Arduino -akkutesteri WEB -käyttöliittymällä: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Nykyään elektroniset laitteet käyttävät vara -paristoja säästääkseen tilan, jossa toiminta jäi, kun laite sammutettiin tai kun laite sammutettiin vahingossa. Käynnistyessään käyttäjä palaa paikkaan, jossa hän jäi, eikä tuhlaa aikaa eikä tehtävien suoritusjärjestystä.

Vaihe 1: Johdanto

Teen projektin eri kapasiteetin ja jännitteen paristojen tilan mittaamiseksi menetelmällä: Kaksitasoinen tasavirtakuorma. Tämä menetelmä koostuu pienestä virrasta akusta 10 sekunnin ajan ja korkeasta virrasta 3 sekunnin ajan (IEC 61951-1: 2005 -standardit). Tästä mittauksesta lasketaan sisäinen vastus ja siten sen tila.

Työasema koostuu useista liittimistä, yksi kullekin akkutyypille, ja PC. Tätä varten tarvitaan käyttöliittymä (UI). Tämän opetusohjelman tärkein osa on käyttöliittymä, koska muissa ohjeissa on kuvattu nämä akun testausmenetelmät. Kokeilin Processingia ja sain hyviä tuloksia, mutta päätin tehdä oman ohjelmistoni käyttämällä paikallista verkkopalvelinta ja hyödyntää HTML: n, CSS: n ja php: n mahdollisuuksia.

Tiedetään, että on erittäin vaikeaa lähettää tietoja Arduinosta Windows -tietokoneeseen, mutta lopulta onnistuin. Kaikki ohjelmat sisältyvät tähän opetusohjelmaan.

Vaihe 2: Mitä aiomme mitata ja miten

Sisäinen vastus.

Jokaisella todellisella akulla on sisäinen vastus. Oletamme aina, että se on ihanteellinen jännitelähde, toisin sanoen voimme saada paljon virtaa pitämällä nimellisjännitteen vakiona. Akun koko, kemialliset ominaisuudet, ikä ja lämpötila vaikuttavat kuitenkin siihen, kuinka paljon virtaa akku pystyy tuottamaan. Tämän seurauksena voimme luoda paremman mallin akusta, jossa on ihanteellinen jännitelähde ja sarjavastus, kuten kuvassa 1 on esitetty.

Akku, jolla on alhainen sisäinen vastus, pystyy toimittamaan enemmän virtaa ja pitää kylmänä, mutta korkea vastusakku saa akun lämpenemään ja jännitteen laskemaan kuormituksen alaisena, mikä laukaisee varhaisen sammutuksen.

Sisäinen vastus voidaan laskea purkauskäyrän kahden pisteen antamasta virta-jännite-suhteesta.

Kaksitasoinen DC-kuormitusmenetelmä tarjoaa vaihtoehtoisen menetelmän soveltamalla kahta peräkkäistä purkauskuormaa, joilla on eri virta ja aika. Akku purkautuu ensin pienellä virralla (0,2 ° C) 10 sekunnin ajan, jota seuraa korkeampi virta (2 ° C) 3 sekunnin ajan (katso kuva 2); Ohmin laki laskee vastusarvot. Jännitteen allekirjoituksen arvioiminen kahdessa kuormitusolosuhteessa tarjoaa lisätietoja akusta, mutta arvot ovat ehdottomasti resistiivisiä eivätkä paljasta varaustilaa (SoC) tai kapasiteetti -arvioita. Kuormitustesti on ensisijainen menetelmä akkuille, jotka syöttävät tasavirtakuormia.

Kuten aiemmin mainittiin, on olemassa monia menetelmiä paristojen mittaamiseksi, jotka on käsitelty muissa ohjeissa ja jotka voidaan toteuttaa Arduinolla, mutta tässä tapauksessa, vaikka se ei tarjoa täydellistä arviota akun tilasta, se antaa arvot, jotka voidaan käytetään arvioimaan tulevaa käyttäytymistään.

Sisäinen vastus löydetään käyttämällä suhdetta

Missä

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

1-jännite mitataan pienen virran aikana ja pidemmän ajan kuluessa;

2-jännite mitattuna suuren virran ja lyhyemmän ajan kuluessa;

? 1 - Nykyinen pidemmän ajan kuluessa;

? 2 - Nykyinen lyhyemmän ajanjakson aikana.

Vaihe 3: Piiri

Piiri on virtalähde, joka kuluttaa 0,2C (tässä tapauksessa 4mA) ja 2C (tässä tapauksessa 40mA) paristoista käyttäen vain yhtä piiriä, jota ohjataan Arduinon PWM -signaalilla. Tällä tavalla on mahdollista mitata kaikki vara -akut, joiden C = 20 mAh, riippumatta niiden jännitteestä alueella 1,2 V - 4,8 V ja myös muista, eri kapasiteetilla olevista akuista. Ensimmäisessä versiossa käytin kahta transistoria kuormalla tyhjentämään 4 mA ja muut 40 mA. Tämä vaihtoehto ei sopinut tulevaisuuteen, koska he halusivat mitata muita paristoja, joilla on eri kapasiteetti, ja tämä järjestelmä vaati suuren määrän vastuksia ja transistoreita.

Virtapiirillä varustettu piiri on esitetty kuvassa 3. PWM -signaalin taajuus Arduino -kortin nastasta 5 on 940 Hz, joten alipäästösuodattimen (LPF) Fc on 8 Hz, mikä tarkoittaa, että PWM -signaali (940 Hz) vaimennetaan 20 dB, koska RC -suodattimet tuottavat 10 dB vaimennusta vuosikymmenessä (joka 10 kertaa Fc - vaimennus on 10 dB 80 Hz: ssä ja 20 dB 800 Hz: ssä). IRFZ44n -transistori on ylisuuri, koska tulevaisuudessa testataan suurempia kapasiteetteja. LM58n, kaksi operaatiovahvistinta (OA), on rajapinta Arduino -kortin ja IRFZ44n: n välillä. LPF asetettiin kahden operaatiovahvistimen väliin, jotta varmistettiin hyvä irrotus mikroprosessorin ja suodattimen välillä. Kuvassa 3 Arduinon nasta A1 on kytketty transistorin IRFZ44n lähteeseen akun virran tarkistamiseksi.

Piiri koostuu 2 osasta, Arduino UNO -levyn alapuolella ja nykyisen lähteen yläpuolella, kuten seuraavassa kuvassa näkyy. Kuten näette, tässä piirissä ei ole kytkimiä eikä painikkeita, ne ovat tietokoneen käyttöliittymässä.

Tämä piiri mahdollistaa myös akun kapasiteetin mittaamisen mAh: ssa, koska siinä on virtalähde ja Arduino -kortissa on ajastin.

Vaihe 4: Ohjelmat

Kuten edellä mainittiin, sovelluksen toisella puolella on käyttöliittymä, joka on tehty HTML: llä, CSS: llä ja toisella puolella Arduino -luonnos. Käyttöliittymä on toistaiseksi erittäin yksinkertainen, koska se suorittaa vain sisäisen vastuksen mittaamisen, ja tulevaisuudessa se suorittaa enemmän toimintoja.

Ensimmäisellä sivulla on avattava luettelo, josta käyttäjä valitsee mitattavan akun jännitteen (kuva 4). Ensimmäisen sivun HTML -ohjelma, nimeltään BatteryTesterInformation.html. Kaikkien akkujen kapasiteetti on 20 mAh.

Toinen sivu, BatteryTesterMeasurement.html.

Toisella sivulla akku on kytketty ilmoitettuun liittimeen ja aloita mittaus (START -painike). Tällä hetkellä tämä ledi ei sisälly toimitukseen, koska siinä on vain yksi liitin, mutta tulevaisuudessa niissä on enemmän liittimiä.

Kun START -painiketta napsautetaan, kommunikointi Arduino -kortin kanssa alkaa. Tällä sivulla näkyy Mittaustulokset -lomake, kun Arduino -kortti lähettää akkutestin tulokset ja START- ja CANCEL -painikkeet ovat piilossa. BACK -painiketta käytetään toisen akun testin aloittamiseen.

Seuraavan ohjelman, PhpConnect.php, tehtävä on muodostaa yhteys Arduino -korttiin, lähettää ja vastaanottaa tietoja Arduino -levyiltä ja verkkopalvelimelta.

Huomautus: Lähetys tietokoneesta Arduinoon on nopeaa, mutta lähetys Arduinosta tietokoneeseen viivästyy 6 sekuntia. Yritän ratkaista tämän ärsyttävän tilanteen. Ole hyvä, kaikki apu on erittäin tervetullutta.

Ja Arduinon luonnos, BatteryTester.ino.

Kun tuloksena oleva sisäinen vastus on 2 kertaa suurempi kuin alkuperäinen (uusi akku), akku on huono. Toisin sanoen, jos testattavan akun teho on vähintään 10 ohmia ja tämän tyyppisen akun pitäisi olla 5 ohmia, se on huono.

Tämä käyttöliittymä testattiin FireFoxin ja Googlen kanssa ilman ongelmia. Asensin xamppin ja wamppin ja se toimii hyvin molemmissa.

Vaihe 5: Johtopäätös

Tällaisella kehityksellä, jossa käytetään tietokoneen käyttöliittymää, on monia etuja, koska sen avulla käyttäjä voi helpommin ymmärtää tekemänsä työn ja välttää kalliiden komponenttien käyttöä, jotka vaativat mekaanista vuorovaikutusta, mikä tekee heistä alttiita taukoille.

Tämän kehityksen seuraava askel on lisätä liittimiä ja muokata joitain piirin osia muiden akkujen testaamiseksi ja lisätä myös akkulaturi. Tämän jälkeen piirilevy suunnitellaan ja tilataan.

Käyttöliittymään tulee lisää muutoksia sisältämään akkulaturin sivu

Kaikki ideat, parannukset tai korjaukset älä epäröi kommentoida tämän työn parantamiseksi. Toisaalta, jos sinulla on kysyttävää, kysy minulta, vastaan siihen mahdollisimman nopeasti.