Электрификация

Справочник домашнего мастера

Измеритель емкости аккумулятора

Что такое емкость для хранения энергии? Показатель, сколько можно получить электрического тока в амперах за определенное время. Единица емкости — ампер-час, А/ч. Чем больше емкость, тем мощнее аккумулятор — это показатель работоспособности. Энергия может быть выдана импульсом, многократно превышающим цифровой показатель, но в короткий промежуток времени. Так, емкость 2 А/ч можно использовать в течение 6 минут, получив ток 20 ампер, а можно по 1 амперу брать 120минут. Значение емкости в цифрах обозначается буквой С. Для потребителя важно знать истинную емкость аккумулятора и текущий уровень заряда. Проверка емкости Li-ion доступна каждому пользователю.

Содержание

Способы проверки емкости литиевых аккумуляторов

Проверить емкость аккумулятора можно в состоянии полной зарядки или разрядки. Литий-ионные источники энергии работают в диапазоне напряжения 2,5 — 4,23 В. Как используя тестеры, проверить емкость Li-ion аккумулятора?

Можно воспользоваться мультиметром. Прибор сочетает амперметр, вольтметр и омметр, считается универсальным. Тестеры бывают аналоговыми, с измерительной шкалой, и цифровые, с дисплеем. Зонд с красным проводом плюсовой, с черной –минус.

Как измерить тестером емкость литиевого аккумулятора.

Порядок измерения:

  • зарядить проверяемый li-ion аккумулятор до 4,23В;
  • на тестере поставить рычаг в положение «Постоянный ток» при этом будет задействован переменный резистор;
  • соединить контакты с полюсами элемента и пропускать ток до напряжения 2,5 В.
  • определение приблизительной емкости литиевых аккумуляторов производится умножением времени разрядки на силу тока, пропускаемого через тестер.

Еще проще воспользоваться «умной» зарядкой, как измерителем емкости литиевого аккумулятора. В процессе, прибор выводит на дисплей все показатели. С помощью зарядного устройства iMAX-6 можно точно и в любой момент определить емкость, как литиевых батарей, так и состояние источника энергии в смартфоне.

Можно ли проверить емкость литиевого аккумулятора и как, пользуясь подручными средствами? Если есть точное сопротивление, можно подключить его к батарее и засечь время разряда. Измерить точно не получится, но отличить есть ли в аккумуляторе заявленные 8800 мА/ч или всего 880, определится легко. Кстати, нельзя купить литиевые аккумуляторы 18650 большой емкости. Их предел 3600мА/ч.

Неплохо с бытовой задачей определения примерного заряда справляется индикатор заряда, выполненный самостоятельно или включенный в схему прибора.

Заряд li-ion аккумуляторы 18650, их можно определить по весу. С емкостью 2600мА/ч вес цилиндра должен быть 40 г, с повышением емкости он становится больше. Для 26650 вес начинается от 70 г.

Как соединить литиевые аккумуляторы для увеличения емкости

Ионно-литиевые аккумуляторы представляют цилиндрический или призматический кожух, в котором скручены проводящие пластины в виде фольги с нанесенным активным материалом и проницаемым диэлектрическим сепаратором. Каждый элемент имеет емкость, соответствующую длине лент, то есть количеству слоев в одном элементе. При этом разность потенциалов зависит только от состава компонентов.

Чтобы увеличить емкость батареи, необходимо соединить несколько банок параллельно, плюсы с плюсами, минусы с минусами. Ионно-литиевые аккумуляторы в сумме дадут большую емкость. При этом не требуется балансировки, заряды распределяются в банках, как в сообщающихся сосудах.

Чтобы поднять напряжение, нужно группы аккумуляторов, соединенные параллельно принять за один элемент, и соединить несколько штук последовательно. Так создают батарею, отвечающую запросам. Важно использовать банки с одним составом, с одинаковыми техническими параметрами. В последовательную схему должны быть включены балансиры и защита от перезаряда и глубокого разряда.

Какая емкость литиевых аккумуляторов необходима для шуруповерта

Бытовые приборы в работе используют высокотоковые аккумуляторы. Это значит, при пуске и усилиям при работе, прибор может забрать в короткий срок импульс до 15-20 С. Аккумулятор 18650 способен обеспечить параметры тока, но напряжение необходимо 10, 12, 14, 18 В.

Расчетное количество элементов, соединенных последовательно, невозможно подобрать точно, так как средний заряд литий-ионной банки 3,7 В. Расчет ведут с небольшим превышением по напряжению, чтобы двигатель шуруповерта работал в безопасном диапазоне. В схеме управления мотором предусмотрены ограничители.

Чем больше емкость батареи, тем реже потребуется подзарядка. Для шуруповертов на 18 В, инструмента профессионального, емкость батарей увеличивают, создавая гирлянду из пяти последовательных групп. Каждая из них имеет параллельное соединение 2 элементов. Для легких шуруповертов такое увеличение емкости заметно утяжелит инструмент.

Как восстановить емкость литиевого аккумулятора

Каждый цикл работы, длительное хранение связаны с постоянной потерей емкости батарей. Особенно губительно действует перезаряд, работа в отсеке, где температура поднимается до +60 0 С. При понижении температуры окружающего воздуха до минуса, емкость банок снижается. Можно ли восстановить емкость аккумулятора li-ion?

Из всех случаев потери емкости, восстановление возможно только охлажденных li-ion аккумуляторов. Согревшись, они продолжают работать. В других случаях банки, потерявшие емкость, не восстанавливаются. Внутри активный элемент уже не принимает заряд, не происходит реакции, не создается разность потенциалов между обкладками.

Чтобы восстановить аккумулятор, необходимо исследовать каждый элемент на емкость и заменить севшие. В последовательной схеме соединения достаточно одной неисправной банки, чтобы комплект не работал.

Вывод

Покупая батарею или литиевые аккумуляторы, обратите внимание, когда их изготовили. При хранении в ненадлежащих условиях, банка теряет до 5 % емкости в год. Срок годности батарейки производители заявляют 8 лет. То же касается и готовых аккумуляторов из блоков элементов.

Видео

Для тех кто интересуется , как замерить емкость аккумулятора, держать заряд под контролем и восстановить емкость, представляем видео.

Juggernaut88 ›
Блог ›
Реальный тест литиевых аккумуляторов

Друзья, всем привет!

Давно было интересно сделать собственноручный тест аккумуляторов, и наконец-то я его сделал!
Началось всё с того как я купил аккумуляторы фирмы Ultra Fire типа 18650 (эти цифры означают следующее: первые две — диаметр в миллиметрах, следующие две — длину в миллиметрах) ёмкостью… аж 6800 мАч! Ну думаю ничего себе ёмкость, фонарь весь день будет светить с таким аккумулятором! Но об этом дальше! :))) Дальнейшие события и сподвигли меня разобраться в данной теме поглубже, изучить какие аккумуляторы хорошие, какие плохие, какова их реальная ёмкость и в каких режимах им лучше работать.
Итак, поехали!
Испытуемые аккумуляторы следующие:

Полный размерUltra Fire, тип 18650, литий-ионный, ёмкость 6800 мАч
Полный размерSamsung, тип 18650, литий-ионный, ёмкость 2600 мАч
Полный размерPanasonic, тип 18650, литий-ионный, ёмкость 3400 мАч
Полный размерИ для разнообразия мизинчиковый GP, тип ААА, никель-металлгидридный, ёмкость 850 мАч
Суть эксперимента следующая — с помощью реостата выставляю соответствующее сопротивление для получения нужного тока разряда, снимаю значение напряжение во времени, разряжаю полностью заряженный аккумулятор практически до конца (до критического значения напряжения) и до конца заряжаю его интеллектуальным зарядным устройством. Заношу данные, в таблицу, анализирую графики, выкладываю в блог 🙂
Первым тестируем китайский Ultra Fire. Конструкция выглядит следующим образом:

Полный размер

Тестер постоянно показывает напряжение в реальном времени.
Разряд производил до того момента, когда аккумулятор переставал сопротивляться нагрузке и напряжение лавинообразно падало.
Дальше Samsung:

Полный размер

Подтвердил теорию практикой — тестер показывает разрядный ток.
Аналогично испытал оставшиеся 2 аккумулятора, фото делать не стал за ненадобностью.
Аккумулятор GP разряжал током 0,3 и 0,5 А, аккумуляторы типа 18650 разряжал током 0,4 А (было бы интересно разрядить и меньшим током, однако данный ток соответствует самому большому сопротивлению, которое позволяет выставить реостат), 0,5 А, 1 А и 1,5 А.,
Сразу оговорюсь — эксперимент у меня занял довольно много времени и сильно растянулся, ибо на малом токе аккумуляторы Panasonic и Samsung разряжались ну оооочень долго )), соответственно приходилось все время находиться рядом, чтобы не устроить пожар (на 1,5 А обмотка реостата нагревалась до 60 С), постоянно следить за напряжением и вовремя закончить эксперимент, чтобы безвозвратно не испортить аккумулятор! Он же денег стоит :))) Для примера — аккумулятор Panasonic на токе 0,4 А разряжался более 8 часов…
Итак, результаты следующие:
GP

В шапке таблицы указано сопротивление, выставленное на реостате и соответствующий ему ток разряда. В столбиках указаны значения напряжения во времени.
Ultra Fire

Samsung

Полный размерГрафик отдельно читаемым размером
Panasonic Крупный график
Заряжал аккумуляторы интеллектуальным зарядным устройством Soshine. Полный размерДанное зарядное индицирует в реальном времени напряжение, время зарядки, процент заряженности, влитую ёмкость. Также автоматически определяет тип аккумулятора и до какого напряжения заряжать.

