Сайт знаходиться у тестовому режимі. Просимо вибачення за збої та неточності.
Просимо Вас писати нам про неточності та проблеми через форму зворотного зв'язку.
Вимірювач ємності акумуляторів на мікроконтролері.
Розроблений автором пристрій призначений для вимірювання в автоматичному режимі ємності більшості типів акумуляторів від малогабаритних до автомобільних батарей. Принцип вимірювання заснований на розрядці акумулятора стабільним струмом з автоматичним підрахунком часу розрядки та подальшим перемноженням цих величин, результат виходить у звичній розмірності - ампер-годинник. Основа пристрою - мікроконтролер (МК) Atmega8, що працює за програмою, коди якої наведені у статті. Крім МК вимірювач містить три мікросхеми (К155ІД3, КР142ЕН5В, LM358N) та транзистор IRL2505. Для індикації результатів застосовано два світлодіодні цифрові індикатори: трирозрядний TOT3361 (він показує значення струму розрядки у форматі X.XX) і дев'ятирозрядний E90361-L-F (показує значення ємності в ампер-годинах у форматі XX.XXX і напруга, до якої можна розрядити. в межах від 1 до 25,5). Передбачено контроль поточної напруги акумулятора. Дано коди програми МК та креслення друкованої плати. Програма МК також буде розміщена на нашому FTP-сервері за адресою< ftp:// ftp . radio . ru / pub /2009/03/ izm . zip >.
Цей вимірювач ємності може вимірювати ємність конденсаторів з роздільною здатністю 1 пФ у нижньому кінці діамазону. Максимальна вимірювана ємність – 10000 мкФ. Реальна точність не відома, але лінійна помилка лежить в межах максимум 0.5% і зазвичай менше 0.1% (отримано вимірюванням паралельно підключених декількох конденсаторів). Найбільші складнощі виникають при вимірі електролітичних конденсаторів великої ємності.
Вимірник ємності працює в режимі автоматичного вибору меж вимірювання, або в нижньому або верхньому діапазоні ємностей примусово. Прилад має дві різні межі виміру, реалізуючи два виміри для одного і того ж конденсатора. Це дає можливість перевірити правдивість вимірювання та дізнатися, чи дійсно вимірювана деталь є конденсатором. У цьому методі електроліти виявляють свою характерну нелінійність, даючи різні значення за різних межах виміру.
Вимірник ємності має систему меню, яка дозволяє відкалібрувати нульове значення і ємність в 1 мкФ. Калібрування зберігається в EEPROM.
Для проекту було обрано один із найменших чіпів - Атмега8. Схема живиться від 9-вольтової батареї через лінійний регулятор 7805. 
Прилад може працювати в трьох режимах: вимірювання в нижньому діапазоні, у верхньому діапазоні та в режимі розрядки. Ці режими визначаються станом висновків PD5 та PD6 контролера. Під час розрядки PD6 має балка. 0 та кондерсатор розряджається через резистор R7 (220 Ом). У верхньому діапазоні вимірювань PD5 має балка. 1, заряджаючи конденсатор через R8 (1.8K) і PD6 знаходиться в Z стані щоб дозволити аналоговому компаратору порівнювати напругу. У нижньому діапазоні вимірювань PD5 також знаходиться в Z-стані, і конденсатор заряджається тільки через R6 (1.8MОм).
Як індикатор можна використовувати будь-який дисплей на контролері HD44780 розміром 16x2 символів. Розведення конектора дисплея показано на цьому малюнку:
Пристрій зібрано на макетній платі та розміщено у простому прямокутному пластиковому корпусі. У кришці корпусу вирізані отвори під індикатор, кнопку та світлодіод, які закріплені термоклеєм:
Програма вимірювача ємності
У пристрої можна використовувати контролери atmega8 та atmega48/88/168 сімейства. При заміні контролера у програмі потрібно змінити рядок, який відповідає за конфігурацію таймера конкретного контролера.
Модульний варіант наочного та точного вимірювача Ампер-годин акумуляторів, зібраний з мінімальними витратами з комп'ютерного сміття.
Це мій відгук на статтю.
Невелика прелюдія…
Під моїм заступництвом знаходиться парк з 70 комп'ютерів, різних років випуску та стану. Звичайно на переважній кількості є джерела безперебійного живлення (за текстом - ДБЖ). Організація бюджетна, грошей звичайно не дають, на кшталт - роби, що хочеш, але має все працювати. Після коротких тестів з навантаженням у вигляді лампочки на 150 Ватт виявив, що 70% ДБЖ не тримають навантаження більше 1 хвилини, ДБЖ фірми АРС грішать контактами реле перемикання (він переходить на АКБ, гудить-пищить, а на виході повний нуль). Звичайно ніхто мені не давав все ДБЖ перевірити разом. Вихід виявився простий: раз на пів року - рік забирав комп'ютери на чистку, мастило, заодно і ДБЖ на тест і огляд потрохів.
Звичайно ДБЖ різних марок і потужностей (є стареньких на 600 Ватт 1992 року випуску, АКБ рідна здохла цієї осені, до цього робив реанімацію 4 роки тому). Якщо хтось не в курсі в побутово-офісних ДБЖ застосовуються АКБ різних типів, корпусів, напруг і ємностей. Типовий представник – це GP1272F2 (12 Вольт, 7 А/год). Але трапляються і 6В - 4,5 А/ч.
Ціни на акумулятори часто перевищують половину ціни нового ДБЖ. Та ще в конторці (в якій підробляю) теж накопичуються дохлі батареї. Виникло питання, а яка реальна ємність до і після підняття зі сміттєвого кошика, скільки хвилин роботи можна очікувати від ДБЖ. І тут потрапила на очі статейка І. Нечаєвав журналі "Радіо" 2/2009про подібний вимірник.
Звичайно, деякі моменти мені не сподобалися, така ось я сволота.
І так почнемо…
Це оригінальна схема із статті
ТТХ:струм розряду 50, 250, 500 ма, напруга відсічення 2,5-27,5 Вольт.
Перерахую, що не сподобалося:ток розряду максимальний всього 0,5а (та й чекати коли розрядиться 7 ач не цікаво), діапазон відсічки занадто широкий і його легко збити, на пуск через кнопку йде весь струм, стабілізатор струму на полівику для світлодіода це перебір, діод у виводі керуючого збільшує необхідне падіння на струмових резисторах до 1,8В та у разі пробою 317 ходикам каюк.
Протік розряду:у акумуляторів буває що активна маса як би запечатується в намазці (не плутати з сульфатацією), при цьому рухливість електроліту знижується і якщо розряджати його малим струмом, то він може віддати ємність повністю, а при установці в ДБЖ тест не пройде. Ну, тоді треба розряджати його малим струмом і заряджати, тобто. лікувати.
Модульність того, що у мене вийшло, хороша тим, що можна виготовити 2 і більше розрядних модуля (можна 1 і перемикати струмові резистори) різної потужності або навіть типу і 2 відсікачі для 6-ти і 12-вольтових батарей або 1 з перемикачем.
Фотки мого вимірювача:
Бачимо: блок відсікача, струмове навантаження, ходики китайські.
Повторюся, працюю сисАДміном, лагоджу іноді материнські плати, тому є деяка гірка дохлого заліза.
Почну у зворотному порядку: ходики трохи модифікуються, щоб ходили при харчуванні від 1,5 до 25 Вольт.
Схема модифікації ходиків:
1117 р. смикнув з дохлої материнської плати.
Резистор на 2 ком це мінімальне навантаження стабілізатора.
відповідно схема:
Це на 2 ампери. Так як R1 виявився більше 0,75 ом довелося додати 2 опори (це R3, два в одному на фото) щоб струм був 2 ампера. Якщо хтось не помітив, прокладок між мікрою з транзистором на радіатор немає. Можна, звичайно, використовувати й іншу схему, типу як у радіо 3/2007 стор. 34, тільки додайте опорну напругу.
Токовий та термозахист у 317 (справжній) є.
Ну і найстрашніша частина, це відсікач.
Супер 3D-монтаж, зате всього 3см кубічних, на печатці буде набагато більшим. Полевик, якщо на 6В АКБ, дуже бажано з логічним управлінням.
Ця частина майже не відрізняється від початкової, кнопка пуск перенесена зі сток-виток на колектор-еммітер, змінник замінений на фіксований дільник, китайський надяскравий світлодіод через резистор.
Можливі варіації:верхнє плече (за вихідною схемою це R4) замінити на опір + змінник, обмеживши таким чином діапазон налаштування (потрібно коли струм розряду порівняти з ємністю АКБ); можливі інші ідеї.
Для формул Uref=2.5v для звичайних 431, а 431L воно дорівнює 1.25v.
Відсікач з фіксованою напругою:
Формула для розрахунку: Uотс = Uref (1 + R4 / R5)
або R5=(Uотс-Uref)/(Uref*R4)
Відсікач з регульованою напругою:
Формула для розрахунку: Uотс = Uref(1+(R4+R6)/R5)
або R5 = (Uотс-Uref) / (Uref*(R4+R6))
Але тут треба рахувати від змінника, на ньому при розряді 0,1с має падати (Uдельта) 1,15v для 6в акб і 2,30v для 12v акб.
Тому формули перетворюються і на розрахунок дещо інший.
Uмін дивимося у таблиці нижче.
R5 = Uref * R6 / Uдельта
R4 = ((Uмин-Uref) * R5) / Uмін
Пристрій, за допомогою якого можна перевірити ємність літій-іонних пальчикових акумуляторів. Досить часто батареї від ноутбуків стають непридатними через те, що один або кілька акумуляторів втрачають свою ємність. У результаті доводиться купувати нову батарею, коли можна обійтися малою кров'ю та замінити ці непридатні акумулятори.
Що знадобиться для пристрою:
Arduino Uno або будь-який інший сумісний.
16Х2 РК-дисплей, в якому використовується драйвер Hitachi HD44780
Реле твердотільне OPTO 22
Резистор 10 МОм на 0.25 Вт
Тримач для акумуляторів 18650
Резистор 4 Ом 6Вт
Одна кнопка та блок живлення від 6 до 10В на 600 мА
Теорія та експлуатація
Напруга,на повністю зарядженій, Li-Ion батареї за відсутності навантаження дорівнює 4.2В. При підключенні навантаження напруга швидко знижується до 3.9В і далі повільно знижується в міру роботи батареї. Осередок вважається розрядженим при падінні напруги на ній нижче 3В.
У цьому пристрої акумулятор приєднується до одного з аналогових висновків Arduino. Вимірюється напруга на акумуляторі без навантаження і контролер очікує натискання кнопки "Пуск". Якщо напруга на акумуляторі вище 3В. , після натискання кнопки почнеться тест. Для цього через твердотільне реле до акумулятора підключається резистор 4Ом, який виконуватиме роль навантаження. Напруга зчитується контролером кожні пів секунди. Використовуючи закон Ома, можна дізнатися струм, що віддається в навантаження. I=U/R, U-зчитується аналоговим входом контролера, R=4 Ом. Так як вимірювання проводяться кожні пів секунди, у кожній годині виходить 7200 вимірів. Автор просто помножує 1/7200 години на значення струму, і складає числа, поки акумулятор не розрядиться нижче 3В. У цей момент реле перемикається і на дисплей виводиться результат вимірювань у мА\год
Розпинка РК-дисплея
ПІН Призначення
1 GND
2+5V
3 GND
4 Digital PIN 2
5 Digital PIN 3
6,7,8,9,10 Немає підключення
11 Digital PIN 5
12 Digital PIN 6
13 Digital PIN 7
14 Digital PIN 8
15 +5V
16 GND
Автор не використовував потенціометр для регулювання яскравості дисплея, натомість він приєднав висновок 3 до землі. Утримувач акумулятора під'єднується мінусом на землю, а плюсом до аналогового входу 0. Між плюсом тримача та аналоговим входом включений резистор 10 МОм, що виконує підтягуючу функцію. Твердотельне реле включається мінусом до землі, а плюсом до цифрового виходу 1. Один із контактних висновків реле з'єднується з плюсом тримача, між другим висновком і землею ставиться резистор 4 Ом, що виконує роль навантаження при розряді акумулятора. Майте на увазі, що він буде досить сильно грітися. Кнопка та вмикач підключаються згідно зі схемою на фото.
Так як у схемі задіяні PIN 0 і PIN 1, треба відключити їх перед завантаженням програми в контролер.
Після того, як ви все з'єднаєте, заллєте прошивку, прикріплену нижче, можна спробувати протестувати акумулятор.
На фото видно значення напруги, яку вважав контролер.
Напруга на ньому має бути обов'язково вище 3В
Цей пристрій призначений для вимірювання ємності Li-ion і Ni-Mh акумуляторів, а також для заряду Li-ion акумуляторів з вибором початкового струму заряду.
Управління
Підключаємо пристрій до стабілізованого блоку живлення 5В та струмом 1А (наприклад від стільникового телефону). На індикаторі протягом 2 сек відображається результат попереднього вимірювання ємності "ххххmA/c", а на другому рядку значення регістра OCR1A "S.xxx". Вставляємо акумулятор. Якщо потрібно зарядити акумулятор, то коротко тиснемо кнопку ЗАРЯД, якщо потрібно виміряти ємність, то коротко тиснемо кнопку ТЕСТ. Якщо потрібно змінити струм заряду (значення регістру OCR1A), то довго (2 сек) тиснемо кнопку ЗАРЯД. Заходимо у вікно регулювання регістру. Відпускаємо кнопку. Коротко натискаючи на кнопку ЗАРЯД змінюємо по колу значення (50-75-100-125-150-175-200-225) регістру, в першому рядку показується струм заряду порожнього акумулятора при вибраному значенні (за умови, що у схемі стоїть резистор ,22 Ом). Коротко тиснемо кнопку ТЕСТ значення регістру OCR1A запам'ятовуються в незалежній пам'яті.
Якщо ви проробляли різні маніпуляції з пристроєм і вам треба скинути показання годинника, виміряної ємності, то довго тиснемо кнопку ТЕСТ (значення регістра OCR1A не скидаються). Як тільки заряд закінчено підсвічування дисплея вимикається, для увімкнення підсвічування коротко натисніть кнопку ТЕСТ або ЗАРЯД.
Логіка роботи пристрою:
При подачі живлення на індикаторі відображається результат попереднього вимірювання ємності акумулятора та значення регістра OCR1A, що зберігається в незалежній пам'яті. Через 2 секунди пристрій переходить у режим визначення типу акумулятора за величиною напруги на клемах.
Якщо напруга більше 2В це Li-ion акумулятор і напруга повного розряду складе 2,9В, інакше це Ni-MH акумулятор і напруга повного розряду складе 1В. Тільки після підключення акумулятора кнопки керування доступні. Далі пристрій очікує натискання клавіш Тест або Заряд. На дисплеї відображається "_STOP". При короткому натисканні кнопки Тест підключається навантаження через MOSFET.
Величина струму розряду визначається за напругою на резисторі 5,1 Ом і щохвилини підсумовується з попереднім значенням. У пристрої використовується кварц 32768Гц для роботи годинника.
На дисплеї відображається поточна величина ємності акумулятора "ххххmA/c" та тора розряду "А.ххх", а також час "хх:хх:хх" з моменту натискання кнопки. Відображається анімований значок розряду акумулятора. Після закінчення тесту для Ni-MH акумулятора з'являється напис "_STOP", результат вимірювання відображається на дисплеї "ххххmA/c" та запам'ятовується.
Якщо акумулятор Li-ion, також результат вимірювання відображається на дисплеї "ххххmA/c" і запам'ятовується, але відразу вмикається режим заряду. На дисплеї відображається вміст регістру OCR1A "S.xxx". Відображається анімований значок заряду акумулятора.
Регулювання струму заряду здійснюється за допомогою ШІМ та обмежується резистором 0,22 Ом. Апаратний струм заряду можна зменшити збільшивши опір 0,22 Ом до 0,5-1 Ом. На початку заряду струм плавно наростає до значення регістра OCR1A або до досягнення напруги на клемах акумулятора 4,22В (якщо акумулятор був заряджений).
Величина струму заряду залежить від значення регістра OCR1A – більше значення – більше струм заряду. При перевищенні напруги на клемах акумулятора 4,22В значення регістра OCR1A зменшується. Процес дозаряду продовжується до величини регістра OCR1A рівного 33, що відповідає струму близько 40 mA. У цьому заряд закінчується. Підсвічування дисплея вимикається.
Налаштування
1. Підключаємо живлення.
2. Підключаємо акумулятор.
3. Підключаємо вольтметр до акумулятора.
4. Тимчасовими кнопками + і - (PB4 і PB5) досягаємо збігу показання вольтметра на дисплеї та на еталонному вольтметрі.
5. Довго натискаємо на кнопку ТЕСТ (2 сек), відбувається запам'ятовування.
6. Виймаємо акумулятор.
7. Підключаємо вольтметр до резистора 5,1 Ом (за схемою близько транзистора 09N03LA).
8. Підключаємо регульований БП до клем акумулятора, виставляємо на БП 4В.
9. Коротко натискаємо кнопку ТЕСТ.
10. Вимірюємо напругу на резисторі 5,1 Ом - U.
11. Обчислюємо струм розряду I=U/5,1
12. Тимчасовими кнопками + та - (PB4 та PB5) встановлюємо на індикаторі "А.ххх" розрахований струм розряду I.
13. Довго натискаємо на кнопку ТЕСТ (2 сек), відбувається запам'ятовування. 
Пристрій живиться від стабілізованого джерела напругою 5 Вольт та струмом 1А. Кварц на 32 768 Гц призначений для точного відліку часу. Контролер ATmega8 тактується від внутрішнього генератора частотою 8 МГц, також необхідно встановити захист від стирання EEPROM відповідними конфігураційними бітами. При написанні програми керування були використані навчальні статті з даного сайту.
Поточні значення коефіцієнтів напруги та струму (Ukof. Ikof) можна побачити якщо підключити дисплей 16х4 (16х4 переважно для налагодження) на третьому рядку. Або в Ponyprog, якщо відкрити файл прошивки EEPROM (рахувати з контролера EEPROM).
1 байт - OCR1A , 2 байт - I_kof, 3 байт - U_kof, 4 та 5 байт результат попереднього вимірювання ємності.
Відео роботи приладу:
