Подробный обзор измерителя ёмкости аккумуляторов на базе микроконтроллера Arduino, способного измерять практически все типы аккумуляторов.
Представлен проект измерителя емкости аккумуляторов, основанный на микроконтроллере, который может измерять практически все типы аккумуляторов. Измеритель может подключаться к компьютеру и давать полную информацию о аккумуляторе — график разряда и емкости.
Обратите внимание, что это мой первый серьёзный проект на Arduino.
Что должно получится в итоге
На этом графике произведены замеры аккумулятора с заявленной емкостью 2000 mAh. Реальная емкость оказалась 1580 mAh:
График измерений Li-Ion аккумулятора:
Все графики сформированны из текстового документа, с значениями измерений, на ПК.
Начало начал — Arduino
Эту копию Arduino Diecimila я ждал примерно 2 недели, поэтому я купил ATmega168 и подумал что смогу заставить её работать не хуже Arduino без нескольких компонентов (в частности без кварца). Но это не получилось и мне пришлось ждать 16МГц кварц и два конденсатора 22 пФ.
Конструкция измерителя
К транзистору подключен резистор 2.2Ом 10 Вт. К резистору я подключил два A/D контакта Arduino и измерял падение напряжения на нем, вычисляя из этого значения ток I = DeltaV/R.
Я также добавил зуммер для оповещения окончания заряда и необходимости отключения аккумулятора.
Для индикации я использовал ЖК-дисплей 2*16. Я нашел документацию и пример работы с ним на сайте Arduino и начала разрабатывать программу.
Тип используемого аккумулятора (NiMH/NiCD или Li-ION) определяется по диапазону напряжения. После определения типа аккумулятора, начнется его разрядка для определения параметров.
Цикл разряда аккумулятора длится 30-120 минут. Длительность цикла зависит от емкости аккумулятора.
Параллельно резистору подключаются 2 A/D контакта.
Vr = Vbat-Vfet.
Программа
#include LiquidCrystal.h
int sensorPin = 0; // к пину Analog IN 0
int sensor2Pin = 2; // к пину Analog IN 2
int SPKPin = 6; // пин к затвору транзистора
int ledPin = 13; // пин LED
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // initialize the library with the numbers of the interface pins
int sensorValue = 0; // variable to store the value coming from the sensor
int sensor2Value = 0; // variable to store the value coming from the sensor
float LiMinThreshold = 2700; // Lithium Minimal Voltage for load removal
float LiMaxThreshold = 4200; // Lithium Max Voltage for load removal
float NmhMinThreshold = 950; // NMH Minimal Voltage for load removal
float NmhMaxThreshold = 1600; // NMH Max Voltage for load removal
float SelectedMinThreshold = 5000;
int i;
int BatVoltage = 5000;
int FetVoltage = 5000;
long TotalCurrent = 0;
boolean done = false;
unsigned long PrevMillis ;
unsigned long MillisPassed ;
void CL2(){
lcd.setCursor(0, 1);// Second line first char
lcd.print(» «);
lcd.setCursor(0, 1);// Second line first char
}
void setup() {
Serial.begin(9600);// start serial port to send data during run to the PC
pinMode(ledPin, OUTPUT);//activation led and enable for FET
pinMode(SPKPin, OUTPUT);//activation led and enable for FET
lcd.begin(24, 2);// set up the LCD’s number of rows and columns:
lcd.print(«Bat PWR Tester[Active]»); // Print a message to the LCD.
lcd.setCursor(0, 1);// Second line first char
lcd.print(«Detecting Bat Type…»); // print voltage value
delay(2000);
lcd.setCursor(0, 1);// Second line first char
lcd.print(» «);
lcd.setCursor(0, 1);// Second line first char
digitalWrite(ledPin, HIGH); // set the LED on
sensorValue = analogRead(sensorPin); // read the value from the sensor:
digitalWrite(ledPin, LOW); // set the LED off
// Detecting battery type
BatVoltage = sensorValue*4.887;
if (BatVoltage > 4500){
lcd.print(«Warning high-V! «);
done = true;}
else if (BatVoltage > LiMinThreshold){
lcd.print(«Type:Li-Ion Bat «);
SelectedMinThreshold = LiMinThreshold;}
else if (BatVoltage > NmhMinThreshold){
lcd.print(«Type:NiMH/Cd Bat «);
SelectedMinThreshold = NmhMinThreshold;}
else{
lcd.print(«Unknown Bat V < 1»);
done = true;}
lcd.print(«V=»);
lcd.print(sensorValue*4.887); // print voltage value
Serial.print(«DT[ms]»);
Serial.print(«t»);
Serial.print(«Bat[mV]»);
Serial.print(«t»);
Serial.print(«Fet[mV]»);
Serial.println(«»);
delay(3000);
CL2();
PrevMillis = millis();
}
void loop() {
if (BatVoltage > SelectedMinThreshold && !done) {
digitalWrite(ledPin, HIGH); // set the LED on
sensorValue = analogRead(sensorPin); // read the value from the sensor:
sensor2Value = analogRead(sensor2Pin); // read the value from the FET:
FetVoltage = (sensor2Value*4.887);
BatVoltage = (sensorValue*4.887);
CL2();
lcd.print(«V=»);
lcd.print(BatVoltage); // print voltage value
lcd.print(«mV»);
//lcd.print(FetVoltage); // print voltage value
TotalCurrent=TotalCurrent+MillisPassed/1000*(BatVoltage-FetVoltage)/2.2/3.6;
lcd.print(» I=»);
lcd.print(TotalCurrent/1000);
lcd.print(«mAH «);
delay(1000);
MillisPassed = millis()- PrevMillis;
PrevMillis = millis();
Serial.print(int(MillisPassed));
Serial.print(«t»); // prints a tab
Serial.print(BatVoltage);
Serial.print(«t»); // prints a tab
Serial.print(FetVoltage);
Serial.println(«»); // prints a tab
CL2();
}
else
{
done=true;
digitalWrite(ledPin, LOW); // set the LED off — stop loading
lcd.setCursor(0, 0);// First line first char
lcd.print(«Bat Power Tester [DONE] «); // Print a message to the LCD.
CL2();//clear line 2
sensorValue = analogRead(sensorPin); // read the value from the sensor:
BatVoltage = (sensorValue*4.887);
lcd.setCursor(0, 1);// Second line first char
lcd.print(«V=»);
lcd.print(BatVoltage); // print voltage value
lcd.print(«mV I=»);
lcd.print(TotalCurrent/1000);
lcd.print(«mAH «);
for (int i=0; i<100 ; i++){
digitalWrite(SPKPin, HIGH);
delay(1);
digitalWrite(SPKPin, LOW);
delay(1);
}
delay(1000);
}
}
Схема подключения LCD к Arduino — стандартная. Посмотреть можно на официальном сайте по Arduino.