Итак, господа, какие выводы я сделал?
Китайский аккумулятор Ultra Fire подтвердил мои догадки и оказался говном редкостным, я ещё удивлялся и понять не мог — почему фонарь с ним так быстро садится. Еще и на зарядное грешил — вместо 6800 заявленных мАч, оно в него больше 500 никогда не вливало )))) Данный аккумулятор мне показался подозрительным как только я его взял в руки — уж слишком он лёгкий для своих размеров, как будто из картона сделан — всего 35 гр. Samsung и Panasonic весят по 50 гр. Кстати я еще встречал китайские аккумуляторы даже на бОльшую ёмкость — 8800 мАч )))) такие же лёгкие. В общем китайцы обнаглели совсем. Ладно на 10-15% ёмкость завысить, но чтобы на порядок… (в 10 раз!) это уже откровенное шарлатанство и надувательство.
Как показала практика — Panasonic с ёмкостью 3400 мАч достиг предела ёмкости для данного размера. Всё что больше — обман. Кстати следует обратить внимание, что тип 18650 на данный момент является практически самым распространенным — из них состоят батареи ноутбуков, они используются в Power-боксах, различных радиоуправляемых машинках, велофонарях.
Не открою Америку, но считаю целесообразным обратить внимание, что ёмкость аккумулятора очень сильно зависит от разрядного тока (эксперимент это подтвердил). К слову сказать, производители современных батареек учитывают режимы их работы и создают батарейки для конкретных задач. Например, батарейка для часов имеет минимальный ток саморазряда, может хранится годами, практически не теряя ёмкости, может работать в часах также годами, а батарейка для активного потребителя энергии (радиоуправляемая машинка) способна отдать большое количество энергии в единицу времени, но, как следствие, у нее большой ток саморазряда и на хранении долго она не пролежит.
Грубая, но всё же аналогия с реальным миром — попробуйте набрать канистру воды из малого крана (толщиной со спичку). Наберете канистру под горловину на 100% (правда долго набирать придётся), да еще и ни капли мимо не пролёте. Это малый разрядный ток.
А теперь пробуем набрать ту же канистру полным напором из дюймовой трубы — вода вспенится, канистра наберётся не полностью, да еще и прольем львиную долю. Это большой разрядный ток. Зато быстро.
Всё сказанное выше актуально и при заряде батарей — чем ниже ток, тем лучше зарядится батарея, но придется подождать.
Всем спасибо за внимание!

Как узнать емкость Li-ion аккумулятора?

Литий-ионные аккумуляторы являются одними из наиболее популярных и востребованных источников питания, которые сегодня используются практически повсеместно.

Существует несколько типов и форматов таких накопителей, поэтому прежде чем купить подходящее устройство для накопления энергии с ее последующей отдачей, необходимо ознакомиться с его характеристиками и определить емкость литий ионного аккумулятора.

Форматы Li-ion элементов зашифрованы в маркировке, нанесенной на корпус изделия. Она включает в себя пять цифровых значений, где:

  1. первые две цифры указывают на диаметр ячейки (в мм);
  2. последующие две цифры – это длина (в мм);
  3. последний символ определяет форму элемента питания.

Самыми распространенными литий ионными аккумуляторами являются элементы питания формата 18650.

В большинстве случаев Li-ion накопители имеют цилиндрическую форму и содержат два контакта: «+» находится на конце батареи с выступом, а «–» расположен со стороны плоской или рельефной площадки. Также в продаже представлены элементы с контактами под пайку.

По химическому составу такие аккумуляторы могут быть литий ионными (Li-ion), литий-полимерными (Li-Po) и литий-марганцевыми (Li-Mn). Наибольшее распространение нашли элементы питания с номинальным напряжением 3,7 В.

Что касается одного из основных параметров аккумуляторов – емкости, то она обычно указывается в мАч (мА*ч). Емкость аккумулятора указывает на его способность накопления и возврата энергии постоянного тока. Соответственно, чем выше это значение, тем больше энергии может запасать и отдавать аккумулятор.

Владея информацией о величине емкости и силе тока разрядапользователи могут рассчитать с высокой точностью, насколько долго будет обеспечено питание используемого гаджета, на который установлена батарея. К примеру, элемент емкостью 3000 мА*ч отдает ток 3000 мА за час.

Со временем литий-ионные аккумуляторы теряют свою емкость по разным причинам. Также появляется много новых производителей литиево-ионных элементов не всегда выпускающих продукцию соответствующую описанию.. Поэтому не остается ничего другого, как измерить емкость литий ионного аккумулятора самостоятельно, и сделать это можно несколькими способами.

В сети предлагается множество вариантов проверки емкости Li-ion накопителей с помощью самодельных устройств, однако, как показывает практика, все они несовершенны и отличаются различной степенью погрешности. Например, описанный ниже способ о том, как определить емкость аккумулятора Li-ion мультиметром, является самым бюджетным и доступным, но при этом самым не точным.

Мультиметр может быть как аналоговым, так и цифровым. Анализ емкости аккумулятора обычно выполняют с помощью контрольного разряда накопителя, для чего его необходимо полностью зарядить (обычно до 4,2 Вольт, см. паспорт-datasheet на 18650). Далее к аккумулятору подключают нагрузку (при напряжении элемента питания 3,7 вольта и планируемой нагрузке током 2А, сопротивление необходимо подбирать на 1,85 Ом) фиксируют точное время старта процесса.

Когда напряжение накопительного элемента упадет до минимального порога 2,7 Вольта от первоначальных показателей, нагрузку отключают. Чтобы определить фактическую емкость батареи, необходимо умножить силу тока в сети на часы, в течение которых был выполнен контрольный разряд элемента питания. Полученное экспериментальным путем значение должно соответствовать показателю, заявленному производителем батареи в Ампер-часах. Например аккумулятор 2,6 Ампер*часа нагрузили резистором 1,85 Ом и время разряда составило 55 минут, получаем: 55/60*2,6=2,38 А*ч фактической емкости. Не лишне проверять нагрузку токовыми клещами. Провода надо делать как можно короче, а контакты крепче, чтобы избежать дополнительных потерь и погрешностей при измерениях.

Энергетическая емкость – эффективная энергия, запасаемая в аккумуляторе и измеряемая в Ватт-часах (Вт*ч).

Для определения запасаемой аккумулятором 18650 энергии необходимо среднее напряжение 3,7 Вольта умножить на фактическую или номинальную емкость. В нишем случае умножим на фактически измеренную нами. Получим: 3,7 Вольта * 2,38 А*ч итого 8,82 Вт*час.

Удельная емкость – запасаемая емкость отнесенная к весу или объему аккумулятора. Вес среднего лионного элемента 45 грамм, соответственно 1000/45*8,82=196 Вт*час/кг, что достаточно не плохо, но в настоящее время есть аккумуляторы способные запасать емкость 260 Вт*час/кг и более.

Безопасность при проверке емкости

Проводите работы с литий-ионными аккумуляторами в защитных очках.

Не замыкайте «+» и «-» ячеек напрямую (без нагрузки).

Не перезаряжайте и переразряжайте литиевые элементы выше или ниже значений указанных в их паспорте-даташит.

При испытаниях важно не превышать нагрузку, заданную производителем.

Крайне важно измерять температуру ячеек при испытаниях и при достижении значений выше 40 Град. С (или указанных в паспорте) приостановить разряд.

Вся информация, указанная в данной статье носит информационный характер и не является инструкцией к работе.

Виртус Технолоджи не может нести ответственности за последствия вызванные использованием данного информационного материала.

Простейшие способы измерения емкости

В настоящее время появилось множество универсальных зарядных устройство 18650 с функций определения емкости, они позволяют с приемлемой погрешностью (в зависимости от производителя) определить фактическую емкость 18650 аккумулятора.

Модельные зарядные устройства – одни из первых удобных микропроцессорных зарядок, позволяющие тестировать почти все типы аккумуляторов на емкость, единственное что также необходимо соблюдать требование о минимизации соединений в цепи подключения элементов для снижения потерь и повышения точности. В дополнение с модельных устройств надо на силовые провода выводить балансировочные для того чтобы параметры снимались через них и использовался 4-х точечный метод тестирования. И как обычно бренд имеет значение. Ай Чарджер один из наиболее известных производителей в силу того, что точность его приборов и их стабильность очень высока.

Когда речь заходит о создании аккумуляторных батарей, литий-ионные элементы являются, без сомнения, одними из самых лучших. Но если вы используете старые батареи, например, от старого ноутбука, то, возможно, захотите провести тест емкости перед сборкой батарейного блока.

Поэтому сегодня мы покажем вам, как сделать Li-ion измеритель емкости, используя микроконтроллер Ардуино.

Шаг 1. Всё, что нам нужно

Ниже перечислим комплектующие для проекта:

  1. PCB (печатная плата);
  2. Силовой резистор;
  3. Резистор 10К;
  4. OLED (светодиодный дисплей)
  5. Ардуино
  6. Зуммер
  7. Разъемы для подключения винтовых клемм
  8. 40-контактный разъем/коннектор (или меньше)
  9. Транзистор IRFZ44N

Шаг 2. Что такое емкость?

Прежде чем делать наш Ардуино тестер, мы должны немного разобраться в том, что такое емкость. Единица для емкости — мАч или Ач.

Если вы посмотрите на любую литий-ионную емкость (см. фото выше), то на неё будет упомянута ее емкость — на рисунке 2600 мАч.

В основном, это означает, что если мы подключим нагрузку на нее, которая составит 2.6A, эта батарея будет работать в течение часа. Точно так же, если у меня есть аккумулятор емкостью 1000 мАч и нагрузка 2A, то он длительность составит 30 минут. Примерно это означают мАч или Ач.

Шаг 3. Практически невозможно

Но вычисление таким образом практически невозможно, потому что все мы знаем V = IR. Первоначально, напряжение батареи будет 4,2 В, если мы будем поддерживать постоянное сопротивление, будет протекать некоторый ток, протекающий через нагрузку. Но с течением времени напряжение батареи будет уменьшаться, а также наш ток. Это сделает наши вычисления намного сложнее, чем ожидалось, потому что нам нужно будет измерить ток и время для каждого раза.

В таком случае выполнения всех расчетов практически невозможно, поэтому здесь мы будем использовать Ардуино, которая будет измерять текущее время и напряжение, обрабатывать информацию и, в конце концов, давать нам пропускную способность.

Шаг 4. Наша схема

У нас был SPI OLED, который валялся без дела, поэтому мы преобразовали его в I2C и использовали. Если вы хотите узнать, как преобразовать SPI в OLED, то мы обязательно это разберем в ближайших уроках.

Схему проекта смотрите выше. И вот как работает эта схема. Сначала Arduino измеряет падение напряжения, создаваемое резистором 10 Ом, если выше 4,3 В, тогда она отключит высокое напряжение дисплея MOSFET, если оно меньше 2,9 В, оно отображает низкое напряжение и выключает MOSFET, а если находится между 4,3 В и 2,9 В, то она включит MOSFET. Батарея начнет разряжаться через резистор, начнется измерение тока, используя закон Ома. Ардуино также использует функцию Миллиса для измерения времени, а произведение тока и времени дает нам пропускную способность.

Шаг 5. Скетч для Ардуино

Вы можете взять код или скачать его ниже:

#include «U8glib.h» //Library for display #define MOSFET_Pin 2 #define Bat_Pin A0 #define Res_Pin A1 U8GLIB_SH1106_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE); // I2C interface for OLED float Capacity = 0.0; float Res_Value = 10.0; float Vcc = 4.410; //Measure it and change float Current = 0.0; float mA=0; float Bat_Volt = 0.0; float Res_Volt = 0.0; unsigned long previousMillis = 0; unsigned long millisPassed = 0; float sample1 =0.000; float sample2= 0.000; int x = 0; int row = 0; void draw(void) { u8g.setFont(u8g_font_fub14r); if ( Bat_Volt < 1){ u8g.setPrintPos(10,40); u8g.println(«No Battrey»); } else if ( Bat_Volt > 4.3){ u8g.setPrintPos(3,40); u8g.println(«High Voltage»); } else if(Bat_Volt < 2.9){ u8g.setPrintPos(3,40); u8g.println(«Low Voltage»); } else if(Bat_Volt >= 2.9 && Bat_Volt < 4.3 ){ u8g.drawStr(0, 20, «V: «); u8g.drawStr(0, 40, «I: «); u8g.drawStr(0, 60, «mAh: «); u8g.setPrintPos(58,20); u8g.print( Bat_Volt,2); u8g.println(«V»); u8g.setPrintPos(58,40); u8g.print( mA,0); u8g.println(«mA»); u8g.setPrintPos(58, 60); u8g.print( Capacity ,1); } } void buz() { digitalWrite(9, HIGH); delay(100); digitalWrite(9, LOW); delay(10); } void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(A4,INPUT_PULLUP); pinMode(A5, INPUT_PULLUP); pinMode(MOSFET_Pin, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); digitalWrite(MOSFET_Pin, LOW); } void loop() { for(int i=0;i< 100;i++) { sample1=sample1+analogRead(Bat_Pin); delay (2); } sample1=sample1/100; Bat_Volt = 2* sample1 *Vcc/ 1024.0; for(int i=0;i< 100;i++) { sample2=sample2+analogRead(Res_Pin); delay (2); } sample2=sample2/100; Res_Volt = 2* sample2 * Vcc/ 1024.0; if ( Bat_Volt > 4.3){ digitalWrite(MOSFET_Pin, LOW); buz(); Serial.println( «Warning High-V! «); delay(1000); } else if(Bat_Volt < 2.9){ digitalWrite(MOSFET_Pin, LOW); buz(); Serial.println( «Warning Low-V! «); delay(1000); } else if(Bat_Volt > 2.9 && Bat_Volt < 4.3 ) { digitalWrite(MOSFET_Pin, HIGH); millisPassed = millis() — previousMillis; Current = (Bat_Volt — Res_Volt) / Res_Value; mA = Current * 1000.0 ; Capacity = Capacity + mA * (millisPassed / 3600000.0); previousMillis = millis(); row++; x++; delay(100); } u8g.firstPage(); do { draw(); } while( u8g.nextPage() ); }

Шаг 6. Финальный результат

В итоге после тестирования вы можете начать процесс пайки на печатной плате. Рекомендуем использовать коннекторы, так как позже вам может понадобятся дисплей OLED или Arduino для другого проекта.

После пайки, когда вы подключаете мощность, всё может работать не так, как ожидалось. Возможно, потому что мы забыли добавить, так называемые, Pull Up резисторы на интерфейсе шины I2C, поэтому мы вернулись к коду и использовали встроенные резисторы Ардуино.

Теперь Ардуино тестер литий-ионных батарей работает отлично.

Тестер батареек на Ардуино

Тестер батареек и аккумуляторов на Arduino Uno — один из самых простых проектов для которого потребуется минимум деталей. Представим два варианта данного устройства — на светодиодах для индикации заряда батарей, а также с использованием LCD дисплея для вывода информации. Подробная схема сборки проекта и программа для тестера на микроконтроллере Ардуино представлена далее на странице.

Первым делом необходимо предупредить, что на аналоговые порты плат Ардуино не следует подавать напряжение более 5 Вольт. Согласно описанию Arduino Uno, данного производителем, при большем напряжении микроконтроллер может выйти из строя. Если вам необходимо будет проверить заряд аккумулятора с напряжением более 5 Вольт, то можно использовать делитель напряжения на резисторах.

Тестер батареек и аккумуляторов на Ардуино

Для этого проекта нам потребуется:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • три светодиода и три резистора;
  • диод;
  • LCD дисплей;
  • макетная плата;
  • провода «папа-папа», «папа-мама».

Обратите внимание, что в приведенной схеме используется диод для защиты от неправильного подключения одноэлементной батарейки. Если у вас нет диода, то вместо него можно использовать обычный светодиод или обойтись без защиты. Соберите схему, как на картинке выше и загрузите в плату следующий скетч. Ссылка на архив с программой для тестера заряда батарей на Ардуино размещена ниже.

Скетч. Тестер батареек Ардуино своими руками

#define RED 2 // красный светодиод #define YELLOW 4 // желтый светодиод #define GREEN 6 // зеленый светодиод #define TESTER A1 // порт для подключения батарейки int data; float voltage; void setup() { Serial.begin(9600); // запускаем серийный монитор порта pinMode(RED, OUTPUT); pinMode(YELLOW, OUTPUT); pinMode(GREEN, OUTPUT); pinMode(TESTER, INPUT); analogWrite(TESTER, LOW); } void loop() { data = analogRead(A1); // считываем данные с порта A1 voltage = data * 0.0048; // переводим значения в вольты Serial.print(voltage); // выводим напряжение на монитор Serial.println(» Volts»); if ( voltage >= 1.5 ) { digitalWrite(GREEN, HIGH); digitalWrite(YELLOW, LOW); digitalWrite(RED, LOW); } else if ( voltage < 1.5 && voltage > 1.3 ) { digitalWrite(GREEN, LOW); digitalWrite(YELLOW, HIGH); digitalWrite(RED, LOW); } else if ( voltage <= 1.3 ) { digitalWrite(GREEN, LOW); digitalWrite(YELLOW, LOW); digitalWrite(RED, HIGH); } delay(500); }

Пояснения к коду:

  1. заряд батареи дополнительно выводится на монитор порта Arduino IDE;
  2. в зависимости от заряда одноэлементной батарейки (аккумулятора), на макетной плате включается красный, желтый или зеленый светодиод.

Тестер батареек на Arduino с LCD дисплеем

Схема. Тестер батареек на Arduino Uno с LCD дисплеем

Если у вас есть в наличии дисплей с I2C модулем, то можно собрать более сложный проект на Arduino Nano или Uno. Также для индикации заряда одноэлементных батарей можно использовать светодиодную шкалу, собрав тестер батареек на Arduino Uno и светодиодной шкале. Соберите схему, как на картинке выше и загрузите следующий скетч. Скачать две представленных программы можно по ссылке .

Скетч. Тестер заряда батареи с дисплеем

#include <Wire.h> // библиотека для протокола I2C #include <LiquidCrystal_I2C.h> // библиотека для LCD 1602 LiquidCrystal_I2C LCD(0x27,20,2); // присваиваем имя дисплею int data; float voltage; void setup() { pinMode(A1, INPUT); analogWrite(A1, LOW); Serial.begin(9600); // запускаем монитор порта LCD.init(); // инициализация дисплея LCD.backlight(); // включение подсветки } void loop() { data = analogRead(A1); // считываем данные с порта A1 voltage = data * 0.0048; // переводим значения в вольты Serial.print(voltage); // выводим напряжение на монитор Serial.println(» Volts»); LCD.setCursor(0,0); // ставим курсор на 1 символ первой строки LCD.print(voltage); // выводим напряжение на дисплей LCD.print(» Volts»); delay(500); LCD.clear(); // очищаем экран дисплея }

  1. с помощью функции #define заданы имена для цифровых портов к которым подключены светодиоды и для аналогового входа A1;
  2. скетч считывает значение с входа A1 и преобразует его в напряжение.
  3. два представленных скетча можно объединить, чтобы заряд батареи отображался на дисплее и мониторе порта, а также включались светодиоды.

За время моего радиолюбительства, накопилось большое количество аккумуляторов от мобильных телефонов, планшетов, плееров, ноутбуков. Многие из них я использую в своих устройствах, но перед применением, нужно узнать «жизнеспособность» того или иного аккумулятора, остаточную емкость. Чтобы получить эту информацию, сделал своими руками простой Battery Tester – тестер аккумуляторов. Тестер аккумуляторов сделан на основе статьи «Тестер аккумуляторов v3 на Ардуино (Arduino)» . Переделал его под себя: 1) добавил звуковую сигнализацию автоматического завершения каждого этапа теста батареи, окончания полного теста (финальной зарядки), отсутствия батареи (потери контакта); 2) использовал вместо дисплея LCD 5110 (Nokia 3310), обыкновенный девятиразрядный семисегментный (плюс точка) индикатор АЛС318; 3) сделал в прошивке корректировки процесса зарядки аккумулятора.Тестер аккумулятора действительно получился очень простой, в нем используется минимум деталей, которые можно подобрать из широкого диапазона аналогов. Транзисторы я использовал S5080, автор – 2n5551. Можно взять любые NPN транзисторы, главное, подобрать подходящие по току. Нагрузочный резистор – 15-20 Ом, мощностью не менее 4 Ватт. В скетче (в отмеченных, комментариями, местах), перед прошивкой arduino, нужно указать реальное напряжение источника питания, и сопротивление нагрузочного резистора. Это необходимо, чтобы такие показания, как: напряжение на аккумуляторе, сила тока разряда и емкость тестируемого аккумулятора, отображались корректно.Чтобы повторить тестер аккумуляторов «Battery Tester» своими руками, скетч, для прошивки arduino, и разводку платы можно скачать . В разводке платы присуствует несколько перемычек, связанно с тем, что перед созданием механизма отображения информации на индикаторе АЛС318, я еще не знал о том, что пины ардуино pro mini A6 и A7 не могут использоваться как выходы.

Приборы для проверки свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы, на первый взгляд, очень просты по конструкции. Но оборотной стороной такой простоты является необходимость точно выдерживать определенные правила по эксплуатации аккумулятора. Только тогда он реализует заявленное производителем количество циклов заряд-разряд, а иногда и покажет лучший результат. Для этого потребуется дополнительное оборудование, о котором и пойдет речь в статье.

Сульфатация пластин аккумулятора

Основная опасность, которая существует для свинцово-кислотного аккумулятора — хранение устройства в разряженном состоянии. При этом происходит процесс так называемой сульфатации — осаждения на пластинах сульфата свинца (PbSO4), являющегося диэлектриком. Минимально допустимое напряжение на клеммах аккумулятора обычно приводится в его документации. Например, для большинства свинцово-кислотных аккумуляторов с номинальным напряжением 12,6 В минимальное напряжение, после которого начинается процесс интенсивной сульфатации пластин аккумулятора, составляет 10,8 В.

Измерение напряжения и внутреннего сопротивления аккумуляторных батарей

Простейшим видом контроля аккумулятора является измерение ЭДС на его клеммах. При ЭДС меньше минимально допустимого уровня аккумулятор подзаряжают до номинального напряжения на клеммах. Но такой метод пригоден только для заведомо исправных аккумуляторов. Если пластины уже покрыты толстым слоем сульфата свинца, то у аккумулятора будет высокое внутреннее сопротивление. При этом ЭДС на клеммах может быть на номинальном уровне, но аккумулятор будет быстро разряжаться или вообще не сможет обеспечить требуемый ток в нагрузке. Вольтметр этого обнаружить не сможет. Тем не менее, при своевременном обнаружении сульфатации на пластинах, аккумулятор еще можно спасти, о чем пойдет речь чуть ниже.

Для контроля аккумулятора с возможностью оперативного обнаружения неисправности требуется специальный прибор. Помимо напряжения на клеммах, он должен измерять внутреннее сопротивление (или проводимость) аккумулятора. Сравнив измеренные значения с приведенными в документации на аккумулятор, можно сделать вывод о пригодности батареи для дальнейшей эксплуатации. Примером такого прибора является PITE 3915. Его важным преимуществами являются наличие большого цветного ЖК-дисплея и удобной клавиатуры.

Тестер аккумуляторных батарей PITE 3915

Зачастую для ускорения работы требуются не только сами данные, но и оценка, выходят ли они за допустимые пределы. В этом случае удачным выбором будут измерительные приборы Fluke серии BT500.

