DIY Arduino Pil Kapasitesi Test Cihazı - V1.0: 12 Adım (Resimlerle)

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

[Videoyu Oynat] Güneş enerjisi projelerimde yeniden kullanmak için pek çok eski dizüstü bilgisayar pilini (18650) kurtardım. Pil paketindeki iyi hücreleri belirlemek çok zordur. Daha önce Power Bank Instructable'larımdan birinde, voltajlarını ölçerek iyi hücrelerin nasıl tanımlanacağını anlattım, ancak bu yöntem hiç güvenilir değil. Bu yüzden gerçekten her hücrenin voltajları yerine tam kapasitesini ölçmenin bir yolunu istedim.

30.10.2019 güncelleme

Yeni versiyonumu görebilirsiniz

Birkaç hafta önce projeye temelden başladım. Bu versiyon Ohm Yasasına dayanan gerçekten basit bir versiyon. Test cihazının doğruluğu %100 mükemmel olmayacak, ancak kullanılabilecek makul sonuçlar veriyor. ve diğer pillerle karşılaştırıldığında, eski bir pil paketindeki iyi hücreleri kolayca tanımlayabilirsiniz. Çalışmam sırasında fark ettim, geliştirilebilecek çok şey var. Gelecekte, bunları uygulamaya çalışacağım. Ama şimdilik memnunum. Umarım bu küçük test cihazı faydalı olur, bu yüzden hepinizle paylaşıyorum. Not: Lütfen bozuk pilleri uygun şekilde atın. Sorumluluk Reddi: Lütfen Li ile çalıştığınızı unutmayın. -Yüksek derecede patlayıcı ve tehlikeli olan iyon pil. Böyle bir durumda herhangi bir mal kaybı, hasar veya can kaybından sorumlu tutulamam. Bu eğitim, şarj edilebilir lityum iyon teknolojisi hakkında bilgisi olanlar için yazılmıştır. Acemi iseniz lütfen bunu denemeyin. Güvende kal.

Adım 1: Gerekli Parçalar ve Aletler:

Gerekli Parçalar:1. Arduino Nano (Gear Best / Banggood)2. 0.96 OLED Ekran (Amazon / Banggood)3. MOSFET - IRLZ44 (Amazon)4. Dirençler (4 x 10K, 1/4W) (Amazon / Banggood)5. Güç Direnci (10R, 10W) (Amazon)6. Vidalı Terminaller (3 Sayı) (Amazon / Banggood)7. Buzzer (Amazon / Banggood)8. Prototip Kartı (Amazon / Banggood)9. 18650 Batarya Tutucu (Amazon)

10. 18650 Batarya (GearBest / Banggood)11. Ara Parçalar (Amazon / Banggood) Gerekli Aletler:1. Tel Kesici / Stripper (Gear Best)2. Lehimleme Ütü (Amazon / Banggood) Kullanılan Enstrüman:IMAX Balance Charger (Gearbest / Banggood)

Kızılötesi Termometre Tabancası (Amazon / Gearbest)

Adım 2: Şematik ve Çalışma

şematik:

Şemayı kolayca anlamak için delikli bir tahtaya da çizdim. Bileşenlerin ve kabloların konumları gerçek kartıma benziyor. Tek istisna, sesli uyarı ve OLED ekrandır. Gerçek panoda içerideler ama şematikte dışarıdalar.

Arduino Nano'ya dayanan tasarım çok basittir. Akü parametrelerini görüntülemek için bir OLED ekran kullanılır. Akü ve yük direncini bağlamak için 3 vidalı terminaller kullanılır. Farklı uyarılar vermek için bir buzzer kullanılır. Yük direnci boyunca voltajları izlemek için iki voltaj bölücü devresi kullanılır. MOSFET'in işlevi, akü ile yük direncini bağlamak veya bağlantısını kesmektir.

Çalışma:

Arduino pil durumunu kontrol eder, pil iyi ise MOSFET'i AÇMA komutunu verin. Akünün pozitif terminalinden direnç üzerinden akımın geçmesine izin verir ve MOSFET daha sonra negatif terminale giden yolu tamamlar. Bu, pili belirli bir süre boyunca boşaltır. Arduino, yük direnci üzerindeki voltajı ölçer ve ardından deşarj akımını bulmak için dirence bölünür. Miliamper-saat (kapasite) değerini elde etmek için bunu zamanla çarp.

Adım 3: Gerilim, Akım ve Kapasite Ölçümü

Gerilim Ölçümü

Yük direncindeki voltajı bulmalıyız. Gerilimler, iki gerilim bölücü devre kullanılarak ölçülür. Her biri 10k değerinde iki dirençten oluşur. Bölücüden gelen çıkış, Arduino analog pin A0 ve A1'e bağlanır.

Arduino analog pini 5V'a kadar voltajı ölçebilir, bizim durumumuzda maksimum voltaj 4.2V'dir (tam şarjlı). O zaman neden gereksiz yere iki bölücü kullandığımı sorabilirsiniz. Bunun nedeni, gelecekteki planımın çoklu kimya pili için aynı test cihazını kullanmak olmasıdır. Böylece bu tasarım amacıma ulaşmak için kolayca uyarlanabilir.

Mevcut ölçüm:

Akım (I) = Voltaj (V) - MOSFET / Direnç (R) boyunca voltaj düşüşü

Not: MOSFET üzerindeki voltaj düşüşünün ihmal edilebilir olduğunu varsayıyorum.

Burada V = Yük direnci üzerindeki voltaj ve R = 10 Ohm

Elde edilen sonuç amper cinsindendir. Miliampere dönüştürmek için 1000 ile çarpın.

Yani maksimum deşarj akımı = 4.2 / 10 = 0.42A = 420mA

Kapasite Ölçümü:

Depolanan Yük (Q) = Akım (I) x Zaman (T).

Akımı zaten hesapladık, yukarıdaki denklemde bilinmeyen tek şey zamandır. Arduino'daki millis() işlevi, geçen süreyi ölçmek için kullanılabilir.

Adım 4: Yük Direncinin Seçilmesi

Yük direnci seçimi, ihtiyacımız olan deşarj akımının miktarına bağlıdır. Pili 500mA @ deşarj etmek istediğinizi varsayalım, ardından direnç değeri

Direnç (R) = Maks. Akü Voltajı / Deşarj Akımı = 4,2 /0,5 = 8,4 Ohm

Direncin biraz güç harcaması gerekir, bu nedenle bu durumda boyut önemlidir.

Yayılan ısı = I^2 x R = 0,5^2 x 8,4 =2,1 Watt

Biraz marjı koruyarak 5W seçebilirsiniz. Daha fazla güvenlik istiyorsanız 10W kullanın.

O zamanlar stoğumda olduğu için 8.4 Ohm yerine 10 Ohm, 10W direnç kullandım.

Adım 5: MOSFET'i Seçme

Burada MOSFET bir anahtar gibi davranır. Arduino pin D2'den gelen dijital çıkış, anahtarı kontrol eder. MOSFET'in kapısına 5V (YÜKSEK) sinyal beslendiğinde, akımın akünün pozitif ucundan direnç üzerinden geçmesine izin verir ve ardından MOSFET, negatif terminale giden yolu tamamlar. Bu, pili belirli bir süre boyunca boşaltır. Bu nedenle MOSFET, aşırı ısınma olmadan maksimum deşarj akımını kaldırabilecek şekilde seçilmelidir.

Bir n-kanal mantık seviyesi gücü MOSFET-IRLZ44 kullandım. L, bunun bir mantık seviyesi MOSFET olduğunu gösterir. Mantık seviyesi MOSFET, bir mikro denetleyicinin mantık seviyesinden tamamen açılacak şekilde tasarlandığı anlamına gelir. Standart MOSFET (IRF serisi vb.) 10V ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Bir IRF serisi MOSFET kullanırsanız, Arduino'dan 5V uygulayarak tam olarak açılmayacaktır. Yani MOSFET anma akımını taşımayacaktır. Bu MOSFET'leri AÇMAK için kapı voltajını artırmak için ek bir devreye ihtiyacınız var.

Bu yüzden, mutlaka IRLZ44 değil, mantık düzeyinde bir MOSFET kullanmanızı önereceğim. Diğer MOSFET'leri de kullanabilirsiniz.

Adım 6: OLED Ekran

Batarya Gerilimi, deşarj akımı ve kapasitesini görüntülemek için 0.96 OLED ekran kullandım. 128x64 çözünürlüğe sahip ve Arduino ile haberleşmek için I2C bus kullanıyor. Arduino Uno'da iki pin SCL (A5), SDA (A4) kullanılmaktadır. iletişim.

Parametreleri görüntülemek için U8glib kütüphanesini kullanıyorum. Önce U8glib kütüphanesini indirmeniz gerekiyor. Sonra kurdunuz.

OLED ekran ve Arduino'ya başlamak istiyorsanız buraya tıklayın.

Bağlantılar aşağıdaki gibi olmalıdır

Arduino OLED'i

5V -Vcc

GND GND

A4-- SDA

A5-- SCL

Adım 7: Uyarı için Buzzer

Farklı uyarı veya uyarı sağlamak için piezo buzzer kullanılır.

1. Akü Düşük Voltaj

2. Pil Yüksek Voltaj

3. Pil Yok

Buzzer'ın iki terminali vardır, uzun olan pozitif ve kısa olan bacak negatiftir. Yeni buzzer üzerindeki etikette ayrıca pozitif terminali belirtmek için " + " işareti bulunur.

Bağlantılar aşağıdaki gibi olmalıdır

Arduino Zil

D9 Pozitif terminal

GND Negatif terminali

Arduino Sketch'de, PWM sinyalini buzzer'a gönderen, küçük bir gecikme için bekleyen, sonra kapatan ve ardından başka bir küçük gecikmeye sahip olan ayrı bir beep() işlevi kullandım. Böylece bir kez bip sesi çıkar.

Adım 8: Devreyi Yapmak

Önceki adımlarda devredeki bileşenlerin her birinin işlevini açıkladım. Son kartı yapmak için atlamadan önce, devreyi bir bread board üzerinde test edin. Devre bread board üzerinde mükemmel çalışıyorsa, protip board üzerindeki bileşenleri lehimlemeye geçin.

7cm X 5cm prototip kartı kullandım.

Nano'nun Montajı: Önce her birinde 15 pim olan iki sıra dişi başlık pimini kesin. Başlıkları kesmek için diyagonal bir pense kullandım. Ardından başlık pimlerini lehimleyin. İki ray arasındaki mesafenin arduino nano'ya uyduğundan emin olun.

OLED Ekranın Montajı: 4 pimli bir dişi başlık kesin. Ardından resimde gösterildiği gibi lehimleyin.

Terminallerin ve bileşenlerin montajı: Kalan bileşenleri resimlerde gösterildiği gibi lehimleyin

Kablolama: Kablolamayı şemaya göre yapın. Kabloları kolayca ayırt edebilmek için renkli kablolar kullandım.

Adım 9: Ayrıklıkları Monte Etme

Lehimleme ve kablolamadan sonra, 4 köşedeki ayırıcıları monte edin. Lehim bağlantılarına ve tellere zeminden yeterli boşluk sağlayacaktır.

Adım 10: Yazılım

Aşağıdaki görevleri yapan yazılım

1. Voltajları ölçün

100 ADC örneğinin alınması, eklenmesi ve sonucun ortalamasının alınması. Bu, gürültüyü azaltmak için yapılır.

2. Uyarı vermek veya deşarj döngüsünü başlatmak için pil durumunu kontrol edin

uyarılar

i) Düşük-V!: Akü voltajı en düşük deşarj seviyesinin altındaysa (Li Ion için 2,9V)

ii) Yüksek-V!: Akü voltajı tam şarj durumunun üzerindeyse

iii) Pil Yok!: Pil yuvası boşsa

Deşarj Döngüsü

Akü voltajı düşük voltaj (2,9V) ve yüksek voltaj (4,3V) dahilindeyse, deşarj döngüsü başlar. Akım ve kapasiteyi daha önce açıklandığı gibi hesaplayın.

3. OLED'deki parametreleri görüntüleyin

4. Seri monitörde veri kaydı

Aşağıda ekli Arduino Kodunu indirin.

Adım 11: Seri Verileri Dışa Aktarma ve Excel Sayfasında Çizme

Devreyi test etmek için önce IMAX Şarj Cihazımı kullanarak iyi bir Samsung 18650 pili şarj ettim. Ardından pili yeni test cihazıma yerleştirin. Tüm tahliye sürecini analiz etmek için seri verileri bir elektronik tabloya aktarıyorum. Sonra deşarj eğrisini çizdim. Sonuç gerçekten harika. Bunu yapmak için PLX-DAQ adlı bir yazılım kullandım. Buradan indirebilirsiniz.

PLX-DAQ'nun nasıl kullanılacağını öğrenmek için bu öğreticiyi inceleyebilirsiniz. O çok basit.

Not: Yalnızca Windows'ta çalışır.

Adım 12: Sonuç

Birkaç testten sonra, test sonucunun oldukça makul olduğu sonucuna vardım. Sonuç, markalı bir pil kapasitesi test cihazı sonucundan 50 ila 70 mAh uzakta. Bir IR sıcaklık tabancası kullanarak, yük direncindeki sıcaklık artışını da ölçtüm, maksimum değer 51 derece C

Bu tasarımda deşarj akımı sabit değildir, akü voltajına bağlıdır. Bu nedenle çizilen deşarj eğrisi, pil üretim veri sayfasında verilen deşarj eğrisine benzemez. Yalnızca tek bir Li İyon Pili destekler.

Bu yüzden gelecekteki versiyonumda V1.0'daki yukarıdaki eksiklikleri çözmeye çalışacağım.

Kredi: YouTube'daki projesi bana bu projeye başlamam için ilham veren Adam Welch'e teşekkür etmek istiyorum. YouTube videosunu izleyebilirsiniz.

Lütfen herhangi bir iyileştirme önerin. Herhangi bir hata veya hata varsa yorum yapın.

Umarım öğreticim yardımcı olur. Beğendiyseniz paylaşmayı unutmayın:)

Daha fazla DIY projesi için abone olun. Teşekkürler.