DIY Arduino बैटरी क्षमता परीक्षक - V1.0: 12 चरण (चित्रों के साथ)

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

[वीडियो चलाएं] मैंने अपनी सौर परियोजनाओं में उनका पुन: उपयोग करने के लिए कई पुरानी लैप-टॉप बैटरियों (18650) को बचाया है। बैटरी पैक में अच्छे सेल की पहचान करना बहुत मुश्किल है। इससे पहले मैंने अपने एक पावर बैंक इंस्ट्रक्शनल में बताया है कि कैसे अच्छे सेल को उनके वोल्टेज को मापकर पहचाना जाए, लेकिन यह तरीका बिल्कुल भी विश्वसनीय नहीं है। इसलिए मैं वास्तव में उनके वोल्टेज के बजाय प्रत्येक सेल की सटीक क्षमता को मापने का एक तरीका चाहता था।

30.10.2019 को अपडेट करें

आप मेरा नया संस्करण देख सकते हैं

कुछ हफ्ते पहले, मैंने मूल बातें से परियोजना शुरू की है। यह संस्करण वास्तव में सरल है, जो ओम कानून पर आधारित है। परीक्षक की सटीकता 100% सही नहीं होगी, लेकिन यह उचित परिणाम देता है जिसका उपयोग किया जा सकता है और अन्य बैटरी की तुलना में, ताकि आप पुराने बैटरी पैक में आसानी से अच्छे सेल की पहचान कर सकें। अपने काम के दौरान मैंने महसूस किया कि बहुत सी चीजें हैं जिन्हें बेहतर बनाया जा सकता है। भविष्य में मैं उन चीजों को लागू करने की कोशिश करूंगा। लेकिन फिलहाल, मैं इससे खुश हूं। मुझे आशा है कि यह छोटा परीक्षक उपयोगी होगा, इसलिए मैं इसे आप सभी के साथ साझा कर रहा हूं। नोट: कृपया खराब बैटरी का ठीक से निपटान करें। अस्वीकरण: कृपया ध्यान दें कि आप ली के साथ काम कर रहे हैं। -आयन बैटरी जो अत्यधिक विस्फोटक और खतरनाक होती 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 इसे करने का प्रयास न करें। सुरक्षित रहें।

चरण 1: आवश्यक भाग और उपकरण:

आवश्यक भाग:1. अरुडिनो नैनो (गियर बेस्ट / बैंगगूड)2. 0.96 ओएलईडी डिस्प्ले (अमेज़ॅन / बैंगगूड) 3. एमओएसएफईटी - आईआरएलजेड 44 (अमेज़ॅन) 4. प्रतिरोधी (4 x 10 के, 1/4 डब्ल्यू) (अमेज़ॅन / बैंगवुड) 5. पावर प्रतिरोधी (10 आर, 10 डब्ल्यू) (अमेज़ॅन) 6. स्क्रू टर्मिनल (3 नंबर) (अमेज़ॅन / बैंगगूड) 7. बजर (अमेज़ॅन / बैंगगूड) 8. प्रोटोटाइप बोर्ड (अमेज़ॅन / बैंगगूड) 9. 18650 बैटरी धारक (अमेज़ॅन)

10. 18650 बैटरी (गियरबेस्ट / बैंगगूड)11. स्पेसर्स (अमेज़ॅन / बैंगगूड) आवश्यक उपकरण: 1। वायर कटर / स्ट्रिपर (गियर बेस्ट) 2. सोल्डरिंग आयरन (अमेज़ॅन / बैंगगूड) उपकरण प्रयुक्त: आईमैक्स बैलेंस चार्जर (गियरबेस्ट / बैंगगूड)

इन्फ्रारेड थर्मामीटर गन (अमेज़ॅन / गियरबेस्ट)

चरण 2: योजनाबद्ध और कार्य

योजनाबद्ध:

योजनाबद्ध को आसानी से समझने के लिए, मैंने इसे एक छिद्रित बोर्ड पर भी खींचा है। घटकों और तारों की स्थिति मेरे वास्तविक बोर्ड के समान है। एकमात्र अपवाद बजर और OLED डिस्प्ले हैं। वास्तविक बोर्ड में, वे अंदर हैं लेकिन योजनाबद्ध में, वे बाहर पड़े हैं।

डिजाइन बहुत सरल है जो Arduino Nano पर आधारित है। बैटरी मापदंडों को प्रदर्शित करने के लिए OLED डिस्प्ले का उपयोग किया जाता है। बैटरी को जोड़ने और लोड प्रतिरोध के लिए 3 स्क्रू टर्मिनलों का उपयोग किया जाता है। अलग-अलग अलर्ट देने के लिए बजर का इस्तेमाल किया जाता है। लोड प्रतिरोध में वोल्टेज की निगरानी के लिए दो वोल्टेज डिवाइडर सर्किट का उपयोग किया जाता है। MOSFET का कार्य बैटरी के साथ लोड प्रतिरोध को जोड़ना या डिस्कनेक्ट करना है।

काम में हो:

Arduino बैटरी की स्थिति की जाँच करता है, यदि बैटरी अच्छी है, तो MOSFET को चालू करने का आदेश दें। यह करंट को बैटरी के पॉजिटिव टर्मिनल से रेसिस्टर के माध्यम से गुजरने देता है, और MOSFET फिर नेगेटिव टर्मिनल तक का रास्ता पूरा करता है। यह समय के साथ बैटरी को डिस्चार्ज करता है। Arduino लोड रोकनेवाला में वोल्टेज को मापता है और फिर डिस्चार्ज करंट का पता लगाने के लिए प्रतिरोध से विभाजित करता है। मिलीएम्प-घंटे (क्षमता) मान प्राप्त करने के लिए इसे समय से गुणा करें।

चरण 3: वोल्टेज, करंट और क्षमता माप

वोल्टेज मापन

हमें लोड रेसिस्टर के आर-पार वोल्टेज ज्ञात करना है। वोल्टेज को दो वोल्टेज विभक्त सर्किट का उपयोग करके मापा जाता है। इसमें दो प्रतिरोधक होते हैं जिनमें प्रत्येक का मान 10k होता है। डिवाइडर से आउटपुट Arduino एनालॉग पिन A0 और A1 से जुड़ा है।

Arduino एनालॉग पिन वोल्टेज को 5V तक माप सकता है, हमारे मामले में अधिकतम वोल्टेज 4.2V (पूरी तरह से चार्ज) है। तब आप पूछ सकते हैं कि मैं दो डिवाइडरों का अनावश्यक रूप से उपयोग क्यों कर रहा हूं। इसका कारण यह है कि मेरी भविष्य की योजना बहु-रसायन बैटरी के लिए उसी परीक्षक का उपयोग करने की है। तो मेरे लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए इस डिजाइन को आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है।

वर्तमान मापन:

करंट (I) = वोल्टेज (V) - MOSFET / रेजिस्टेंस (R) में वोल्टेज ड्रॉप

नोट: मैं मान रहा हूं कि MOSFET में वोल्टेज ड्रॉप नगण्य है।

यहाँ, V = भार प्रतिरोधक के आर-पार वोल्टता और R = 10 ओम

प्राप्त परिणाम एम्पीयर में है। इसे मिलीएम्पियर में बदलने के लिए 1000 का गुणा करें।

तो अधिकतम डिस्चार्ज करंट = 4.2 / 10 = 0.42A = 420mA

क्षमता मापन:

संग्रहीत प्रभार (क्यू) = वर्तमान (आई) एक्स समय (टी)।

हमने पहले ही करंट की गणना कर ली है, उपरोक्त समीकरण में एकमात्र अज्ञात समय है। Arduino में मिलिस () फ़ंक्शन का उपयोग बीता हुआ समय मापने के लिए किया जा सकता है।

चरण 4: लोड रोकनेवाला का चयन

लोड रेजिस्टर का चयन हमें आवश्यक डिस्चार्ज करंट की मात्रा पर निर्भर करता है। मान लीजिए कि आप बैटरी @ 500mA को डिस्चार्ज करना चाहते हैं, तो रेसिस्टर का मान है

प्रतिरोध (R) = अधिकतम बैटरी वोल्टेज / डिस्चार्ज करंट = 4.2 /0.5 = 8.4 ओम

रोकनेवाला को थोड़ी शक्ति का प्रसार करने की आवश्यकता होती है, इसलिए इस मामले में आकार मायने रखता है।

उष्मा विसर्जित = I^2 x R = 0.5^2 x 8.4 =2.1 वाट

कुछ मार्जिन रख कर आप 5W चुन सकते हैं। यदि आप अधिक सुरक्षा चाहते हैं तो 10W का उपयोग करें।

मैंने 8.4 ओम के बजाय 10 ओम, 10W रेसिस्टर का उपयोग किया क्योंकि यह उस समय मेरे स्टॉक में था।

चरण 5: MOSFET का चयन

यहां MOSFET एक स्विच की तरह काम करता है। Arduino पिन D2 से डिजिटल आउटपुट स्विच को नियंत्रित करता है। जब 5V (हाई) सिग्नल को MOSFET के गेट पर फीड किया जाता है, तो यह बैटरी के पॉजिटिव टर्मिनल से करंट को रेसिस्टर के माध्यम से गुजरने देता है, और MOSFET फिर नेगेटिव टर्मिनल पर वापस जाने का रास्ता पूरा करता है। यह समय के साथ बैटरी को डिस्चार्ज करता है। तो MOSFET को इस तरह से चुना जाना चाहिए कि यह बिना ज़्यादा गरम किए अधिकतम डिस्चार्ज करंट को हैंडल कर सके।

मैंने एक n-चैनल तर्क स्तर की शक्ति MOSFET-IRLZ44 का उपयोग किया। एल दिखाता है कि यह एक तर्क स्तर एमओएसएफईटी है। एक तर्क स्तर MOSFET का अर्थ है कि इसे एक माइक्रोकंट्रोलर के तर्क स्तर से पूरी तरह से चालू करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मानक MOSFET (IRF श्रृंखला आदि) को 10V से चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यदि आप IRF श्रृंखला MOSFET का उपयोग करते हैं, तो यह Arduino से 5V लगाने से पूरी तरह से चालू नहीं होगा। मेरा मतलब है कि MOSFET रेटेड करंट नहीं ले जाएगा। इन MOSFETs पर ट्यून करने के लिए आपको गेट वोल्टेज को बढ़ावा देने के लिए एक अतिरिक्त सर्किट की आवश्यकता होती है।

इसलिए मैं एक तर्क-स्तरीय MOSFET का उपयोग करने की सलाह दूंगा, जरूरी नहीं कि IRLZ44। आप किसी अन्य MOSFET का भी उपयोग कर सकते हैं।

चरण 6: 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।

मैं पैरामीटर प्रदर्शित करने के लिए U8glib लाइब्रेरी का उपयोग कर रहा हूं। पहले आपको U8glib लाइब्रेरी डाउनलोड करनी होगी। फिर इसे इंस्टॉल करना होगा।

यदि आप OLED डिस्प्ले और Arduino में शुरुआत करना चाहते हैं, तो यहां क्लिक करें

कनेक्शन इस प्रकार होने चाहिए

Arduino OLED

5वी-वीसीसी

जीएनडी जीएनडी

ए4-- एसडीए

ए5-- एससीएल

चरण 7: चेतावनी के लिए बजर

विभिन्न चेतावनी या अलर्ट प्रदान करने के लिए, पीजो बजर का उपयोग किया जाता है। विभिन्न अलर्ट हैं

1. बैटरी कम वोल्टेज

2. बैटरी उच्च वोल्टेज

3. कोई बैटरी नहीं

बजर में दो टर्मिनल होते हैं, लंबा एक सकारात्मक होता है और छोटा पैर नकारात्मक होता है। नए बजर पर स्टिकर में सकारात्मक टर्मिनल को इंगित करने के लिए "+" भी चिह्नित किया गया है।

कनेक्शन इस प्रकार होने चाहिए

अरुडिनो बजर

D9 सकारात्मक टर्मिनल

जीएनडी नकारात्मक टर्मिनल

Arduino स्केच में, मैंने एक अलग फ़ंक्शन बीप () का उपयोग किया है जो बजर को PWM सिग्नल भेजता है, एक छोटी सी देरी की प्रतीक्षा करता है, फिर इसे बंद कर देता है, फिर एक और छोटी देरी होती है। इस प्रकार, यह एक बार बीप करता है।

चरण 8: 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 ब्रेड बोर्ड पर सर्किट का परीक्षण करें। यदि सर्किट ब्रेड बोर्ड 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 प्रत्येक में 15 पिन के साथ काटें। मैंने हेडर को काटने के लिए एक विकर्ण नीपर का उपयोग किया। फिर हेडर पिन को मिलाप करें। सुनिश्चित करें कि दो रेल के बीच की दूरी आर्डिनो नैनो में फिट होती है।

बढ़ते OLED डिस्प्ले: 4pins के साथ एक महिला हेडर को 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 बनाएं। वायरिंग बनाने के लिए मैंने रंगीन तारों का इस्तेमाल किया, ताकि मैं उन्हें आसानी से पहचान सकूं।

चरण 9: गतिरोध बढ़ाना

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

चरण 10: सॉफ्टवेयर

सॉफ्टवेयर निम्नलिखित कार्य कर रहा है

1. वोल्टेज मापें

100 एडीसी नमूने लेना, उन्हें जोड़ना और परिणाम का औसत। यह शोर को कम करने के लिए किया जाता है।

2. अलर्ट देने या डिस्चार्ज चक्र शुरू करने के लिए बैटरी की स्थिति की जांच करें

अलर्ट

i) लो-वी!: यदि बैटरी वोल्टेज निम्नतम डिस्चार्ज स्तर से नीचे है (ली आयन के लिए 2.9V)

ii) हाई-वी!: अगर बैटरी वोल्टेज पूरी तरह चार्ज स्थिति से ऊपर है

iii) कोई बैटरी नहीं!: अगर बैटरी होल्डर खाली है

निर्वहन चक्र

यदि बैटरी वोल्टेज कम वोल्टेज (2.9V) और उच्च वोल्टेज (4.3V) के भीतर है, तो डिस्चार्ज चक्र शुरू हो जाता है। जैसा कि पहले बताया गया है, वर्तमान और क्षमता की गणना करें।

3. OLED पर पैरामीटर प्रदर्शित करें

4. सीरियल मॉनिटर पर डेटा लॉगिंग

नीचे संलग्न Arduino कोड डाउनलोड करें।

चरण 11: सीरियल डेटा निर्यात करना और एक्सेल शीट पर प्लॉट करना

सर्किट का परीक्षण करने के लिए, पहले मैंने अपने IMAX चार्जर का उपयोग करके एक अच्छी सैमसंग 18650 बैटरी चार्ज की। फिर बैटरी को मेरे नए टेस्टर में डालें। संपूर्ण डिस्चार्ज प्रक्रिया का विश्लेषण करने के लिए, मैं सीरियल डेटा को एक स्प्रेडशीट में निर्यात करता हूं। फिर मैंने डिस्चार्ज कर्व प्लॉट किया। नतीजा वाकई शानदार है। मैंने इसे करने के लिए PLX-DAQ नाम के एक सॉफ्टवेयर का इस्तेमाल किया। आप द्वारा इसे यहां पर डाउनलोड किया जा सकता है।

PLX-DAQ का उपयोग कैसे करें, यह जानने के लिए आप इस ट्यूटोरियल को पढ़ सकते हैं। यह बहुत ही सरल है।

नोट: यह केवल विंडोज़ में काम करता है।

चरण 12: निष्कर्ष

कुछ परीक्षणों के बाद मैंने निष्कर्ष निकाला है कि परीक्षक परिणाम काफी उचित है। परिणाम ब्रांडेड बैटरी क्षमता परीक्षक परिणाम से 50 से 70 एमएएच दूर है। आईआर तापमान गन का उपयोग करके, मैंने लोड प्रतिरोधी में तापमान वृद्धि को भी मापा, अधिकतम मूल्य है 51 डिग्री सेल्सियस

इस डिज़ाइन में डिस्चार्ज करंट स्थिर नहीं है, यह बैटरी वोल्टेज पर निर्भर करता है। इसलिए प्लॉट किया गया डिस्चार्ज कर्व बैटरी निर्माण डेटा शीट में दिए गए डिस्चार्ज कर्व के समान नहीं है। यह केवल एक ली आयन बैटरी का समर्थन करता है।

तो अपने भविष्य के संस्करण में मैं V1.0 में उपरोक्त छोटी कमियों को हल करने का प्रयास करूंगा।

श्रेय: मैं एडम वेल्च को श्रेय देना चाहूंगा, जिनके YouTube प्रोजेक्ट ने मुझे इस प्रोजेक्ट को शुरू करने के लिए प्रेरित किया। आप उनका YouTube वीडियो देख सकते हैं।

कृपया कोई सुधार सुझाएं। यदि कोई गलती या त्रुटि हो तो टिप्पणी करें।

आशा है कि मेरा ट्यूटोरियल मददगार होगा। अगर आपको यह पसंद आया, तो शेयर करना न भूलें:)

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