Strona jest w trybie testowym. Przepraszamy za wszelkie zakłócenia lub nieścisłości.
Prosimy o pisanie do nas w sprawie nieścisłości i problemów za pomocą formularza opinii.
Miernik pojemności baterii na mikrokontrolerze.
Opracowane przez autora urządzenie przeznaczone jest do automatycznego pomiaru pojemności większości typów akumulatorów – od małych akumulatorów po akumulatory samochodowe. Zasada pomiaru polega na rozładowywaniu akumulatora stabilnym prądem z automatycznym obliczeniem czasu rozładowania i dalszym mnożeniem tych wartości, wynik uzyskuje się w typowym wymiarze - amperogodzinach. Podstawą urządzenia jest mikrokontroler Atmega8 (MK), działający na programie, którego kody podano w artykule. Oprócz MK miernik zawiera trzy mikroukłady (K155ID3, KR142EN5V, LM358N) i tranzystor IRL2505. Do wyświetlania wyników zastosowano dwa cyfrowe wskaźniki LED: trzycyfrowy TOT3361 (pokazuje wartość prądu rozładowania w formacie X.XX) i dziewięciocyfrowy E90361-L-F (pokazuje wartość pojemności w amperogodzinach w XX. formacie XXX i napięciu, do jakiego można rozładować akumulator, w zakresie od 1 do 25,5 V). Monitorowane jest aktualne napięcie akumulatora. Podano kody programów MK i rysunek płytki drukowanej. Program MK zostanie także zamieszczony na naszym serwerze FTP pod adresem< ftp:// ftp . radio . ru / pub /2009/03/ izm . zip >.
Ten miernik pojemności może mierzyć pojemność kondensatorów z rozdzielczością 1 pF w dolnym końcu zakresu. Maksymalna zmierzona pojemność wynosi 10000 µF. Rzeczywista dokładność nie jest znana, ale błąd liniowy mieści się w granicach maksymalnie 0,5%, a zwykle mniej niż 0,1% (osiągany poprzez pomiar kilku kondensatorów połączonych równolegle). Największe trudności pojawiają się przy pomiarze kondensatorów elektrolitycznych o dużej pojemności.
Miernik pojemności pracuje w trybie automatycznego doboru granic pomiaru lub w trybie wymuszenia dolnego lub górnego zakresu pojemności. Urządzenie posiada dwie różne granice pomiarowe, realizując dwa pomiary dla tego samego kondensatora. Dzięki temu można sprawdzić dokładność pomiaru i dowiedzieć się, czy mierzona część to rzeczywiście kondensator. Dzięki tej metodzie elektrolity wykazują charakterystyczną nieliniowość, dając różne wartości przy różnych granicach pomiarowych.
Miernik pojemności posiada system menu, który umożliwia między innymi kalibrację wartości zerowej i pojemności 1 µF. Kalibracja jest przechowywana w EEPROM.
Do projektu wybrano jeden z najmniejszych chipów, Atmega8. Układ zasilany jest baterią 9V poprzez regulator liniowy 7805. 
Urządzenie może pracować w trzech trybach: pomiar w dolnym zakresie, w górnym zakresie oraz w trybie rozładowania. Tryby te są zdeterminowane stanem pinów PD5 i PD6 sterownika. Podczas rozładowywania PD6 ma dziennik. 0, a kondensator jest rozładowywany przez rezystor R7 (220 omów). W górnym zakresie pomiarowym PD5 posiada log. 1, ładowanie kondensatora przez R8 (1,8 K), a PD6 znajduje się w stanie Z, aby umożliwić komparatorowi analogowemu porównanie napięcia. W dolnym zakresie pomiarowym PD5 również znajduje się w stanie Z, a kondensator ładowany jest tylko przez R6 (1,8MΩ).
Jako wskaźnik można zastosować dowolny wyświetlacz 16x2 znaki w kontrolerze HD44780. Układ złącza wyświetlacza pokazano na poniższym rysunku:
Urządzenie zmontowano na płytce stykowej i umieszczono w prostej prostokątnej plastikowej obudowie. W pokrywie obudowy wycięte są otwory na wskaźnik, przycisk i diodę LED, które zabezpieczone są klejem termotopliwym:
Program do pomiaru pojemności
Urządzenie może współpracować z kontrolerami z rodziny atmega8 i atmega48/88/168. Podczas wymiany kontrolera w programie należy zmienić linię odpowiedzialną za konfigurację timera konkretnego kontrolera.
Modułowa wersja wizualnego i dokładnego amperogodzinomierza akumulatorowego, zmontowana przy minimalnych kosztach z odpadów komputerowych.
To jest moja odpowiedź na artykuł.
Mała gra wstępna...
Pod moim patronatem znajduje się flota 70 komputerów, różnych lat produkcji i stanu. Naturalnie zdecydowana większość posiada zasilacze awaryjne (w tekście – UPS). Organizacja ma charakter budżetowy, oczywiście nie dają pieniędzy, na przykład rób, co chcesz, ale wszystko musi działać. Po krótkich testach z obciążeniem w postaci 150-watowej żarówki odkryłem, że 70% UPS-ów nie wytrzymuje obciążenia dłużej niż 1 minutę, UPSy APC mają wadliwe styki przekaźnika przełączającego (przełącza się na akumulator, brzęczy i piszczy, a moc wyjściowa jest całkowicie zerowa). Oczywiście nikt nie pozwolił mi sprawdzić wszystkich UPS-ów na raz. Rozwiązanie okazało się proste: raz na pół roku lub raz na rok oddawałem komputery do czyszczenia, smarowania, a jednocześnie UPS do testów i kontroli elementów wewnętrznych.
Oczywiście są UPS-y różnych marek i o różnych pojemnościach (jest stary model 600-watowy z 1992 roku, oryginalna bateria padła tej jesieni, wcześniej musiałem przejść intensywną terapię 4 lata temu). Jeśli ktoś nie wie, w UPS-ach domowych i biurowych stosuje się akumulatory o różnych typach, obudowach, napięciach i pojemnościach. Typowym przedstawicielem jest GP1272F2 (12 V, 7 A/h). Ale spotykają się również z napięciem 6 V - 4,5 A/h.
Ceny akumulatorów często przekraczają połowę ceny nowego UPS-a. Co więcej, w biurze (gdzie pracuję na pół etatu) również kumulują się rozładowane akumulatory. Pojawiło się pytanie: jaka jest rzeczywista pojemność przed i po wyjęciu ze śmietnika oraz ile minut pracy można spodziewać się po UPS. I wtedy moją uwagę przykuł pewien artykuł I. Nieczajewa W magazynie „Radio” 2/2009 około takiego metra.
Oczywiście nie podobały mi się pewne aspekty, jestem takim draniem.
A więc zacznijmy od...
To jest oryginalny schemat z artykułu
TTX: prąd rozładowania 50, 250, 500 mA, napięcie odcięcia 2,5-27,5 woltów.
Wymienię co mi się nie podobało: maksymalny prąd rozładowania to tylko 0,5A (a nie warto czekać aż rozładuje się 7Ah), zakres odcięcia jest za duży i łatwo go zbić, cały prąd idzie na start przez przycisk, stabilizator prądu na listwie polowej dla diody LED to przesada, dioda na wyjściu sterującym zwiększa wymagany spadek na rezystorach prądowych do 1,8V i w razie awarii utknie 317 chodzików.
O prądzie rozładowania: W akumulatorach zdarza się, że masa czynna jest zamknięta w powłoce (nie mylić z zasiarczeniem), natomiast ruchliwość elektrolitu maleje i jeśli zostanie rozładowany małym prądem, może całkowicie rozładować pojemność, ale po zamontowaniu w UPS, test nie przejdzie pomyślnie. No to trzeba go rozładować małym prądem i naładować tzn. traktować.
Dobrą rzeczą w modułowości tego, co otrzymałem, jest to, że można wykonać 2 lub więcej modułów rozładowczych (można także zamienić 1 rezystor prądowy) o różnej mocy lub nawet typu oraz 2 elementy odcinające dla akumulatorów 6 i 12 V lub 1 z przełącznik.
Zdjęcia mojego miernika:
Widzimy: blok odcięcia, obciążenie prądowe, chińskie chodziki.
Powtarzam, pracuję jako administrator systemu, czasami naprawiam płyty główne, więc jest pewna kupa martwego żelaza.
Zacznę w odwrotnej kolejności: chodziki są nieco zmodyfikowane, aby mogły działać na zasilaniu od 1,5 do 25 woltów.
Schemat modyfikacji chodzika:
1117 wyciągnięty z uszkodzonej płyty głównej.
