Chaja / Utoaji wa Smart Arduino Nano 4x 18650: Hatua 20

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

Hii ndio sinia yangu ya Arduino Nano 4x 18650 Smart / Discharger Open Source.

Kitengo hiki kinatumiwa na 12V 5A. Inaweza kutumiwa na usambazaji wa umeme wa kompyuta.

Viungo

Portal ya Betri:

Orodha ya Sehemu:

Mpangilio:

Faili za Gerber za PCB:

Nambari ya Chanzo:

Kikundi cha Facebook: …….

Mkutano:

Angalia ukurasa wangu wa takwimu za hifadhidata za betri zote zilizosindika sasa:

Changia:

Historia

Nilitaka kutengeneza chaja yenye nguvu ya Arduino, kipimaji cha betri inayoweza kutoa barcode skana ambayo ilichunguza alama za mkato kwenye betri na kuingiza data zote kwenye Wavuti ya Hifadhidata ya Mtandaoni. Hii itaniruhusu nipange na kuchambua kwa usahihi mienendo katika betri zangu zote za lithiamu.

Toleo la 1: Mwanzoni nilianza kutumia PCB moja ya upande iliyochongwa na CNC yangu. Kitengo hiki kilikuwa na seli moja tu na inaweza kuchaji, kutoa na kujaribu milli ohms.

Toleo la 2.2: Nilihamia kwa kutumia PCB ndogo ambazo zilikuwa zimepigwa kisha nilikuwa na moduli mbili za seli kwenye Arduino UNO.

Toleo la 3.2: Nilitumia PCB ndogo ndogo lakini nilitumia Arduino Mega na kuiweka yote kwenye stendi ya Acrylic. Awali nilikuwa nimepanga kuwa na moduli 16 lakini niliishia kutumia moduli 8 za seli kama vile ningehitaji kutumia multiplexers za ishara ya analog na wiring tayari ilikuwa fujo sana.

Chaja ya Arduino Mega 8x / Utoaji 1.1: Nilitengeneza PCB katika EDA rahisi kwa Chaja / Utoaji wa Arduino Mega 8x. Hii ina LCD ya 20x4, Encoder ya Rotary, msomaji wa Kadi ya SD (haijawahi kutumiwa), Ethernet, Jeshi la USB kwa skanning ya barcode moja kwa moja kwenye Arduino.

Chaja ya Arduino Mega 8x / Kutoa 1.2+: Baadaye nilifanya mabadiliko madogo na nikaongeza Adapta ya ESP8266 kwa mawasiliano ya WIFI.

Chaja ya Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger 1.0: Nilianza kubuni toleo la 4x kuifanya iwe rahisi na rahisi kujenga. Toleo hili halina skana ya barcode lakini iliwasiliana na Vortex IT Battery Portal kutuma na kupokea data kupitia mtandao.

Chaja ya Arduino Nano 4x 18650 Smart / Discharger 1.1: Hii ina marekebisho madogo kutoka Toleo 1.0 kwani ilikuwa na mende ndogo katika muundo na toleo hili lilitolewa kwa umma.

Hatua ya 1: Pata Vipengele

Faili za Gerber za PCB

Faili za Gerber za PCB:

Sehemu kuu

• Arduino Nano 3.0 ATmega328P x1 AliExpresseBay
• Adapter ya ESP8266 x1 AliExpresseBay
• ESP8266 ESP-01 x1 AliExpresseBay
• LCD 1602 16x2 Serial x1 AliExpresseBay
• Mmiliki wa Battery 4 x 18650 x1 AliExpresseBay
• Moduli ya TP5100 x4 AliExpresseBay
• Moduli ya CD74HC4067 x1 AliExpresseBay
• 74HC595N DIP16 x1 AliExpresseBay
• DIP16 Soketi x1 AliExpresseBay
• Sensor ya Muda DS18B20 x5 AliExpresseBay
• Kubadilisha Tactile 6MM x1 AliExpresseBay
• Kiunganishi KF301-2P 5.08mm x4 AliExpresseBay
• DC Jack 5.5 x 2.1mm x1 AliExpresseBay
• Filamu ya Kaboni 3.3ohm 5W x4 AliExpresseBay
• Miguu ya Mpira wa Conical 14x8mm x8 AliExpresseBay
• Kuosha Washers 3x7x0.8mm x16 AliExpresseBay
• M3 x 12mm Kichwa gorofa Chuma cha pua 304 Hex Tundu Screw x20 AliExpresseBay
• M3 304 cha pua 304 Hex Karanga x4 AliExpresseBay
• M3 Kusimama 18mm Shaba F-F x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 35mm shaba F-F x4 AliExpresseBay
• Kichwa Kike 2.54mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• Vichwa vya Kiume 2.54mm 1x40 Pin x1 AliExpresseBay
• Kichwa Angle ya kulia ya Kike 2.54mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• USB kwa Programu ya ESP8266 ESP-01 x1 AliExpresseBay
• 5V Buzzer inayotumika x1 AliExpresseBay
• 12V 5A PSU x1 AliExpresseBay

Chaguo la kipengele cha THT (Kupitia Shimo)

• 10k - 1 / 4w Mpingaji THT x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1 / 4w Mpingaji THT x1 AliExpresseBay
• 1k - 1 / 4w Mpingaji THT x8 AliExpresseBay
• P-Channel MOSFET FQP27P06 TO-220 x4 AliExpresseBay
• N-Channel MOSFET IRLZ44N TO-220 x8 AliExpresseBay
• NPN Transistor BC547 TO-92 x4 AliExpresseBay
• Diode IN4007 x2 AliExpresseBay

Chaguo la kipengee cha SMD (Surface Mount)

• 10k - 1 / 8w Resistor SMD 0603 x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1 / 8w Resistor SMD 0603 x1 AliExpresseBay
• 1k - 1 / 8w Resistor SMD 0603 x8 AliExpresseBay
• N-Channel Mosfet IRLML2502TRPBF x8 AliExpresseBay
• P Kituo cha MOSFET AO3407 SOT-23 x4 AliExpresseBay
• NPN Transistor SOT23 BC847 x4 AliExpresseBay
• Diode 1N4148 0603 x2 AliExpresseBay

Zana

• Waya ya Solder 60/40 0.7mm AliExpresseBay
• Vipuli vya Ulalo AliExpresseBay
• Kituo cha Rework cha Youyue 8586 SMD AliExpresseBay
• UNI-T UT39A Digital Multimeter AliExpresseBay
• Waya Strippers AliExpresseBay
• Kichanganishi Barcode AliExpresseBay
• Printa ya Barcode AliExpresseBay
• Lebo za Barcode 30mm x 20mm x700 AliExpresseBay
• Solder ya MECHANI Bandika AliExpresseBay
• Kupambana na Static Tweezers AliExpresseBay
• Stendi ya Soldering ya Mkono wa Tatu AliExpresseBay
• AMTECH NC-559-ASM Solder Flux AliExpresseBay isiyo safi
• Solder Wick AliExpresseBay
• Precision Screwdriver ya Magnetic Kuweka AliExpresseBay

Kwa orodha iliyosasishwa nenda kwenye wavuti yangu:

Hatua ya 2: Solder Resistors, Transistors na MOSFETs

Solder ya SMD au THT (sio zote mbili) 1K, 4.7K, 10K, P-Channel, N-Channel na vifaa vya NPN

Hatua ya 3: Solder katika Vichwa na Tundu la DIP

Solder vichwa viwili vya kike vya 15 vya Nano, 16x CD74HC4067 Multiplexers 8 pin na 16 pin vichwa vya kike, adapta za ESP8266 4 pin kike, LCD 4 pin kike na Shift 74HC595N husajili tundu 16 za DIP IC.

Kumbuka: solder vifaa vyote kwenye upande wa skrini ya hariri.

Hatua ya 4: Vipengele vya Msingi vya Solder

Solder na usakinishe 5.5mm DC Jack, Arduino Nano 328p, CD74HC4067 multiplexer na rejista ya mabadiliko ya 74HC595N.

Unapouza Arduino Nano na Multiplexer ninapendekeza kwanza uweke pini za kichwa cha kiume kwenye pini za kichwa cha kike kisha uunganishe sehemu hiyo.

Hatua ya 5: Solder Joto la Dallas DS18B20

Kwanza weka visu mbili za 3mm x 7mm x 0.8mm za kuhami kwenye kila Densi ya Dallas (Hii hutumiwa kutengeneza nafasi mbali na PCB ili usipime joto la PCB)

Solder 4x Dallas Sensors kwenye safu ya juu kwa kila moduli ya seli pamoja na sensorer iliyoko kwenye safu ya chini.

Kuwa mwangalifu usiziba viungo vya solder kwenye usafi wa TO-92. Mara baada ya kipimo kilichouzwa katika hali ya diode kwenye mita yako anuwai kati ya kila mguu kwenye Sensorer yoyote ya Dallas (zote zimeunganishwa kwa usawa)

Solder 5V Active Buzzer kwenye safu ya juu ambapo pini + (chanya) inakabiliwa na Arduino Nano

Hatua ya 6: Solder katika Diode

Solder katika Diode chini ya CD74HC4067 multiplexer

Ni mazoezi mazuri kusafisha mtiririko na pombe ya isopropyl.

Hatua ya 7: Jaribu na Kurekebisha Tofauti ya Screen LCD / Rukia za serial

Tofauti ya LCD

Unganisha siri ya LCD ya 4 ya kike kwa pini 4 Kiume -> Kike za Dupont Jumper. Hakikisha unaunganisha unaunganisha haswa:

GND -> GND

VCC -> 5V

SDA -> SDA

SCL -> SCL

Pakia Mchoro wa Arduino kutoka github: ASCD_Nano_Test_LCD_Screen

Chomoa kamba ya USB na utumie kamba ya nguvu ya 12V katika 5.5 mm DC Jack (+ kituo chanya / - hasi nje)

Rekebisha potentiometer kwenye adapta ya serial nyuma ya LCD Screen CC au CW mpaka uone maandishi yameonyeshwa.

Mara tu unapofurahi na tofauti ondoa waya za Dupont Jumper.

Jumpers Serial

Unganisha kuruka 2x 2.54 mm kwenye pini 1-2 kwa mawasiliano ya programu na ESP8266

Hatua ya 8: Shabiki wa PWM

Vipengele

Solder vifaa vifuatavyo:

Kiunganishi cha JST 2.0 PH 2pin (Kumbuka: skrini ya hariri iko nyuma kwenye toleo la 1.11 la PCB)

100uF 16V Capacitor Electrolytic

BD139 Transistor ya NPN

Diode

Jaribu

Pakia Mchoro wa Arduino kutoka github: ASCD_Nano_Test_Fan

Chomoa kamba ya USB na utumie kamba ya umeme ya 12V katika 5.5 mm DC Jack (+ kituo chanya / - hasi nje)

Chomeka Shabiki wa 30mm

Shabiki anapaswa kuharakisha kisha aache

Hatua ya 9: Kupima MOSFET

Kupima MOSFETs za Kutorosha Resistor ya N-Channel

Pakia Mchoro wa Arduino kutoka github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets

Chomoa kamba ya USB na utumie kamba ya umeme ya 12V katika 5.5 mm DC Jack (+ kituo chanya / - hasi nje)

Pamoja na PCB inayoangalia safu ya chini weka mita yako anuwai kwa hali ya diode / mwendelezo.

Weka uchunguzi hasi kwenye chanzo cha GND na uchunguzi mzuri kwenye moduli za 1 za viunganishi vya vipakiaji vya upande wa kulia (kama inavyoonyeshwa kwenye picha).

Mita yako nyingi inapaswa kulia kwa sekunde 1 halafu hakuna beep kwa sekunde 1.

Rudia hii kwa kila moduli.

Kupima P-Channel TP5100 Malipo MOSFETs

Pakia Mchoro wa Arduino kutoka github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Sawa na hapo juu unaweza kutumia mchoro huu kwa majaribio yote mawili)

Chomoa kamba ya USB na utumie kamba ya nguvu ya 12V katika 5.5 mm DC Jack (+ kituo chanya / - hasi nje)

Pamoja na PCB inayoangalia safu ya chini weka mita yako anuwai kwa hali ya voltage ya DC (kawaida safu ya 20V).

Weka uchunguzi hasi kwenye chanzo cha GND na uchunguzi mzuri kwenye moduli za 1 TP5100 upande wa kulia + kiunganishi kizuri (kama inavyoonyeshwa kwenye picha). Mita yako nyingi inapaswa kuonyesha 12V kwa sekunde 1 kisha voltage ya chini kwa sekunde 1. Rudia hii kwa kila moduli.

Hatua ya 10: Pata safu za sensorer za joto za Dallas DS18B20

Pakia Mchoro wa Arduino kutoka github: ASCD_Nano_Get_DS18B20_Serials

Acha kwenye kebo ya USB. Usiunganishe Shabiki au Nguvu ya 12V.

Fungua mfuatiliaji wa serial katika Arduino IDE kwa kiwango cha baud 115200.

Inapaswa kugundua / kupata vifaa 5x.

Pasha joto sensorer ya joto ya 1 DS18B20 na ncha ya juu ya chuma chako cha kutengeneza kwa kipindi kifupi.

Kumbuka: Nambari ya moduli ni kutoka kushoto kwenda kulia na PCB inakabiliwa wima kwenye safu ya juu

Inapaswa kuchapisha "Betri Iliyogunduliwa: 1" halafu "Shungu ya Sensor ya Batri: 2"

Hii itapitia kila moduli za 4 x kila wakati hadi itakaposema "Kugundua sensorer iliyoko imekamilika"

Itaonyesha nambari za Hexadecimal Serial za Sensorer zote za Joto la DS18B20 chini.

Nakili nambari 5x za Serial na kisha ubandike kwenye "Temp_Sensor_Serials.h" ndani ya mchoro wa "ASCD_Nano_1-0-0". Hakikisha unapeana koma ya mwisho (iliyoonyeshwa kwenye picha)

Kumbuka: Ikiwa unapata usomaji wa joto la nyuzi 99 Celsius inamaanisha kuwa kuna hitilafu kusoma hiyo sensorer. Labda serial ni mbaya au kifaa kina makosa.

Hatua ya 11: Sakinisha na ujaribu Moduli za Kuchaji za TP5100

Sakinisha

Ukiwa na kisu au koleo za diagonal kata vichwa 20x vya Kiume 2.54 mm.

Weka vichwa 5x vya kiume kwa moduli ya TP5100 kwenye safu ya chini kwenye PCB. Ninapendekeza kuweka upande mrefu chini kupitia shimo.

Weka moduli ya TP5100 kwenye kila moduli na uiunganishe. Tumia viboreshaji kadhaa kudhibiti vichwa vya kiume ikiwa havitalingana.

Kwenye safu ya juu ya solder ya PCB viunganisho vikiwa vifuatavyo na PCB kadri uwezavyo. (Utahitaji kutoshea mmiliki wa betri ya plastiki juu ili kijiti kidogo kiwe bora)

Kumbuka: Hakikisha umeunganisha Pini ya Charge kwenye TP5100. Ni pini ya karibu zaidi karibu na VCC katika GND juu ya P-Channel MOSFET

Jaribu

Pakia Mchoro wa Arduino kutoka github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Sawa na hapo juu unaweza kutumia mchoro huu kwa majaribio yote mawili)

Chomoa kamba ya USB na utumie kamba ya nguvu ya 12V katika 5.5 mm DC Jack (+ kituo chanya / - hasi nje)

Moduli zote za TP5100 zinapaswa kuwasha kwa sekunde 1 kuzima kwa sekunde 1.

Hatua ya 12: Drill DS18B20 Mashimo ya Kutuliza Sensorer ya Joto

Zana zinahitajika

• 0.7mm Piga kidogo au Mwandishi
• 3mm Drill kidogo (hiari)
• 6.5mm - 7mm Drill kidogo

Kuchimba

Pata PCB tupu na 4x 18650 Holder

Pandisha Kishikiliaji cha Betri cha 4x 18650 na kuashiria + kunatazama juu ya ubao

Weka alama kwenye nafasi za shimo na kipenyo cha 0.7mm Drill au Mwandishi kupitia pini ya kituo kwenye kila sensorer ya Joto la TO-92 DS18B20

Ondoa Kishikaji cha Betri cha 4x 18650 na ubonyeze shimo 6.5mm - 7mm. Ninapendekeza kutumia kwanza kuchimba visima kidogo.

Jaribu inafaa 4x 18650 Holder ya Battery na uone ikiwa Sensor ya Joto la DS18B20 ina idhini ya kutosha.

Kumbuka: Usifungue Kishikiliaji cha Battery cha 4x 18650 mpaka vifaa vingine vyote vimeuzwa.

Hatua ya 13: Weka Wapingaji wa Utekelezaji

Vichwa vya Mlima na Solder

Kwanza panda vichwa. Unaweza kutumia Terminal Screw ya 5.08mm au kichwa cha kiume cha JST 2.54mm.

Kumbuka: Ninatumia tack blu kushikilia kichwa / terminal mahali wakati wa soldering.

Wauze ndani.

Pima Ohms ya Resistors (Hiari)

Pima, nambari na uweke alama ya upinzani wa kila kontena.

Ninatumia Jaribu langu la LCR-T4 kwa hili. Unaweza kutumia mita nyingi zenye ubora (hii sio sahihi kwa 100% lakini ni kipimo kizuri cha msingi)

Hariri Mchoro wa Arduino kutoka github: ASCD_Nano_1-0-0 ongeza kwenye nambari zilizobadilishwa za kupinga.

Mlima Resistors

Katika mfano huu ninatumia vituo vya Screw 5.08mm na ninatikisa kila kipinga cha jeraha la waya. Baadaye nitaongeza hatua za vipodozi vilivyofungwa kwa alumini kwenye sinki ya joto.

Hatua ya 14: Solder Vipengele vya Mwisho

Solder katika Kishikiliaji cha Battery cha 4x 18650.

Kumbuka: Unaweza kuhitaji kupunguza mawasiliano chini na koleo la kuvuta / la diagonal.

Solder kitufe cha kushinikiza cha 6mm.

Hatua ya 15: Weka vifaa vyote

Adapta ya Arduino ESP8266

4x Tumia M2.5 kusimama M-F au F-F

8x M2.5 screws au 4x M2.5 screws na 4x M2.5 karanga kulingana na ikiwa unatumia M-F au F-F kusimama

Tumia kiunganishi cha pembe ya kulia 4pin 2.54mm kuunganisha Kiunganishi cha Kike na Kiume.

Kumbuka: unaweza kuhitaji kubandika kiunganishi ili kupata muunganisho mzuri ikiwa iko huru.

LCD

4x M3 Standoff 18mm Brass F-F na 8x M3 x 12mm Screws kwa LCD

Shabiki

Kesi iliyochapishwa ya 3D tu: Threads zingine za M3 x 18mm mashimo ya screw ya Shabiki ongeza Shabiki.

Hatua ya 16: Pakia Mchoro wa Arduino Nano

Kabla ya kupakia mchoro angalia pato la Voltage 5V kutoka kwa Mdhibiti wa Voltage ya Arduino. Kuna sehemu mbili za uchunguzi kuhusu skrini ya LCD.

Hariri Mchoro wa Arduino kutoka github: ASCD_Nano_1-0-0 Badilisha mstari huu katika Mchoro wa Arduino kwa usomaji wako wa voltage

kumbukumbu ya kuelea ya voltageVoltage = 5.01; // Pato la 5V la Arduino

Unaweza pia kubadilisha mpangilio mwingine maalum kwa mahitaji yako ya upimaji

const kuelea shuntResistor [4] = {3.3, 3.3, 3.3, 3.3};

kumbukumbu ya kuelea ya voltageVoltage = 5.01; // 5V Pato la Arduino const kuelea defaultBatteryCutOffVoltage = 2.8; // Voltage ambayo kutokwa huacha const byte restTimeMinutes = 1; // Wakati katika Dakika kupumzika betri baada ya kuchaji. 0-59 ni halali const int lowMilliamps = 1000; // Hii ndio dhamana ya Milli Amps ambayo inachukuliwa kuwa ya chini na haipati tena kwa sababu inachukuliwa kuwa na makosa const int highMilliOhms = 500; // Hii ndio thamani ya Milli Ohms ambayo inachukuliwa kuwa ya juu na betri inachukuliwa kuwa na kasoro const int offsetMilliOhms = 0; // Usuluhishi wa kukabiliana na Milli Ohms const byte kuchajiTimeout = 8; // Muda wa saa katika muda wa kuchaji const byte tempThreshold = 7; // Kizingiti cha Onyo kwa digrii juu ya joto la kwanza const byte tempMaxThreshold = 20; // Kizingiti cha juu kwa digrii juu ya Joto la awali - Inachukuliwa kuwa na kasoro betri ya kueleaVolatgeLeak = 0.50; // Kwenye skrini ya kwanza "CHUNGUZA BATARI" angalia voltage ya juu zaidi ya kila moduli na uweke dhamana hii juu kidogo moduli ya byteCount = 4; // Idadi ya Modules const byte screenTime = 4; // Wakati katika sekunde (Mzunguko) kwa kila Screen Active const int kutokwaReadInterval = 5000; // Vipindi vya wakati kati ya usomaji wa Utekelezaji. Rekebisha mAh + /

Unganisha Arduino Nano kwenye kompyuta yako na upakie mchoro wa ASCD_Nano_1-0-0

Unaweza kuhitaji kutumia ATmega328P (Loot ya zamani) kama processor katika Arduino IDE

Chagua bandari sahihi ya COM na upakie mchoro

Hatua ya 17: Pakia Mchoro wa ESP8266

Ikiwa haujasajili Vortex It - Akaunti ya Portal ya Battery nenda kwa hatua inayofuata.

Unahitaji kusanikisha ESP8266 Arduino Addon katika IDE yako ya Arduino tumia mwongozo huu:

Badilisha yafuatayo katika ESP8266_Wifi_Client_1-0-0 Arduino Sketch

const char ssid = ""; -> kwa ruta zako za WIFI

Nenosiri la SSID const char = ""; -> kwa nywila zako za WIFI Nenosiri

const char userHash = ""; -> kwa UserHash yako (Pata hii kutoka kwa "Chaja / Menyu ya Kutoa -> Tazama" katika Kituo cha Betri cha Vortex It)

const byte CDUnitID =; -> kwa CDUnitID yako (Pata hii kutoka kwa "Chaja / Menyu ya Kutoa -> Angalia -> Chagua Chaja / Discharger yako" katika Vortex It Battery Portal)

Tumia USB kwa Programu ya ESP8266 ESP-01 kupakia mchoro ESP8266_Wifi_Client_01.ino kwenye ESP8266 ukiwasha PROG

Hatua ya 18: Sanidi Vortex yako - Akaunti ya Portal ya Batri

Nenda kwa

Ikiwa haujasajili tayari akaunti.

Ingia na hati zako

Kwenye menyu bonyeza "Chaja / Utoaji" -> "Mpya"

Chagua kutoka orodha ya kushuka "Arduino 4x C / D"

Bonyeza "Chaja / Utoaji mpya"

Kwenye menyu bonyeza "Chaja / Utoaji" -> "Tazama"

Chagua kutoka orodha ya kushuka "xx - Arduino 4x C / D" (ambapo xx ni CDUnitID)

Usifanye "UserHash" yako na "CDUnitID" yako

Bonyeza "Moduli ya Kuangalia Moja kwa Moja" kukuangalia Chaja / Utoaji kwenye mtandao

Hatua ya 19: Hiari - Fanya Kiambatisho kilichochapishwa cha 3D

Ikiwa una printa ya 3D unaweza kuchapisha kiunzi ambacho nimebuni. Jisikie huru kutengeneza mtindo wako wa faragha na ushiriki:

Fusion 360

gallery.autodesk.com/fusion360/projects/asdc-nano-4x-arduino-charger--discharger-enclosure

Thingiverse STL

www.thingiverse.com/thing: 30005094

Hatua ya 20: Anza Kupima Seli 18650

Ingiza betri kadhaa kwenye Moduli za seli na nenda kwenye skanning ya ukurasa wa "Live View Module" kwenye barcode zako na umezimwa.