WEB Kullanıcı Arayüzü ile Arduino Pil Test Cihazı.: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Günümüzde elektronik ekipman, ekipman kapatıldığında veya yanlışlıkla ekipman kapatıldığında çalışmanın bırakıldığı durumu kurtarmak için yedek piller kullanır. Kullanıcı açılırken kaldığı noktaya geri döner ve böylece ne zaman ne de görevlerinin sırasını boşa harcar.

Adım 1: Giriş

İki katmanlı DC yük yöntemini kullanarak farklı kapasite ve voltajlara sahip pillerin durumunu ölçmek için bir proje yapıyorum. Bu yöntem aküden 10 saniye küçük akım ve 3 saniye yüksek akım çekmekten oluşur (IEC 61951-1:2005 standartları). Bu ölçümden iç direnç ve dolayısıyla durumu hesaplanır.

İş istasyonu, her pil türü için bir tane olmak üzere birkaç konektörden ve bir bilgisayardan oluşacaktır. Bunun için bir kullanıcı arayüzü (UI) gereklidir. Bu öğreticinin en önemli kısmı kullanıcı arayüzüdür, çünkü diğer talimatlarda bu pil testi yöntemleri açıklanmıştır. Processing'i denedim ve iyi sonuçlar aldım ancak yerel bir web sunucusu kullanarak kendi yazılımımı yapmaya ve HTML, CSS ve php'nin potansiyelinden yararlanmaya karar verdim.

Arduino'dan Windows PC'ye bilgi göndermenin çok zor olduğu biliniyor ama sonunda başardım. Tüm programlar bu eğitime dahildir.

Adım 2: Neyi ve Nasıl Ölçeceğiz

İç direnç.

Her gerçek pilin bir iç direnci vardır. Her zaman ideal bir voltaj kaynağı olduğunu varsayıyoruz, yani nominal voltajı sabit tutarak çok fazla akım elde edebiliriz. Bununla birlikte, pil boyutu, kimyasal özellikler, yaş ve sıcaklık, bir pilin sağlayabileceği akım miktarını etkiler. Sonuç olarak, Şekil 1'de gösterildiği gibi, ideal bir voltaj kaynağına ve seri bir rezistöre sahip daha iyi bir pil modeli oluşturabiliriz.

Düşük iç dirençli bir pil daha fazla akım sağlayabilir ve soğuk tutar, ancak yüksek dirençli bir pil, pilin ısınmasına ve voltajın yük altında düşmesine neden olarak erken kapanmayı tetikler.

İç direnç, bir deşarj eğrisinde iki nokta tarafından verilen akım-voltaj ilişkisinden hesaplanabilir.

İki katmanlı DC yük yöntemi, farklı akımlarda ve sürelerde iki ardışık deşarj yükü uygulayarak alternatif bir yöntem sunar. Akü ilk önce 10 saniye boyunca düşük bir akımda (0.2C) boşalır, ardından 3 saniye boyunca daha yüksek bir akımda (2C) boşalır (bkz. Şekil 2); Ohm yasası direnç değerlerini hesaplar. İki yük koşulu altında voltaj imzasının değerlendirilmesi, pil hakkında ek bilgiler sunar, ancak değerler kesinlikle dirençlidir ve şarj durumunu (SoC) veya kapasite tahminlerini ortaya çıkarmaz. Yük testi, DC yüklere güç sağlayan piller için tercih edilen yöntemdir.

Daha önce belirtildiği gibi, diğer talimatlarda işlenen ve Arduino ile uygulanabilen pilleri ölçmek için birçok yöntem vardır, ancak bu durumda, pilin durumunun tam bir değerlendirmesini sunmasa da, olabilecek değerleri verir. gelecekteki davranışlarını tahmin etmek için kullanılır.

İç direnç, bağıntı kullanılarak bulunur.

Nereye

Ri = (V1 - V2) / (I2 - I1)

?1-Voltaj, düşük akım ve daha uzun zaman anında ölçülür;

?2-Gerilim, yüksek akım ve daha kısa zaman anında ölçülen;

?1 - Daha uzun zaman anında akım;

?2 - Daha kısa zaman anında akım.

Adım 3: Devre

Devre, Arduino'dan gelen PWM sinyali ile kontrol edilen sadece bir devre kullanarak pillerden 0,2C (bu durumda 4mA) ve 2C (bu durumda 40mA) çeken bir akım kaynağıdır. Bu şekilde, 1.2V ile 4.8V aralığındaki voltajlarına ve farklı kapasiteye sahip diğer pillere bakılmaksızın tüm yedek pilleri C = 20mAh ile ölçmek mümkündür. İlk versiyonda, her biri 4mA ve diğer 40mA'yı boşaltmak için yüke sahip iki transistör kullandım. Farklı kapasitelerdeki diğer pilleri ölçmek istedikleri için bu varyant gelecek için uygun değildi ve bu şema çok sayıda direnç ve transistör gerektiriyordu.

