DIY Arduino बैटरी क्षमता परीक्षक - V2.0: 11 चरण (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

आजकल नकली लिथियम और NiMH बैटरियां हर जगह हैं जो अपनी वास्तविक क्षमता से अधिक क्षमता वाले विज्ञापन द्वारा बेची जाती हैं। ऐसे में असली और नकली बैटरी में फर्क करना काफी मुश्किल होता है। इसी तरह, बचाई गई 18650 लैपटॉप बैटरियों में रखी गई क्षमता को जानना मुश्किल है। तो, बैटरी की वास्तविक क्षमता को मापने के लिए एक उपकरण की आवश्यकता होती है।

वर्ष 2016 में, मैंने "Arduino क्षमता परीक्षक - V1.0" पर एक निर्देशयोग्य लिखा है जो एक बहुत ही सीधा और सरल उपकरण था। पिछला संस्करण ओम्स लॉ पर आधारित था। परीक्षण की जाने वाली बैटरी को एक निश्चित अवरोधक के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है, वर्तमान और समय अवधि को Arduino द्वारा मापा जाता है और क्षमता की गणना रीडिंग (डिस्चार्ज करंट और समय) दोनों को गुणा करके की जाती है।

पुराने संस्करण का दोष यह था कि परीक्षण के दौरान, जैसे-जैसे बैटरी वोल्टेज कम होता है, करंट भी कम होता जाता है जो गणनाओं को जटिल और गलत बनाता है। इसे दूर करने के लिए, मैंने V2.0 बनाया है जिसे इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान करंट स्थिर रहेगा। मैंने इस उपकरण को MyVanitar. द्वारा मूल डिज़ाइन को प्रेरित करके बनाया है

क्षमता परीक्षक V2.0 की मुख्य विशेषताएं हैं:

1. AA / AAA NiMh / NiCd, 18650 Li-ion, Li-Polymer, और Li FePO4 बैटरी की क्षमता को मापने में सक्षम। यह 5V से कम रेटिंग वाली लगभग किसी भी प्रकार की बैटरी के लिए उपयुक्त है।

2. उपयोगकर्ता पुशबटन का उपयोग करके डिस्चार्ज करंट सेट कर सकते हैं।

3. OLED यूजर इंटरफेस

4. डिवाइस को इलेक्ट्रॉनिक लोड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है

02.12.2019 को अपडेट करें

अब आप PCBWay से एक किट में PCB और कंपोनेंट्स को एक साथ ऑर्डर कर सकते हैं

अस्वीकरण: कृपया ध्यान दें कि आप ली-आयन बैटरी के साथ काम कर रहे हैं जो अत्यधिक विस्फोटक और खतरनाक है। संपत्ति के किसी भी नुकसान, क्षति, या जीवन के नुकसान के लिए मुझे जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है अगर यह बात आती है। यह ट्यूटोरियल उन लोगों के लिए लिखा गया था जिन्हें रिचार्जेबल लिथियम-आयन तकनीक का ज्ञान है। यदि आप नौसिखिए हैं तो कृपया यह प्रयास न करें। सुरक्षित रहें।

आपूर्ति

प्रयुक्त अवयव

अब PCBWay से एक किट में इस प्रोजेक्ट को बनाने के लिए PCB और सभी घटकों को ऑर्डर करें

1.पीसीबी: पीसीबीवे

2. अरुडिनो नैनो: अमेज़न / बैंगगूड

3. Opamp LM358: अमेज़न / बैंगगूड

4. 0.96 OLED डिस्प्ले: Amazon / Banggood

5. सिरेमिक प्रतिरोधी: अमेज़ॅन / बैंगगूड

6. संधारित्र 100nF: अमेज़न / बैंगगूड

7. संधारित्र 220uF: अमेज़न / बैंगगूड

8. प्रतिरोधक 4.7K और 1M: Amazon / Banggood

9. पुश बटन: अमेज़न / बैंगगूड

10. पुश-बटन कैप: Aliexpress

11. स्क्रू टर्मिनल: अमेज़ॅन / बैंगगूड

12. प्रोटोटाइप बोर्ड: अमेज़न / बैंगगूड

13. पीसीबी स्टैंड-ऑफ: अमेज़ॅन / बैंगगूड

14. हीटश्रिंक टयूबिंग: अमेज़न / बैंगगूड

15. हीटसिंक: अलीएक्सप्रेस

उपकरणों का इस्तेमाल

1. सोल्डरिंग आयरन: अमेज़न / बैंगगूड

2. क्लैंप मीटर: अमेज़ॅन / बैंगगूड

3. मल्टीमीटर: अमेज़न / बैंगगूड

4. हॉट एयर ब्लोअर: अमेज़न / बैंगगूड

5. वायर कटर: अमेज़न / बैंगगूड

6. वायर स्ट्रिपर: अमेज़न / बैंगगूड

चरण 1: योजनाबद्ध आरेख

संपूर्ण योजनाबद्ध को निम्नलिखित अनुभागों में विभाजित किया गया है:

1. बिजली आपूर्ति सर्किट

2. लगातार चालू लोड सर्किट

3. बैटरी वोल्टेज मापन सर्किट

4. यूजर इंटरफेस सर्किट

5. बजर सर्किट

1. बिजली आपूर्ति सर्किट

बिजली आपूर्ति सर्किट में एक डीसी जैक (7-9V) और दो फिल्टर कैपेसिटर C1 और C2 होते हैं। बिजली उत्पादन (विन) Arduino पिन विन से जुड़ा है। यहां मैं वोल्टेज को 5V तक कम करने के लिए Arduino ऑन-बोर्ड वोल्टेज रेगुलेटर का उपयोग कर रहा हूं।

2. लगातार चालू लोड सर्किट

सर्किट का मुख्य घटक Op-amp LM358 है जिसमें दो परिचालन एम्पलीफायर होते हैं। Arduino पिन D10 से PWM सिग्नल को लो-पास फिल्टर (R2 और C6) द्वारा फ़िल्टर किया जाता है और दूसरे ऑपरेशनल एम्पलीफायर को फीड किया जाता है। दूसरे ऑप-एम्प का आउटपुट वोल्टेज फॉलोअर कॉन्फ़िगरेशन में पहले ऑप-एम्प से जुड़ा होता है। LM358 को बिजली की आपूर्ति एक डिकूपिंग कैपेसिटर C5 द्वारा फ़िल्टर की जाती है।

पहला op-amp, R1, और Q1 एक निरंतर चालू लोड सर्किट का निर्माण करता है। तो अब हम PWM सिग्नल पल्स चौड़ाई को बदलकर लोड रेसिस्टर (R1) के माध्यम से करंट को नियंत्रित कर सकते हैं।

3. बैटरी वोल्टेज मापन सर्किट

बैटरी वोल्टेज को Arduino एनालॉग इनपुट पिन A0 द्वारा मापा जाता है। दो कैपेसिटर C3 और C4 का उपयोग निरंतर चालू लोड सर्किट से आने वाले शोर को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है जो ADC रूपांतरण प्रदर्शन को नीचा दिखा सकता है।

4. यूजर इंटरफेस सर्किट

यूजर इंटरफेस सर्किट में दो पुश-बटन और एक 0.96 I2C OLED डिस्प्ले होता है। ऊपर और नीचे पुश-बटन PWM पल्स चौड़ाई को बढ़ाने या घटाने के लिए होता है। R3 और R4 ऊपर और नीचे पुश के लिए पुल-अप रेसिस्टर्स हैं। -बटन। C7 और C8 का उपयोग पुश-बटन को डिबॉउंस करने के लिए किया जाता है। तीसरे पुश-बटन (RST) का उपयोग Arduino को रीसेट करने के लिए किया जाता है।

5. बजर सर्किट

परीक्षण की शुरुआत और अंत को सचेत करने के लिए बजर सर्किट का उपयोग किया जाता है। एक 5V बजर Arduino डिजिटल पिन D9 से जुड़ा हुआ है।

चरण 2: यह कैसे काम करता है?

सिद्धांत एकता एम्पलीफायर के रूप में कॉन्फ़िगर किए गए OpAmp के इनवर्टिंग (पिन -2) और गैर-इनवर्टिंग (पिन -3) इनपुट की वोल्टेज तुलना पर आधारित है। जब आप PWM सिग्नल को एडजस्ट करके नॉन-इनवर्टिंग इनपुट पर लगाए गए वोल्टेज को सेट करते हैं, तो opamp का आउटपुट MOSFET का गेट खोल देता है। जैसे ही MOSFET चालू होता है, करंट R1 से चलता है, यह एक वोल्टेज ड्रॉप बनाता है, जो OpAmp को नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रदान करता है। यह MOSFET को इस तरह से नियंत्रित करता है कि इसके इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग इनपुट पर वोल्टेज बराबर हो। तो, लोड रेसिस्टर के माध्यम से करंट OpAmp के नॉन-इनवर्टिंग इनपुट पर वोल्टेज के समानुपाती होता है।

Arduino से PWM सिग्नल को लो पास फिल्टर सर्किट (R2 और C1) का उपयोग करके फ़िल्टर किया जाता है। PWM सिग्नल और फिल्टर सर्किट के प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए, मैंने अपने DSO ch-1 को इनपुट पर और ch-2 को फ़िल्टर सर्किट के आउटपुट में जोड़ा। आउटपुट तरंग ऊपर दिखाया गया है।

चरण 3: क्षमता मापन

यहां बैटरी को उसके निम्न-स्तरीय थ्रेशोल्ड वोल्टेज (3.2V) पर डिस्चार्ज किया जाता है।

बैटरी क्षमता (एमएएच) = वर्तमान (आई) एमए x समय (टी) घंटे में

उपरोक्त समीकरण से यह स्पष्ट है कि बैटरी क्षमता (mAh) की गणना करने के लिए, हमें mA में करंट और घंटे में समय जानना होगा। डिज़ाइन किया गया सर्किट एक निरंतर चालू लोड सर्किट है, इसलिए परीक्षण अवधि के दौरान डिस्चार्ज करंट स्थिर रहता है।

डिस्चार्ज करंट को अप और डाउन बटन दबाकर एडजस्ट किया जा सकता है। Arduino कोड में टाइमर का उपयोग करके समय अवधि को मापा जाता है।

चरण 4: सर्किट बनाना

पिछले चरणों में, मैंने सर्किट में प्रत्येक घटक के कार्य के बारे में बताया है। अंतिम बोर्ड बनाने के लिए कूदने से पहले, पहले ब्रेडबोर्ड पर सर्किट का परीक्षण करें। यदि सर्किट ब्रेडबोर्ड पर पूरी तरह से काम करता है, तो प्रोटोटाइप बोर्ड पर घटकों को मिलाप करने के लिए आगे बढ़ें।

मैंने 7cm X 5cm प्रोटोटाइप बोर्ड का इस्तेमाल किया।

नैनो को माउंट करना: पहले महिला हेडर पिन की दो पंक्तियों को काटें जिनमें प्रत्येक में 15 पिन हों। मैंने हेडर काटने के लिए एक विकर्ण नीपर का इस्तेमाल किया। फिर हेडर पिन को मिलाप करें। सुनिश्चित करें कि दो रेलों के बीच की दूरी Arduino नैनो में फिट होती है।

बढ़ते OLED डिस्प्ले: महिला हेडर को 4pins से काटें। फिर इसे चित्र में दिखाए अनुसार मिलाप करें।

टर्मिनलों और घटकों को माउंट करना: चित्रों में दिखाए गए अनुसार शेष घटकों को मिलाएं।

वायरिंग: वायरिंग को योजनाबद्ध के अनुसार करें। मैंने तारों को बनाने के लिए रंगीन तारों का इस्तेमाल किया ताकि मैं उन्हें आसानी से पहचान सकूं।

चरण 5: OLED डिस्प्ले

बैटरी वोल्टेज, डिस्चार्ज करंट और क्षमता प्रदर्शित करने के लिए, मैंने 0.96 OLED डिस्प्ले का उपयोग किया। इसमें 128x64 रिज़ॉल्यूशन है और Arduino के साथ संचार करने के लिए I2C बस का उपयोग करता है। Arduino Uno में दो पिन SCL (A5), SDA (A4) का उपयोग किया जाता है संचार के लिए।

मैं पैरामीटर प्रदर्शित करने के लिए Adafruit_SSD1306 लाइब्रेरी का उपयोग कर रहा हूं।

सबसे पहले, आपको Adafruit_SSD1306 डाउनलोड करना होगा। फिर इसे स्थापित किया।

कनेक्शन इस प्रकार होने चाहिए

Arduino OLED

5वी-वीसीसी

जीएनडी जीएनडी

ए4-- एसडीए

ए5-- एससीएल

चरण 6: चेतावनी के लिए बजर

परीक्षण की शुरुआत और प्रतियोगिता के दौरान अलर्ट प्रदान करने के लिए पीजो बजर का उपयोग किया जाता है। बजर में दो टर्मिनल होते हैं, लंबा एक सकारात्मक होता है और छोटा पैर नकारात्मक होता है। सकारात्मक टर्मिनल को इंगित करने के लिए नए बजर पर स्टिकर में "+" भी अंकित है।

जैसा कि प्रोटोटाइप बोर्ड में बजर लगाने के लिए पर्याप्त जगह नहीं है, मैंने बजर को दो तारों का उपयोग करके मुख्य सर्किट बोर्ड से जोड़ा है। नंगे कनेक्शन को इन्सुलेट करने के लिए, मैंने हीट सिकुड़ ट्यूबिंग का उपयोग किया है।

कनेक्शन इस प्रकार होने चाहिए

अरुडिनो बजर

D9 सकारात्मक टर्मिनल

जीएनडी नकारात्मक टर्मिनल

चरण 7: गतिरोध बढ़ाना

सोल्डरिंग और वायरिंग के बाद, 4 कोनों पर गतिरोध को माउंट करें। यह टांका लगाने वाले जोड़ों और जमीन से तारों को पर्याप्त निकासी प्रदान करेगा।

चरण 8: पीसीबी डिजाइन

मैंने ईज़ीईडीए ऑनलाइन सॉफ्टवेयर का उपयोग करके योजनाबद्ध रूप से तैयार किया है जिसके बाद पीसीबी लेआउट में स्विच किया गया है।

आपके द्वारा योजनाबद्ध में जोड़े गए सभी घटक वहां होने चाहिए, एक दूसरे के ऊपर स्टैक्ड, रखे जाने के लिए तैयार और रूट किए जाने के लिए। घटकों को इसके पैड पर पकड़कर खींचें। फिर इसे आयताकार बॉर्डरलाइन के अंदर रखें।

सभी घटकों को इस प्रकार व्यवस्थित करें कि बोर्ड न्यूनतम स्थान घेर ले। बोर्ड का आकार जितना छोटा होगा, पीसीबी निर्माण लागत उतनी ही सस्ती होगी। यह उपयोगी होगा यदि इस बोर्ड पर कुछ बढ़ते छेद हैं ताकि इसे एक बाड़े में लगाया जा सके।

अब आपको रूट करना होगा। रूटिंग इस पूरी प्रक्रिया का सबसे मजेदार हिस्सा है। यह एक पहेली को सुलझाने जैसा है! ट्रैकिंग टूल का उपयोग करके हमें सभी घटकों को जोड़ने की आवश्यकता है। आप दो अलग-अलग ट्रैक के बीच ओवरलैप से बचने और ट्रैक को छोटा बनाने के लिए ऊपर और नीचे दोनों परतों का उपयोग कर सकते हैं।

बोर्ड में टेक्स्ट जोड़ने के लिए आप सिल्क लेयर का उपयोग कर सकते हैं। इसके अलावा, हम एक छवि फ़ाइल सम्मिलित करने में सक्षम हैं, इसलिए मैं बोर्ड पर मुद्रित होने के लिए अपनी वेबसाइट के लोगो की एक छवि जोड़ता हूं। अंत में, कॉपर एरिया टूल का उपयोग करके, हमें पीसीबी का ग्राउंड एरिया बनाना होगा।

आप इसे PCBWay से ऑर्डर कर सकते हैं।

US $5 कूपन प्राप्त करने के लिए अभी PCBWay साइन अप करें। इसका मतलब है कि आपका पहला ऑर्डर मुफ्त है केवल आपको शिपिंग शुल्क का भुगतान करना होगा।

जब आप ऑर्डर देते हैं, तो मुझे मेरे काम में योगदान के लिए PCBWay से 10% दान मिलेगा। आपकी एक छोटी सी मदद मुझे भविष्य में और भी शानदार काम करने के लिए प्रोत्साहित कर सकती है। आपके सहयोग के लिए धन्यवाद।

चरण 9: पीसीबी को इकट्ठा करें

सोल्डरिंग के लिए, आपको एक अच्छा सोल्डरिंग आयरन, सोल्डर, नीपर और एक मल्टीमीटर की आवश्यकता होगी। घटकों को उनकी ऊंचाई के अनुसार मिलाप करना अच्छा अभ्यास है। पहले कम ऊंचाई वाले घटकों को मिलाएं।

आप घटकों को मिलाप करने के लिए निम्नलिखित चरणों का पालन कर सकते हैं:

1. घटक पैरों को उनके छेदों के माध्यम से धक्का दें, और पीसीबी को उसकी पीठ पर घुमाएं।

2. टांका लगाने वाले लोहे की नोक को पैड के जंक्शन और घटक के पैर से पकड़ें।

3. सोल्डर को जोड़ में खिलाएं ताकि यह सीसे के चारों ओर बहे और पैड को ढक दे। एक बार जब यह चारों ओर बहने लगे, तो टिप को दूर ले जाएँ।

चरण 10: सॉफ्टवेयर और पुस्तकालय

सबसे पहले, संलग्न Arduino कोड डाउनलोड करें। फिर निम्नलिखित पुस्तकालयों को डाउनलोड करें और उन्हें स्थापित करें।

पुस्तकालय:

निम्नलिखित पुस्तकालयों को डाउनलोड और स्थापित करें:

1. जेसी_बटन:

2. Adafruit_SSD1306:

कोड में आपको निम्नलिखित दो चीजों को बदलना होगा।

1. करंट एरेज़ वैल्यू: यह एक मल्टीमीटर को श्रृंखला में बैटरी के साथ जोड़कर किया जा सकता है। अप बटन दबाएं और करंट को मापें, वर्तमान मान सरणी के तत्व हैं।

2. Vcc: आप Arduino 5V पिन पर वोल्टेज मापने के लिए एक मल्टीमीटर का उपयोग करते हैं। मेरे मामले में यह 4.96V है।

20.11.2019 को अपडेट किया गया

आप बैटरी केमिस्ट्री के अनुसार कोड में Low_BAT_Level मान को बदल सकते हैं। नीचे बताए गए कट-ऑफ वोल्टेज पर थोड़ा सा मार्जिन लेना बेहतर है।

यहां विभिन्न लिथियम-आयन बैटरी केमिस्ट्री के लिए डिस्चार्ज रेट और कटऑफ वोल्टेज हैं:

1. लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड: कट-ऑफ वोल्टेज = 2.5V 1C डिस्चार्ज दर पर

2. लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड: कट-ऑफ वोल्टेज = 2.5V 1C डिस्चार्ज दर पर

3. लिथियम आयरन फॉस्फेट: कट-ऑफ वोल्टेज = 2.5V 1C डिस्चार्ज दर पर

4. लिथियम टाइटेनेट: कट-ऑफ वोल्टेज = 1.8V 1C डिस्चार्ज दर पर

5. लिथियम निकल मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड: कट-ऑफ वोल्टेज = 2.5V 1C डिस्चार्ज दर पर

6. लिथियम निकल कोबाल्ट एल्युमिनियम ऑक्साइड: कट-ऑफ वोल्टेज = 3.0V 1C डिस्चार्ज रेट पर

01.04.2020 को अपडेट किया गया

jcgrabo ने सटीकता में सुधार के लिए मूल डिज़ाइन में कुछ बदलावों का सुझाव दिया। परिवर्तन नीचे सूचीबद्ध हैं:

1. एक सटीक संदर्भ (LM385BLP-1.2) जोड़ें और इसे A1 से कनेक्ट करें। सेटअप के दौरान, इसका मान पढ़ें जो 1.215 वोल्ट के रूप में जाना जाता है, और फिर Vcc की गणना करें जिससे Vcc को मापने की आवश्यकता समाप्त हो जाए।

2. 1 ओम 5% रेसिस्टर को 1 ओम 1% पावर रेसिस्टर से बदलें जिससे प्रतिरोध के मान पर निर्भर त्रुटियों को कम किया जा सके।

3. प्रत्येक वर्तमान चरण (5 की वृद्धि में) के लिए पीडब्लूएम मानों के एक निश्चित सेट का उपयोग करने के बजाय वांछित वर्तमान मूल्यों की एक सरणी बनाएं जो उन मौजूदा मूल्यों को जितना संभव हो सके प्राप्त करने के लिए आवश्यक पीडब्लूएम मानों की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है। उन्होंने इसके बाद वास्तविक वर्तमान मूल्यों की गणना करके गणना की गई पीडब्लूएम मूल्यों के साथ प्राप्त किया जाएगा।

उपरोक्त परिवर्तनों पर विचार करते हुए, उन्होंने कोड को संशोधित किया और इसे टिप्पणी अनुभाग में साझा किया। संशोधित कोड नीचे संलग्न है।

मेरी परियोजना में आपके बहुमूल्य योगदान के लिए जेसीग्राबो का बहुत-बहुत धन्यवाद। मुझे उम्मीद है कि यह सुधार कई और उपयोगकर्ताओं के लिए मददगार होगा।

चरण 11: निष्कर्ष

सर्किट का परीक्षण करने के लिए, पहले मैंने अपने ISDT C4 चार्जर का उपयोग करके एक अच्छी सैमसंग 18650 बैटरी चार्ज की। फिर बैटरी को बैटरी टर्मिनल से कनेक्ट करें। अब अपनी आवश्यकता के अनुसार करंट सेट करें और "UP" बटन को देर तक दबाए रखें। फिर आपको एक बीप सुनाई देनी चाहिए और परीक्षण प्रक्रिया शुरू हो जाती है। परीक्षण के दौरान, आप OLED डिस्प्ले पर सभी मापदंडों की निगरानी करेंगे। बैटरी तब तक डिस्चार्ज होगी जब तक उसका वोल्टेज अपने निम्न-स्तरीय थ्रेशोल्ड (3.2V) तक नहीं पहुंच जाता। परीक्षण प्रक्रिया दो लंबी बीप द्वारा समाप्त की जाएगी।

नोट: परियोजना अभी भी विकास के चरण में है। किसी भी सुधार के लिए आप मुझसे जुड़ सकते हैं। कोई गलती या त्रुटि होने पर टिप्पणी करें। मैं इस परियोजना के लिए एक पीसीबी डिजाइन कर रहा हूं। प्रोजेक्ट के बारे में अधिक अपडेट के लिए जुड़े रहें।

आशा है कि मेरा ट्यूटोरियल मददगार होगा। यदि आप इसे पसंद करते हैं, तो साझा करना न भूलें:) अधिक DIY परियोजनाओं के लिए सदस्यता लें। शुक्रिया।