Մարտկոցի հզորության փորձարկիչ Arduino- ի միջոցով [Lithium-NiMH-NiCd]. 15 քայլ (նկարներով)

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Հատկություններ:

• Բացահայտեք կեղծ Lithium-Ion/Lithium-Polymer/NiCd/NiMH մարտկոցը
• Կարգավորելի մշտական ընթացիկ բեռ (կարող է փոփոխվել նաև օգտագործողի կողմից)
• Կարող է չափել գրեթե ցանկացած տեսակի մարտկոցի հզորությունը (5 Վ -ից ցածր)
• Հեշտ է զոդել, կառուցել և օգտագործել, նույնիսկ սկսնակների համար (բոլոր բաղադրիչները թաթախված են)
• LCD ինտերֆեյս

Տեխնիկական պայմաններ

• Սալիկի մատակարարում `7 Վ -ից 9 Վ (առավելագույն)
• Մարտկոցի մուտքը `0-5V (առավելագույնը)-հակառակ բևեռականություն չկա
• Ընթացիկ բեռը `37 մԱ -ից 540 մԱ (առավելագույնը)` 16 քայլ - կարող է փոփոխվել օգտագործողի կողմից

Մարտկոցի հզորության իրական չափումը էական է բազմաթիվ սցենարների համար: Հզորության չափման սարքը կարող է լուծել նաև կեղծ մարտկոցների հայտնաբերման խնդիրը: Այսօր կեղծ Lithium և NiMH մարտկոցներն ամենուր են, որոնք չեն կառավարում իրենց գովազդվող հզորությունները: Երբեմն դժվար է տարբերակել իրական և կեղծ մարտկոցը: Այս խնդիրը գոյություն ունի պահեստային մարտկոցների շուկայում, օրինակ ՝ բջջային հեռախոսի մարտկոցներ: Ավելին, շատ սցենարներում անհրաժեշտ է որոշել օգտագործված մարտկոցի հզորությունը (օրինակ ՝ նոութբուքի մարտկոցը): Այս հոդվածում մենք կսովորենք կառուցել մարտկոցի հզորության չափման միացում `օգտագործելով հայտնի Arduino-Nano տախտակը: Ես նախագծել եմ PCB տախտակը ընկղմվող բաղադրիչների համար: Այսպիսով, նույնիսկ սկսնակները կարող են զոդել և օգտագործել սարքը:

1: Շրջանների վերլուծություն Նկար 1 -ը ցույց է տալիս սարքի սխեմատիկ դիագրամը: Շղթայի միջուկը Arduino-Nano տախտակն է:

Քայլ 1. Նկար 1, Մարտկոցի հզորության չափման սարքի սխեմատիկ դիագրամ

IC1- ը LM358 [1] չիպ է, որը պարունակում է երկու գործառնական ուժեղացուցիչ: R5 և C7- ը կառուցում են ցածր փոխանցման զտիչ, որը PWM զարկերակը փոխակերպում է DC լարման: PWM- ի հաճախականությունը մոտ 500 Հց է: Ես օգտագործեցի Siglent SDS1104X-E օսլիլոսկոպը `PWM- ի և զտիչի վարքագիծը ուսումնասիրելու համար: Ես CH1- ը միացրեցի PWM ելքին (Arduino-D10) և CH2- ը `ֆիլտրի ելքին (Նկար 2): Դուք նույնիսկ կարող եք զննել ֆիլտրի հաճախականության պատասխանը և դրա անջատման հաճախականությունը «գործնականում» ՝ բոդի գծապատկերով, ինչը SDS1104X-E- ի գեղեցիկ ներդրված հատկություններից մեկն է:

Քայլ 2. Նկար 2, PWM ազդանշան (CH1: 2V/div) և R5-C7 RC զտիչով անցնելուց հետո արդյունքը (CH2: 50mV/div)

R5- ը 1M դիմադրություն է, որը խիստ սահմանափակում է հոսանքը, սակայն ֆիլտրի ելքը անցնում է opamp (IC1- ի երկրորդ opamp) լարման հետևորդի կազմաձևով: IC1- ի, R7- ի և Q2- ի առաջին օպամպը կառուցում է հաստատուն ընթացիկ բեռնվածքի միացում: Մինչ այժմ մենք կառուցել ենք PWM վերահսկելի մշտական ընթացիկ բեռ:

2*16 LCD- ն օգտագործվում է որպես ինտերֆեյս, ինչը հեշտացնում է վերահսկումը/կարգավորումները: R4 պոտենցիոմետրը սահմանում է LCD հակադրությունը: R6- ը սահմանափակում է հետին լուսավորության հոսանքը: P2- ը 2 կապում Molex միակցիչ է, որն օգտագործվում է 5V ազդանշանի միացման համար: R1- ը և R2- ը շոշափելի անջատիչների համար ձգվող դիմադրիչներ են: C3 և C4 կոճակները հանելու համար օգտագործվում են: C1 և C1- ն օգտագործվում են սխեմայի մատակարարման լարումը զտելու համար: C5 և C6- ն օգտագործվում են մշտական ընթացիկ բեռնվածքի շղթայի աղմուկները զտելու համար ՝ ADC- ի փոխակերպման աշխատանքը չնսեմացնելու համար: R7- ը Q2 MOSFET- ի համար հանդես է գալիս որպես բեռ:

1-1. Ի՞նչ է անընդհատ ընթացիկ DC բեռը:

Հաստատուն ընթացիկ բեռը մի շրջան է, որը մշտապես հոսում է անընդհատ քանակությամբ, նույնիսկ եթե կիրառվող մուտքային լարումը տատանվում է: Օրինակ, եթե մենք մշտական հոսանքի բեռը միացնենք էլեկտրասնուցման աղբյուրին և հոսանքը դնենք 250 մԱ -ի վրա, ընթացիկ հոսանքը չի փոխվի, նույնիսկ եթե մուտքային լարումը 5V կամ 12V է կամ որևէ այլ բան: Անընդհատ ընթացիկ բեռնվածքի սխեմայի այս հատկությունը թույլ է տալիս կառուցել մարտկոցի հզորության չափման սարք: Եթե մարտկոցի հզորությունը չափելու համար մենք օգտագործում ենք պարզ դիմադրություն ՝ որպես մարտկոցի լարման նվազում, ապա հոսանքը նույնպես նվազում է, ինչը հաշվարկները դարձնում է բարդ և ոչ ճշգրիտ:

2: PCB տախտակ

Նկար 3 -ը ցույց է տալիս սխեմայի նախագծված PCB դասավորությունը: Տախտակի երկու կողմերն էլ օգտագործվում են բաղադրիչները ամրացնելու համար: Երբ ես մտադիր եմ նախագծել սխեմատիկ/PCB, ես միշտ օգտագործում եմ SamacSys բաղադրիչի գրադարանները, քանի որ այդ գրադարանները հետևում են արդյունաբերական IPC չափանիշներին և բոլորը անվճար են: Ես օգտագործեցի այս գրադարանները IC1 [2], Q2 [3] համար, և նույնիսկ ես կարողացա գտնել Arduino-Nano (AR1) [4] գրադարանը, որը շատ բան փրկեց նախագծման ժամանակից: Ես օգտագործում եմ Altium Designer CAD ծրագրակազմը, ուստի ես օգտագործել եմ Altium հավելումը `բաղադրիչների գրադարանները տեղադրելու համար [5]: Նկար 4 -ը ցույց է տալիս ընտրված բաղադրիչները:

Քայլ 3. Նկար 3, Մարտկոցի հզորության չափման սխեմայի PCB- ի տախտակ

Երբ ես մտադիր եմ նախագծել սխեմատիկ/PCB, ես միշտ օգտագործում եմ SamacSys բաղադրիչի գրադարանները, քանի որ այդ գրադարանները հետևում են արդյունաբերական IPC չափանիշներին և բոլորը անվճար են: Ես օգտագործեցի այս գրադարանները IC1 [2], Q2 [3] համար, և նույնիսկ ես կարողացա գտնել Arduino-Nano (AR1) [4] գրադարանը, որը շատ բան փրկեց նախագծման ժամանակից: Ես օգտագործում եմ Altium Designer CAD ծրագրակազմը, ուստի ես օգտագործել եմ Altium հավելումը `բաղադրիչների գրադարանները տեղադրելու համար [5]: Նկար 4 -ը ցույց է տալիս ընտրված բաղադրիչները:

Քայլ 4. Նկար 4, Տեղադրված բաղադրիչներ SamacSys Altium plugin- ից

PCB- ի տախտակը փոքր-ինչ ավելի մեծ է, քան 2*16 LCD- ը, որը տեղավորվում է երեք շոշափելի կոճակներին: 5 -րդ, 6 -րդ և 7 -րդ նկարները ցույց են տալիս տախտակի 3D տեսարանները:

Քայլ 5. Նկար 5. Հավաքված PCB տախտակի 3D տեսք (TOP), Նկար 6. Հավաքված PCB տախտակի 3D տեսք (Կողք), Նկար 7. Հավաքված PCB տախտակի 3D տեսք (ներքև)

3. Վեհաժողովը և TestI- ն օգտագործեցին կիսատնական PCB տախտակ `արագ նախատիպ կառուցելու և միացումը ստուգելու համար: Նկար 8 -ը ցույց է տալիս տախտակի նկարը: Պետք չէ հետևել ինձ, պարզապես պատվիրեք PCB- ն մասնագիտացված PCB արտադրող ընկերությանը և սարքեք սարքը: R4- ի համար դուք պետք է օգտագործեք պոտենցիոմետրի տեսակը, որը թույլ է տալիս կարգավորել LCD հակադրությունը տախտակի կողքից:

Քայլ 6. Նկար 8. Առաջին նախատիպի նկար ՝ կիսատնական PCB տախտակի վրա

Բաղադրիչները զոդելուց և փորձարկման պայմանները պատրաստելուց հետո մենք պատրաստ ենք փորձարկել մեր սխեման: Չմոռանաք տեղադրել մեծ ջեռուցիչ MOSFET (Q2) վրա: Ես ընտրեցի R7- ը `3 օմ դիմադրություն: Սա թույլ է տալիս մեզ առաջացնել կայուն հոսանք մինչև 750 մԱ, բայց կոդի մեջ ես սահմանել եմ առավելագույն հոսանքը 500 մԱ -ի սահմաններում, ինչը բավարար է մեր նպատակի համար: Ռեզիստորի արժեքը իջեցնելը (օրինակ ՝ 1,5 օմ) կարող է ավելի բարձր հոսանքներ առաջացնել, այնուամենայնիվ, դուք պետք է օգտագործեք ավելի հզոր դիմադրություն և փոփոխեք Arduino ծածկագիրը: Նկար 9 -ը ցույց է տալիս տախտակը և դրա արտաքին լարերը:

Քայլ 7. Նկար 9. Մարտկոցի հզորության չափման սարքի էլեկտրամոնտաժ

7V- ից 9V- ի սահմաններում ինչ -որ բանի լարումը պատրաստեք մատակարարման մուտքին: Ես օգտագործել եմ Arduino տախտակի կարգավորիչը ՝ +5V ռելսերը պատրաստելու համար: Հետևաբար, երբեք մի դրեք 9 Վ -ից բարձր լարման մատակարարման մուտքի վրա, հակառակ դեպքում կարող եք վնասել կարգավորիչի չիպը: Տախտակը միացված կլինի, և LCD- ում պետք է տեսնեք տեքստ ՝ նույնը, ինչ նկար 10-ում: Եթե օգտագործում եք կապույտ հետևի լուսավորություն 2*16 LCD, միացումն սպառում է մոտ 75 մԱ:

Քայլ 8. Նկար 10. Uitիշտ միացման սխեմայի ցուցում LCD- ում

Մոտ 3 վայրկյան հետո տեքստը կջնջվի, և հաջորդ էկրանին կարող եք կայուն ընթացիկ արժեքը հարմարեցնել վերև/ներքև կոճակներով (Նկար 11):

Քայլ 9. Նկար 11. Մշտական ընթացիկ բեռի ճշգրտում վեր/վար կոճակներով

Նախքան մարտկոցը սարքին միացնելը և դրա հզորությունը չափելը, կարող եք էլեկտրամատակարարման միջոցով միացում ուսումնասիրել: Այդ նպատակով դուք պետք է միացնեք P3 միակցիչը սնուցման աղբյուրին:

Կարևոր. Երբեք մի կիրառեք մարտկոցի մուտքի վրա 5 Վ -ից բարձր լարման կամ հակառակ բևեռայնության դեպքում, հակառակ դեպքում դուք մշտապես կվնասեք Arduino- ի թվային փոխարկիչի քորոցը:

Սահմանեք ձեր նախընտրած ընթացիկ սահմանը (օրինակ ՝ 100 մԱ) և խաղացեք ձեր սնուցման լարման հետ (մնացեք 5 Վ -ից ցածր): Ինչպես տեսնում եք ցանկացած մուտքային լարման դեպքում, ընթացիկ հոսքը մնում է անձեռնմխելի: Դա հենց այն է, ինչ մենք ուզում ենք: (Նկար 12):

