Arduino akumulatora testeris ar WEB lietotāja interfeisu: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Mūsdienās elektroniskās iekārtas izmanto rezerves baterijas, lai saglabātu stāvokli, kādā darbība tika pārtraukta, kad iekārta tika izslēgta vai kad nejauši iekārta tika izslēgta. Lietotājs, ieslēdzoties, atgriežas vietā, kur palika, un tādējādi netērē ne laiku, ne uzdevumu izpildes secību.

1. darbība. Ievads

Es veicu projektu, lai izmērītu dažādu ietilpību un spriegumu bateriju stāvokli, izmantojot metodi: divpakāpju līdzstrāvas slodze. Šī metode sastāv no nelielas strāvas izvilkšanas no akumulatora 10 sekundes un lielas strāvas 3 sekundes (IEC 61951-1: 2005 standarti). No šī mērījuma tiek aprēķināta iekšējā pretestība un līdz ar to arī tās stāvoklis.

Darbstaciju veidos vairāki savienotāji, viens katram akumulatora tipam, un dators. Šim nolūkam ir nepieciešams lietotāja interfeiss (UI). Šīs apmācības vissvarīgākā daļa ir lietotāja saskarne, jo citās instrukcijās ir aprakstītas šīs akumulatora pārbaudes metodes. Es mēģināju apstrādāt un ieguvu labus rezultātus, bet nolēmu izveidot savu programmatūru, izmantojot vietējo tīmekļa serveri, un izmantot HTML, CSS un php iespējas.

Ir zināms, ka ir ļoti grūti nosūtīt informāciju no Arduino uz Windows datoru, bet galu galā man izdevās. Šajā apmācībā ir iekļautas visas programmas.

2. darbība: ko mēs mērām un kā

Iekšējā pretestība.

Katrai reālai baterijai ir iekšēja pretestība. Mēs vienmēr pieņemam, ka tas ir ideāls sprieguma avots, tas ir, mēs varam iegūt lielu strāvu, saglabājot nemainīgu nominālo spriegumu. Tomēr akumulatora izmērs, ķīmiskās īpašības, vecums un temperatūra ietekmē akumulatora strāvas daudzumu. Rezultātā mēs varam izveidot labāku akumulatora modeli ar ideālu sprieguma avotu un rezistoru virknē, kā parādīts 1. attēlā.

Akumulators ar zemu iekšējo pretestību spēj nodrošināt lielāku strāvu un saglabā aukstumu, tomēr akumulators ar augstu pretestību izraisa akumulatora uzsilšanu un sprieguma pazemināšanos zem slodzes, izraisot priekšlaicīgu izslēgšanos.

Iekšējo pretestību var aprēķināt pēc strāvas un sprieguma attiecības, ko izdala divi izlādes līknes punkti.

Divpakāpju līdzstrāvas slodzes metode piedāvā alternatīvu metodi, pielietojot divas secīgas izlādes slodzes ar dažādu strāvu un laika ilgumu. Akumulators vispirms izlādējas pie vājas strāvas (0,2C) 10 sekundes, pēc tam 3 sekundes seko lielāka strāva (2C) (sk. 2. attēlu); Oma likums aprēķina pretestības vērtības. Sprieguma paraksta novērtēšana divos slodzes apstākļos piedāvā papildu informāciju par akumulatoru, taču vērtības ir stingri pretestīgas un neatklāj uzlādes stāvokli (SoC) vai jaudas aprēķinus. Slodzes pārbaude ir vēlamā metode baterijām, kas baro līdzstrāvas slodzes.

Kā minēts iepriekš, ir daudzas metodes, kā izmērīt baterijas, kas apstrādātas citos norādījumos un kuras var īstenot ar Arduino, taču šajā gadījumā, lai gan tas nepiedāvā pilnīgu akumulatora stāvokļa novērtējumu, tas sniedz vērtības, kuras var izmanto, lai novērtētu savu turpmāko uzvedību.

Iekšējā pretestība tiek atrasta, izmantojot relāciju

Kur

Ri = (V1 - V2) / (I2 - I1)

• 1-spriegums tiek mērīts zemas strāvas laikā un ilgākā laika posmā;

2-spriegums, ko mēra lielās strāvas laikā un īsākā laikā;

? 1 - pašreizējais ilgākā laika posmā;

? 2 - Pašreizējais īsākajā laikā.

3. solis: ķēde

Ķēde ir strāvas avots, kas no baterijām izmanto 0,2C (šajā gadījumā 4mA) un 2C (šajā gadījumā 40mA), izmantojot tikai vienu ķēdi, kas tiek kontrolēta ar PWM signālu no Arduino. Tādā veidā ir iespējams izmērīt visas rezerves baterijas ar C = 20mAh neatkarīgi no to sprieguma diapazonā no 1,2 V līdz 4,8 V un arī citas baterijas ar atšķirīgu jaudu. Pirmajā versijā es izmantoju divus tranzistorus ar slodzi, lai iztukšotu 4 mA, bet pārējos - 40 mA. Šis variants nebija piemērots nākotnei, jo viņi vēlējās izmērīt citas baterijas ar dažādu jaudu, un šai shēmai bija nepieciešams liels skaits rezistoru un tranzistoru.