Minimalnym obciążeniem stabilizatora jest rezystor 2 kOhm.
odpowiednio schemat:
To jest 2 ampery. Ponieważ R1 okazał się większy niż 0,75 oma, musiałem dodać 2 rezystancje (to jest R3, dwa w jednym na zdjęciu), aby prąd wyniósł 2 ampery. Jakby ktoś nie zauważył to nie ma uszczelek pomiędzy mikro a tranzystorem na chłodnicy. Można oczywiście zastosować inny obwód jak w radiu 3/2007 s. 34, wystarczy dodać napięcie odniesienia.
317 (rzeczywisty) posiada zabezpieczenie prądowe i termiczne.
Cóż, najgorsze jest odcięcie.
Instalacja Super 3D, ale tylko 3 cm sześcienna, na sygnecie będzie znacznie większa. Polevik, jeśli jest na akumulatorze 6 V, to bardzo pożądane jest sterowanie logiczne.
Ta część prawie nie różni się od oryginalnej, przycisk startu został przeniesiony ze źródła drenu do emitera-kolektora, zmienna została zastąpiona stałym dzielnikiem, chińską superjasną diodą LED przez rezystor.
Możliwe warianty: wymienić górne ramię (wg pierwotnego obwodu jest to R4) na rezystor + zmienna, ograniczając w ten sposób zakres ustawień (wymagany, gdy prąd rozładowania jest współmierny do pojemności akumulatora); możliwe są inne pomysły.
Dla wzorów Uref=2,5v dla zwykłego 431, a dla 431L jest to równe 1,25v.
Naprawiono odcięcie napięcia:
Wzór do obliczeń: Uots= Uref(1+R4/R5)
lub R5=(Uots- Uref)/(Uref*R4)
Regulowane odcięcie napięcia:
Wzór do obliczeń: Uots = Uref(1+(R4+R6)/R5)
lub R5 = (Uots- Uref) / (Uref*(R4+R6))
Ale tutaj trzeba policzyć z alternatora, na nim przy rozładowaniu 0,1s powinien spaść (Udelta) 1,15v dla akumulatora 6v i 2,30v dla akumulatora 12v.
Dlatego wzory są przekształcane, a obliczenia są nieco inne.
Umin, patrz tabela poniżej.
R5 = Uref * R6 / Udelta
R4 = ((Umin -Uref) * R5) / Umin
Urządzenie za pomocą którego sprawdzisz pojemność akumulatorów litowo-jonowych typu AA. Dość często baterie do laptopów stają się bezużyteczne, ponieważ jedna lub więcej baterii traci swoją pojemność. W rezultacie musisz kupić nową baterię, gdy możesz sobie z tym poradzić niewielkim kosztem i wymienić te, które nie nadają się do użytku.
Co będzie potrzebne do urządzenia:
Arduino Uno lub inny kompatybilny.
Wyświetlacz LCD 16X2 wykorzystujący sterownik Hitachi HD44780
Przekaźnik półprzewodnikowy OPTO 22
Rezystor 10 MΩ przy 0,25 W
Uchwyt baterii 18650
Rezystor 4 Ohm 6 W
Jeden przycisk i zasilanie od 6 do 10 V przy 600 mA
Teoria i działanie
Napięcie na w pełni naładowanym akumulatorze litowo-jonowym bez obciążenia wynosi 4,2 V. Po podłączeniu obciążenia napięcie szybko spada do 3,9 V, a następnie powoli maleje w miarę pracy akumulatora. Ogniwo uważa się za rozładowane, gdy napięcie na nim spadnie poniżej 3 V.
W tym urządzeniu akumulator podłączony jest do jednego z pinów analogowych Arduino. Mierzone jest napięcie na akumulatorze bez obciążenia i sterownik czeka na naciśnięcie przycisku „Start”. Jeśli napięcie akumulatora jest wyższe niż 3 V. , naciśnięcie przycisku rozpocznie test. Aby to zrobić, rezystor 4 Ohm jest podłączony do akumulatora poprzez przekaźnik półprzewodnikowy, który będzie działał jako obciążenie. Napięcie odczytywane jest przez sterownik co pół sekundy. Korzystając z prawa Ohma, możesz znaleźć prąd dostarczany do obciążenia. I=U/R, U-odczyt przez wejście analogowe sterownika, R=4 Ohm. Ponieważ pomiary są wykonywane co pół sekundy, w ciągu każdej godziny wykonuje się 7200 pomiarów. Autor po prostu mnoży 1/7200 godziny przez aktualną wartość i dodaje otrzymane liczby, aż akumulator rozładuje się poniżej 3 V. W tym momencie następuje przełączenie przekaźnika i na wyświetlaczu pojawia się wynik pomiaru w mAh
Układ pinów LCD
Cel PIN-u
1 masa
2 +5 V
3 MASA
4 Cyfrowy PIN 2
5 Cyfrowy PIN 3
6,7,8,9,10 Brak połączenia
11 Cyfrowy PIN 5
12 Cyfrowy PIN 6
13 Cyfrowy PIN 7
14 Cyfrowy PIN 8
15 +5 V
16 MASA
Autor nie zastosował potencjometru do regulacji jasności wyświetlacza, zamiast tego złączył pin 3 z masą. Uchwyt baterii podłączony jest minusem do masy, a plusem do wejścia analogowego 0. Pomiędzy plusem uchwytu a wejściem analogowym podłączony jest rezystor 10 MΩ, który działa jak podwyższenie. Przekaźnik półprzewodnikowy jest włączany z minusem do masy i plusem do wyjścia cyfrowego 1. Jeden ze styków przekaźnika jest podłączony do plusa uchwytu, między drugim pinem a rezystorem 4 Ohm. masy, która pełni rolę obciążenia w przypadku rozładowania akumulatora. Pamiętaj, że będzie dość gorąco. Przycisk i przełącznik podłączamy zgodnie ze schematem na zdjęciu.
Ponieważ obwód wykorzystuje PIN 0 i PIN 1, należy je wyłączyć przed załadowaniem programu do sterownika.
Po podłączeniu wszystkiego wgraj załączony poniżej firmware, możesz spróbować przetestować akumulator.
Na zdjęciu widać wartość napięcia jaką obliczył sterownik.
Napięcie na nim musi być wyższe niż 3V
Urządzenie przeznaczone jest do pomiaru pojemności akumulatorów Li-Ion i Ni-Mh oraz ładowania akumulatorów Li-Ion z możliwością wyboru początkowego prądu ładowania.
Kontrola
Podłączamy urządzenie do stabilizowanego zasilacza 5 V i prądu 1 A (na przykład z telefonu komórkowego). Wskaźnik wyświetla przez 2 sekundy wynik poprzedniego pomiaru pojemności „xxxxmA/c” oraz w drugiej linii wartość rejestru OCR1A „S.xxx”. Wkładamy baterię. Jeśli chcesz naładować akumulator, naciśnij krótko przycisk CHARGE, jeśli chcesz zmierzyć pojemność, naciśnij krótko przycisk TEST. Jeżeli zachodzi potrzeba zmiany prądu ładowania (wartość rejestru OCR1A) należy przytrzymać przycisk CHARGE (2 sekundy). Przejdź do okna korekty rejestru. Zwolnijmy przycisk. Krótkim naciśnięciem przycisku CHARGE zmieniamy w kółku wartości rejestrów (50-75-100-125-150-175-200-225), pierwsza linia pokazuje prąd ładowania pustego akumulatora przy wybranej wartości (pod warunkiem, że w obwodzie znajduje się rezystor 0, 22 Ohm). Krótko naciśnij przycisk TEST, wartości rejestru OCR1A zostaną zapisane w pamięci nieulotnej.
Jeśli wykonałeś różne manipulacje na urządzeniu i musisz zresetować zegar lub zmierzoną pojemność, naciśnij i przytrzymaj przycisk TEST (wartości rejestru OCR1A nie są resetowane). Po zakończeniu ładowania podświetlenie wyświetlacza gaśnie, aby włączyć podświetlenie należy krótko nacisnąć przycisk TEST lub ŁADOWANIE.
Logika działania urządzenia jest następująca:
Po włączeniu zasilania wskaźnik wyświetla wynik poprzedniego pomiaru pojemności akumulatora oraz wartość rejestru OCR1A, zapisaną w pamięci nieulotnej. Po 2 sekundach urządzenie przechodzi w tryb określania typu akumulatora na podstawie napięcia na zaciskach.
Jeśli napięcie jest większe niż 2 V, to jest to akumulator litowo-jonowy i pełne napięcie rozładowania wyniesie 2,9 V, w przeciwnym razie będzie to akumulator Ni-MH i pełne napięcie rozładowania wyniesie 1 V. Przyciski sterujące dostępne są dopiero po podłączeniu akumulatora. Następnie urządzenie czeka na naciśnięcie przycisku Test lub Ładuj. Na wyświetlaczu pojawia się „_STOP”. Po krótkim naciśnięciu przycisku Test obciążenie zostaje podłączone poprzez MOSFET.
Wielkość prądu rozładowania jest określana przez napięcie na rezystorze 5,1 oma i jest sumowana z poprzednią wartością co minutę. Do obsługi zegara urządzenie wykorzystuje kwarc 32768 Hz.
Na wyświetlaczu pokazana jest aktualna wartość pojemności akumulatora „xxxxmA/s” i torus rozładowania „A.xxx” oraz czas „xx:xx:xx” od momentu naciśnięcia przycisku. Wyświetlana jest także animowana ikona niskiego poziomu naładowania baterii. Po zakończeniu testu akumulatora Ni-MH pojawia się komunikat „_STOP”, wynik pomiaru zostaje wyświetlony na wyświetlaczu „xxxxmA/c” i zostaje zapamiętany.
Jeżeli akumulator jest litowo-jonowy, wynik pomiaru wyświetla się także na wyświetlaczu „xxxxmA/c” i zostaje zapamiętany, ale tryb ładowania zostaje natychmiast aktywowany. Na wyświetlaczu pojawi się zawartość rejestru OCR1A „S.xxx”. Wyświetlana jest także animowana ikona ładowania baterii.
Prąd ładowania jest regulowany za pomocą PWM i jest ograniczony przez rezystor 0,22 oma. Sprzętowo prąd ładowania można zmniejszyć, zwiększając rezystancję z 0,22 oma do 0,5-1 oma. Na początku ładowania prąd stopniowo wzrasta do wartości rejestru OCR1A lub do momentu, gdy napięcie na zaciskach akumulatora osiągnie wartość 4,22V (jeżeli akumulator był naładowany).
Wielkość prądu ładowania zależy od wartości rejestru OCR1A – im większa wartość, tym większy prąd ładowania. Gdy napięcie na zaciskach akumulatora przekroczy 4,22V, wartość rejestru OCR1A maleje. Proces ładowania trwa do momentu, gdy wartość rejestru OCR1A wyniesie 33, co odpowiada prądowi około 40 mA. To kończy ładowanie. Podświetlenie wyświetlacza wyłącza się.
Ustawienia
1. Podłącz zasilanie.
2. Podłącz akumulator.
3. Podłącz woltomierz do akumulatora.
4. Za pomocą tymczasowych przycisków + i - (PB4 i PB5) upewniamy się, że wskazania woltomierza na wyświetlaczu i woltomierza odniesienia są zgodne.
5. Długo naciśnij przycisk TEST (2 sekundy), nastąpi zapamiętywanie.
6. Wyjmij baterię.
7. Podłącz woltomierz do rezystora 5,1 oma (zgodnie ze schematem obok tranzystora 09N03LA).
8. Podłączyć zasilacz regulowany do zacisków akumulatora, ustawić zasilanie na 4V.
9. Krótko naciśnij przycisk TEST.
10. Mierzymy napięcie na rezystorze 5,1 oma - U.
11. Oblicz prąd rozładowania I=U/5,1
12. Za pomocą przycisków tymczasowych + i - (PB4 i PB5) ustawiamy obliczony prąd rozładowania I na wskaźniku „A.xxx”.
13. Długo naciśnij przycisk TEST (2 sekundy), nastąpi zapamiętywanie. 
Urządzenie zasilane jest ze stabilizowanego źródła o napięciu 5 woltów i prądzie 1A. Kwarc o częstotliwości 32768 Hz został zaprojektowany z myślą o dokładnym odmierzaniu czasu. Kontroler ATmega8 taktowany jest z wewnętrznego oscylatora o częstotliwości 8 MHz, konieczne jest także ustawienie zabezpieczenia przed skasowaniem pamięci EEPROM odpowiednimi bitami konfiguracyjnymi. Podczas pisania programu sterującego korzystano z artykułów edukacyjnych z tej strony.
Aktualne wartości współczynników napięcia i prądu (Ukof. Ikof) można zobaczyć, jeśli podłączysz wyświetlacz 16x4 (do debugowania preferowane jest 16x4) w trzeciej linii. Lub w Ponyprog, jeśli otworzysz plik oprogramowania sprzętowego EEPROM (odczytany ze sterownika EEPROM).
1 bajt - OCR1A, 2 bajty - I_kof, 3 bajty - U_kof, 4 i 5 bajtów to wynik poprzedniego pomiaru pojemności.
Film przedstawiający działanie urządzenia:
