaltangidega alla kärpima.

Jootke 6 mm nupp.

Samm: paigaldage kogu riistvara

Arduino ESP8266 adapter

4x Kasutage M2.5 stand-off M-F või F-F

8x M2.5 kruvi või 4x M2.5 kruvi ja 4x M2.5 mutrit sõltuvalt sellest, kas kasutate M-F või F-F eraldiseisvaid seadmeid

Kasutage täisnurkse 4 -pin 2,54 mm pistikut, et ühendada naissoost ja isasega pistikud.

Märkus: hea ühenduse saamiseks peate võib -olla pistikut pleekima, kui see on lahti.

LCD

4x M3 eraldusvõime 18 mm messingist F-F ja 8x M3 x 12 mm kruvid LCD-ekraanile

Ventilaator

Ainult 3D trükitud ümbris: Keerake mõned M3 x 18 mm kruvid ja ventilaatori kruvi augud lisavad ventilaatori.

16. samm: laadige üles Arduino Nano visand

Enne visandi üleslaadimist kontrollige Arduino pingeregulaatori 5V pinge väljundit. LCD -ekraanil on kaks anduripunkti.

Muutke Arduino visandit githubist: ASCD_Nano_1-0-0 Muutke see rida Arduino Sketchis oma pinge lugemiseks

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

Samuti saate oma testimisvajaduste jaoks muuta mõnda muud kohandatud seadet

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

const float referenceVoltage = 5,01; // 5V Arduino const float väljund defaultBatteryCutOffVoltage = 2.8; // Pinge, mille tühjenemine peatab const bait restTimeMinutes = 1; // Aeg pärast laadimist minutites. 0-59 on kehtivad const int lowMilliamps = 1000; // See on Milli võimendi väärtus, mida peetakse madalaks ja mida ei laeta uuesti, kuna seda peetakse vigaseks const int highMilliOhms = 500; // See on Milli oomi väärtus, mida peetakse kõrgeks ja aku vigaseks konst int offsetMilliOhms = 0; // Nihke kalibreerimine Milli oomi konstantse baidi laadimiseksTimeout = 8; // Aegumine tundides laadimise konstantse baidi tempThreshold = 7; // Hoiatuslävi kraadides üle esialgse Temperatuuri konst bait tempMaxThreshold = 20; // Maksimaalne lävi kraadides üle algtemperatuuri - peetakse vigaseks konstantset ujukpatareidVolatgeLeak = 0,50; // Esialgsel ekraanil "BATTERY CHECK" jälgige iga mooduli kõrgeimat pinget ja seadke see väärtus veidi kõrgemaks konst bait moodulCount = 4; // Moodulite arv konst bait screenTime = 4; // Aeg sekundites (tsüklit) aktiivse ekraani kohta // Ajavahemikud tühjenemisnäitude vahel. Reguleerige mAh +/

Ühendage Arduino Nano arvutiga ja laadige ASCD_Nano_1-0-0 visand

Võimalik, et peate Arduino IDE protsessorina kasutama ATmega328P (vana alglaadur)

Valige õige COM -port ja laadige eskiis üles

17. toiming: laadige üles ESP8266 visand

Kui te pole veel oma Vortex It - Battery Portal konto registreerinud, minge järgmisele sammule.

Peate oma Arduino IDE-sse installima ESP8266 Arduino Addoni, kasutage seda juhendit:

Muutke ESP8266_Wifi_Client_1-0-0 Arduino visandis järgmist

const char ssid = ""; -> teie WIFI -ruuteritele

SSID konstantse parooli = ""; -> oma WIFI ruuterite parooli

const char userHash = ""; -> oma UserHashile (hankige see Vortex It Battery Portaali menüüst Charger / Discharger Menu -> View)

const bait CDUnitID =; -> oma CDUnitID -le (hankige see Vortex It Battery portaalist laadija / tühjendusmenüüst -> Vaade -> valige oma laadija / tühjendaja)

Kasutage USB-d ESP8266-le ESP-01 programmeerijaga, et ESP8266_Wifi_Client_01.ino visand ESP8266-sse üles laadida, kui lüliti on sisse lülitatud PROG

18. samm: seadistage oma Vortex It - akuportaali konto

Minge saidile

Kui te pole veel oma kontole registreerunud.

Logige sisse oma mandaadiga

Klõpsake menüüs "Laadija / tühjendaja" -> "Uus"

Valige ripploendist "Arduino 4x C/D"

Klõpsake "Uus laadija / tühjendaja"

Klõpsake menüüs "Laadija / tühjendaja" -> "Vaata"

Valige ripploendist "xx - Arduino 4x C/D" (kus xx on CDUnitID)

Ärge kasutage oma "UserHash" ja "CDUnitID"

Laadija / tühjendaja võrgus vaatamiseks klõpsake "Live View Module"

19. samm: valikuline - tehke 3D -prinditud ümbris

Kui teil on 3D -printer, saate printida minu kavandatud korpuse. Tehke julgelt oma korpusstiil ja jagage seda:

Fusion 360

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

Thingiverse STL

www.thingiverse.com/thing:3502094

20. samm: hakake testima 18650 rakku

Sisestage mõned patareid rakumoodulitesse ja minge oma vöötkoodide skannimise lehele "Live View Module" ja olete väljas.