Քայլ 10. Նկար 12. Ընթացիկ հոսքը մնում է անփոփոխ նույնիսկ Լարման փոփոխությունների դիմաց (փորձարկվել է 4.3 Վ և 2.4 Վ մուտքերով)

Երրորդ կոճակը Վերագործարկեք: Դա նշանակում է, որ այն պարզապես վերագործարկում է խորհուրդը: Օգտակար է, երբ նախատեսում եք նորից նախաձեռնել այլ կարագ փորձարկելու ընթացակարգը:

Ամեն դեպքում, այժմ վստահ եք, որ ձեր սարքն աշխատում է անթերի: Կարող եք անջատել հոսանքի աղբյուրը և միացնել մարտկոցը մարտկոցի մուտքին և սահմանել ձեր ընթացիկ ցանկալի սահմանը:

Իմ սեփական թեստը սկսելու համար ես ընտրեցի լիովին 8, 800 մԱ անվանական լիթիում-իոն մարտկոց (Նկար 13): Կարծես ֆանտաստիկ տոկոսադրույք է, այնպես չէ՞: Բայց ես դրան ինչ-որ կերպ չեմ կարող հավատալ:-), այնպես որ եկեք փորձենք այն:

Քայլ 11. Նկար 13. 8, 800 մԱ գնահատված լիթիում-իոնային մարտկոց, իսկակա՞ն, թե՞ կեղծ:

Նախքան լիթիումի մարտկոցը տախտակին միացնելը, մենք պետք է լիցքավորենք այն, ուստի խնդրում ենք պատրաստել ձեր էլեկտրամատակարարման ֆիքսված 4.20V (500 մԱ CC սահման կամ ավելի ցածր) (օրինակ ՝ նախորդ հոդվածում փոփոխական անջատիչ էներգիայի օգտագործմամբ) և լիցքավորել մարտկոցը մինչև ընթացիկ հոսքը հասնի ցածր մակարդակի: Մի լիցքավորեք անհայտ մարտկոցը բարձր հոսանքներով, քանի որ վստահ չենք դրա իրական հզորության մասին: Բարձր լիցքավորման հոսանքները կարող են պայթեցնել մարտկոցը: Զգույշ եղիր. Արդյունքում, ես հետևեցի այս ընթացակարգին, և մեր 8, 800 մԱ մարտկոցը պատրաստ է հզորության չափման:

Մարտկոցը տախտակին միացնելու համար օգտագործեցի մարտկոցի ամրակ: Համոզվեք, որ օգտագործեք հաստ և կարճ լարեր, որոնք ցածր դիմադրություն են ներկայացնում, քանի որ լարերի մեջ էներգիայի ցրումը առաջացնում է լարման անկում և անճշտություն:

Եկեք ընթացիկը սահմանենք 500 մԱ և երկար սեղմենք «UP» կոճակը: Այնուհետև դուք պետք է լսեք ազդանշան և ընթացակարգը սկսվի (Նկար 14): Ես սահմանել եմ անջատման լարումը (մարտկոցի ցածր շեմը) մինչև 3.2 Վ: Եթե ցանկանում եք, կարող եք փոփոխել այս շեմը ծածկագրում:

Քայլ 12: Նկար 14. Մարտկոցի հզորության հաշվարկման կարգ

Հիմնականում մենք պետք է հաշվարկենք մարտկոցի «կյանքի տևողությունը», մինչև դրա լարումը հասնի ցածր մակարդակի շեմին: Նկար 15 -ը ցույց է տալիս այն ժամանակը, երբ սարքը անջատում է DC բեռը մարտկոցից (3.2V) և հաշվարկներ են կատարվում: Սարքը նաև թողնում է երկու երկար ազդանշան `նշելու ընթացակարգի ավարտը: Ինչպես կարող եք տեսնել LCD էկրանին, մարտկոցի իրական հզորությունը 1, 190 մԱ / ժ է, ինչը հեռու է պահանջվող հզորությունից: Դուք կարող եք հետևել նույն ընթացակարգին ՝ մարտկոցը փորձարկելու համար (5 Վ -ից ցածր):

Քայլ 13. Նկար 15. 8.800 մԱ գնահատված լիթիում-իոն մարտկոցի իսկական հաշվարկված հզորություն

Նկար 16 -ը ցույց է տալիս այս սխեմայի նյութերի հաշիվը:

Քայլ 14: Նկար 16. Նյութերի հաշիվ

Քայլ 15. հղումներ

Հոդվածի աղբյուրը ՝

[1] ՝

[2]:

[3] ՝

[4] ՝

[5] ՝