בודק קיבולת סוללות של Arduino DIY - V1.0: 12 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

[הפעל וידאו] הצילתי כל כך הרבה סוללות ישנות (18650) ישנות לשימוש חוזר בהן בפרויקטים סולאריים שלי. קשה מאוד לזהות את התאים הטובים בחבילת הסוללות. מוקדם יותר באחד מבנקי Power Bank שלי, סיפרתי כיצד לזהות תאים טובים על ידי מדידת המתחים שלהם, אך שיטה זו אינה אמינה כלל. אז באמת רציתי דרך למדוד את הקיבולת המדויקת של כל תא במקום המתחים שלהם.

עדכון ביום 30.10.2019

אתה יכול לראות את הגרסה החדשה שלי

לפני מספר שבועות התחלתי את הפרויקט מהבסיס. גרסה זו היא ממש פשוטה, המבוססת על חוק אוהם. הדיוק של הבוחן לא יהיה מושלם במאה אחוז, אך הוא נותן תוצאות סבירות שניתן להשתמש בהן בהשוואה לסוללה אחרת, כך שתוכל לזהות בקלות תאים טובים בחבילת סוללות ישנה.בעבודתי הבנתי שיש הרבה דברים שניתן לשפר. בעתיד אנסה ליישם את הדברים האלה. אבל בינתיים אני שמח עם זה. אני מקווה שהבוחן הקטן הזה יהיה שימושי, אז אני משתף אותו עם כולכם. הערה: אנא השליכו את הסוללות הרעות כראוי. כתב ויתור: שימו לב כי אתם עובדים עם לי -סוללת יון שהיא מאוד נפץ ומסוכנת. אינני יכול להיות אחראי לכל אובדן רכוש, נזק או אובדן חיים אם זה מגיע. הדרכה זו נכתבה למי שיש לו ידע בטכנולוגיית ליתיום יון נטענת. אל תנסה זאת אם אתה טירון. להישאר בטוח.

שלב 1: דרושים חלקים וכלים:

דרושים חלקים: 1. Arduino Nano (Gear Best / Banggood) 2. תצוגת OLED בגודל 0.96 אינץ '(אמזון / באנגגוד) 3. MOSFET - IRLZ44 (אמזון) 4. נגדים (4 x 10K, 1 / 4W) (אמזון / בנגגוד) 5. נגדי מתח (10R, 10W) (אמזון) 6. מסופי ברגים.

10. סוללת 18650 (GearBest / Banggood) 11. מרחקים (אמזון / בנגגוד) דרושים כלים: 1. 2. חוט חוט / חשפנית (ההילוך הטוב ביותר) 2. מגהץ (אמזון / בנגגוד) מכשיר בשימוש: מטען איזון IMAX (Gearbest / Banggood)

אקדח מד חום אינפרא אדום (אמזון /גירבסט)

שלב 2: סכמטי ועבודה

סכמטי:

כדי להבין את הסכימה בקלות, ציירתי אותה גם על לוח מחורר. מיקומי הרכיבים והחיווט דומים ללוח האמיתי שלי. היוצאים מן הכלל היחידים הם זמזם ותצוגת OLED. בלוח בפועל, הם בפנים אך בסכמטיות הם שוכבים בחוץ.

העיצוב פשוט מאוד המבוסס על Arduino Nano. תצוגת OLED משמשת להצגת פרמטרי הסוללה. 3 מסופי בורג משמשים לחיבור הסוללה והתנגדות העומס. זמזם משמש למתן התראות שונות. שני מעגלי מחלקי מתח משמשים לניטור המתחים על פני עמידות העומס. תפקידו של ה- MOSFET הוא לחבר או לנתק את עמידות העומס עם הסוללה.

עובד:

Arduino בודק את מצב הסוללה, אם הסוללה טובה, תן את הפקודה להדליק את MOSFET. הוא מאפשר לזרם לעבור מהמסוף החיובי של הסוללה, דרך הנגד, ולאחר מכן ה- MOSFET משלים את הדרך חזרה למסוף השלילי. פעולה זו פורקת את הסוללה לאורך זמן. ארדואינו מודד את המתח על פני נגד העומס ואז מחולק בהתנגדות כדי לברר את זרם הפריקה. הכפל את זה בזמן כדי לקבל את ערך מיליאמפר-שעה (קיבולת).

שלב 3: מדידת מתח, זרם וקיבולת

מדידת מתח

עלינו למצוא את המתח על פני הנגד לעומס. המתחים נמדדים באמצעות שני מעגלי מחלק מתח. הוא מורכב משני נגדים עם ערכים 10k כל אחד. הפלט מהמחיצה מחובר לסיכה אנלוגית Arduino A0 ו- A1.

סיכה אנלוגית Arduino יכולה למדוד מתח עד 5V, במקרה שלנו המתח המרבי הוא 4.2V (טעון במלואו). אז אתה עשוי לשאול מדוע אני משתמש בשני מחיצות ללא צורך. הסיבה היא שהתוכנית העתידית שלי היא להשתמש באותו בודק לסוללה מרובת הכימיה. כך שניתן להתאים את העיצוב הזה בקלות כדי להשיג את המטרה שלי.

מדידה נוכחית:

זרם (I) = מתח (V) - ירידת מתח על פני ה- MOSFET / ההתנגדות (R)

הערה: אני מניח שירידת המתח על פני ה- MOSFET זניחה.

כאן, V = מתח לרוחב נגד העומס ו- R = 10 אוהם

התוצאה המתקבלת היא באמפר. הכפל 1000 כדי להמיר אותו למיליאמפר.

אז זרם פריקה מקסימלי = 4.2 / 10 = 0.42A = 420mA

מדידת קיבולת:

תשלום מאוחסן (Q) = זרם (I) x זמן (T).

כבר חישבנו את הזרם, הלא ידוע היחיד במשוואה לעיל הוא הזמן. ניתן להשתמש בפונקציה millis () בארדואינו למדידת הזמן שחלף.

שלב 4: בחירת הנגד לטעון

הבחירה של נגד העומס תלויה בכמות זרם הפריקה הדרושה לנו. נניח שאתה רוצה לפרוק את הסוללה @ 500mA, אז ערך הנגד הוא

התנגדות (R) = מתח סוללה / זרם פריקה מרבי = 4.2 /0.5 = 8.4 אוהם

הנגד צריך לפזר מעט כוח, כך שהגודל אכן משנה במקרה זה.

חום התפזר = I^2 x R = 0.5^2 x 8.4 = 2.1 וואט

על ידי שמירה על מרווח מסוים תוכל לבחור 5W. אם אתה רוצה יותר בטיחות השתמש ב- 10W.

השתמשתי בנגד של 10 אוהם, 10 וואט במקום 8.4 אוהם מכיוון שהוא היה במלאי שלי באותו זמן.

שלב 5: בחירת ה- MOSFET

כאן MOSFET מתנהג כמו מתג. הפלט הדיגיטלי מפין Arduino D2 שולט במתג. כאשר אות 5V (HIGH) מוזר לשער ה- MOSFET, הוא מאפשר לזרם לעבור מהמסוף החיובי של הסוללה, דרך הנגד, ולאחר מכן ה- MOSFET משלים את הדרך חזרה למסוף השלילי. פעולה זו פורקת את הסוללה לאורך זמן. אז יש לבחור את ה- MOSFET באופן שיוכל להתמודד עם זרם פריקה מרבי מבלי להתחמם יתר על המידה.

השתמשתי בכוח MOSFET-IRLZ44 בעל רמת לוגית n-channel. ה- L מראה שמדובר ברמת לוגיקה MOSFET. פירושו MOSFET ברמת ההיגיון שהוא נועד להדלק באופן מלא מרמת ההגיון של בקר מיקרו. MOSFET הסטנדרטי (סדרת IRF וכו ') מיועד להפעלה מ- 10V.

אם אתה משתמש ב- MOSFET מסדרת IRF, הוא לא יופעל במלואו על ידי החלת 5V מארדואינו. אני מתכוון שה- MOSFET לא ישא את הזרם המדורג. כדי להתאים את MOSFET אלה אתה צריך מעגל נוסף כדי להגביר את מתח השער.

אז אני ממליץ להשתמש ב- MOSFET ברמה לוגית, לא בהכרח IRLZ44. אתה יכול גם להשתמש בכל MOSFET אחר.

שלב 6: תצוגת OLED

כדי להציג את מתח הסוללה, זרם הפריקה והקיבולת, השתמשתי במסך OLED בגודל 0.96 אינץ '. יש לו רזולוציה של 128x64 ומשתמש באוטובוס I2C כדי לתקשר עם ה- Arduino. שני פינים SCL (A5), SDA (A4) ב- Arduino Uno משמשים עבור תִקשׁוֹרֶת.

אני משתמש בספריית U8glib כדי להציג את הפרמטרים. ראשית עליך להוריד את ספריית U8glib. לאחר מכן התקן אותה.

אם אתה רוצה להתחיל עם תצוגת OLED ו- Arduino, לחץ כאן

החיבורים צריכים להיות כדלקמן

Arduino OLED

5V -Vcc

GND GND

A4-- SDA

A5-- SCL

שלב 7: זמזם לאזהרה

כדי לספק אזהרה או התראה שונה, נעשה שימוש בזמזם פיצו. ההתראות השונות הן

1. מתח סוללה נמוך

2. סוללה מתח גבוה

3. ללא סוללה

לבאזר יש שני מסופים, הארוך יותר חיובי והרגל הקצרה יותר שלילית. על המדבקה על הבאזר החדש יש גם סימן " +" כדי לציין את הטרמינל החיובי.

החיבורים צריכים להיות כדלקמן

זמזם ארדואינו

מסוף D9 חיובי

מסוף שלילי של GND

בסקיצה של Arduino השתמשתי בצפצוף פונקציות נפרד () ששולח את אות ה- PWM לבאזר, ממתין לעיכוב קטן ואז מכבה אותו ואז יש עיכוב קטן נוסף. לפיכך, הוא מצפצף פעם אחת.

שלב 8: יצירת המעגל

בשלבים הקודמים הסברתי את הפונקציה של כל אחד מהרכיבים במעגל. לפני הקפיצה להכנת הלוח הסופי, בדוק תחילה את המעגל על לוח לחם. אם המעגל פועל בצורה מושלמת על לוח הלחם, ולאחר מכן עבור להלחם את הרכיבים בלוח הפרוטיפ.

השתמשתי בלוח אב טיפוס בגודל 7 ס"מ על 5 ס"מ.

הרכבת הננו: ראשית חתכו שתי שורות של סיכת כותרת נקבה עם 15 סיכות בכל אחת. השתמשתי בכפוף אלכסוני לחיתוך הכותרות. לאחר מכן הלחם את סיכות הכותרת. וודא שהמרחק בין שתי המסילות מתאים לננו הארדואינו.

תצוגת OLED הרכבה: חותכים כותרת נקבה עם 4 סיכות. לאחר מכן הלחם אותו כפי שמוצג בתמונה.

הרכבת המסופים והרכיבים: הלחם את שאר הרכיבים כפי שמוצג בתמונות

חיווט: בצע את החיווט לפי סכמטי. השתמשתי בחוטים צבעוניים לייצור החיווט, כך שאוכל לזהות אותם בקלות.

שלב 9: הרכבת הסטנדאפים

לאחר הלחמה וחיווט, הרכיבו את הסטנדים ב -4 פינות.זה יספק מספיק מרווח למפרקי הלחמה ולחוטים מהקרקע.

שלב 10: תוכנה

התוכנה מבצעת את המשימות הבאות

1. למדוד מתח

לקיחת 100 דגימות ADC, הוספתן וממוצע התוצאה. הדבר נעשה כדי להפחית את הרעש.

2. בדוק את מצב הסוללה כדי לתת התראה או להתחיל את מחזור הפריקה

התראות

i) נמוך-V!: אם מתח הסוללה מתחת לרמת הפריקה הנמוכה ביותר (2.9V ליון יון)

ii) High-V!: אם מתח הסוללה גבוה מהמצב הטעון במלואו

iii) ללא סוללה!: אם מחזיק הסוללה ריק

מחזור פריקה

אם מתח הסוללה נמצא בתוך המתח הנמוך (2.9V) והמתח הגבוה (4.3V), התחל את מחזור הפריקה. חשב את הזרם והקיבולת כפי שהוסבר קודם לכן.

3. הצג את הפרמטרים ב- OLED

4. רישום נתונים על צג סדרתי

הורד את קוד הארדואינו המצורף למטה.

שלב 11: ייצוא נתונים סידוריים והתווייות בגיליון Excel

כדי לבדוק את המעגל, תחילה טענתי סוללת סמסונג 18650 טובה באמצעות מטען ה- IMAX שלי. לאחר מכן הכנס את הסוללה לבוחן החדש שלי. כדי לנתח את כל תהליך הפריקה, אני מייצא את הנתונים הטוריים לגיליון אלקטרוני. ואז שרטטתי את עקומת הפריקה. התוצאה ממש מדהימה. השתמשתי בתוכנה בשם PLX-DAQ לשם כך. אתה יכול להוריד אותו כאן.

אתה יכול לעבור הדרכה זו כדי ללמוד כיצד להשתמש ב- PLX-DAQ. זה פשוט מאוד.

הערה: זה עובד רק ב- Windows.

שלב 12: סיכום

לאחר מספר בדיקות אני מסיק שתוצאת הבוחן סבירה למדי. התוצאה רחוקה 50 עד 70 מיליאמפר / שעה מתוצאת בודק קיבולת סוללה ממותגת. בעזרת אקדח טמפרטורת IR מדדתי גם את עליית הטמפרטורה בנגד העומס, הערך המרבי הוא 51 מעלות צלזיוס

בעיצוב זה זרם הפריקה אינו קבוע, הוא תלוי במתח הסוללה.אז עקומת הפריקה המתוארת אינה דומה לעקומת הפריקה המופיעה בגיליון ייצור הסוללה.היא תומכת רק בסוללת ליון אחת.

אז בגרסה העתידית שלי אנסה לפתור את ההופעות הקצרות לעיל ב- V1.0.

קרדיט: אני רוצה לתת קרדיט לאדם וולץ ', שהפרויקט שלו ביוטיוב עורר בי השראה להתחיל את הפרויקט הזה. תוכלו לצפות בסרטון היוטיוב שלו.

אנא הציע שיפורים. העלה הערות אם יש טעויות או טעויות.

מקווה שההדרכה שלי מועילה. אם אתה אוהב את זה, אל תשכח לשתף:)

הרשמו לפרויקטים נוספים של DIY. תודה.