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マイクロコントローラー上のバッテリー容量メーター。
著者が開発した装置は、小型電池から自動車用バッテリーまで、ほとんどの種類の電池の容量を自動的に測定するように設計されています。 測定原理は、放電時間を自動計算し、これらの値をさらに乗算して安定した電流でバッテリーを放電することに基づいており、結果は通常の寸法であるアンペアアワーで得られます。 このデバイスの基礎となるのは Atmega8 マイクロコントローラー (MK) であり、記事に記載されているコードのプログラム上で実行されます。 MK に加えて、メーターには 3 つのマイクロ回路 (K155ID3、KR142EN5V、LM358N) と IRL2505 トランジスタが含まれています。 結果を表示するには、3 桁の TOT3361 (X.XX 形式で放電電流の値を表示) と 9 桁の E90361-L-F (XX のアンペアアワーで容量値を表示) の 2 つの LED デジタル インジケータが使用されます。 XXX 形式と、バッテリーが放電できる電圧 (1 ～ 25.5 V の範囲))。 現在のバッテリー電圧が監視されます。 MK プログラム コードとプリント基板の図面が示されています。 MK プログラムは、次の FTP サーバーにも掲載されます。< ftp:// ftp . radio . ru / pub /2009/03/ izm . zip >.
この容量計は、範囲の下限で 1 pF の分解能でコンデンサの容量を測定できます。 測定された最大静電容量は 10000 µF です。 実際の精度は不明ですが、線形誤差は最大 0.5% 以内、通常は 0.1% 未満です (並列接続された複数のコンデンサを測定することで得られます)。 最大の困難は、大容量の電解コンデンサの測定時に発生します。
静電容量計は、測定限界の自動選択モード、または強制的に下限または上限の静電容量範囲で動作します。 このデバイスには 2 つの異なる測定限界があり、同じコンデンサに対して 2 つの測定を実現します。 これにより、測定の精度を確認したり、測定している部品が本当にコンデンサであるかどうかを確認したりすることができます。 この方法では、電解質はその特徴的な非直線性を示し、異なる測定限界で異なる値を与えます。
静電容量計には、特にゼロ値と 1 µF 静電容量を校正できるメニュー システムがあります。 キャリブレーションは EEPROM に保存されます。
このプロジェクトには、最小のチップの 1 つである Atmega8 が選ばれました。 この回路は、7805 リニア レギュレータを介して 9V バッテリから電力を供給されます。 
このデバイスは、下限レンジでの測定、上限レンジでの測定、および放電モードの 3 つのモードで動作できます。 これらのモードは、コントローラ ピン PD5 および PD6 の状態によって決定されます。 放電中、PD6 はログを保持します。 0 となり、コンデンサは抵抗 R7 (220 オーム) を通じて放電されます。 上部の測定レンジでは、PD5 にログが表示されます。 1 では、R8 (1.8K) を介してコンデンサが充電され、PD6 が Z 状態になり、アナログ コンパレータが電圧を比較できるようになります。 低い測定範囲では、PD5 も Z 状態になり、コンデンサは R6 (1.8MΩ) を通じてのみ充電されます。
HD44780 コントローラ上の 16x2 文字ディスプレイはインジケータとして使用できます。 ディスプレイ コネクタのレイアウトを次の図に示します。
このデバイスはブレッドボード上で組み立てられ、シンプルな長方形のプラスチック ケースに収められています。 ハウジング カバーには、インジケータ、ボタン、LED 用に切り取られた穴があり、ホットメルト接着剤で固定されています。
静電容量計プログラム
このデバイスは atmega8 および atmega48/88/168 ファミリ コントローラを使用できます。 プログラム内のコントローラーを置き換える場合、特定のコントローラーのタイマー設定を担当する行を変更する必要があります。
コンピュータ廃棄物を利用して最小限のコストで組み立てられた、視覚的で正確なバッテリ電流量計のモジュール式バージョンです。
これが記事に対する私の返答です。
ちょっとした前戯…
私の後援のもと、製造年も状態も異なる 70 台のコンピューターが保有されています。 当然のことながら、大多数は無停電電源装置 (本文では UPS) を備えています。 組織には予算があり、もちろんお金をくれるわけではありません。「やりたいことをやってください」というものですが、すべてが機能する必要があります。 150 ワットの電球の形の負荷で短いテストを行った結果、UPS の 70% が 1 分以上負荷を保持できず、APC UPS のスイッチング リレー接点に欠陥があることがわかりました (バッテリーが消耗し、ブザー音が鳴り、出力が完全にゼロになります）。 もちろん、すべての UPS を一度にチェックさせてくれる人は誰もいませんでした。 解決策は単純であることが判明しました。半年または 1 年に 1 回、コンピューターのクリーニングと潤滑を行い、同時に UPS の内部のテストと検査を行いました。
もちろん、さまざまなブランドや容量の UPS があります (1992 年の古い 600 ワット モデルがありますが、オリジナルのバッテリーはこの秋に切れてしまい、その前に 4 年前に集中治療を受けなければなりませんでした)。 ご存じない方もいるかもしれませんが、家庭用およびオフィス用の UPS では、さまざまな種類、筐体、電圧、容量のバッテリーが使用されています。 代表的なものは GP1272F2 (12 ボルト、7 A/h) です。 ただし、6V - 4.5 A/h も発生します。
バッテリの価格は、多くの場合、新しい UPS の価格の半額を超えます。 さらに、オフィス（私がパートで働いているところ）にもバッテリー上がりが溜まっていきます。 ゴミ箱から持ち上げる前後の実際の容量はどのくらいなのか、UPS は何分間の動作が期待できるのか、という疑問が生じました。 そしてある記事が目に留まりました I.ネチャエワ雑誌で 「ラジオ」2009/2そんなメーターについて。
もちろん、気に入らない面もありました、私は本当に野郎です。
それでは始めましょう...
これは記事の元の図です
TTX:放電電流 50、250、500 mA、カットオフ電圧 2.5 ～ 27.5 ボルト。
列挙します 気に入らなかった点:最大放電電流はわずか 0.5A です (7 Ah が放電されるまで待つのは面白くありません)、カットオフ範囲が広すぎて簡単にダウンしてしまいます、すべての電流はボタンを通ってスタートに流れます。 LED 用のフィールド ストリップの電流スタビライザは過剰であり、制御出力のダイオードにより、必要な電流抵抗の降下が最大 1.8 V に増加し、故障の場合は 317 個のウォーカーが立ち往生します。
放電電流について：バッテリーでは、活性物質がコーティング内に密封されていることが起こります（硫酸化と混同しないでください）が、電解質の移動性が低下し、低電流で放電すると容量が完全に放電される可能性がありますが、取り付けられている場合は、 UPS ではテストに合格しません。 それでは、小さな電流で放電して充電する必要があります。 扱う。
私が入手したもののモジュール性の良い点は、異なる電力または偶数タイプの 2 つ以上の放電モジュール (1 つの電流抵抗を切り替えることもできます) と、6 ボルトと 12 ボルトのバッテリー用の 2 つのカットオフ、または 1 つのバッテリー用のカットオフを作成できることです。スイッチ。
私のメーターの写真:
カットオフブロック、電流負荷、チャイニーズウォーカーが表示されます。
繰り返しますが、私はシステム管理者として働いており、時々マザーボードを修理するので、ある程度の死んだ鉄の山があります。
逆の順序で始めます。歩行器は 1.5 ～ 25 ボルトの電源で動作できるように少し変更されています。
ウォーカー改造のスキーム:
1117 は故障したマザーボードから引き抜きました。
2 kΩ の抵抗がスタビライザーの最小負荷です。
したがって、スキームは次のようになります。
こちらは2アンペアです。 R1 が 0.75 オームより大きいことが判明したため、電流が 2 アンペアになるように 2 つの抵抗 (これは R3、写真では 2 つが 1 つになっています) を追加する必要がありました。 誰かが気づいていないかもしれないが、ラジエーターのマイクロとトランジスタの間にガスケットはありません。 もちろん、Radio 3/2007 p. 34 のような、基準電圧を追加するだけの別の回路を使用することもできます。
317 (本物) には電流保護と熱保護があります。
まあ、最悪の部分はカットオフです。
スーパー 3D インスタレーションですが、立方体はわずか 3 cm ですが、印章ではさらに大きくなります。 Polevik さん、6V バッテリーを使用している場合は、ロジック制御が付いていることが非常に望ましいです。
この部分はオリジナルのものとほとんど変わりません。スタートボタンはドレイン-ソースからコレクタ-エミッタに移動され、変数は固定分周器、抵抗器を介した中国製の超高輝度LEDに置き換えられています。
考えられるバリエーション:上アーム（元の回路によれば、これは R4 です）を抵抗 + 変数に置き換えて、設定範囲を制限します（放電電流がバッテリー容量に見合った場合に必要）。 他のアイデアも可能です。
式では、通常の 431 の場合は Uref=2.5v、431L の場合は 1.25v に等しくなります。
固定電圧カットオフ:
計算式：Uots=Uref(1+R4/R5)
または R5=(Uots-Uref)/(Uref*R4)
調整可能な電圧カットオフ:
計算式：Uots = Uref(1+(R4+R6)/R5)
または R5 = (Uots-Uref) / (Uref*(R4+R6))
しかし、ここではオルタネーターからカウントする必要があります。0.1秒の放電で、6Vバッテリーの場合は1.15V、12Vバッテリーの場合は2.30V降下するはずです。
したがって、式が変形され、計算が多少異なります。
うーみん、下の表を参照してください。
R5 = ウレフ * R6 / ウデルタ
R4 = ((Umin -Uref) * R5) / Umin
単三形リチウムイオン電池の容量を確認できる装置です。 ノートパソコンのバッテリーは、1 つまたは複数のバッテリーの容量が低下するために使用できなくなることがよくあります。 その結果、少ない費用で済む場合には新しいバッテリーを購入し、これらの使用できないバッテリーを交換する必要があります。
デバイスに必要なもの:
Arduino Uno またはその他の互換性のあるもの。
Hitachi HD44780 ドライバーを使用した 16X2 LCD ディスプレイ
ソリッドステートリレー OPTO 22
10 MΩ 抵抗（0.25 W）
18650バッテリーホルダー
抵抗 4 オーム 6W
1 つのボタンと 6 ～ 10V、600 mA の電源
理論と操作
負荷のない完全に充電されたリチウムイオン電池の電圧は 4.2V です。 負荷が接続されると、電圧は急速に 3.9V まで低下し、その後バッテリーが動作するにつれてゆっくりと低下します。 セルの両端の電圧が 3V を下回ると、セルは放電したとみなされます。
このデバイスでは、バッテリーが Arduino のアナログ ピンの 1 つに接続されています。 無負荷時のバッテリーの電圧が測定され、コントローラーは「開始」ボタンが押されるのを待ちます。 バッテリー電圧が 3V より高い場合。 ボタンを押すとテストが開始されます。 これを行うには、負荷として機能するソリッド ステート リレーを介して 4 オームの抵抗をバッテリーに接続します。 電圧はコントローラによって 0.5 秒ごとに読み取られます。 オームの法則を使用すると、負荷に供給される電流を知ることができます。 I=U/R、コントローラーのアナログ入力による U 読み取り、R=4 オーム。 測定は 0.5 秒ごとに行われるため、1 時間あたり 7,200 回の測定が行われます。 著者は単純に 1/7200 時間に現在の値を乗算し、バッテリーが 3V 未満で放電するまでその結果の数値を加算します。 この時点でリレーが切り替わり、測定結果が mAh 単位でディスプレイに表示されます。
LCDのピン配置
PIN の目的
1GND
2 +5V
3 グランド
4 デジタル PIN 2
5 デジタル PIN 3
6、7、8、9、10 接続されていません
11 デジタル PIN 5
12 デジタル PIN 6
13 デジタル PIN 7
14 デジタル PIN 8
15 +5V
16 グランド
著者はディスプレイの明るさを調整するためにポテンショメータを使用せず、代わりにピン 3 をグランドに接続しました。 電池ホルダーは、マイナスがグランドに、プラスがアナログ入力 0 に接続されています。ホルダーのプラスとアナログ入力の間に 10 MΩ の抵抗が接続されており、プルアップとして機能します。 ソリッドステート リレーは、マイナスをグランドに、プラスをデジタル出力 1 に接続することでオンになります。リレーのコンタクト ピンの 1 つはホルダーのプラスに接続されており、2 番目のピンとホルダーの間に 4 オームの抵抗が配置されています。アース。バッテリーが放電したときに負荷として機能します。 かなり熱くなりますのでご注意ください。 ボタンとスイッチは写真の図のように接続されています。
回路は PIN 0 と PIN 1 を使用するため、プログラムをコントローラーにロードする前にこれらを無効にする必要があります。
すべてを接続したら、以下に添付されているファームウェアをアップロードして、バッテリーをテストしてみることができます。
写真はコントローラーが計算した電圧値です。
電圧は 3V より高くなければなりません
このデバイスは、リチウムイオン電池とニッケル水素電池の容量を測定し、初期充電電流を選択してリチウムイオン電池を充電できるように設計されています。
コントロール
デバイスを 5V および 1A の電流の安定化電源 (たとえば、携帯電話から) に接続します。 インジケーターには前回の静電容量測定結果「xxxxmA/c」が 2 秒間表示され、2 行目に OCR1A レジスタの値「S.xxx」が表示されます。 バッテリーを挿入します。 バッテリーを充電する必要がある場合は、CHARGE ボタンを短く押し、容量を測定する必要がある場合は、TEST ボタンを短く押します。 充電電流（OCR1Aレジスタの値）を変更する必要がある場合は、CHARGEボタンを長押し（2秒）してください。 レジスタ調整ウィンドウに移動します。 ボタンを放しましょう。 CHARGE ボタンを短く押すと、円を描くようにレジスタ値 (50-75-100-125-150-175-200-225) が変更されます。最初の行は、選択した値での空のバッテリーの充電電流を示します。 (回路内に 0 抵抗、22 オームがある場合)。 TEST ボタンを短く押すと、OCR1A レジスタの値が不揮発性メモリに保存されます。
デバイスでさまざまな操作を実行し、時計や測定された容量をリセットする必要がある場合は、TEST ボタンを長押しします (OCR1A レジスタの値はリセットされません)。 充電が完了するとすぐにディスプレイのバックライトが消えます。バックライトをオンにするには、TEST または CHARGE ボタンを短く押します。
デバイスの動作ロジックは次のとおりです。
電源が投入されると、インジケーターには、不揮発性メモリに保存されているバッテリ容量の前回の測定結果と OCR1A レジスタの値が表示されます。 2 秒後、デバイスは端子の電圧に基づいてバッテリーの種類を決定するモードに入ります。
電圧が 2V を超える場合、それはリチウムイオン電池であり、完全放電電圧は 2.9V になります。それ以外の場合、それは Ni-MH 電池で、完全放電電圧は 1V になります。 コントロールボタンはバッテリーを接続した後にのみ使用可能になります。 次に、デバイスは [テスト] ボタンまたは [充電] ボタンが押されるのを待ちます。 ディスプレイには「_STOP」と表示されます。 Test ボタンを短く押すと、MOSFET を介して負荷が接続されます。
放電電流の大きさは 5.1 オームの抵抗にかかる電圧によって決まり、1 分ごとに前の値と合計されます。 このデバイスは 32768Hz クォーツを使用して時計を動作させます。
ディスプレイには電池容量の現在値「xxxxmA/s」と放電トーラス「A.xxx」、ボタンを押してからの時間「xx:xx:xx」が表示されます。 アニメーション化された電池残量低下アイコンも表示されます。 ニッケル水素電池のテストが終了すると、「_STOP」というメッセージが表示され、測定結果がディスプレイに「xxxxmA/c」と表示され記憶されます。
バッテリーがリチウムイオン電池の場合、測定結果はディスプレイにも「xxxxmA/c」と表示され記憶されますが、すぐに充電モードが有効になります。 ディスプレイには、OCR1A レジスタ「S.xxx」の内容が表示されます。 アニメーション化されたバッテリー充電アイコンも表示されます。
充電電流は PWM を使用して調整され、0.22 オームの抵抗によって制限されます。 ハードウェアでは、抵抗を 0.22 オームから 0.5 ～ 1 オームに増やすことで充電電流を減らすことができます。 充電の開始時、電流は OCR1A レジスタの値まで、またはバッテリ端子の電圧が 4.22V に達するまで徐々に増加します (バッテリが充電されている場合)。
充電電流の量は OCR1A レジスタの値に依存します。値が大きいほど、充電電流も大きくなります。 バッテリ端子の電圧が 4.22V を超えると、OCR1A レジスタの値が減少します。 再充電プロセスは、OCR1A レジスタ値が 33 (約 40 mA の電流に相当) になるまで継続します。 これで充電が終了します。 ディスプレイのバックライトが消灯します。
設定
1. 電源を接続します。
2. バッテリーを接続します。
3. 電圧計をバッテリーに接続します。
4. 一時的な + および - ボタン (PB4 および PB5) を使用して、ディスプレイ上の電圧計の測定値と基準電圧計が一致していることを確認します。
5. TEST ボタンを長押し (2 秒)、記憶が行われます。
6. バッテリーを取り外します。
7. 電圧計を 5.1 オームの抵抗器に接続します (09N03LA トランジスタ付近の図によると)。
8. 調整可能な電源をバッテリー端子に接続し、電源を 4V に設定します。
9. TEST ボタンを短く押します。
10. 5.1 オームの抵抗 - U の両端の電圧を測定します。
11. 放電電流 I=U/5.1 を計算します。
12. 一時ボタン + および - (PB4 および PB5) を使用して、計算された放電電流 I をインジケーター「A.xxx」に設定します。
13. TEST ボタンを長押し (2 秒)、記憶が行われます。 
このデバイスは、電圧 5 ボルト、電流 1A の安定化電源から電力を供給されます。 32768Hzのクォーツは正確な時間を保つように設計されています。 ATmega8 コントローラは、周波数 8 MHz の内部発振器からクロック供給されます。また、適切なコンフィギュレーション ビットで EEPROM 消去保護を設定する必要もあります。 制御プログラムを作成する際には、このサイトの教育記事を使用しました。
3 行目に 16x4 ディスプレイ (デバッグには 16x4 が望ましい) を接続すると、電圧係数と電流係数 (Ukof.Ikof) の現在値が表示されます。 または、EEPROM ファームウェア ファイルを開く場合は Ponyprog で (EEPROM コントローラから読み取られます)。
1 バイト - OCR1A、2 バイト - I_kof、3 バイト - U_kof、4 バイトと 5 バイトは前の容量測定の結果です。
デバイスの動作のビデオ:
