Тестер емкости аккумулятора 3 x 18650: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Существует множество инструкций по созданию тестеров емкости на базе Arduino через Интернет. Дело в том, что проверка емкости аккумулятора - довольно долгий процесс. Допустим, вы хотите разрядить аккумулятор емкостью 2000 мАч током ~ 0,5 А. Это займет вечность (точнее: 4 часа). Я попытался найти гораздо более быстрый способ указать емкость многих ячеек. Увеличение разрядного тока небезопасно, особенно если ваша нагрузка - простой резистор. Более низкое сопротивление = более высокая нагрузка = рассеиваемая мощность (тепло).

В основном мы разряжаем клетки для достижения двух разных целей:

• индикация емкости
• разряжается до ~ 40% от общей емкости, чтобы обеспечить безопасное хранение ячеек, которые не использовались в течение довольно длительного времени

Для выполнения вышеизложенного я решил создать станцию разряда нескольких ячеек. Есть два режима и простое меню, которым можно управлять с помощью одной кнопки. Дополнительная функция - расчет внутреннего сопротивления (Rw).

Я не специалист в этом вопросе, поэтому вы делаете все НА СВОЙ РИСК. Предложения и отзывы приветствуются.

Вдохновение и основы приходят из двух проектов, которые я нашел:

www.instructables.com/id/DIY-Arduino-Batte…

arduinowpraktyce.blogspot.com/2018/02/test…

Шаг 1: спецификация

Нам понадобятся:

• 1x Arduino Nano
• 3x IRLZ44N Mosfet
• 1x 3 батарейный отсек
• 3x Цементный резистор - например, 10R 10W - об этом читайте в следующем разделе
• 3x 5 мм красные светодиоды
• Нажать кнопку
• ЖК-дисплей - в этом проекте я использовал ЖК-дисплей 16x2 i2c
• 1x резистор 10 кОм
• Резистор 9x 4k7
• Резистор 3x 1k
• 1x 100R резистор
• 1x винтовой зажим для подключения источника питания (7-12 В) - необязательно, если вы хотите подключить устройство с помощью arduino mini USB
• 1x 4 шт. С гнездом для золотых шпилек, 2,54
• 1x 15 гнездовой разъем Goldpin, 2,54 мм (опционально - если вы хотите использовать модульную конструкцию)
• 1x зуммер (опционально)

Шаг 2: Схема и принцип работы

Мозг моего проекта - arduino nano. Arduino контролирует 3 МОП-транзистора, которые используются для размыкания / замыкания 3 цепей батареи с соответствующими нагрузками. Мы измеряем (используя 3 делителя напряжения) напряжение этих цепей, чтобы определить ток, протекающий через силовые резисторы - с помощью закона Ома.

I = V / R

Падение напряжения на силовых резисторах почти равно напряжению, измеренному на клеммах батареи (при условии качественных паяных соединений и исправных проводов), поэтому нет необходимости измерять напряжение до и после резисторов. Делители напряжения используются для предотвращения включения нашего устройства в тестируемые клетки.

Зная напряжение и ток за время разряда, мы можем рассчитать емкость элемента.

Шаг 3: Выбор силовых резисторов

Номинал резистора зависит от тока разряда, которого мы хотим достичь. При максимальном токе 0,5 А номинал резистора должен быть:

R = V (максимальное напряжение элемента) / I (ток разряда) = 4,2 В / 0,5 = 8,4 Ом

Используя резистор 10R, вы получите:

I = V / R = 4,2 В / 10 Ом = 0,42 А

Чем меньше номинал резистора, тем выше ток.

ВАЖНЫЙ!! Необходимо рассеивать большую мощность, поэтому резистор нагревается. Соответственно мы можем определить минимальную мощность резистора:

Мин. Мощность = I ^ 2 * R = 0,42 ^ 2 * 10 = 1,76 Вт

Я использую резисторы 3R3 17 Вт, однако я советую использовать резисторы 10R (10 Вт или около того) - он будет обрабатывать мощность без потока, а его температура останется безопасной.

Шаг 4: Код Arduino

Вам необходимо настроить следующие параметры в соответствии с вашими измеренными значениями:

R1, R2, R3 - номиналы силовых резисторов [Ом]

RB1, RB2, RB3 - сопротивление цепи B1-B3. R1 + 0,1 достаточно близко [Ом]

X1, X2, X3 - коэффициент делителей напряжения. Если вы не хотите точно измерять, вы можете ввести всего 2

интервал - измерение Интервал (мс) - по умолчанию 5000 мс

voltRef - опорное напряжение, измеренное между выводом 5V Arduino и GND - по умолчанию 5.03

Шаг 5: печатная плата

Готовы к заказу / травлению:)

Шаг 6: Меню

Короткое нажатие (с интервалом ~ 1 с между следующим щелчком) - изменить значение

Длительное нажатие - подтвердить

Первый уровень меню: выбор режима (проверка емкости или простой разряд до заданного напряжения)

Второй уровень меню: выбор минимального напряжения, на котором происходит окончание измерения.

Когда измерение любой конкретной ячейки будет выполнено, отобразится последний экран, на котором вы можете найти емкость аккумулятора и внутреннее сопротивление (Rw).