Тестеры аккумуляторных батарей Fluke BT500

Пользователь может установить пороговые значения для 10 параметров, при прохождении каждого из которых прибор выдает предупреждение. Другой особенностью серии приборов Fluke BT500 является функция измерения пульсаций зарядного устройства. Возможно измерение циклов заряда-разряда сразу для нескольких аккумуляторов. При этом для каждого аккумулятора в памяти прибора заводится свой профиль, в котором накапливаются данные последовательно сделанных измерений. Помимо базовой модели Fluke BT510, в серию входят Fluke BT520 для измерения параметров аккумуляторов, установленных в шкафах и других труднодоступных местах, а также Fluke BT-521 с расширенными функциями. В комплект поставки Fluke BT520 и BT521 входят интерактивный зонд (BTL20 и BTL21 соответственно), а также сумка для переноски. Особенностью Fluke BT521 являются функции измерения температуры, а также беспроводной связи с мобильным устройством.

Зависимость силы тока, протекающего через аккумулятор, от разности потенциалов на его выводах, является нелинейной величиной. Поэтому внутреннее сопротивление аккумулятора, измеренное по постоянному току, носит скорее оценочный характер, так как зависит от многих факторов. Для многих практических применений такой точности достаточно — принимается решение исправен/неисправен аккумулятор. Но, если вы хотите понять, стоит ли возиться с восстановлением аккумулятора, требуется более точно измерить внутреннее сопротивление. Повысить точность измерения внутреннего сопротивления батареи можно, если производить это на переменном токе. Именно такой способ реализован в приборе PITE BT-301. Другой важной особенностью прибора является наличие в нем дополнительной функции проверки никель-кадмиевых аккумуляторов.

Анализатор состояния аккумуляторных батарей BT-301 c щупом и зажимом

Приборы для измерения ёмкости аккумулятора

Перечисленные выше приборы требуют для принятия решения определенным образом трактовать их показания. Для этого, во-первых, нужен персонал высокой квалификации, а, во-вторых, документация на аккумулятор, чтобы было с чем сравнить измеренные параметры. Но существуют и простые в использовании тестеры аккумуляторов, измеряющих напряжение и емкость аккумулятора. При этом достаточно приложить тестер к клеммам аккумулятора на несколько секунд. Далее емкость и напряжение сравниваются с указанными на корпусе аккумулятора.

Недостатком такого способа проверки аккумуляторов является то, что для него используется способ измерения емкости, характеризующийся невысокой точностью и работающий в ограниченных границах диапазона емкостей. Тем не менее, для практического применения возможностей такого тестера вполне достаточно.

Примером компактных и простых в использовании измерителей емкости аккумуляторов является серия приборов «Кулон» отечественного производства. Время измерения составляет 4 с. В процессе измерения на аккумулятор подается сигнал особой формы. По отклику определяется активная площадь пластин, на основании чего вычисляется емкость.

Следует отметить, что для критически важных применений измерение емкости аккумулятора следует проводить с помощью специально предназначенной для этого нагрузки, например PITE-3980. Данный прибор способен передавать данные о разряде аккумулятора беспроводным способом.

Блок нагрузки для аккумуляторных батарей PITE-3980

«Умные» решения для проверки аккумуляторных батарей

В том случае, если аккумуляторы задействованы в критически важных системах, лучше всего постоянно осуществлять их мониторинг. Для этого на помощь приходят современные технологии:

Модуль сбора информации (МСИ) PITE-3926С

PITE-3926С представляет собой беспроводной модуль передачи информации о состоянии аккумулятора. Благодаря ему можно удаленно контролировать параметры аккумуляторов.

Система мониторинга аккумуляторов PITE-3921

Система PITE-3921 собирает информацию с датчиков, установленных на аккумуляторах, количеством до 14 (зависит от модификации). Информация обрабатывается контроллером и может быть выведена непосредственно на мобильное устройство через Wi-Fi. А также данные могут быть переданы через Интернет на компьютеры лиц, ответственных за состояние аккумуляторов.

Система мониторинга аккумуляторных батарей PITE-3923

PITE-3923 отличается от предыдущей системы простотой управления, малыми размерами датчиков и количеством датчиков в комплекте до 108 (зависит от модификации). Передача информации на мобильные устройства осуществляется только через Интернет.

Восстановление аккумуляторных батарей

В том случае, если процесс сульфатизации только начался, то аккумулятор можно восстановить, проведя несколько циклов заряда-разряда. Подробное описание методики выходит за рамки данной статьи, его можно найти в специализированной литературе и на специализированных сайтах. Впрочем, можно и не погружаться глубоко в данную тему, а просто воспользоваться прибором PITE 3932, специально предназначенным для восстановления аккумуляторов.

Блок нагрузки с функцией зарядного устройства и активатора PITE 3932

Этот прибор содержит в одном корпусе следующие три устройства:

  • нагрузка для разряда аккумулятора,
  • зарядное устройство,
  • активатор.

Нагрузка позволяет в процессе восстановления разряжать аккумулятор в оптимальном режиме. Активатор представляет собой специализированное зарядное устройство, производящее зарядку аккумулятора в особом режиме (дольше, чем обычно), при котором слой PbSO4 частично сходит с пластин. Наконец, обычное зарядное устройство предназначено для зарядки уже восстановленного аккумулятора. Кроме перечисленных функций, PITE 3932 способен измерять параметры аккумулятора при заданной нагрузке.

Берясь за восстановление сульфатированного аккумулятора, следует иметь в виду, что возможность восстановления такого аккумулятора, как правило, не гарантируется производителем. Поэтому вся ответственность за возможные последствия использования восстановленного аккумулятора лежит на лицах, занимавшихся его восстановлением, а также занимающихся вопросами его эксплуатации. Тем не менее, если речь не идет о критически важных применениях, после восстановления аккумулятор еще может немало прослужить при условии регулярного контроля его состояния.

Если вам нужна профессиональная консультация по тестированию свинцово-кислотных аккумуляторов, просто отправьте нам сообщение!

Автомат для разрядки и измерения реальной ёмкости аккумуляторов

Модульный вариант наглядного и точного измерителя Ампер-часов аккумуляторов, собранный с минимальными затратами из компьютерного мусора.
Это мой отклик на статью Устройство для проверки ёмкости герметичных аккумуляторов 12V.


Небольшая прелюдия…
Под моим покровительством находится парк из 70 компов, разных годов выпуска и состояния. Естественно на подавляющем количестве имеются источники бесперебойного питания (по тексту – ИБП). Организация бюджетная, денег конечно не дают, типа — делай, что хочешь, но должно всё работать. После коротких тестов с нагрузкой в виде лампочки на 150 Ватт выявил что 70% ИБП не держат нагрузку больше 1 минуты, ИБП фирмы АРС грешат контактами реле переключения (он переходит на АКБ, гудит-пищит, а на выходе полный ноль). Конечно никто мне не давал все ИБП проверить разом. Выход оказался прост: раз в пол года – год забирал компы на чистку, смазку, заодно и ИБП на тест и осмотр потрохов.
Конечно ИБП разных марок и мощностей (есть старичек на 600 Ватт 1992 года выпуска, АКБ родная сдохла этой осенью, до этого делал реанимацию 4 года назад). Если кто не в курсе в бытово-оффисных ИБП применяются АКБ разных типов, корпусов, напряжений и ёмкостей. Типовой представитель — это GP1272F2 (12 Вольт, 7 А/ч). Но попадаются и на 6В — 4,5 А/ч.
Цены на аккумуляторы часто превышаю половину цены нового ИБП. Да ещё в конторке (в которой подрабатываю) тоже скапливаются дохлые батарейки. Возник вопрос, а какова реальная ёмкость до и после поднятия из мусорной корзины, сколько минут работы можно ожидать от ИБП. И тут попалась на глаза статейка И. Нечаева в журнале «Радио» 2/2009 о подобном измерителе.
Конечно, некоторые моменты мне не понравились, такая вот я сволочь .
И так начнём-с…

Это оригинальная схема из статьи


ТТХ: ток разряда 50, 250, 500 ма, напряжение отсечки 2,5-27,5 Вольт.
Перечислю, что не понравилось: ток разряда максимальный всего 0,5а (да и ждать когда разрядится 7 ач не интересно), диапазон отсечки слишком широк и его легко сбить, на пуск через кнопку идёт весь ток, стабилизатор тока на полевике для светодиода это перебор, диод в управляющем выводе LM317 увеличивает требуемое падение на токовых резисторах до 1,8В и в случае пробоя 317 ходикам каюк.
Про ток разряда: у аккумов бывает что активная масса как бы запечатывается в намазке (не путать с сульфатацией), при этом подвижность электролита снижается и если разряжать его малым током, то он может отдать ёмкость полностью, а при установке в ИБП тест не пройдёт. Ну тогда надо разряжать его малым током и заряжать, т.е. лечить.
Модульность того, что у меня получилось, хороша тем что можно изготовить 2 и больше разрядных модуля (можно 1 и переключать токовые резисторы) разной мощности или даже типа и 2 отсекателя для 6-ти и 12-вольтовых батарей или 1 с переключателем.

