Jaribio la Uwezo wa Batri ya Arduino DIY - V2.0: Hatua 11 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Siku hizi betri bandia za Lithium na NiMH ziko kila mahali ambayo inauzwa na matangazo na uwezo mkubwa kuliko uwezo wao wa kweli. Kwa hivyo ni ngumu sana kutofautisha kati ya betri halisi na bandia. Vivyo hivyo, ni ngumu kujua uwezo uliobaki kwenye betri za laptop za 18650 zilizookolewa. Kwa hivyo, kifaa kinahitajika kupima uwezo wa kweli wa betri.

Katika mwaka wa 2016, nimeandika Inayoweza kufundishwa kwenye "Jaribio la Uwezo wa Arduino - V1.0" ambacho kilikuwa kifaa cha moja kwa moja mbele na rahisi. Toleo la mapema lilikuwa msingi wa Sheria ya Ohms. Betri inayojaribiwa hutolewa kupitia kontena la kudumu, muda wa sasa na wakati hupimwa na Arduino na uwezo huhesabiwa kwa kuzidisha usomaji wote (Toa sasa na wakati).

Upungufu wa toleo la mapema ni kwamba wakati wa upimaji, kadiri voltage ya betri inavyopungua, sasa pia hupungua ambayo hufanya hesabu kuwa ngumu na isiyo sahihi. Ili kushinda hili, nimefanya V2.0 ambayo imeundwa kwa njia ambayo ya sasa itabaki kila wakati wakati wa mchakato wa kutoa. Nilitengeneza kifaa hiki kwa kuhamasisha muundo wa asili na MyVanitar

Sifa kuu za Jaribio la Uwezo V2.0 ni:

1. Uwezo wa kupima uwezo wa AA / AAA NiMh / NiCd, 18650 Li-ion, Li-Polymer, na betri ya Li FePO4. Inafaa kwa karibu aina yoyote ya betri iliyokadiriwa chini ya 5V.

2. Watumiaji wanaweza kuweka sasa ya kutokwa kwa kutumia vifungo vya kushinikiza.

3. Kiolesura cha mtumiaji wa OLED

4. Kifaa kinaweza kutumika kama Mzigo wa Elektroniki

Sasisha tarehe 02.12.2019

Sasa unaweza kuagiza PCB na vifaa pamoja kwenye kit kutoka PCBWay

Kanusho: Tafadhali kumbuka kuwa unafanya kazi na betri ya Li-Ion ambayo ni ya kulipuka sana na hatari. Siwezi kuwajibika kwa upotezaji wowote wa mali, uharibifu, au upotezaji wa maisha ikiwa inakuja kwa hiyo. Mafunzo haya yaliandikwa kwa wale ambao wana ujuzi wa teknolojia inayoweza kuchajiwa ya lithiamu-ion. Tafadhali usijaribu hii ikiwa wewe ni mwanzilishi. Kaa Salama.

Vifaa

Vipengele vilivyotumika

Sasa Agiza PCB na vifaa vyote vya kujenga mradi huu kwa kit kutoka PCBWay

1. PCB: PCBWay

2. Arduino Nano: Amazon / Banggood

3. Opamp LM358: Amazon / Banggood

4. 0.96 OLED kuonyesha: Amazon / Banggood

5. Resistor ya kauri: Amazon / Banggood

6. Capacitor 100nF: Amazon / Banggood

7. Capacitor 220uF: Amazon / Banggood

8. Resistors 4.7K & 1M: Amazon / Banggood

9. Kitufe cha kushinikiza: Amazon / Banggood

10. Sura ya Vifungo vya Kusukuma: Aliexpress

11. Kituo cha Parafujo: Amazon / Banggood

12. Bodi ya Mfano: Amazon / Banggood

13. Kusimamisha PCB: Amazon / Banggood

14. Tubing ya Heatshrink: Amazon / Banggood

15. Heatsink: Aliexpress

Zana Zilizotumiwa

1. Chuma cha Soldering: Amazon / Banggood

Mita ya Ufungaji: Amazon / Banggood

3. Multimeter: Amazon / Banggood

4. Blower Hewa Moto: Amazon / Banggood

5. Mkata waya: Amazon / Banggood

6. Waya Stripper: Amazon / Banggood

Hatua ya 1: Mchoro wa Mpangilio

Mpangilio mzima umegawanywa katika sehemu za kufuata:

1. Mzunguko wa Ugavi wa Umeme

2. Mzunguko wa Sasa wa Mzigo wa Sasa

3. Mzunguko wa Upimaji wa Voltage ya Battery

4. Mzunguko wa Maingiliano ya Mtumiaji

5. Mzunguko wa Buzzer

1. Mzunguko wa Ugavi wa Umeme

Mzunguko wa usambazaji wa umeme una DC Jack (7-9V) na vichungi viwili C1 na C2. Pato la nguvu (Vin) limeunganishwa na Pini ya Arduino Vin. Hapa ninatumia mdhibiti wa voltage ya Arduino kwenye bodi kushuka voltage hadi 5V.

2. Mzunguko wa Sasa wa Mzigo wa Sasa

Sehemu ya msingi ya mzunguko ni Op-amp LM358 ambayo ina amplifiers mbili za kufanya kazi. Ishara ya PWM kutoka kwa pini ya Arduino D10 inachujwa na kichujio cha kupitisha chini (R2 na C6) na kulishwa kwa kipaza sauti cha pili cha utendaji. Pato la op-amp ya pili imeunganishwa na op-amp ya kwanza katika usanidi wa wafuasi wa voltage. Ugavi wa umeme kwa LM358 huchujwa na decoupling capacitor C5.

Op-amp ya kwanza, R1, na Q1 huunda mzunguko wa mzigo wa sasa wa kila wakati. Kwa hivyo sasa tunaweza kudhibiti sasa kupitia kipingaji cha mzigo (R1) kwa kubadilisha upana wa kunde wa ishara ya PWM.

3. Mzunguko wa Upimaji wa Voltage ya Battery

Voltage ya betri inapimwa na pini ya kuingiza Analog ya Arduino A0. Vipimo viwili C3 na C4 hutumiwa kuchuja kelele zinazotokana na mzunguko wa mzigo wa sasa ambao unaweza kuharibu utendaji wa ubadilishaji wa ADC.

4. Mzunguko wa Maingiliano ya Mtumiaji

Mzunguko wa kiolesura cha mtumiaji una vifungo viwili vya kushinikiza na onyesho la 0.96 I2C OLED. Kitufe cha Juu na Chini ni kuongeza au kupunguza upana wa kunde wa PWM. R3 na R4 ni vipinga-vuta vya kusukuma juu na chini -buttons. C7 na C8 hutumiwa kuondoa vitufe vya kushinikiza. Kitufe cha tatu cha kushinikiza (RST) kinatumika kuweka upya Arduino.

5. Mzunguko wa Buzzer

Mzunguko wa buzzer hutumiwa kutahadharisha mwanzo na mwisho wa mtihani. Buzzer ya 5V imeunganishwa na pini ya dijiti ya Arduino D9.

Hatua ya 2: Inafanyaje Kazi?

Nadharia hiyo inategemea kulinganisha kwa voltage ya inverting (pin-2) na pembejeo zisizo za inverting (pin-3) za OpAmp, iliyosanidiwa kama kipaza sauti cha umoja. Unapoweka voltage inayotumika kwa pembejeo isiyo ya kubadilisha kwa kurekebisha ishara ya PWM, pato la opamp linafungua lango la MOSFET. Kama kuwasha kwa MOSFET, sasa inaendesha kupitia R1, inaunda kushuka kwa voltage, ambayo hutoa maoni hasi kwa OpAmp. Inadhibiti MOSFET kwa njia ambayo voltages katika pembejeo zake za kuingiza na zisizo za kubadilisha ni sawa. Kwa hivyo, sasa kupitia kipingaji cha mzigo ni sawa na voltage kwenye uingizaji usiobadilisha wa OpAmp.

Ishara ya PWM kutoka Arduino inachujwa kwa kutumia mzunguko wa kichujio cha kupita cha chini (R2 na C1). Ili kujaribu ishara ya PWM na utendaji wa mzunguko wa kichujio, niliunganisha DSO ch-1 yangu kwenye pembejeo na ch-2 kwenye pato la mzunguko wa kichujio. Fomu ya wimbi la pato imeonyeshwa hapo juu.

Hatua ya 3: Upimaji wa Uwezo

Hapa Betri hutolewa kwa kiwango cha chini cha kizingiti cha voltage (3.2V).

Uwezo wa Battery (mAh) = Sasa (I) katika mA x Wakati (T) kwa masaa

Kutoka kwa equation hapo juu ni wazi kuwa kuhesabu uwezo wa betri (mAh), lazima tujue ya sasa katika mA na wakati katika Saa. Mzunguko uliotengenezwa ni mzunguko wa mzigo wa sasa wa kila wakati, kwa hivyo kutokwa kwa sasa hubakia kila wakati katika kipindi chote cha upimaji.

Sasa ya kutokwa inaweza kubadilishwa kwa kubonyeza Kitufe cha Juu na Chini. Muda wa wakati hupimwa kwa kutumia kipima muda katika nambari ya Arduino.

Hatua ya 4: Kufanya Mzunguko

Katika hatua zilizopita, nimeelezea kazi ya kila moja ya vifaa kwenye mzunguko. Kabla ya kuruka ili kufanya bodi ya mwisho, jaribu mzunguko kwenye ubao wa mkate kwanza. Ikiwa mzunguko unafanya kazi kikamilifu kwenye ubao wa mkate, basi songa kwa kugeuza vifaa kwenye bodi ya mfano.

Nilitumia bodi ya mfano ya 7cm X 5cm.

Kuweka Nano: Kwanza kata safu mbili za pini ya kichwa cha kike na pini 15 kwa kila moja. Nilikuwa nipper diagonal kukata vichwa. Kisha solder pini za kichwa. Hakikisha umbali kati ya reli mbili unafaa nano ya Arduino.

Kuweka OLED Onyesha: Kata kichwa cha kike na pini 4. Kisha uiuze kama inavyoonekana kwenye picha.

Kuweka vituo na vifaa: Hifadhi vifaa vilivyobaki kama inavyoonyeshwa kwenye picha.

Wiring: Fanya wiring kulingana na mpango. Nilitumia waya zenye rangi kutengeneza wiring ili niweze kuzitambua kwa urahisi.

Hatua ya 5: OLED Onyesha

Kuonyesha Voltage ya Batri, kutolea sasa na uwezo, nilitumia onyesho la OLED la 0.96. Inayo azimio la 128x64 na hutumia basi ya I2C kuwasiliana na Arduino. Pini mbili SCL (A5), SDA (A4) katika Arduino Uno hutumiwa kwa mawasiliano.

Ninatumia maktaba ya Adafruit_SSD1306 kuonyesha vigezo.

Kwanza, lazima upakue Adafruit_SSD1306. Kisha kuiweka.

Uunganisho unapaswa kuwa kama ifuatavyo

Arduino OLED

5V -VCC

GND GND

A4-- SDA

A5- SCL

Hatua ya 6: Buzzer ya Onyo

Ili kutoa arifu wakati wa kuanza na mashindano ya mtihani, buzzer ya piezo hutumiwa. Buzzer ina vituo viwili, mrefu zaidi ni chanya na mguu mfupi ni hasi. Kibandiko kwenye buzzer mpya pia "+" imeashiria kuashiria kituo chanya.

Kwa kuwa bodi ya mfano haina nafasi ya kutosha kuweka buzzer, nimeunganisha buzzer kwenye bodi kuu ya mzunguko kwa kutumia waya mbili. Ili kuingiza unganisho wazi, nimetumia neli ya kupungua kwa joto.

Uunganisho unapaswa kuwa kama ifuatavyo

Arduino Buzzer

D9 terminal nzuri

Kituo hasi cha GND

Hatua ya 7: Kuweka Standoffs

Baada ya kuunganishwa na wiring, weka msimamo kwenye pembe nne. Itatoa idhini ya kutosha kwa viungo vya waya na waya kutoka ardhini.

Hatua ya 8: Ubunifu wa PCB

Nimechora mpango kwa kutumia programu ya mkondoni ya EasyEDA baada ya kubadili muundo wa PCB.

Vipengele vyote ulivyoongeza katika mpango lazima viwepo, vikiwa vimewekwa juu ya kila mmoja, tayari kuwekwa na kupitishwa. Buruta vifaa kwa kushika pedi zake. Kisha uweke ndani ya mpaka wa mstatili.

Panga vifaa vyote kwa njia ambayo bodi inachukua nafasi ya chini. Ndogo ukubwa wa bodi, bei rahisi itakuwa gharama ya utengenezaji wa PCB. Itakuwa muhimu ikiwa bodi hii ina mashimo juu yake ili iweze kuwekwa kwenye ua.

Sasa lazima uelekeze. Kuelekeza ni sehemu ya kufurahisha zaidi ya mchakato huu wote. Ni kama kutatua fumbo! Kutumia zana ya ufuatiliaji tunahitaji kuunganisha vifaa vyote. Unaweza kutumia safu ya juu na ya chini kwa kuzuia kuingiliana kati ya nyimbo mbili tofauti na kufanya nyimbo kuwa fupi.

Unaweza kutumia safu ya hariri kuongeza maandishi kwenye ubao. Pia, tunaweza kuingiza faili ya picha, kwa hivyo ninaongeza picha ya nembo ya wavuti yangu kuchapishwa kwenye ubao. Mwishowe, kwa kutumia zana ya eneo la shaba, tunahitaji kuunda eneo la ardhi la PCB.

Unaweza kuagiza kutoka kwa PCBWay.

Jisajili PCBWay sasa kupata kuponi ya $ 5. Hiyo inamaanisha agizo lako la kwanza halina gharama tu lazima ulipe ada ya usafirishaji.

Unapoweka agizo, nitapata mchango wa 10% kutoka kwa PCBWay kwa mchango wa kazi yangu. Msaada wako mdogo unaweza kunitia moyo kufanya kazi nzuri zaidi katika siku zijazo. Asante kwa ushirikiano wako.

Hatua ya 9: Kusanya PCB

Kwa Soldering, utahitaji Iron Soldering inayofaa, Solder, Nipper na multimeter. Ni mazoea mazuri kugeuza vifaa kulingana na urefu wao. Solder vipengee vya urefu mdogo kwanza.

Unaweza kufuata hatua zifuatazo ili kuziunganisha vifaa:

1. Sukuma miguu ya sehemu kupitia mashimo yao, na geuza PCB nyuma yake.

2. Shikilia ncha ya chuma ya kutengeneza kwa makutano ya pedi na mguu wa sehemu hiyo.

3. Kulisha solder ndani ya pamoja ili iweze kutiririka pande zote za risasi na kufunika pedi. Mara tu ikizunguka pande zote, songa ncha hiyo mbali.

Hatua ya 10: Programu na Maktaba

Kwanza, pakua Nambari ya Arduino iliyoambatishwa. Kisha pakua maktaba zifuatazo na uzisakinishe.

Maktaba:

Pakua na usakinishe maktaba zifuatazo:

1. JC_Button:

2. Adafruit_SSD1306:

Katika nambari, lazima ubadilishe vitu viwili vifuatavyo.

1. Thamani za Safu za Sasa: Hii inaweza kufanywa kwa kuunganisha multimeter mfululizo na betri. Bonyeza kitufe cha juu na pima ya sasa, maadili ya sasa ni vitu vya safu.

2. Vcc: Unatumia multimeter kupima voltage kwenye pini ya Arduino 5V. Kwa upande wangu ni 4.96V.

Ilisasishwa tarehe 20.11.2019

Unaweza kubadilisha kiwango cha Low_BAT_Level katika nambari kulingana na kemia ya betri. Ni bora kuchukua kiasi kidogo juu ya voltage iliyokatwa iliyotajwa hapa chini.

Hapa kuna viwango vya kutokwa na voltages ya cutoff kwa kemia kadhaa za Lithium-Ion.

1. Lithiamu Cobalt Oksidi: Voltage iliyokatwa = 2.5V kwa kiwango cha kutokwa kwa 1C

2. Oksidi ya Manganese ya Lithiamu: Voltage iliyokatwa = 2.5V kwa kiwango cha kutokwa kwa 1C

3. Phosphate ya Chuma cha Lithiamu: Voltage iliyokatwa = 2.5V kwa kiwango cha kutokwa kwa 1C

4. Titanium ya Lithiamu: Voltage iliyokatwa = 1.8V kwa kiwango cha kutokwa kwa 1C

5. Lithiamu Nickel Manganese Cobalt Oksidi: Kukata Voltage = 2.5V kwa kiwango cha kutokwa 1C

6. Lithiamu Nickel Cobalt Aluminium Oksidi: Kata-off Voltage = 3.0V kwa kiwango cha 1C cha kutokwa

Iliyasasishwa mnamo 01.04.2020

jcgrabo, alipendekeza mabadiliko kadhaa kwenye muundo wa asili ili kuboresha usahihi. Mabadiliko yameorodheshwa hapa chini:

1. Ongeza kumbukumbu ya usahihi (LM385BLP-1.2) na kuiunganisha kwa A1. Wakati wa usanidi, soma thamani yake ambayo inajulikana kuwa volts 1.215, na kisha hesabu Vcc na hivyo kuondoa hitaji la kupima Vcc.

2. Badilisha nafasi ya 1 ohm 5% ya kupinga na 1 ohm 1% ya kupinga nguvu na hivyo kupunguza makosa ambayo yanategemea thamani ya upinzani.

3. Badala ya kutumia seti ya kudumu ya maadili ya PWM kwa kila hatua ya sasa (kwa nyongeza ya 5) tengeneza safu ya maadili yanayotarajiwa ya sasa ambayo yalitumia kuhesabu maadili muhimu ya PWM kufikia maadili hayo ya karibu iwezekanavyo. Alifuata hiyo kwa kuhesabu maadili halisi ya sasa ambayo yatapatikana na maadili ya kompyuta ya PWM.

Kwa kuzingatia mabadiliko hapo juu, alirekebisha nambari hiyo na kushiriki katika sehemu ya maoni. Nambari iliyobadilishwa imeambatanishwa hapa chini.

Asante sana jcgrabo kwa mchango wako muhimu kwa mradi wangu. Natumahi uboreshaji huu utasaidia kwa watumiaji wengi zaidi.

Hatua ya 11: Hitimisho

Ili kujaribu mzunguko, kwanza nilichaji betri nzuri ya Samsung 18650 nikitumia chaja yangu ya ISDT C4. Kisha unganisha betri kwenye kituo cha betri. Sasa weka sasa kulingana na mahitaji yako na ubonyeze kitufe cha "UP" kwa muda mrefu. Kisha unapaswa kusikia beep na utaratibu wa mtihani huanza. Wakati wa jaribio, utafuatilia vigezo vyote kwenye onyesho la OLED. Betri itatoa hadi voltage yake ifikie kizingiti chake cha kiwango cha chini (3.2V). Mchakato wa jaribio utakamilika kwa beeps mbili ndefu.

Kumbuka: Mradi bado uko chini ya hatua ya maendeleo. Unaweza kujiunga nami kwa maboresho yoyote. Ongeza maoni ikiwa kuna makosa au makosa. Ninaunda PCB kwa mradi huu. Endelea kushikamana ili upate sasisho zaidi za mradi huo.

Natumahi mafunzo yangu yasaidia. Ikiwa unapenda, usisahau kushiriki:) Jisajili kwa miradi zaidi ya DIY. Asante.