Arduino Tester baterije sa WEB korisničkim sučeljem .: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Danas elektronička oprema koristi rezervne baterije za spremanje stanja u kojem je rad bio isključen kada je oprema isključena ili kada je oprema slučajno isključena. Prilikom uključivanja korisnik se vraća na mjesto na kojem je boravio i ne gubi vrijeme ni redoslijed izvršavanja svojih zadataka.

Korak 1: Uvod

Radim projekt za mjerenje stanja baterija različitih kapaciteta i napona metodom: Dvoslojno istosmjerno opterećenje. Ova metoda se sastoji od povlačenja male struje iz baterije u trajanju od 10 sekundi i velike struje u trajanju od 3 sekunde (IEC 61951-1: 2005 standardi). Iz ovog mjerenja izračunava se unutrašnji otpor, pa otuda i njegovo stanje.

Radna stanica će se sastojati od nekoliko konektora, po jednog za svaku vrstu baterije, i računara. Za to je potrebno korisničko sučelje (UI). Najvažniji dio ovog vodiča je korisničko sučelje jer su u drugim instrukcijama opisane ove metode ispitivanja baterije. Probao sam Processing i dobio dobre rezultate, ali sam odlučio napraviti vlastiti softver koristeći lokalni web server i iskoristiti potencijal HTML -a, CSS -a i php -a.

Poznato je da je vrlo teško slati informacije s Arduina na Windows PC, ali na kraju sam uspio. Svi programi su uključeni u ovaj vodič.

Korak 2: Šta ćemo mjeriti i kako

Unutrašnji otpor.

Svaka prava baterija ima unutrašnji otpor. Uvijek pretpostavljamo da je to idealan izvor napona, odnosno da možemo dobiti mnogo struje održavajući nominalni napon konstantnim. Međutim, veličina baterije, kemijska svojstva, starost i temperatura utječu na količinu struje koju baterija može izvoriti. Kao rezultat toga, možemo stvoriti bolji model baterije s idealnim izvorom napona i otpornikom u nizu, kao što je prikazano na slici 1.

Baterija s niskim unutarnjim otporom može opskrbljivati više struje i održava je hladnom, međutim, baterija s visokim otporom uzrokuje zagrijavanje baterije i pad napona pod opterećenjem, izazivajući rano isključivanje.

Unutrašnji otpor može se izračunati iz odnosa struje i napona danog u dvije točke krivulje pražnjenja.

Dvoslojna metoda istosmjernog opterećenja nudi alternativnu metodu primjenom dva uzastopna opterećenja pražnjenja različitih struja i vremenskih trajanja. Baterija se prvo prazni pri niskoj struji (0,2 ° C) 10 sekundi, a zatim slijedi veća struja (2 ° C) 3 sekunde (vidi sliku 2); Ohmov zakon izračunava vrijednosti otpora. Procjena naponskog potpisa u dva uvjeta opterećenja nudi dodatne informacije o bateriji, ali vrijednosti su strogo otporne i ne otkrivaju stanje napunjenosti (SoC) ili procjene kapaciteta. Test opterećenja je poželjna metoda za baterije koje napajaju istosmjerna opterećenja.

Kao što je prethodno rečeno, postoji mnogo metoda mjerenja baterija koje se tretiraju u drugim instrukcijama i koje se mogu implementirati s Arduinom, ali u ovom slučaju, iako ne nudi potpunu procjenu stanja baterije, daje vrijednosti koje se mogu koriste za procjenu njihovog budućeg ponašanja.

Unutrašnji otpor se nalazi pomoću relacije

Gde

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

? 1-Napon se mjeri tokom male struje i dužeg vremenskog trenutka;

? 2-Napon mjeren tokom velike struje i kraćeg vremena;

? 1 - struja tokom dužeg vremenskog perioda;

? 2 - Struja u kraćem vremenskom periodu.

Korak 3: Krug

Krug je izvor struje koji crpi 0,2C (u ovom slučaju 4mA) i 2C (u ovom slučaju 40mA) iz baterija koristeći samo jedan krug upravljan PWM signalom iz Arduina. Na ovaj način moguće je mjeriti sve rezervne baterije sa C = 20mAh, bez obzira na njihov napon u rasponu od 1,2V do 4,8V, kao i druge baterije različitog kapaciteta. U prvoj verziji koristio sam dva tranzistora svaki sa opterećenjem za odvod 4mA, a drugi 40mA. Ta varijanta nije bila prikladna za budućnost jer su htjeli mjeriti druge baterije različitog kapaciteta, pa je za ovu shemu bio potreban veliki broj otpornika i tranzistora.

Krug sa izvorom struje prikazan je na slici 3. Učestalost PWM signala sa pina 5 Arduino ploče je 940Hz, zato je Fc niskopropusnog filtera (LPF) 8 Hz, što znači da je prvi harmonik PWM signal (940Hz) bit će oslabljen 20dB jer RC filteri osiguravaju 10 dB slabljenja po deceniji (svakih 10 puta Fc - slabljenje će biti 10dB na 80Hz i 20dB na 800Hz). Tranzistor IRFZ44n je prevelik jer će se u budućnosti testirati baterije većeg kapaciteta. LM58n, dvostruko operativno pojačalo (OA), interfejs je između Arduino ploče i IRFZ44n. LPF je umetnut između dva operativna pojačala kako bi se osiguralo dobro razdvajanje između mikroprocesora i filtera. Na slici 3, pin A1 Arduina spojen je na izvor tranzistora IRFZ44n radi provjere struje izvučene iz baterije.

Krug se sastoji od 2 dijela, ispod Arduino UNO ploče i iznad trenutnog izvora, kao što je prikazano na sljedećoj fotografiji. Kao što vidite, u ovom krugu nema prekidača niti dugmadi, oni su u korisničkom interfejsu na računaru.

Ovaj krug također omogućuje mjerenje kapaciteta baterije u mAh budući da ima izvor struje, a Arduino ploča ima mjerač vremena.

Korak 4: Programi

Kao što je gore spomenuto, aplikacija ima, s jedne strane, korisničko sučelje napravljeno s HTML -om, CSS -om, a s druge strane Arduino skicu. Sučelje je trenutno izuzetno jednostavno, jer izvršava samo mjerenje unutarnjeg otpora, u budućnosti će obavljati više funkcija.

Prva stranica ima padajuću listu, odakle korisnik bira napon baterije koju treba mjeriti (slika 4). HTML program prve stranice naziva se BatteryTesterInformation.html. Sve baterije imaju kapacitet od 20 mAh.

Druga stranica, BatteryTesterMeasurement.html.

Na drugoj stranici baterija je spojena na naznačeni konektor i započinje (tipka START) mjerenje. Ovaj LED dio trenutno nije uključen jer ima samo jedan konektor, ali će u budućnosti imati više konektora.

Nakon što pritisnete gumb START, počinje komunikacija s Arduino pločom. Na ovoj istoj stranici obrazac Rezultati mjerenja prikazuje se kada Arduino ploča šalje rezultate ispitivanja baterije, a tipke START i OTKAŽI su skrivene. Tipka BACK se koristi za početak testiranja druge baterije.

Funkcija sljedećeg programa, PhpConnect.php, je povezivanje s Arduino pločom, prijenos i primanje podataka s Arduino ploča i web servera.

Napomena: Prijenos s računala na Arduino je brz, ali prijenos s Arduina na PC ima kašnjenje od 6 sekundi. Pokušavam riješiti ovu neugodnu situaciju. Molimo svaku pomoć.

I Arduino skica, BatteryTester.ino.

Kada je rezultirajući unutrašnji otpor 2 puta veći od početnog (nova baterija), baterija je loša. To znači da ako testirana baterija ima 10 Ohma ili više, a prema specifikacijama ova vrsta baterije treba imati 5 Ohma, ta je baterija loša.

Ovaj korisnički interfejs testiran je sa FireFox -om i Googleom bez problema. Instalirao sam xampp i wampp i dobro radi u oba.

Korak 5: Zaključak

Ova vrsta razvoja pomoću korisničkog sučelja na računaru ima mnoge prednosti jer omogućuje korisniku lakše razumijevanje posla koji obavljaju, kao i izbjegavanje upotrebe skupih komponenti koje zahtijevaju mehaničku interakciju, što ih čini podložnima lomovima.

Sljedeći korak u ovom razvoju je dodavanje konektora i izmjena nekih dijelova kola radi testiranja drugih baterija, te dodavanje punjača baterija. Nakon toga će se PCB projektirati i naručiti.

Korisničko sučelje će imati više izmjena kako bi uključilo stranicu punjača baterija

Molimo bilo koju ideju, poboljšanje ili ispravku ne ustručavajte se komentirati kako biste poboljšali ovaj rad. S druge strane, ako imate pitanja, pitajte me, ja ću vam odgovoriti što je brže moguće.