DIY Arduino մարտկոցի հզորության փորձարկիչ - V2.0: 11 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Մեր օրերում ամենուր կեղծ Lithium և NiMH մարտկոցներ են, որոնք վաճառվում են գովազդով ՝ իրենց իսկական հզորությունից ավելի բարձր հզորությամբ: Այսպիսով, իսկապես դժվար է տարբերակել իրական և կեղծ մարտկոցը: Նմանապես, դժվար է իմանալ փրկված 18650 նոութբուքի մարտկոցների հզորությունը: Այսպիսով, մարտկոցների իրական հզորությունը չափելու համար պահանջվում է սարք:

2016 թվականին ես գրել եմ «Arduino Capacity Tester - V1.0» հրահանգը, որը շատ ուղիղ և պարզ սարք էր: Ավելի վաղ տարբերակը հիմնված էր Օմսի օրենքի վրա: Փորձարկվող մարտկոցը լիցքաթափվում է ֆիքսված դիմադրության միջոցով, ընթացիկ և ժամանակի տևողությունը չափվում է Arduino- ով, իսկ հզորությունը հաշվարկվում է երկու ընթերցումների բազմապատկմամբ (լիցքավորման հոսանք և ժամանակ):

Ավելի վաղ տարբերակի թերությունն այն էր, որ փորձարկման ընթացքում, քանի որ մարտկոցի լարման նվազումը, հոսանքը նույնպես նվազում է, ինչը հաշվարկները դարձնում է բարդ և ոչ ճշգրիտ: Դա հաղթահարելու համար ես պատրաստել եմ V2.0- ը, որը նախագծված է այնպես, որ հոսանքը լիցքաթափման ամբողջ ընթացքում մնա հաստատուն: Այս սարքը ես պատրաստել եմ ՝ ոգեշնչելով MyVanitar- ի օրիգինալ դիզայնը

Capacity Tester V2.0- ի հիմնական առանձնահատկություններն են.

1. AA / AAA NiMh / NiCd, 18650 Li-ion, Li-Polymer, Li FePO4 մարտկոցի հզորությունը չափելու ունակ: Այն հարմար է գրեթե 5 տեսակի մարտկոցի համար, որը գնահատվում է 5 Վ -ից ցածր:

2. Օգտագործողները կարող են սահմանել լիցքաթափման հոսանքը `օգտագործելով սեղմման կոճակները:

3. OLED օգտագործողի միջերես

4. Սարքը կարող է օգտագործվել որպես Էլեկտրոնային բեռ

Թարմացվել է 02.12.2019 թ.:

Այժմ դուք կարող եք պատվիրել PCB- ն և բաղադրիչները միասին PCBWay- ի հավաքածուի մեջ

Հրաժարում. Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ դուք աշխատում եք Li-Ion մարտկոցով, որը չափազանց պայթուցիկ և վտանգավոր է: Ես չեմ կարող պատասխանատվություն կրել գույքի կորստի, վնասի կամ կյանքի կորստի համար, եթե խոսքը վերաբերում է դրան: Այս ձեռնարկը գրվել է նրանց համար, ովքեր տիրապետում են վերալիցքավորվող լիթիում-իոնային տեխնոլոգիային: Խնդրում ենք մի փորձեք դա, եթե սկսնակ եք: Մնացեք ապահով:

Պարագաներ

Օգտագործված բաղադրիչներ

Այժմ պատվիրեք PCB և բոլոր բաղադրիչները `այս նախագիծը PCBWay- ի հավաքածուի մեջ կառուցելու համար