Ķēde ar strāvas avotu ir parādīta 3. att. PWM signāls (940 Hz) tiks vājināts par 20 dB, jo RC filtri nodrošina 10 dB vājinājumu desmitgadē (ik pēc 10 reizēm Fc - vājinājums būs 10 dB 80 Hz un 20 dB 800 Hz). IRFZ44n tranzistors ir pārāk liels, jo nākotnē tiks pārbaudītas lielākas ietilpības baterijas. LM58n, divkāršs darbības pastiprinātājs (OA), ir saskarne starp Arduino plati un IRFZ44n. LPF tika ievietots starp 2 darbības pastiprinātājiem, lai nodrošinātu labu atdalīšanu starp mikroprocesoru un filtru. 3. attēlā Arduino tapa A1 ir savienota ar tranzistora IRFZ44n avotu, lai pārbaudītu no akumulatora izvilkto strāvu.

Ķēde sastāv no 2 daļām, zem Arduino UNO plates un virs pašreizējā avota, kā parādīts nākamajā fotoattēlā. Kā redzat, šajā shēmā nav ne slēdžu, ne pogu, tās ir datora lietotāja saskarnē.

Šī shēma arī ļauj izmērīt akumulatora jaudu mAh, jo tai ir strāvas avots un Arduino plāksnei ir taimeris.

4. solis: programmas

Kā minēts iepriekš, lietojumprogrammas vienā pusē ir lietotāja saskarne, kas izveidota, izmantojot HTML, CSS un, no otras puses, Arduino skice. Saskarne šobrīd ir ārkārtīgi vienkārša, jo tā veic tikai iekšējās pretestības mērījumus, nākotnē tā veiks vairāk funkciju.

Pirmajā lapā ir nolaižamais saraksts, no kura lietotājs izvēlas mērāmā akumulatora spriegumu (4. att.). Pirmās lapas HTML programmu sauc BatteryTesterInformation.html. Visām baterijām ir 20 mAh ietilpība.

Otrā lapa, BatteryTesterMeasurement.html.

Otrajā lappusē akumulators ir pievienots norādītajam savienotājam un sāk (mērīšanas poga). Šobrīd šis LED nav iekļauts, jo tam ir tikai viens savienotājs, bet nākotnē tiem būs vairāk savienotāju.

Kad tiek noklikšķināts uz pogas SĀKT, sākas saziņa ar Arduino plati. Šajā pašā lapā tiek parādīta veidlapa Mērījumu rezultāti, kad Arduino dēlis nosūta akumulatora pārbaudes rezultātus un pogas START un CANCEL ir paslēptas. Poga BACK tiek izmantota, lai sāktu citas baterijas pārbaudi.

Nākamās programmas PhpConnect.php funkcija ir izveidot savienojumu ar Arduino plati, pārraidīt un saņemt datus no Arduino dēļiem un tīmekļa servera.

Piezīme. Pārraide no datora uz Arduino ir ātra, bet pārraide no Arduino uz datoru aizkavējas 6 sekundes. Es cenšos atrisināt šo nepatīkamo situāciju. Lūdzu, jebkura palīdzība ir ļoti pateicīga.

Un Arduino skice BatteryTester.ino.

Ja iegūtā iekšējā pretestība ir 2 reizes lielāka nekā sākotnējā (jauns akumulators), akumulators ir slikts. Tas nozīmē, ka, ja pārbaudāmā akumulatora jauda ir 10 omi vai vairāk, un pēc specifikācijas šāda veida akumulatoram vajadzētu būt 5 omi, tas ir slikts.

Šī lietotāja saskarne tika pārbaudīta ar FireFox un Google bez problēmām. Es instalēju xampp un wampp, un tas labi darbojas abos.

5. darbība. Secinājums

Šāda veida izstrādei, izmantojot datora lietotāja saskarni, ir daudz priekšrocību, jo tā ļauj lietotājam vieglāk izprast savu darbu, kā arī izvairīties no dārgu komponentu izmantošanas, kuriem nepieciešama mehāniska mijiedarbība, kas padara tos jutīgus pret pārtraukumiem.

Nākamais šīs attīstības solis ir pievienot savienotājus un modificēt dažas ķēdes daļas, lai pārbaudītu citas baterijas, kā arī pievienot akumulatora lādētāju. Pēc tam PCB tiks izstrādāts un pasūtīts.

UI būs vairāk modifikāciju, lai iekļautu akumulatora lādētāja lapu

Lūdzu, jebkuras idejas, uzlabojumi vai labojumi, nevilcinieties komentēt, lai uzlabotu šo darbu. No otras puses, ja jums ir kādi jautājumi, jautājiet man, es atbildēšu pēc iespējas ātrāk.