Arduino Tester baterije s WEB korisničkim sučeljem .: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

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 niti redoslijed izvršavanja svojih zadataka.

Korak 1: Uvod

Radim projekt za mjerenje stanja baterija različitih kapaciteta i napona metodom: Dvoslojno istosmjerno opterećenje. Ova se metoda 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 unutarnji otpor, a time i njegovo stanje.

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

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

Korak 2: Što ćemo mjeriti i kako

Unutarnji otpor.

Svaka prava baterija ima unutarnji 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 opskrbiti više struje i zadržati hladnoću, međutim, baterija s visokim otporom uzrokuje zagrijavanje baterije i pad napona pod opterećenjem, izazivajući rano gašenje.

Unutarnji 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) tijekom 10 sekundi, a zatim slijedi veća struja (2 ° C) tijekom 3 sekunde (vidi sliku 2); Ohmov zakon izračunava vrijednosti otpora. Vrednovanje signala napona 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, postoje mnoge metode 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.

Unutarnji otpor se nalazi pomoću relacije

Gdje

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

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

2-napon izmjeren tijekom velike struje i kraćeg vremena;

? 1 - struja tijekom dužeg vremenskog trenutka;

? 2 - Struja tijekom kraćeg vremena.

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 s 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 s opterećenjem za odvod 4mA, a drugi 40mA. Ta varijanta nije bila prikladna za budućnost budući da su htjeli mjeriti druge baterije različitog kapaciteta, pa je za tu shemu bio potreban veliki broj otpornika i tranzistora.

Krug s izvorom struje prikazan je na slici 3. Učestalost PWM signala s pina 5 Arduino ploče je 940Hz, stoga je Fc niskopropusnog filtra (LPF) 8 Hz, što znači da je prvi harmonik PWM signal (940Hz) bit će oslabljen 20dB jer RC filteri osiguravaju 10 dB slabljenja po desetljeću (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), sučelje 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 gumba, oni su u korisničkom sučelju na računalu.

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 za sada iznimno jednostavno, jer izvršava samo mjerenje unutarnjeg otpora, u budućnosti će obavljati više funkcija.

Prva stranica ima padajući popis s kojeg korisnik odabire napon baterije koju će 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 (gumb START) mjerenje. Ovaj LED dio zasad 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 istoj stranici prikazuje se obrazac Rezultati mjerenja kada Arduino ploča šalje rezultate ispitivanja baterije, a tipke START i CANCEL su skrivene. Tipka BACK se koristi za početak ispitivanja druge baterije.

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

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

I Arduino skica, BatteryTester.ino.

Kad je rezultirajući unutarnji otpor 2 puta veći od početnog (nova baterija), baterija je loša. To jest, ako baterija koja se testira ima 10 Ohma ili više, a prema specifikacijama ova vrsta baterije treba imati 5 Ohma, ta je baterija loša.

Ovaj korisnički interfejs testiran je s FireFoxom i Googleom bez problema. Instalirao sam xampp i wampp i dobro radi u oba.

Korak 5: Zaključak

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

Sljedeći korak ovog razvoja je dodavanje konektora i izmjena nekih dijelova kruga za testiranje 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 ispravak. 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.