Фотки моего измерителя:


Видим: блок отсекателя, токовая нагрузка, ходики китайские.
Повторюсь, работаю сисАДмином, починяю иногда материнские платы, поэтому имеется некоторая горка дохлого железа.
Начну в обратном порядке: ходики маленько модифицируются, что бы ходили при питании от 1,5 до 25 Вольт.
Схема модификации ходиков:

1117 дёрнул с дохлой материнской платы.
Резистор на 2 кОм это минимальная нагрузка стабилизатора.

Токовая нагрузка:

соответственно схема:
Это на 2 ампера. Так как R1 оказался больше 0,75 ом пришлось добавить 2 сопротивления (это R3, два в одном на фото) что бы ток был 2 ампера. Если кто то не заметил, прокладок между микрой с транзистором на радиатор нету. Можно конечно использовать и другую схему, типа как в радио 3/2007 стр. 34, только добавьте опорное напряжение.
Токовая и термозащита в 317 (настоящей) есть.
Ну и самая страшная часть, это отсекатель.
Супер 3D-монтаж, зато всего 3см кубических, на печатке будет гораздо крупнее. Полевик, если на 6В АКБ, то очень желательно с логическим управленим.
Данная часть почти не отличается от первоначальной, кнопка пуск перенесена с сток-исток на коллектор-эммитер, переменник заменён на фиксированный делитель, китайский сверхяркий светодиод через резистор.

Возможные вариации: верхнее плечо (по исходной схеме это R4) заменить на сопротивление + переменник, ограничив таким образом диапазон настройки (требуется когда ток разряда соизмерим с ёмкостью АКБ); возможны иные идеи.
Для формул Uref=2.5v для обычных 431, а для 431L оно равно 1.25v.
Отсекатель с фиксированным напряжением:
Формула для расчета: Uотс= Uref(1+R4/R5)
или R5=( Uотс- Uref)/( Uref*R4)
Отсекатель с регулируемым напряжением:
Формула для расчета: Uотс = Uref(1+(R4+R6)/R5)
или R5 = (Uотс- Uref) / (Uref*(R4+R6))
Но тут надо считать от переменника, на нём при разряде 0,1с должно падать (Uдельта) 1,15v для 6в акб и 2,30v для 12v акб.
Поэтому формулы преобразуются и расчет несколько иной.
Uмин смотрим в таблице ниже.
R5 = Uref * R6 / Uдельта
R4 = ((Uмин -Uref) * R5) / Uмин
Есть ещё схема отсекателя с регулируемым напряжением на 6 и 12 вольтовые батареи, но там расчет мудренее, можно просто поставить два делителя и переключатель с двумя группами которые будут коммутировать раздельные R4, R5.
Можно запихнуть в корпус ходиков, а под кнопкой блокировки будильника поставить кнопку старта.
Минусы: греется токовая нагрузка, часы надо самому в 00-00 ставить.
Плюсы: включил и ушел, пришел увидел и понял.
Напоследок маленькая табличка…
Видно плохо, но вроде понятно. А если не понятна табличка, то спрашивайте.

Камрад, смотри полезняхи!

Александр (alx25v) Россия, п.Новосергиевка Список всех статей Профиль alx25v Занимаюсь ремонтом и модернизацией техники, разработкой небольших устройств. Паяльник самодельный — мой основной инструмент дома и всегда на столе. Напаял так, по мелочи, сего не перечислить и не вспомнить. Хочу обмениваться опытом.

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Теги статьи: Добавить тег

Тестер литий-ионных аккумуляторов

eufs
Опубликовано 15.08.2012
Создано при помощи КотоРед.

Хотя ремонт мобильных телефонов мой не основной вид заработка, за годы плодотворной деятельности у меня накопилось определенное количество (полведра) литиевых аккумуляторов разной исправности и емкости. И я давно мечтал соорудить некоторый девайс, который бы позволил хотя бы разбраковать те, которые бесжалостно надо сразу на мусорник, которые на что-то еще сгодятся, и те которыми еще можно укомплектовать мобильник или продать/подарить хорошему человеку.
Для себя я поставил задачу — прибор должен быть:
— как можно более простым и дешевым;
— состоять из более-менее стандартных узлов и схемотехнических решений;
— более-менее универсальным в плане работы с батареями других типов;
— иметь возможность определения емкости аккумуляторной батареи и (по возможности) ее внутреннего сопротивления.
Контроллер я выбрал Тини26 по причине наличия в нем дифференциальных входов и усилителя на 20, что позволяет без применения внешних усилителей измерять напряжение с токового шунта. Но в нем есть недостаток — маленькая память программ (всего 1024 команды). Поэтому программное обеспечение разбито на две части.
Первая — это калибровочная процедура, позволяющая установить коэффициенты коррекции измерителей тока и напряжения и нижнее пороговое напряжения отключения в режиме разряда. Результатами работы этой процедуры является размещение в энергонезависимой памяти требуемых констант.
Вторая — это рабочая программа, позволяющая разряжать и заряжать батареи с целью определения емкости в миллиамперчасах, с точность до одной десятой миллиампера. Определения внутреннего сопротивления — чисто оценочная, потому как для точного измерения этой величины требуется отдельная схема тестирования, которой в данной конструкции не предусмотрено (и надо ли?).
В индикаторной части прибора я решил использовать дисплейный модуль от SONYERICSSON T230(T290), потому что я его просто люблю.
И на это есть причины:
— дешевый и есть в продаже
— квадратная шина управления(I2C)
— не требует отдельного преобразователя на подсветку
— его белый светодиод в подсветке-прекрасный стабилитрон для питания самого контроллера в дисплее (около 3V).
К недостаткам его можно отнести относитльно мелкий разъем. Впрочем на шлейфе дисплея есть точки покрупнее, где можно с успехом припаивать провода. Надо лишь сошкрябать лак.
Со схемой заряда я долго не думал и поставил хорошо себя зарекомендовавшую LT4054 от зарядной секции мобильников X100,С100,E700 и прочих. С разрядной — еще проще — резистор.
Впрочем, сами зарядные и разрядные части схемы работают независимо от контроллера, он только их включает и выключает, поэтому никто не мешает применить что-то посолиднее и посерьезнее.
В первой версии прибора было установлено 3 кнопки для меню и навигации, от которых я в последствии отказался, оставив одну. Ее вполне достаточно для переключения по кольцу режимов работы:
Выключено (OFF)->Разряд (Discharge)->Заряд(Charge)->Выключено(OFF)->…
В момент перехода из режима Charge в режим OFF происходит обнуление счетчиков амперчасов.
В режиме выключено ничего не происходит кроме индикации ЭДС на клеммах аккумулятора, емкости сообщенной в время заряда (W) и во время разряда (Q) (еще есть часы — но они просто так)
В режиме Разряд(Discharge) происходит:
— подключение разрядной части схемы на транзисторном ключе и эквиваленте нагрузки к аккумулятору;
— измерение тока разряда I;
— измерение напряжения во время разряда (под током) U;
— измерение ЭДС батареи (E), методом периодического отключения разрядной схемы и измерения напряжения;
— вычисления разницы между ЭДС и напряжения под нагрузкой D, D=E-U;
— вычисление внутреннего сопротивления R, R=D/I;
— подсчет емкости в режиме разряда Q;
— сравнение измеренной ЭДС (Е) и уставки нижнего порогового напряжения. Если достигло — переход в режим заряд(Charge).
В режиме заряд(Charge) происходит:
— подключение зарядной части схемы посредством транзисторного ключа;
— измерение тока заряда I;
— измерение напряжения во время заряда(под током) U;
— измерение ЭДС аккумулятора Е, методом периодического отключения зарядной схемы и измерения напряжения на батарее без тока;
— вычисление разницы между ЭДС и напряжением под током заряда D, D=U-E;
— вычисление внутренного сопротивления R, R=D/I
— подсчет емкости в режиме заряда W;
С этого режима прибор никуда автоматичаски не переходит, потому как зарядом занимается спецмикросхема.
В прикрепленных файлах имеется прошивка для калибровки. К ней есть путевой файл (.bat) для программирования при помощи avreal32. В нем прописано изменение нужных фузов. Если МК будет программироваться другим программатором, нужно позаботиться об установке фузов CKSEL для работы от внутреннего генератора 8МГЦ и запрограмировать фуз EESAV (CKSEL3=0;CKSEL2=1;CKSEL1=0;CKSEL0=0;EESAV=0).
После зашивки плавно переходим к калибровке.
Временно подключаем еще одну кнопку от 18 вывода микроконтроллера к земле. Назовем пока ее «ЗАПИСЬ»
Запрограммированный калибровочной процедурой контроллер при включении покажет приветственое сообщение и появится надпись
CONNECT 500 mA
THEN PIN18 TO GND
I=ххххх мА
ADC=xxxxx
K_I=xxxxx
K_I1=xxxxx
ГДЕ:
I измерянный ток при использовании текущего коэффициента K_I (первоначально может быть неправильным)
ADC -значение из АЦП
K_I — используемый коэффициент калибровки
К_I1-вновь рассчитываемый коэффициент, показывает правильный коэффициент, если ток через шунт будет 500мА
Собираем схему для калибровки по току:
Устанавливаем поточнее ток 500мА и нажимаем кнопку «ЗАПИСЬ». Происходит запись нового рассчитанного коэффициента калибровки в ЕЕПРОМ и токоизмеритель в строке I= должен уже показывать 500мА.
Нажимаем кнопку переключения режимов работы и переходим в калибровку по напряжению
CONNECT 4.00V
THEN PIN18 TO GND
U=ххххх V
ADC=xxxxx
K_U=xxxxx
K_U1=xxxxx
ГДЕ:
U измереннoe напряжение при использовании текущего коэффициента K_U (первоначально может быть неправильным)
ADC -значение из АЦП
K_U — используемый коэффициент калибровки
К_U1-вновь рассчитываемый коэффициент. Покажет то что нужно, при напряжении на аккумуляторе 4.00V
Собираем схему:
Устанавливаем поточнее 4.00V и нажимаем «ЗАПИСЬ». Тут же в строчке U= должно появится 4.00V.
Не разбирая схему калибровки, нажимаем кнопку переключения режимов и попадаем в режим установки нижнего порога напряжения, при котором будет происходить автоматическое переключение из режима «разряд» в режим «заряд»
CONNECT U_LOW
THEN PIN18 TO GND
U=ххххх V
U_LOW= xxxxx V
ГДЕ:
U измереннoe напряжение
U_LOW= существующая уставка
Устанавливаем желаемое напряжение. Его уже можно достоверно контроллировать в строчке U= .По разным рекомендациям оно может быть в пределах 3.4 — 3.6 В. Для себя я установил 3.55 В. Нажимаем кнопку «Запись».
Все. Калибровка завершена. Не забываем отпаять технологическую кнопку «ЗАПИСЬ»
Шьем рабочую прошивку. Если прошиваете другим программатором, то следите, фузы те же самые. (CKSEL3=0;CKSEL2=1;CKSEL1=0;CKSEL0=0;EESAV=0)
Работать с прибором очень просто. Есть два варианта.
1. Заряжаем аккумулятор где-то (например в телефоне).Подключаем аккумулятор в режиме OFF. Смотрим, чтобы появилось напояжение в строчке Е=. Кнопкой переводим прибор в режим «разряд»(Discharge) и наслаждаемся увеличением показаний в строчке разрядной емкости Q. Когда аккумулятор разрядится до U_LOW, прибор его автоматически зарядит, переключившись в режим «заряд»Charge.
После этой процедуры мы можем видеть сколько миллиамперчасов было извлечено (Q) и сколько засунуто обратно (W). Контроль завершения зарядки прибором не происходит, этим занимается схема заряда на LT4054, но это прекрасно видно по снизившемуся току (где-то 2,5 мА).
2. В другом случае, после подключения аккумулятора в режиме OFF нужно дважды нажать на кнопку, переведя прибор в режим заряда, а после его завершения — запустить разряд. Прибор, как и в предыдущем случае,разрядит аккумулятор до нижней границы по напряжению а затем зарядит.
В заключении можно отметить, что прибором не обязательно тестировать только литиевые аккумуляторы. Применив другие схемы зарядной части можно тестировать аккумуляторы других типов, напимер AA и ААА.
Еще пара слов про результаты разбраковки. Наверное зависит от применяемой технологии изготовления литиевых аккумуляторов то, что некоторые из них вздуваются, практически не потеряв емкость, а только увеличив внутреннее сопротивление с 0,45-0,47 ом у нового, до 0,57-0,67 вздувшегося (Нокии — в частности). А некоторые, не поменяв внешний вид, резко теряют емкость. У меня есть оргинальная батарея от моторолы, которая на вид новая и блестящая с внутренним сопротивлением около 0.5 ом, но с емкостью 112.5 мА.ч
Надеюсь, что кому-то мой труд пригодится.

Файлы:
Внутри прибора
Фото платы
Разобранный девайс
Прошивка для калибровки
Проект для AVR STUDIO4 (прошивка там же)
Плата в формате Sprint Layout 5

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

49 0 0
12 0 0

Измеритель емкости Li-Ion аккумуляторов

В этом проекте описывается Arduino-устройство, с помощью которого можно проверить емкость литий-ионных пальчиковых аккумуляторов. Довольно часто батареи от ноутбуков приходят в негодность из-за того, что один или несколько аккумуляторов теряют свою емкость. В итоге приходится покупать новую батарею, когда можно обойтись малой кровью и заменить эти негодные аккумуляторы.
Что понадобится для устройства:
Arduino Uno или любой другой совместимый.
16Х2 ЖК-дисплей, в котором используется драйвер Hitachi HD44780
Твердотельное реле OPTO 22
Резистор 10 МОм на 0.25 Вт
Держатель для аккумуляторов 18650
Резистор 4 Ом 6Вт
Одна кнопка и блок питания от 6 до 10В на 600 мА
Теория и эксплуатация
Напряжение ,на полностью заряженной, Li-Ion батарее при отсутствии нагрузки равно 4.2В. При подключении нагрузки, напряжение быстро снижается до 3.9В, и далее медленно снижается по мере работы батареи. Ячейка считается разряженной при падении напряжения на ней ниже 3В.
В данном устройстве аккумулятор подсоединяется к одному из аналоговых выводов Arduino. Измеряется напряжение на аккумуляторе без нагрузки и контроллер ожидает нажатие кнопки “Пуск”. Если напряжение на аккумуляторе выше 3В. , при нажатии кнопки начнется тест. Для этого через твердотельное реле к аккумулятору, подключается резистор 4Ом, который будет исполнять роль нагрузки. Напряжение считывается контроллером каждые пол секунды. Используя закон Ома можно узнать ток, отдаваемый в нагрузку. I=U/R, U-считывается аналоговым входом контроллера, R=4 Ом. Так как измерения проводятся каждые пол секунды, в каждом часе получается 7200 измерений. Автор просто умножает 1/7200 часа на значение тока, и складывает получившиеся числа, пока аккумулятор не разрядится ниже 3В. В этот момент реле переключается и на дисплей выводится результат измерений в мА\ч
Распиновка ЖК-дисплея
ПИН Назначение
1 GND
2 +5V
3 GND
4 Digital PIN 2
5 Digital PIN 3
6,7,8,9,10 No connected
11 Digital PIN 5
12 Digital PIN 6
13 Digital PIN 7
14 Digital PIN 8
15 +5V
16 GND
Автор не использовал потенциометр для регулировки яркости дисплея, вместо этого он подсоединил вывод 3 к земле. Держатель аккумулятора подсоединяется минусом на землю, а плюсом к аналоговому входу 0. Между плюсом держателя и аналоговым входом включен резистор 10 МОм, выполняющий функцию подтягивающего. Твердотельное реле включается минусом к земле, а плюсом к цифровому выходу 1. Один из контактных выводов реле соединяется с плюсом держателя, между вторым выводом и землей ставится резистор 4 Ом, выполняющий роль нагрузки при разряде аккумулятора. Имейте в виду, что он будет довольно сильно греться. Кнопка и включатель подключаются согласно схеме на фото.
Так как в схеме задействуются PIN 0 и PIN 1, надо отключить их перед загрузкой программы в контроллер.
После того, как вы все соедините, зальете прошивку, прикрепленную ниже, можно попробовать протестировать аккумулятор.
На фото видно значение напряжения, которое считал контроллер.
Напряжение на нем должно быть обязательно выше 3В
Наследующем фото результат измерении в процессе теста. Сверху, время теста в секундах (83), напряжение на аккумуляторе во время теста (3.64В) и сколько тока было отдано в нагрузку за это время в миллиампер часах (21.06 Mah).
На фото ниже видны показания после завершения теста. Сразу ясно, что этот аккумулятор, судя по показаниям, можно отправить в утиль.
fw.rar (скачиваний: 1239)

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

Измеритель емкости на Arduino

При ремонте какой-либо электроники, чтобы устранить неисправность, иногда нам нужно знать емкость конкретного конденсатора на плате. Тогда мы сталкиваемся с проблемой получения точного значения номинала конденсатора, особенно если это SMD элемент. Мы можем купить устройство для измерения емкости, но почему бы нам самим не разработать измеритель емкости на Arduino для возможности измерения емкости неизвестных конденсаторов?

Данная статья является третьей в серии статей про измерение с помощью Arduino параметров различных компонентов и физических величин, используемых в радиоэлектронике. Рассмотрим измерение емкости конденсатора с помощью Arduino.

Этот измеритель может быть легко реализован и быть экономически выгодным. Мы собираемся собрать измеритель емкости, используя Arduino Uno, триггер Шмитта и микросхему таймера 555.

Необходимые компоненты

  • микросхема таймера 555;
  • микросхема триггеров Шмитта 74LS14 или элементов НЕ;
  • плата Arduino Uno;
  • LCD дисплей 16×2;
  • конденсаторы 100 нФ и 1000 мкФ;
  • резисторы 1 кОм (2 шт.) и 10 кОм (1 шт.);
  • макетная плата;
  • перемычки.

Объяснение схемы

Принципиальная схема измерителя емкости на Arduino показана на рисунке ниже. Схема проста, для отображения измеренной емкости конденсатора к Arduino подключен LCD дисплей. К Arduino подключена схема генератора прямоугольных импульсов (555 в астабильном режиме), к которой мы должны подключить конденсатор, емкость которого необходимо измерить. Триггер Шмитта (микросхема 74LS14) используется для подачи на Arduino только прямоугольного сигнала. Для фильтрации шума мы добавили пару конденсаторов на линию питания.

Данная схема может точно измерять емкости в диапазоне от 10 нФ до 10 мкФ.

Измеритель емкости на Arduino. Схема электрическая принципиальная

Генератор прямоугольных импульсов на микросхеме таймера 555

Прежде всего, мы поговорим о генераторе прямоугольного сигнала на микросхеме таймера 555, или, я бы сказал, об астабильном мультивибраторе на 555. Мы знаем, что емкость конденсатора не может быть измерена цифровой схемой напрямую, другими словами, Arduino Uno имеет дело с цифровыми сигналами и не может измерять емкость напрямую. Поэтому для связи конденсатора с «цифровым миром» мы используем схему генератора прямоугольного сигнала на 555.

Проще говоря, таймер обеспечивает прямоугольный выходной сигнал, частота которого напрямую зависит от подключенной к нему емкости. Итак, сначала мы получаем сигнал прямоугольной формы, частота которого является показателем емкости неизвестного конденсатора, и передаем этот сигнал на Arduino Uno для получения соответствующего значения.

Типовая схема на таймере 555 в астабильном режиме показана ниже.

Типовая схема на таймере 555 в автоколебальном режиме

Частота выходного сигнала зависит от резисторов RA и RB и конденсатора C. Формула будет следующей:

\

Здесь RA и RB – значения сопротивлений, а C – значение емкости. Подставляя значения сопротивлений и емкости в приведенную выше формулу, мы получаем частоту выходного прямоугольного сигнала.

Мы собираемся установить резисторы 1 кОм в качестве RA и 10 кОм в качестве RB. Поэтому формула становится следующей

\

Выведем емкость.

\

В коде нашей программы (смотрите ниже) для точного получения значения емкости мы рассчитали результат в нФ, умножив полученные результаты (в фарадах) на «1000000000». Также мы использовали «20800» вместо 21000, потому что точные значения сопротивлений RA и RB равны 0,98 кОм и 9,88 кОм.

Следовательно, если мы знаем частоту прямоугольного сигнала, то можем получить значение емкости.

Триггер Шмитта

Сигналы, генерируемые схемой на таймере, не совсем безопасны для непосредственной передачи на Arduino Uno. Учитывая чувствительность Arduino Uno, мы используем элемент триггера Шмитта. Триггер Шмитта представляет собой цифровой логический элемент, предназначенный для арифметических и логических операций.

Этот элемент обеспечивает выходной сигнал (OUTPUT) на основе уровня напряжения входного сигнала (INPUT). Триггер Шмитта имеет пороговый уровень напряжения (THERSHOLD): когда уровень входного сигнала выше порогового уровня элемента, уровень сигнала на выходе будет равен высокому логическому уровню. Если уровень входного сигнала ниже порога, на выходе будет низкий логический уровень. Обычно у нас нет отдельного триггера Шмитта, за ним всегда следует элемент НЕ.

Мы собираемся использовать микросхему 74LS14, которая содержит 6 триггеров Шмитта. Эти шесть элементов внутри подключены, как показано на рисунке ниже.

Микросхема 74LS14, содержащая шесть триггеров Шмитта. Распиновка

Таблица истинности инвертированного триггера Шмитта показана ниже, в соответствии с ней мы должны запрограммировать Arduino Uno для инвертирования положительных и отрицательных периодов времени на ее выводах.

\(Y = \bar{A}\)

Таблица истинности

Вход Выход
A Y
L H
H L
  • H – высокий логический уровень;
  • L – низкий логический уровень.

Теперь, когда мы подадим сигнал любого типа на элемент триггера Шмитта, у нас на выходе будет прямоугольный сигнал с инвертированными временными периодами, и этот сигнал мы подадим на Arduino Uno.

Как Arduino измеряет емкость

У Arduino есть специальная функция pulseIn, которая позволяет нам определять длительность положительного или отрицательного состояния конкретного прямоугольного сигнала:

Htime=pulseIn(8,HIGH); Ltime = pulseIn(8, LOW);

Функция pulseIn измеряет время, в течение которого высокий или низкий логический уровень присутствует на выводе 8 Arduino. Функция pulseIn измеряет время высокого логического уровня (Htime) и время низкого логического уровня (Ltime) в микросекундах. Когда мы сложим Htime и Ltime вместе, то получим длительность периода, а инвертировав её, мы получим частоту.

Получив частоту, мы можем получить емкость, используя формулу, которую обсуждали ранее.

Код

#include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); int32_t Htime; int32_t Ltime; float Ttime; float frequency; float capacitance; void setup() { pinMode(8,INPUT); //вывод 8 — сигнальный вход lcd.begin(16, 2); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(«capacitance =»); } void loop() { for (int i=0;i<5;i++) // измеряем время пять раз { Ltime=(pulseIn(8,HIGH)+Ltime)/2; // получаем среднее значение для каждого периода Htime=(pulseIn(8,LOW)+Htime)/2; } Ttime = Htime+Ltime; frequency=1000000/Ttime; capacitance = (1.44*1000000000)/(20800*frequency); // расчет емкости в нФ lcd.setCursor(0,1); lcd.print(capacitance); lcd.print(» nF «); delay(500); }

Заключение и тестирование

Итак, в итоге мы подключаем неизвестный конденсатор к схеме на таймере 555, которая генерирует прямоугольный выходной сигнал, частота которого напрямую связана с емкостью конденсатора. Этот сигнал подается на Arduino Uno через триггер Шмитта. Arduino Uno измеряет частоту. Мы программируем Arduino Uno для расчета емкости по известной частоте, используя формулу, которую обсуждали ранее.

Давайте посмотрим некоторые результаты, которые я получил.

Когда я подключил электролитический конденсатор на 1 мкФ, результат составил 1091,84 нФ ~ 1 мкФ. Для полиэстерового конденсатора 0,1 мкФ результат составил 107,70 нФ ~ 0,1 мкФ.

Тестирование измерителя емкости на Arduino – электролитический конденсатор 1 мкФТестирование измерителя емкости на Arduino – полиэстеровый конденсатор 0,1 мкФ

Затем я подключил керамический конденсатор 0,1 мкФ, и результат составил 100,25 нФ ~ 0,1 мкФ. Для электролитического конденсатора 4,7 мкФ результат измерений составил 4842,83 нФ ~ 4,8 мкФ.

Тестирование измерителя емкости на Arduino – керамический конденсатор 0,1 мкФТестирование измерителя емкости на Arduino – электролитический конденсатор 4,7 мкФ

Теги

ArduinoArduino UnoЕмкостьИзмерениеИзмеритель емкостиТриггер Шмитта Сохранить или поделиться

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх