Arduino-Batteriekapazitätstester:Wie es funktioniert und warum Sie einen brauchen

Gefälschte NiMH- und Lithium-Batterien haben den Markt überschwemmt. Sie werben mit höheren Kapazitäten als ihrem wahren Wert. Hier kommt also der Arduino-Batteriekapazitätstester ins Spiel, um den Unterschied zu erkennen.

Außerdem eignet sich das Gerät zur Überprüfung der Kapazität wiedergewonnener 18650-Laptop-LED-Akkus.

Aber wie funktioniert das Gerät? Wieso brauchst du es? Dieser Artikel wird all diese Fragen beantworten, detaillierte Schritte zum Bau des Geräts hervorheben und vieles mehr.

Fangen wir an.

Warum brauchen Sie einen Batteriekapazitätstester?

Die Batterieleistung ist in der Regel höher als ihre Kapazität, und die Zellen altern tendenziell. Wenn Sie also den wesentlichen Teil der Batteriewartung durchführen möchten, ist es wichtig, sich einen Batteriekapazitätstester zu besorgen. Und wenn Sie diesen Test durchführen, wissen Sie, wie viel Energie noch in Ihrem Akku gespeichert ist.

Darüber hinaus hilft es Ihnen zu wissen, wie viel Strom Ihre Batterie bei einer bestimmten Endspannung für eine bestimmte Zeit liefern kann.

Weitere Vorteile sind:

• Es hilft Ihnen zu wissen, wann Sie Ihre Batterie ersetzen müssen.
• Sie erhalten einen Einblick in fehlerhafte Intercell- und schwache Zellverbinder.
• Es hilft Ihnen, die Position Ihres Akkus auf seiner vorhersagbaren Lebensdauerkurve zu ermitteln.

Wie funktioniert ein Batteriekapazitätstester?

Ein Batteriekapazitätstester arbeitet, indem er einer Batterie über einen bestimmten Zeitraum elektrische Kapazität entnimmt. Die Energiemenge, die das Gerät der Batterie entzieht, entspricht also der Nennleistung der Batterie in Amperestunden.

Unterschiedliche Batterien haben unterschiedliche Entladegrenzen. Beispielsweise haben Blei-Säure-Batterien 1,67 V pro Zelle. Blei-Säure-Batterien haben jedoch eine Grenze von 1,0 V pro Zelle. Wenn Sie diese Batterien verwenden, sollten Sie daher eine Mindestentladung von 20 V und eine Nennspannung von 24 V haben.

Das Gerät gibt Ihnen möglicherweise nicht die genaue Kapazität Ihres Akkus an. Stattdessen erzeugt es eine Leistung, die seiner Nennleistung in Amperestunden entspricht. Ihr Akku ist also nützlich, wenn er für eine Stunde Entladung eine Kapazität von über 80 % hat.

Ein idealer Batteriekapazitätstester stellt sicher, dass er über einen vollständigen Entladezeitraum einen regelmäßigen Strom der Amperezahl Ihrer Batterie aufrechterhält. Und der reguläre Strom bleibt auch dann erhalten, wenn sich der Batterieanschluss ändert.

Außerdem hilft der dynamische Kapazitätstester, den Entladestrom konstant zu halten, indem er den Lastwiderstand einer Batterie basierend auf der Spannung ändert. Wenn also die Entladung beginnt, ändert sich der Lastwiderstand dynamisch, um den erforderlichen Strom aufrechtzuerhalten. Außerdem bietet das Gerät einen Widerstandswert bei der Klemmenspannung.

DIY-Arduino-Batteriekapazitätstester

Hier konzentrieren wir uns in diesem Abschnitt auf die Erstellung eines Arduino-betriebenen Batteriekapazitätstesters zum Selbermachen. Sie können dieses Projekt von zu Hause aus ausführen, wenn Sie die folgenden Schritte gewissenhaft befolgen.

Die für das Projekt erforderlichen Tools und Komponenten

Werkzeuge

• Abisolierzange
• Lötkolben
• Wirecutter

Wirecutter

• Zangenmeter

Strommesszange

• Heißluftgebläse
• Multimeter

Multimeter

Komponenten

• Kühlkörper
• Taste drücken
• Keramischer Ohm-Widerstand
• Leiterplatte

Leiterplatte

• Operationsverstärker LM358
• Kondensator 220uF
• Schraubklemme
• Drucktastenkappe
• PCB-Abstand
• Arduino-Nano

Arduino Nano

• Kondensator 100nF
• OLED-Display (0,96 Zoll)
• Prototyp-Board
• Leistungswiderstände (1M und 4,7K)
• Wärmeschrumpfschlauch
• LM385BZ_1.2 HF-Spannungsreferenz

Schritte

1. Zeichnen Sie den Schaltplan des Batteriekapazitätstesters und teilen Sie ihn in fünf Abschnitte auf

1. Summerschaltung :Sie können diese Summerschaltung verwenden, um den Beginn und das Ende dieses Projekts zu benachrichtigen. Außerdem verschmilzt ein digitaler Arduino-Pin mit dem 5-Volt-Summer.

2. Batteriespannungskreis :Der analoge Arduino-Pin misst die Batteriespannung. Mit C3- und C4-Kondensatoren können Sie problemlos Rauschen aus dem Dauerstrom-Lastkreis filtern und die Leistung der ADC-Wandlung verringern.

3. Stromversorgungskreis :Es besteht aus einer 9-Volt-DC-Buchse und wird mit zwei Kondensatoren geliefert; C1 und C2. Der Arduino-Pin (Vin) ist mit dem Leistungsausgang (Vout) verbunden, und der Arduino-Spannungsregler senkt den Strom auf 5 Volt.

4. Dauerstrom-Lastkreis :Der Operationsverstärker LM358 mit zwei Operationsverstärkern ist das Schlüsselelement dieser Schaltung. R2 und C6 stellen Leistungswiderstände mit einem Tiefpassfiltermechanismus dar, der das von Arduino Pin D10 erzeugte PWM-Signal entfernt.

5. UI-Schaltung :In erster Linie verfügt diese Schaltung über ein 0,96-Zoll-Display und zwei Drucktasten (nach unten und nach oben zu Drucktasten zum Verringern und Erhöhen der Impulsbreite von PWM). C7 und C8 eignen sich perfekt für entprellende Drucktasten, während R4 und R3 Pull-Up-Widerstände darstellen, die für die Abwärts- und Aufwärts-Drucktasten geeignet sind.

2. Wie es funktioniert

Die OpAmp-Eingänge Pin 2 und Pin 3 sind ein einheitlicher Verstärker für dieses Projekt. Um das MOSFET-Gate zu öffnen, müssen Sie die Spannung des nichtinvertierenden Eingangs durch Feinabstimmung des PWM-Signals festlegen.

Der Strom tritt also in R1 ein, wenn der MOSFET einschaltet, während er einen Spannungsabfall erzeugt, der dem OpAmp eine negative Rückkopplung gibt. Dieses System ermöglicht, dass die nicht-invertierenden und Eingangsspannungen ähnlich der MOSFET-Steuerung sind. Außerdem ist der Strom des Lastwiderstands direkt proportional zur nicht invertierenden Eingangsspannung des Operationsverstärkers.

3. Berechnung der Batteriekapazität

Die zur Berechnung der Batteriekapazität erforderliche Formel lautet wie folgt:

• mAh =I x T

In der obigen Gleichung;

• mAh =Akkukapazität
• I =Strom (mA)
• T =Zeit (Stunden)

Der Entladestrom ist aufgrund des Dauerstrom-Lastkreises während des gesamten Tests stabil.

4. Erstellen der Schaltung für den Arduino Battery Tester

Schließen Sie zuerst die Schaltung an ein Steckbrett an, um zu sehen, ob es funktioniert. Wenn dies der Fall ist, führen Sie das Komponentenlöten auf der Prototyp-Leiterplatte durch.

Hier sind Schritte, die Sie befolgen können, um hervorragende Ergebnisse zu erzielen:

• Installieren Sie den Nano, indem Sie den Buchsenleistenstift mit einer Diagonalzange teilen, sodass Sie 15 Stifte für jedes Teil erhalten. Stellen Sie dann sicher, dass beide Teile richtig in den Arduino nano passen.

• Schneiden Sie die 4-polige Buchsenleiste und verwenden Sie sie, um das OLED-Display an die Platine zu löten

• Fügen Sie anschließend die restlichen Komponenten und Anschlüsse durch Löten mit der Platine zusammen. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie farbige Drähte verwenden, um sie auf den Schaltplänen besser unterscheiden zu können.

5. Zeigen Sie den OLED-Bildschirm an

Verwenden Sie den OLED-Monitor mit einer Auflösung von 128 x 64 und 0,96 Zoll, um die Kapazität, Batteriespannung und Entladespannung anzuzeigen. SDA und SCL sind die beiden Pins, die für die Kommunikation im Arduino Uno benötigt werden.

Um Parameter anzuzeigen, verwenden Sie die Adafruit_SSD1306-Bibliothek, die Sie auf GitHub erhalten können. Führen Sie nach der Installation die folgenden Verbindungen in dieser Reihenfolge aus:

• 5 V an VCC
• A4 an SDA
• Masse zu Masse
• A5 zu SCL
• Arduino zu OLED

6. Installieren Sie die Abstandshalter und schließen Sie den Summer für Warnmeldungen an

Der Piezo-Summer ist die erforderliche Komponente für die Warnmeldung während des gesamten Tests. Es kommt mit zwei Terminals; ein längeres positives Bein und ein kürzeres negatives Bein. Außerdem hat der Summer einen Aufkleber mit den positiven und negativen Anschlüssen.

Wenn auf der Prototypenplatine kein Platz zum Einsetzen des Summers vorhanden ist, können Sie ihn mit zwei Drähten mit der Hauptplatine verbinden.

Hier sind die erforderlichen Verbindungen:

• GND zum Minuspol
• Arduino zum Summer
• Pluspol an D9

Installieren Sie anschließend die Abstandshalter, indem Sie sie an die Platine löten. So haben Sie mehr Platz für Drähte und Lötstellen.

7. Entwerfen Sie Ihr PCB

Verwenden Sie als Nächstes die EasyEDA-Online-App, um einen Schaltplan für Ihre Leiterplatte zu entwerfen.

Mit der schematischen Zeichnung können Sie beginnen, Ihre Leiterplattenkomponenten auf kleinstem Raum ordentlich anzuordnen. Wenn Sie beabsichtigen, die Platine in einem Gehäuse zu platzieren, vergewissern Sie sich, dass es mit Befestigungslöchern ausgestattet ist.

Führen Sie dann das Routing auf der Leiterplatte mit einem Tracking-Tool durch. Der Prozess beinhaltet das Verbinden aller Komponenten, um Überlappungen zu vermeiden.

Wenn Sie Text hinzufügen möchten, verwenden Sie eine Seidenschicht auf der Tafel. Sie können auch ein Logobild auf die Tafel drucken, wenn Sie möchten.

8. Leiterplattenbestückung

Um die Komponenten und Teile auf der Leiterplatte zusammenzubauen, benötigen Sie ein Multimeter, einen Lötkolben und eine Zange. Als Faustregel gilt, die Platinenlötung nach der Höhe des einzelnen Bauteils oder Teils auszuführen.

Hier sind die Schritte zum Zusammenbau:

• Führen Sie die Beine der Komponenten in die PCB-Löcher ein und drehen Sie die PCB um.
• Als nächstes führen Sie die Lötkolbenspitze zu den Bauteilbeinen auf der Rückseite und löten die Verbindungen.
• Bringen Sie dann Blei an der Anschlussstelle des Pads an und decken Sie es ab, damit das Blei um die Komponentenschenkel fließen kann.

9. Arduino-Codes, -Software und -Bibliothek

In dieser Phase müssen Sie Bibliotheken und Arduino-Code herunterladen.

Hier sind also zwei Bibliotheken, die Sie herunterladen und installieren müssen:

• Adafruit_SSD1306
• JC_button

10. Machen Sie den Abschlusstest

Um einen abschließenden Test durchzuführen, laden Sie einen Akku mit einem guten Ladegerät auf. Verbinden Sie anschließend dieselbe Batterie mit einem Batterieanschluss, bevor Sie den Strom gemäß Ihren Anforderungen anlegen und die AUF-Taste mindestens 10 Sekunden lang gedrückt halten. An diesem Punkt hören Sie einen Benachrichtigungston, um den Beginn Ihres Testverfahrens zu bestätigen.

Überprüfen Sie beim Testen des DIY-Arduino-Batteriekapazitätstesters alle Parameter auf dem OLED-Display. Während des Tests werden Sie feststellen, dass sich der Akku entlädt, bis er einen Schwellenwert von 3,2 Volt erreicht, wodurch verzögerte Pieptöne zu hören sind.

Häufig gestellte Fragen

Wie testet man die Kapazität einer Batterie?

Schließen Sie den Batteriekondensatortester an den negativen und positiven Kontakt Ihrer Batterie an; Es funktioniert durch Hinzufügen von Last. Dann wird es den Strom und die Spannung der Batterie beobachten. Typischerweise bieten Batterietester genaue Messwerte basierend auf dem Batterietyp, den sie lesen.

Wie überwachen Sie die Batterie auf Arduino?

Verbinden Sie Ihre Batterie mit dem Arduino Vin und Sie sehen die Spannung Ihrer Batterie auf dem Display.

Wie wird die Kapazität von Lithiumbatterien gemessen?

Sie können diese Kapazität in Ah (Amperestunden) messen. Wenn Sie also 1 Amperestunde haben, können Sie in einer Stunde 1 Ampere aus der Zelle ziehen.

Schlusswort  

Der Arduino-Batteriekapazitätstester ist ein hervorragendes Werkzeug, um Ihre Batterien in gutem Zustand zu halten. Sie können also wählen, ob Sie eines bauen oder kaufen möchten.

Stellen Sie dabei sicher, dass das Gerät mit Ihren Batterien kompatibel ist. Und die Funktionen sind für Ihre Bedürfnisse von Vorteil.

Also, was haltet ihr von dem Gerät? Bitte zögern Sie nicht, uns mit Ihren Fragen oder Anregungen zu kontaktieren.