Stránka je v testovacím režimu. Omlouváme se za chyby a nepřesnosti.
Žádáme vás, abyste nám napsali o nepřesnostech a problémech prostřednictvím formuláře pro zpětnou vazbu.
Měřič kapacity baterie na mikrokontroléru.
Autorem vyvinutý přístroj je určen k automatickému měření kapacity většiny typů baterií – od malých až po autobaterie. Princip měření je založen na vybíjení baterie stabilním proudem s automatickým výpočtem doby vybíjení a dalším násobením těchto hodnot, výsledek je získán v obvyklém rozměru - ampérhodinách. Základem zařízení je mikrokontrolér (MK) Atmega8, který pracuje podle programu, jehož kódy jsou uvedeny v článku. Kromě MK obsahuje měřič tři mikroobvody (K155ID3, KR142EN5V, LM358N) a tranzistor IRL2505. K indikaci výsledků slouží dva digitální LED indikátory: třímístný TOT3361 (ukazuje hodnotu vybíjecího proudu ve formátu X.XX) a devítimístný E90361-L-F (ukazuje hodnotu kapacity v ampérech -hodiny ve formátu XX.XXX a napětí, na které lze baterii vybít, v rozmezí 1 až 25,5 V). Sleduje se aktuální napětí baterie. Jsou uvedeny kódy programu MK a výkres plošného spoje. Program MK bude také hostován na našem FTP serveru na adrese< ftp:// ftp . radio . ru / pub /2009/03/ izm . zip >.
Tento kapacitní měřič dokáže měřit kapacitu kondenzátorů s rozlišením 1 pF na spodní hranici rozsahu. Maximální měřitelná kapacita je 10 000 uF. Skutečná přesnost není známa, ale lineární chyba leží maximálně do 0,5 % a obvykle je menší než 0,1 % (získáno měřením několika paralelně zapojených kondenzátorů). Největší potíže vznikají při měření vysokokapacitních elektrolytických kondenzátorů.
Kapacitní měřič pracuje v režimu automatické volby mezí měření, nebo v dolním či horním rozsahu kapacit nuceně. Zařízení má dvě různé meze měření, které realizují dvě měření pro stejný kondenzátor. To umožňuje zkontrolovat pravdivost měření a zjistit, zda je měřená část skutečně kondenzátorem. Při této metodě elektrolyty vykazují svou charakteristickou nelinearitu a poskytují různé hodnoty při různých mezích měření.
Měřič kapacity má systém nabídek, který také umožňuje kalibrovat nulovou hodnotu a kapacitu 1 uF. Kalibrace je uložena v EEPROM.
Pro projekt byl vybrán jeden z nejmenších čipů, Atmega8. Obvod je napájen 9V baterií přes lineární regulátor 7805. 
Zařízení může pracovat ve třech režimech: měření v dolním rozsahu, v horním rozsahu a ve vybíjecím režimu. Tyto režimy jsou určeny stavem výstupů PD5 a PD6 regulátoru. Při vybíjení má PD6 log. 0 a kondenzátor se vybije přes rezistor R7 (220 ohmů). V horním rozsahu měření má PD5 log. 1, nabíjení kondenzátoru přes R8 (1,8K) a PD6 je ve stavu Z, aby umožnil analogovému komparátoru porovnat napětí. V dolním rozsahu měření je PD5 také ve stavu Z a kondenzátor se nabíjí pouze přes R6 (1,8 MΩ).
Jako indikátor lze použít jakýkoli 16x2 znakový displej na ovladači HD44780. Pinout konektoru displeje je znázorněn na tomto obrázku:
Zařízení je sestaveno na prkénku a je umístěno v jednoduchém obdélníkovém plastovém pouzdře. V krytu pouzdra jsou vyříznuty otvory pro indikátor, tlačítko a LED, které jsou upevněny horkým lepidlem:
Program pro měření kapacity
Zařízení může používat řadiče atmega8 a atmega48/88/168 rodiny. Při výměně ovladače v programu je třeba změnit řádek zodpovědný za konfiguraci časovače konkrétního ovladače.
Modulární verze vizuálního a přesného bateriového ampérhodinového měřiče, sestaveného s minimálními náklady z počítačového odpadu.
Toto je moje reakce na článek.
Malá předehra...
Pod mým patronátem je flotila 70 počítačů, různé roky vydání a stav. Přirozeně, že drtivá většina má nepřerušitelné zdroje napájení (v textu - UPS). Organizace je rozpočtová, samozřejmě nedávají peníze, jako - dělejte, co chcete, ale všechno by mělo fungovat. Po krátkých testech se zátěží v podobě 150wattové žárovky jsem zjistil, že 70% UPS nevydrží zátěž déle než 1 minutu, UPS APC hřeší spínacími kontakty relé (jde do baterie, bzučení, pískání a výstup je zcela nulový). Nikdo mě samozřejmě nenechal zkontrolovat všechny UPS najednou. Cesta ven byla jednoduchá: jednou za půl roku - rok jsem vzal počítače na čištění, promazání a zároveň UPS na test a kontrolu drobů.
Samozřejmě UPS různých značek a kapacit (je tam stařík s 600 watty vyrobený v roce 1992, nativní baterie letos na podzim zemřela, před tím jsem resuscitaci dělal před 4 lety). Pokud někdo neví, v domácích kancelářských UPS se používají baterie různých typů, pouzder, napětí a kapacit. Typickým představitelem je GP1272F2 (12 Volt, 7 Ah). Narazí ale i na 6V – 4,5 A/h.
Baterie často stojí více než polovinu ceny nového UPS. Navíc se v pracovním stole (ve kterém pracuji na poloviční úvazek) hromadí vybité baterie. Vyvstala otázka, jaká je skutečná kapacita před a po vyzvednutí z popelnice, kolik minut práce lze od UPS očekávat. A pak mě zaujal článek I. Nechaeva V časopise "Rozhlas" 2/2009 asi takový metr.
Samozřejmě se mi některé momenty nelíbily, jsem takový parchant.
A tak začneme s...
Toto je původní schéma z článku.
TTX: vybíjecí proud 50, 250, 500 mA, vypínací napětí 2,5-27,5 Volt.
budu seznam co se nelíbilo: maximální vybíjecí proud je pouze 0,5A (a není zajímavé čekat při vybití 7 Ah), rozsah cutoff je příliš široký a je snadné ho srazit, veškerý proud jde do startu přes tlačítko, stabilizátor proudu na poli pro LED je moc, dioda v řídícím výstupu zvyšuje požadovaný úbytek na proudových rezistorech je až 1,8V a při poruše 317 kayuk chodítek.
O vybíjecím proudu: u baterií se stává, že aktivní hmota je jakoby zatavena v pomazánce (nezaměňovat se sulfatací), přičemž pohyblivost elektrolytu klesá a pokud se vybije malým proudem, může se vzdát kapacita úplně, ale při instalaci do UPS test neprojde. No a pak je potřeba to vybít malým proudem a nabíjet, tzn. zacházet.
Modularita toho, co jsem dostal, je dobrá v tom, že můžete vyrobit 2 nebo více vybíjecích modulů (můžete 1 a spínat proudové odpory) různých kapacit nebo dokonce typů a 2 řezačky pro 6 a 12voltové baterie nebo 1 s přepínačem.
Obrázky mého měřiče:
Vidíme: cut-off blok, proudové zatížení, čínské hodiny.
Opakuji, pracuji jako sysadmin, občas opravuji základní desky, takže je tam nějaký mrtvý železný skluz.
Začnu v opačném pořadí: chodítka jsou mírně upravena, aby běžela při napájení od 1,5 do 25 voltů.
Schéma modifikace Walkera:
1117 vytažen z mrtvé základní desky.
Rezistor 2 kΩ je minimální zatížení regulátoru.
podle toho schéma:
Jsou to 2 ampéry. Protože se ukázalo, že R1 je více než 0,75 ohmů, musel jsem přidat 2 odpory (toto je R3, dva v jednom na fotografii), aby proud byl 2 ampéry. Pokud si někdo nevšiml, mezi mikro s tranzistorem na radiátoru nejsou žádné těsnění. Lze samozřejmě použít i jiný obvod, např. v rádiu 3/2007 str. 34, stačí přidat referenční napětí.
V 317 (skutečné) je proudová a tepelná ochrana.
No, nejděsivější část je řezačka.
Super 3D-montáž, ale jen 3 cm krychlový, na pečeti bude mnohem větší. Polevik, pokud na 6V baterii, tak je velmi žádoucí s logickým ovládáním.
Tato část je téměř stejná jako původní, tlačítko start se přesunulo z drain-source na kolektor-emitor, proměnná byla nahrazena pevným děličem, čínskou supersvítivou LED přes rezistor.
Možné variace: vyměňte horní rameno (podle původního schématu je to R4) za odpor + variabilní, čímž se omezí rozsah nastavení (nutné, když je vybíjecí proud úměrný kapacitě baterie); jiné nápady jsou možné.
Pro vzorce Uref=2,5v pro běžnou 431 a pro 431L je to 1,25v.
Pevné odpojení napětí:
Vzorec pro výpočet: Uot = Uref(1+R4/R5)
nebo R5=(Ures-Uref)/(Uref*R4)
Napěťově nastavitelné vypínání:
Vzorec pro výpočet: Uots = Uref(1+(R4+R6)/R5)
nebo R5 = (Ures-Uref) / (Uref*(R4+R6))
Tady je ale potřeba počítat z proměnné, na ní by při vybití 0,1s mělo spadnout (Udelta) 1,15v pro 6v acb a 2,30v pro 12v acb.
Proto jsou vzorce převedeny a výpočet je poněkud odlišný.
Umin viz tabulka níže.
R5 = Uref * R6 / Udelta
R4 = ((Umin -Uref) * R5) / Umin
Zařízení, se kterým můžete zkontrolovat kapacitu lithium-iontových AA baterií. Poměrně často se baterie notebooků stávají nepoužitelnými kvůli tomu, že jedna nebo více baterií ztratí svou kapacitu. V důsledku toho si musíte koupit novou baterii, když si vystačíte s trochou krveprolití a tyto bezcenné baterie vyměnit.
Co k zařízení potřebujete:
Arduino Uno nebo jakýkoli jiný kompatibilní.
16x2 LCD displej s ovladačem Hitachi HD44780
Polovodičové relé OPTO 22
Rezistor 10 MΩ při 0,25 W
Držák baterie 18650
Rezistor 4 ohmy 6W
Jedno tlačítko a napájení od 6 do 10V při 600 mA
Teorie a provoz
Napětí na plně nabitou Li-Ion baterii naprázdno je 4,2V. Když je připojena zátěž, napětí rychle klesne na 3,9 V a poté pomalu klesá, jak baterie pracuje. Článek je považován za vybitý, když napětí na něm klesne pod 3V.
V tomto zařízení je baterie připojena k jednomu z analogových výstupů Arduina. Změří se napětí na baterii bez zátěže a regulátor čeká na stisk tlačítka „Start“. Pokud je napětí baterie vyšší než 3V. , stisknutím tlačítka spustíte test. K tomu je k baterii připojen 4 ohmový odpor přes polovodičové relé, které bude fungovat jako zátěž. Napětí je čteno regulátorem každou půl sekundu. Pomocí Ohmova zákona můžete zjistit proud daný zátěži. I=U/R, U je čteno analogovým vstupem regulátoru, R=4 Ohm. Vzhledem k tomu, že měření se provádějí každou půl sekundu, získá se 7200 měření za každou hodinu. Autor jednoduše vynásobí 1/7200 hodiny aktuální hodnotou a výsledná čísla sčítá, dokud se baterie nevybije pod 3V. V tuto chvíli relé sepne a na displeji se zobrazí výsledek měření v mAh
Pinout LCD
Účel PIN
1 GND
2 + 5V
3 GND
4 Digitální PIN 2
5 Digitální PIN 3
6,7,8,9,10 Nepřipojeno
11 Digitální PIN 5
12 Digitální PIN 6
13 Digitální PIN 7
14 Digitální PIN 8
15 + 5V
16 GND
Autor nepoužil pro nastavení jasu displeje potenciometr, místo toho připojil pin 3 k zemi. Držák baterie je záporně spojen se zemí a kladně připojen k analogovému vstupu 0. Mezi plus držáku a analogový vstup je zapojen rezistor 10 MΩ, který funguje jako pull-up rezistor. Polovodičové relé je zapnuto se záporným znaménkem k zemi a plus na digitálním výstupu 1. Jeden z kontaktních výstupů relé je připojen ke kladnému pólu držáku, mezi druhým výstupem a zemí je umístěn 4 ohmový rezistor , která při vybití baterie funguje jako zátěž. Mějte na paměti, že bude pěkně horko. Tlačítko a spínač jsou zapojeny podle schématu na fotografii.
Vzhledem k tomu, že ve schématu jsou použity PIN 0 a PIN 1, musí být před stažením programu do ovladače deaktivovány.
Poté, co vše připojíte, vyplňte níže přiložený firmware, můžete zkusit baterii otestovat.
Fotografie ukazuje hodnotu napětí, kterou regulátor uvažoval.
Napětí na něm musí být vyšší než 3V.
Toto zařízení je určeno k měření kapacity Li-ion a Ni-Mh akumulátorů a také k nabíjení Li-ion akumulátorů s volbou počátečního nabíjecího proudu.
Řízení
Zařízení připojíme na stabilizovaný zdroj 5v a proud 1A (například z mobilu). Indikátor zobrazí na 2 sekundy výsledek předchozího měření kapacity „ххххmA/c“ a na druhém řádku se zobrazí hodnota registru OCR1A „S.xxx“. Vložíme baterii. Pokud potřebujete baterii nabít, tak krátce stiskněte tlačítko CHARGE, pokud potřebujete změřit kapacitu, pak krátce stiskněte tlačítko TEST. Pokud potřebujete změnit nabíjecí proud (hodnotu registru OCR1A), stiskněte dlouze (2 sekundy) tlačítko CHARGE. Přejdeme do okna úpravy registru. Uvolníme tlačítko. Krátkým stisknutím tlačítka CHARGE změníme hodnoty (50-75-100-125-150-175-200-225) registru v kruhu, první řádek ukazuje nabíjecí proud vybitou baterii na zvolenou hodnotu (za předpokladu, že máte v obvodu rezistor 0 0,22 ohmů). Krátce stiskněte tlačítko TEST, hodnota registru OCR1A se uloží do energeticky nezávislé paměti.
Pokud jste s přístrojem prováděli různé manipulace a potřebujete resetovat hodiny, naměřenou kapacitu, tak dlouze stiskněte tlačítko TEST (neresetuje se hodnota registru OCR1A). Jakmile je nabíjení dokončeno, podsvícení displeje zhasne, pro zapnutí podsvícení krátce stiskněte tlačítko TEST nebo CHARGE.
Logika zařízení je následující:
Po připojení napájení indikátor zobrazí výsledek předchozího měření kapacity baterie a hodnotu registru OCR1A uloženého v energeticky nezávislé paměti. Po 2 sekundách se zařízení přepne do režimu určování typu baterie podle hodnoty napětí na svorkách.
Pokud je napětí větší než 2V, pak se jedná o Li-ion baterii a napětí do úplného vybití bude 2,9V, v opačném případě se jedná o baterii Ni-MH a napětí do úplného vybití bude 1V. Až po připojení baterie jsou k dispozici ovládací tlačítka. Dále zařízení čeká na stisknutí tlačítka Test nebo Charge. Na displeji se zobrazí „_STOP“. Krátkým stisknutím tlačítka Test se zátěž připojí přes MOSFET.
Hodnota vybíjecího proudu je určena napětím na rezistoru 5,1 Ohm a každou minutu se přičítá k předchozí hodnotě. Zařízení používá k provozu hodin 32768 Hz quartz.
Displej zobrazuje aktuální hodnotu kapacity baterie "ххххmA/c" a rychlost vybíjení "А.ххх" a také čas "хх:хх:хх" od okamžiku stisknutí tlačítka. Zobrazí se také animovaná ikona slabé baterie. Na konci testu pro Ni-MH baterii se objeví nápis „_STOP“, výsledek měření se zobrazí na displeji „ххххmA/c“ a uloží se.
Pokud je baterie Li-ion, pak se výsledek měření také zobrazí na displeji "xxxxmA / c" a uloží se, ale okamžitě se zapne režim nabíjení. Na displeji se zobrazí obsah registru OCR1A "S.xxx". Zobrazí se také animovaná ikona baterie.
Nabíjecí proud je nastaven pomocí PWM a je omezen odporem 0,22 Ohm. Hardwarový nabíjecí proud lze snížit zvýšením odporu z 0,22 ohmu na 0,5-1 ohm. Na začátku nabíjení se proud postupně zvyšuje až na hodnotu registru OCR1A nebo dokud napětí na svorkách baterie nedosáhne 4,22V (pokud byla baterie nabitá).
Hodnota nabíjecího proudu závisí na hodnotě registru OCR1A - větší hodnota - větší nabíjecí proud. Když napětí na svorkách baterie překročí 4,22V, hodnota registru OCR1A se sníží. Proces dobíjení pokračuje, dokud není hodnota registru OCR1A 33, což odpovídá proudu cca 40 mA. Tím je nabíjení dokončeno. Podsvícení displeje se vypne.
Nastavení
1. Připojte napájení.
2. Připojte baterii.
3. Připojte voltmetr k baterii.
4. Pomocí dočasných tlačítek + a - (PB4 a PB5) dosáhneme shody stavů voltmetru na displeji a na referenčním voltmetru.
5. Dlouze stiskněte tlačítko TEST (2 sekundy), dojde k uložení do paměti.
6. Vyjměte baterii.
7. Voltmetr připojíme na rezistor 5,1 Ohm (podle schématu u tranzistoru 09N03LA).
8. Na svorky baterie připojíme nastavitelný zdroj, nastavíme jej na 4V zdroj.
9. Krátce stiskněte tlačítko TEST.
10. Změříme napětí na rezistoru 5,1 Ohm - U.
11. Vypočítejte vybíjecí proud I=U/5,1
12. Časovými tlačítky + a - (PB4 a PB5) nastavte vypočítaný vybíjecí proud I na indikátoru "A.xxx".
13. Dlouze stiskněte tlačítko TEST (2 sekundy), dojde k uložení do paměti. 
Zařízení je napájeno stabilizovaným zdrojem s napětím 5 voltů a proudem 1A. Quartz na 32768Hz je navržen pro přesné časování. Řadič ATmega8 je taktován z interního 8 MHz oscilátoru, dále je nutné nastavit ochranu proti vymazání EEPROM s příslušnými konfiguračními bity. Při psaní ovládacího programu byly použity školicí články z tohoto webu.
Aktuální hodnoty napěťových a proudových koeficientů (Ukof . Ikof) lze vidět, pokud na třetí řádek připojíte displej 16x4 (pro ladění preferujeme 16x4). Nebo v Ponyprog, pokud otevřete soubor firmwaru EEPROM (načtete z řadiče EEPROM).
1 bajt - OCR1A , 2 bajty - I_kof, 3 bajty - U_kof, 4 a 5 bajtů výsledek předchozího měření kapacity.
Video z provozu zařízení:
