Измеритель ёмкости аккумуляторов (Li-Ion/NiMH/NiCD/Pb)

 

Измеритель ёмкости 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 напряжения

График измерений Li-Ion аккумулятора:

График измерений Li-Ion аккумулятора

Таблица замеров

Все графики сформированны из текстового документа, с значениями измерений, на ПК.

Начало начал – Arduino

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

FET-транзистор с резистором 10 Ватт

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.

Внешний вид измерителя

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.

Внешний вид измерителя

Цикл разряда аккумулятора длится 30-120 минут. Длительность цикла зависит от емкости аккумулятора.

Схема управления нагрузкой

Параллельно резистору подключаются 2 A/D контакта.
Vr = Vbat-Vfet.

Программа

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
#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.

Оригинал статьи