Akım kaynağı olan devre Şekil 3'te gösterilmiştir. Arduino kartının 5. pininden gelen PWM sinyalinin frekansı 940Hz'dir, bu nedenle Alçak Geçiren Filtrenin (LPF) Fc'si 8 Hz'dir, yani ilk harmonik PWM sinyali (940Hz) 20dB azaltılacaktır, çünkü RC filtreleri on yılda 10 dB zayıflama sağlar (Fc'nin her 10 katında bir - zayıflama 80Hz'de 10dB ve 800Hz'de 20dB olacaktır). IRFZ44n transistörü aşırı büyük çünkü gelecekte daha büyük kapasiteli piller test edilecek. LM58n, çift işlemsel kuvvetlendirici (OA), Arduino kartı ile IRFZ44n arasındaki arayüzdür. LPF, mikroişlemci ve filtre arasında iyi bir ayrıştırma sağlamak için 2 işlemsel yükseltici arasına yerleştirildi. Şekil 3'te Arduino'nun A1 pini pilden çekilen akımı kontrol etmek için transistör IRFZ44n'nin kaynağına bağlanmıştır.

Devre, bir sonraki fotoğrafta gösterildiği gibi Arduino UNO kartının altında ve akım kaynağının üstünde olmak üzere 2 parçadan oluşmaktadır. Gördüğünüz gibi, bu devrede ne anahtarlar ne de butonlar var, bunlar pc'de UI'de.

Bu devre aynı zamanda bir akım kaynağına sahip olduğu ve Arduino kartının bir zamanlayıcısı olduğu için pil kapasitesinin mAh cinsinden ölçülmesini sağlar.

4. Adım: Programlar

Yukarıda bahsedildiği gibi, uygulamanın bir tarafında HTML, CSS ve diğer tarafta Arduino taslağı ile yapılmış bir kullanıcı arayüzü vardır. Arayüz şu an için son derece basittir, çünkü yalnızca iç direnç ölçümünü gerçekleştirir, gelecekte daha fazla işlevi yerine getirecektir.

İlk sayfada, kullanıcının ölçülecek pilin voltajını seçtiği bir açılır liste vardır (Şekil 4). İlk sayfa HTML programı, BatteryTesterInformation.html olarak adlandırılır. Tüm piller 20 mAh kapasiteye sahiptir.

İkinci sayfa, BatteryTesterMeasurement.html.

İkinci sayfada, pil belirtilen konektöre bağlanır ve ölçümü başlatır (BAŞLAT düğmesi). Şu an için bu led tek konnektörlü olduğu için dahil edilmemiştir fakat ileride daha fazla konnektörleri olacaktır.

BAŞLAT butonuna tıklandığında Arduino kartı ile iletişim başlar. Aynı sayfada Arduino kartı pil testi sonuçlarını gönderdiğinde ve BAŞLAT ve İPTAL düğmeleri gizlendiğinde Ölçüm Sonuçları formu gösterilir. GERİ düğmesi, başka bir pilin testini başlatmak için kullanılır.

Bir sonraki program olan PhpConnect.php'nin işlevi, Arduino kartına bağlanmak, Arduino kartlarından ve web sunucusundan veri iletmek ve almaktır.

Not: PC'den Arduino'ya aktarım hızlıdır ancak Arduino'dan PC'ye aktarım 6 saniyelik bir gecikmeye sahiptir. Bu can sıkıcı durumu çözmeye çalışıyorum. Lütfen, herhangi bir yardım büyük beğeni topluyor.

Ve Arduino taslağı, BatteryTester.ino.

Ortaya çıkan iç direnç, başlangıçtan (yeni pil) 2 kat daha büyük olduğunda, pil kötüdür. Yani, test edilen pil 10 Ohm veya daha fazlaysa ve spesifikasyona göre bu tür pilin 5 Ohm olması gerekiyorsa, o pil kötüdür.

Bu kullanıcı arayüzü, FireFox ve Google ile sorunsuz bir şekilde test edilmiştir. xampp ve wampp kurdum ve her ikisinde de iyi çalışıyor.

Adım 5: Sonuç

PC'de bir kullanıcı arabirimi kullanan bu tür geliştirmenin birçok avantajı vardır, çünkü kullanıcının yaptığı işi daha kolay anlamasını sağlar ve ayrıca mekanik etkileşim gerektiren pahalı bileşenlerin kullanımından kaçınmasını sağlar, bu da onları kırılmaya duyarlı hale getirir.

Bu geliştirmenin bir sonraki adımı, diğer pilleri test etmek için konektörler eklemek ve devrenin bazı kısımlarını değiştirmek ve ayrıca bir pil şarj cihazı eklemektir. Bundan sonra PCB tasarlanacak ve sipariş edilecektir.

Kullanıcı arayüzü, pil şarj cihazı sayfasını dahil etmek için daha fazla değişikliğe sahip olacak

Lütfen, herhangi bir fikir, iyileştirme veya düzeltme, bu çalışmayı geliştirmek için yorum yapmaktan çekinmeyin. Öte yandan, herhangi bir sorunuz varsa, bana sorun, elimden geldiğince hızlı cevaplayacağım.