1. PCB: PCBWay

2. Arduino Nano: Amazon / Banggood

3. Opamp LM358 ՝ Amazon / Banggood

4. 0.96 OLED էկրան` Amazon / Banggood

5. Կերամիկական դիմադրություն `Amazon / Banggood

6. Կոնդենսատոր 100nF ՝ Amazon / Banggood

7. Կոնդենսատոր 220uF ՝ Amazon / Banggood

8. Ռեզիստորներ 4.7K & 1M ՝ Amazon / Banggood

9. Հրել կոճակ ՝ Amazon / Banggood

10. Սեղմող կոճակներ Կափարիչ `Aliexpress

11. Պտուտակային տերմինալ. Amazon / Banggood

12. Նախատիպի տախտակ ՝ Amazon / Banggood

13. PCB Stand-off: Amazon / Banggood

14. Heatshrink Tubing: Amazon/ Banggood

15. Heatsink: Aliexpress

Օգտագործված գործիքներ

1. oldոդման երկաթ. Amazon / Banggood

2. Ամրացուցիչի հաշվիչ ՝ Amazon / Banggood

3. Մուլտիմետր ՝ Amazon / Banggood

4. Տաք օդափոխիչ ՝ Amazon / Banggood

5. Մետաղալար ՝ Amazon / Banggood

6. Հաղորդալարեր ՝ Amazon / Banggood

Քայլ 1: Սխեմատիկ դիագրամ

Ամբողջ սխեման բաժանված է հետևյալ բաժինների.

1. Սնուցման սխեմա

2. Մշտական ընթացիկ բեռնվածքի շղթա

3. Մարտկոցի լարման չափման շղթա

4. User Interface Circuit

5. Buzzer Circuit

1. Սնուցման սխեմա

Էներգամատակարարման սխեման բաղկացած է DC jack- ից (7-9V) և երկու զտիչ C1 և C2 կոնդենսատորներից: Էլեկտրաէներգիայի թողարկումը (Vin) միացված է Arduino pin Vin- ին: Այստեղ ես օգտագործում եմ Arduino- ի լարման կարգավորիչը `լարումը իջեցնելու համար մինչև 5 Վ:

2. Մշտական ընթացիկ բեռնվածքի շղթա

Շղթայի հիմնական բաղադրիչը Op-amp LM358- ն է, որը պարունակում է երկու գործառնական ուժեղացուցիչ: Arduino pin D10- ից PWM ազդանշանը զտվում է ցածր անցման ֆիլտրով (R2 և C6) և սնվում երկրորդ գործառնական ուժեղացուցիչին: Երկրորդ op-amp- ի ելքը միացված է լարման հետևորդի կոնֆիգուրացիայի առաջին op-amp- ին: LM358- ի սնուցման աղբյուրը զտվում է անջատիչ C5 կոնդենսատորի միջոցով:

Առաջին op-amp- ը, R1- ը և Q1- ը կառուցում են մշտական ընթացիկ բեռնվածքի միացում: Այսպիսով, այժմ մենք կարող ենք վերահսկել հոսանքը բեռի դիմադրության (R1) միջոցով `փոխելով PWM ազդանշանի զարկերակի լայնությունը:

3. Մարտկոցի լարման չափման շղթա

Մարտկոցի լարումը չափվում է Arduino անալոգային մուտքի պին A0- ով: Երկու կոնդենսատոր C3 և C4 օգտագործվում են մշտական ընթացիկ բեռնվածքի միացումից եկող աղմուկները զտելու համար, ինչը կարող է վատթարացնել ADC- ի փոխակերպման աշխատանքը:

4. User Interface Circuit

Օգտվողի միջերեսի սխեման բաղկացած է երկու կոճակից և 0.96 դյույմանոց I2C OLED էկրանից: Վերին և ներքևի կոճակը պետք է մեծացնի կամ նվազեցնի PWM զարկերակի լայնությունը: C7 և C8 կոճակները հանելու համար օգտագործվում են երրորդ կոճակը (RST), որն օգտագործվում է Arduino- ն վերականգնելու համար:

5. Buzzer Circuit

Ազդանշանի ազդանշանն օգտագործվում է փորձարկման սկիզբը և ավարտը նախազգուշացնելու համար: 5V ազդանշանը միացված է Arduino թվային D9 կապին:

Քայլ 2: Ինչպե՞ս է այն աշխատում:

Տեսությունը հիմնված է OpAmp- ի inverting (pin-2) և ոչ inverting (pin-3) մուտքերի լարման համեմատության վրա `կազմաձևված որպես միասնության ուժեղացուցիչ: Երբ դուք սահմանում եք ոչ շրջվող մուտքի նկատմամբ կիրառվող լարումը ՝ կարգավորելով PWM ազդանշանը, օպամպի ելքը բացում է MOSFET- ի դարպասը: Երբ MOSFET- ը միանում է, հոսանքը անցնում է R1- ով, այն ստեղծում է լարման անկում, ինչը բացասական արձագանք է տալիս OpAmp- ին: Այն վերահսկում է MOSFET- ը այնպես, որ դրա շրջադարձային և ոչ շրջադարձային մուտքերի լարումները հավասար լինեն: Այսպիսով, բեռի դիմադրության միջոցով հոսանքը համաչափ է OpAmp- ի ոչ շրջադարձային մուտքի լարման:

Arduino- ից ստացվող PWM ազդանշանը զտվում է ցածր անցման ֆիլտրի սխեմայի միջոցով (R2 և C1): PWM ազդանշանի և ֆիլտրի սխեմայի աշխատանքը ստուգելու համար ես միացրեցի իմ DSO ch-1 մուտքի և ch-2 ֆիլտրի սխեմայի ելքի վրա: Ելքային ալիքի ձևը ներկայացված է վերևում:

Քայլ 3. Կարողությունների չափում

Այստեղ մարտկոցը լիցքաթափվում է իր ցածր մակարդակի շեմի լարման (3.2V):

Մարտկոցի հզորությունը (mAh) = Ընթացիկ (I) mA x Timeամանակի (T) ժամում

Վերոնշյալ հավասարումից պարզ է դառնում, որ մարտկոցի հզորությունը (mAh) հաշվարկելու համար մենք պետք է իմանանք հոսանքը mA- ով և ժամանակը ՝ ourամում: Նախագծված սխեման մշտական ընթացիկ բեռնվածքի միացում է, ուստի լիցքաթափման հոսանքը մնում է անփոփոխ փորձարկման ողջ ընթացքում:

Լիցքաթափման հոսանքը կարող է ճշգրտվել ՝ սեղմելով վեր և վար կոճակը: Durationամանակի տևողությունը չափվում է Arduino կոդի մեջ ժմչփ օգտագործելով:

Քայլ 4: Շրջանի պատրաստում

Նախորդ քայլերում ես բացատրել եմ սխեմայի բաղադրիչներից յուրաքանչյուրի գործառույթը: Նախքան վերջին տախտակը պատրաստելու համար ցատկելը, առաջինը մի կտորը փորձարկեք տախտակի վրա: Եթե միացումն անթերի է աշխատում տախտակի վրա, ապա տեղափոխեք նախատիպի տախտակի բաղադրիչները զոդելու համար:

Ես օգտագործեցի 7 սմ X 5 սմ նախատիպ տախտակ:

Նանոյի տեղադրում. Սկզբում կտրեք երկու տող իգական վերնագրի քորոց ՝ յուրաքանչյուրում 15 կապում: Վերնագրերը կտրելու համար ես օգտագործեցի անկյունագծային սեղմիչ: Այնուհետեւ ամրացրեք վերնագրի կապում: Համոզվեք, որ երկու ռելսերի միջև հեռավորությունը համապատասխանում է Arduino nano- ին:

OLED դիսփլեյի տեղադրում. 4 գլխիկով կտրեք կին վերնագիր: Այնուհետև կպցրեք այն, ինչպես ցույց է տրված նկարում:

Տերմինալների և բաղադրիչների տեղադրում. Մնացեք մնացած բաղադրիչները, ինչպես ցույց է տրված նկարներում:

Հաղորդալարեր. Կատարեք էլեկտրագծերը ըստ սխեմատիկ: Ես օգտագործեցի գունավոր մետաղալարեր `էլեկտրագծերը պատրաստելու համար, որպեսզի կարողանամ դրանք հեշտությամբ ճանաչել:

Քայլ 5: OLED էկրան

Մարտկոցի լարման, լիցքավորման հոսանքի և հզորության ցուցադրման համար ես օգտագործել եմ 0.96 դյույմանոց OLED էկրան: Այն ունի 128x64 թույլատրություն և Arduino- ի հետ հաղորդակցվելու համար օգտագործում է I2C ավտոբուս: Arduino Uno- ում օգտագործվում են երկու կապող SCL (A5), SDA (A4): հաղորդակցության համար:

Պարամետրերը ցուցադրելու համար ես օգտագործում եմ Adafruit_SSD1306 գրադարանը:

Նախ, դուք պետք է ներբեռնեք Adafruit_SSD1306: Այնուհետեւ տեղադրեք այն:

Կապերը պետք է լինեն հետևյալը

Arduino OLED

5V -VCC

GND GND

A4-- SDA

A5-- SCL

Քայլ 6: uzգուշացման ազդանշան

Թեստի մեկնարկի և մրցույթի ընթացքում ահազանգեր տրամադրելու համար օգտագործվում է պիեզո ազդանշան: Zանգի ազդանշանն ունի երկու տերմինալ, ավելի երկարը դրական է, իսկ կարճ ոտքը `բացասական: Նոր ազդանշանի վրա դրված պիտակն ունի նաև « +» նշան ՝ նշելով դրական տերմինալը:

Քանի որ տախտակի նախատիպը բավարար տեղ չունի ազդանշանը տեղադրելու համար, ես ազդանշանը միացրել եմ հիմնական տպատախտակին `օգտագործելով երկու լար: Մերկ կապը մեկուսացնելու համար ես օգտագործել եմ ջերմության նվազեցման խողովակներ:

Կապերը պետք է լինեն հետևյալը

Arduino Buzzer

D9 Դրական տերմինալ

GND Բացասական տերմինալ

Քայլ 7: Անկյունների ամրացում

Soldոդման և լարերի միացումից հետո ամրացումները տեղադրեք 4 անկյուններում: Այն կապահովի բավականաչափ ազատություն եռակցման հոդերին և մետաղալարերին գետնից:

Քայլ 8: PCB նախագծում

Ես գծել եմ սխեման ՝ օգտագործելով EasyEDA առցանց ծրագրակազմը, որից հետո անցել եմ PCB- ի դասավորությանը:

Սխեմատիկայում ձեր ավելացրած բոլոր բաղադրիչները պետք է լինեն այնտեղ ՝ միմյանց վրա դրված, պատրաստ տեղադրման և ուղղորդման: Քաշեք բաղադրիչները ՝ բռնելով նրա բարձիկներից: Այնուհետեւ տեղադրեք այն ուղղանկյուն սահմանագծի ներսում:

Բոլոր բաղադրիչները դասավորեք այնպես, որ խորհուրդը զբաղեցնի նվազագույն տարածք: Որքան փոքր է տախտակի չափը, այնքան ավելի էժան կլինի PCB- ի արտադրության արժեքը: Օգտակար կլինի, եթե այս տախտակի վրա տեղադրվեն որոշ ամրացման անցքեր, որպեսզի այն տեղադրվի պարիսպում:

Այժմ դուք պետք է երթուղով գնաք: Երթուղին այս գործընթացի ամենազվարճալի մասն է: Դա նման է հանելուկ լուծելուն: Օգտագործելով հետևման գործիքը, մենք պետք է միացնենք բոլոր բաղադրիչները: Դուք կարող եք օգտագործել ինչպես վերին, այնպես էլ ստորին շերտը `երկու տարբեր հետքերի համընկնումից խուսափելու և հետքերը ավելի կարճ դարձնելու համար:

Գրատախտակին տեքստ ավելացնելու համար կարող եք օգտագործել Silk շերտը: Բացի այդ, մենք ի վիճակի ենք պատկեր ֆայլ տեղադրել, այնպես որ ես ավելացնում եմ իմ վեբ կայքի պատկերանշանի պատկերը, որը պետք է տպվի գրատախտակին: Ի վերջո, օգտագործելով պղնձի տարածքի գործիքը, մենք պետք է ստեղծենք PCB- ի գրունտային տարածքը:

Դուք կարող եք պատվիրել այն PCBWay- ից:

Գրանցվեք PCBWay հիմա ՝ 5 ԱՄՆ դոլարի կտրոն ստանալու համար: Դա նշանակում է, որ ձեր առաջին պատվերն անվճար է, միայն դուք պետք է վճարեք առաքման ծախսերը:

Երբ դուք պատվեր կատարեք, ես կստանամ 10% նվիրատվություն PCBWay- ից ՝ իմ աշխատանքում ներդրման համար: Ձեր փոքրիկ օգնությունը կարող է ինձ քաջալերել ապագայում կատարել ավելի հիանալի աշխատանք: Շնորհակալություն համագործակցության համար:

Քայլ 9: Հավաքեք PCB- ն

Sոդման համար ձեզ հարկավոր կլինի արժանապատիվ oldոդման երկաթ, oldոդիչ, քամիչ և բազմամետր: Լավ պրակտիկա է բաղադրիչները զոդել ըստ իրենց բարձրության: Սկզբում կպցրեք փոքր բարձրության բաղադրամասերը:

Բաղադրիչները միացնելու համար կարող եք հետևել հետևյալ քայլերին.

1. Մղեք բաղադրիչի ոտքերը դրանց անցքերի միջով և միացրեք PCB- ն մեջքի վրա:

2. Holdոդման երկաթի ծայրը պահեք պահոցի և բաղադրամասի ոտքի հանգույցին:

3. Կպցրեք սոսինձը հոդի մեջ այնպես, որ այն հոսում է կապարի շուրջը և ծածկում բարձիկը: Երբ այն պտտվել է շուրջը, հեռացրեք ծայրը:

Քայլ 10: Softwareրագրակազմ և գրադարաններ

Նախ, ներբեռնեք կցված Arduino ծածկագիրը: Այնուհետև ներբեռնեք հետևյալ գրադարանները և տեղադրեք դրանք:

Գրադարաններ:

Ներբեռնեք և տեղադրեք հետևյալ գրադարանները.

1. JC_Button:

2. Adafruit_SSD1306 ՝

Կոդում դուք պետք է փոխեք հետևյալ երկու բան.

1. Ընթացիկ զանգվածների արժեքները. Դա կարելի է անել մարտկոցի հետ մի շարք մուլտիմետր միացնելու միջոցով: Սեղմեք վերևի կոճակը և չափեք հոսանքը, ընթացիկ արժեքները զանգվածի տարրերն են:

2. Vcc. Դուք օգտագործում եք մուլտիմետր ՝ Arduino 5V կապում լարումը չափելու համար: Իմ դեպքում դա 4.96 Վ է:

Թարմացվել է 20.11.2019 թ.:

Դուք կարող եք փոխել Low_BAT_Level արժեքը ծածկագրում ՝ ըստ մարտկոցի քիմիայի: Ավելի լավ է մի փոքր լուսանցք վերցնել ստորև նշված անջատման լարման նկատմամբ:

Ահա տարբեր լիթիում-իոնային մարտկոցների քիմիայի լիցքաթափման արագությունները և անջատման լարումները.

1. Լիթիումի կոբալտի օքսիդ. Անջատված լարման = 2.5V 1C լիցքաթափման արագությամբ

2. Լիթիումի մանգանի օքսիդ. Անջատված լարման = 2.5V 1C լիցքաթափման արագությամբ

3. Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ. Անջատված լարման = 2.5V 1C լիցքաթափման արագությամբ

4. Լիթիումի տիտանատ. Անջատված լարման = 1.8V 1C լիցքաթափման արագությամբ

5. Լիթիումի նիկել մանգանի կոբալտի օքսիդ. Անջատված լարման = 2.5V 1C լիցքաթափման արագությամբ

6. Լիթիումի նիկելի կոբալտի ալյումինի օքսիդ. Անջատիչ լարման = 3.0V 1C լիցքաթափման արագությամբ

Թարմացվել է 01.04.2020 թ.:

jcgrabo- ն, որոշ փոփոխություններ առաջարկեց բնօրինակ ձևավորման մեջ `ճշգրտությունը բարելավելու համար: Փոփոխությունները թվարկված են ստորև.

1. Ավելացրեք ճշգրիտ տեղեկանք (LM385BLP-1.2) և միացրեք այն A1- ին: Կարգավորման ընթացքում կարդացեք դրա արժեքը, որը հայտնի է 1,215 վոլտ, այնուհետև հաշվարկեք Vcc- ն ՝ դրանով իսկ վերացնելով Vcc չափելու անհրաժեշտությունը:

2. Փոխարինեք 1 օմ 5% դիմադրությունը 1 օմ 1% հզորության ռեզիստորով, դրանով իսկ նվազեցնելով դիմադրության արժեքից կախված սխալները:

3. Յուրաքանչյուր ընթացիկ քայլի համար PWM արժեքների ֆիքսված հավաքածու օգտագործելու փոխարեն (5 -ի աճով) ստեղծեք ցանկալի ընթացիկ արժեքների զանգված, որոնք օգտագործվում էին այդ ընթացիկ արժեքներին հնարավորինս մոտենալու համար անհրաժեշտ PWM արժեքները հաշվարկելու համար: Նա հետևեց դրան ՝ հաշվարկելով փաստացի ընթացիկ արժեքները, որոնք ձեռք կբերվեն հաշվարկված PWM արժեքներով:

Հաշվի առնելով վերը նշված փոփոխությունները ՝ նա վերանայեց ծածկագիրը և այն կիսեց մեկնաբանությունների բաժնում: Վերանայված ծածկագիրը կցված է ստորև:

Անչափ շնորհակալ եմ jcgrabo- ին իմ նախագծում ունեցած արժեքավոր ներդրման համար: Հուսով եմ, որ այս բարելավումը օգտակար կլինի շատ ավելի շատ օգտվողների համար:

Քայլ 11: Եզրակացություն

Շղթան փորձարկելու համար ես սկզբում լիցքավորեցի լավ Samsung 18650 մարտկոց ՝ օգտագործելով իմ ISDT C4 լիցքավորիչը: Այնուհետեւ միացրեք մարտկոցը մարտկոցի տերմինալին: Այժմ սահմանեք հոսանքը ըստ ձեր պահանջի և երկար սեղմեք «ՎԵՐ» կոճակը: Այնուհետև դուք պետք է լսեք ազդանշան և սկսվի թեստի ընթացակարգը: Թեստի ընթացքում դուք վերահսկելու եք OLED էկրանին տեղադրված բոլոր պարամետրերը: Մարտկոցը լիցքաթափվելու է մինչև դրա լարումը հասնի իր ցածր մակարդակի շեմին (3.2V): Փորձարկման գործընթացը կավարտվի երկու երկար ազդանշաններով:

Նշում. Նախագիծը դեռ մշակման փուլում է: Դուք կարող եք միանալ ինձ ցանկացած բարելավման համար: Սխալների կամ սխալների դեպքում բարձրացրեք մեկնաբանություններ: Ես նախագծում եմ PCB այս նախագծի համար: Մնացեք կապի մեջ ՝ նախագծի ավելի շատ թարմացումների համար:

Հուսով եմ, որ իմ ձեռնարկը օգտակար է: Եթե ձեզ դուր եկավ, մի մոռացեք կիսվել:) Բաժանորդագրվեք այլ DIY նախագծերի: Շնորհակալություն.