Arduino 배터리 용량 테스터:작동 방식 및 필요한 이유
가짜 NiMH 및 리튬 배터리가 시장에 넘쳐났습니다. 그들은 실제 가치보다 더 높은 용량을 광고합니다. 그래서 Arduino 배터리 용량 테스터가 차이점을 알려줍니다.
또한 회수된 18650 노트북 LED 배터리의 용량을 확인하는 데에도 효과적입니다.
그러나 장치는 어떻게 작동합니까? 왜 필요합니까? 이 문서에서는 이러한 모든 질문에 대한 답변을 제공하고 기기 제작의 세부 단계 등을 강조할 것입니다.
시작하겠습니다.
배터리 용량 테스터가 필요한 이유는 무엇입니까?
배터리 정격은 일반적으로 용량보다 높으며 셀은 노화되는 경향이 있습니다. 따라서 배터리 유지 관리의 필수 부분을 수행하려는 경우 배터리 용량 테스터를 얻는 것이 중요합니다. 이 테스트를 수행하면 배터리에 저장된 남은 에너지를 알 수 있습니다.
또한 특정 시간 동안 특정 종료 전압에서 배터리가 얼마나 많은 전류를 전달할 수 있는지 알 수 있습니다.
기타 혜택은 다음과 같습니다.
- 배터리 교체 시기를 알면 도움이 됩니다.
- 셀 간 결함 및 약한 셀 커넥터에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
- 예측 가능한 수명 곡선에서 배터리의 위치를 파악하는 데 도움이 됩니다.
배터리 용량 테스터는 어떻게 작동합니까?
배터리 용량 테스터는 특정 기간 동안 배터리에서 전기 용량을 가져와 작동합니다. 따라서 기기가 배터리에서 추출하는 에너지의 양은 배터리의 정격 전류와 같습니다.
배터리마다 방전 한계가 다릅니다. 예를 들어, 납산 배터리는 셀당 1.67V입니다. 그러나 납산 배터리는 셀당 1.0V의 제한이 있습니다. 따라서 이러한 배터리를 사용하는 경우 최소 방전이 20V이고 공칭 전압이 24V여야 합니다.
장치가 배터리의 정확한 용량을 제공하지 않을 수 있습니다. 대신 암페어시 정격과 동일한 출력을 생성합니다. 따라서 배터리 용량이 1시간 동안 80% 이상인 경우 유용합니다.
이상적인 배터리 용량 테스터는 완전 방전 기간 동안 배터리의 정격 전류를 일정하게 유지합니다. 그리고 배터리 단자가 바뀌어도 일정한 전류가 유지됩니다.
또한 동적 용량 테스터는 전압에 따라 배터리의 부하 저항을 변경하여 방전 전류를 일정하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 따라서 방전이 시작되면 필요한 전류를 유지하기 위해 부하 저항이 동적으로 변경됩니다. 또한 장치는 단자 전압에서 저항 값을 제공합니다.
DIY Arduino 배터리 용량 테스터
여기에서는 이 섹션에서 DIY Arduino 전원 배터리 용량 테스터를 만드는 데 중점을 둘 것입니다. 아래 단계를 성실히 수행하면 집에서 이 프로젝트를 실행할 수 있습니다.
프로젝트에 필요한 필수 도구 및 구성요소
도구
와이어커터
클램프 미터
멀티미터
구성요소
PCB
- 오앰프 LM358
- 220uF 커패시터
- 나사 단자
- 푸시 버튼 캡
- PCB 스탠드오프
- 아두이노 나노
아두이노 나노
- 커패시터 100nF
- OLED 디스플레이(0.96인치)
- 프로토타입 보드
- 전력 저항기(1M 및 4.7K)
- 열수축 튜브
- LM385BZ_1.2 RF 전압 기준
단계
1. 배터리 용량 테스터 회로도를 그려서 5개의 섹션으로 나눕니다.
- 부저 회로 :이 부저 회로를 사용하여 이 프로젝트의 시작과 끝을 알릴 수 있습니다. 또한 Arduino 디지털 핀이 5볼트 부저와 합쳐집니다.
<올 시작="2">
배터리 전압 회로 :아두이노 아날로그 핀은 배터리 전압을 측정합니다. C3 및 C4 커패시터를 사용하면 정상 전류 부하 회로에서 노이즈를 쉽게 필터링할 수 있으며 ADC 변환 성능이 저하될 수 있습니다.
<올 시작="3">
전원 공급 회로 :9V DC 잭으로 구성되어 있으며 두 개의 커패시터가 함께 제공됩니다. C1과 C2. Arduino 핀(Vin)은 전원 출력(Vout)에 연결되고 Arduino 전압 조정기는 전류를 5V로 낮춥니다.
<올 시작="4">
정전류 부하 회로 :2개의 연산 증폭기가 있는 연산 증폭기 LM358이 이 회로의 핵심 요소입니다. R2 및 C6은 Arduino 핀 D10이 생성하는 PWM 신호를 제거하는 저역 통과 필터 메커니즘이 있는 전력 저항기를 나타냅니다.
- UI 회로 :기본적으로 이 회로는 0.96인치 디스플레이와 2개의 푸시버튼(PWM의 펄스 폭을 낮추고 올리기 위한 아래로 및 위로 누름 버튼)을 가지고 있습니다. C7 및 C8은 누름 버튼을 디바운싱하는 데 적합하며 R4 및 R3은 아래 및 위로 누름 버튼에 적합한 풀업 저항을 나타냅니다.
2. 작동 원리
OpAmp 입력 핀 2와 핀 3은 이 프로젝트의 통합 앰프입니다. MOSFET 게이트를 열려면 PWM 신호를 미세 조정하여 비반전 입력의 전압을 설정해야 합니다.
따라서 MOSFET이 켜지면 전류가 R1에 입력되는 동시에 OpAmp 네거티브 피드백을 제공하는 전압 강하가 생성됩니다. 이 시스템은 비반전 및 입력 전압이 MOSFET 제어와 유사하도록 합니다. 또한 부하 저항의 전류는 OpAmp의 비반전 입력 전압에 정비례합니다.
3. 배터리 용량 계산
배터리 용량을 계산하는 데 필요한 공식은 다음과 같습니다.
위의 방정식에서;
- mAh =배터리 용량
- I =전류(mA)
- T =시간(시간)
방전 전류는 안정적인 전류 부하 회로로 인해 테스트 전반에 걸쳐 안정적입니다.
4. Arduino 배터리 테스터용 회로 만들기
먼저 회로를 브레드보드에 연결하여 작동하는지 확인합니다. 그렇다면 프로토타입 회로 기판에서 부품 납땜을 실행하십시오.
다음은 우수한 결과를 얻기 위해 수행할 수 있는 단계입니다.
- 암놈 헤더 핀을 대각선 니퍼로 나누어 각 부품에 15개의 핀을 제공하여 Nano를 설치합니다. 그런 다음 두 부품이 Arduino nano에 제대로 맞는지 확인합니다.
- 4핀 암 헤더를 슬라이스하여 기판에 OLED 디스플레이를 납땜하는 데 사용합니다.
- 나머지 부품과 단자를 기판에 납땜으로 접합합니다. 또한 회로도에서 구분할 수 있도록 색상이 지정된 와이어를 사용하십시오.
5. OLED 화면 표시
0.96인치의 128 x 64 해상도 OLED 모니터를 사용하여 용량, 배터리 전압 및 방전 전압을 보여줍니다. SDA와 SCL은 Arduino Uno에서 통신에 필요한 두 개의 핀입니다.
매개변수를 표시하려면 GitHub에서 얻을 수 있는 Adafruit_SSD1306 라이브러리를 사용하십시오. 설치 후 다음 연결을 순서대로 실행하십시오.
- 5V에서 VCC로
- A4에서 SDA로
- GND에서 GND로
- A5에서 SCL로
- Arduino에서 OLED로
6. 경고 경고를 위해 스탠드오프 및 연결 부저 설치
피에조 부저는 테스트 전반에 걸쳐 경고 알림에 필요한 구성 요소입니다. 두 개의 터미널이 제공됩니다. 더 긴 포지티브 레그와 더 짧은 네거티브 레그. 또한 부저에는 양극 및 음극 단자를 나타내는 스티커가 있습니다.
시제품 기판에 부저를 삽입할 공간이 없으면 2선으로 주회로 기판에 합칠 수 있습니다.
필요한 연결은 다음과 같습니다.
- GND-음극 터미널
- Arduino에서 부저로
- D9에 대한 양극 단자
그런 다음 스탠드오프를 보드에 납땜하여 설치합니다. 그렇게 하면 와이어와 납땜 조인트를 위한 더 많은 공간을 확보할 수 있습니다.
7. PCB 설계
다음으로 EasyEDA 온라인 앱을 사용하여 PCB 회로도를 설계하십시오.
개략도를 사용하면 최소한의 공간을 차지하면서 PCB 구성 요소를 순서대로 정렬할 수 있습니다. PCB를 인클로저에 넣을 계획이라면 장착 구멍이 있는지 확인하십시오.
그런 다음 추적 도구를 사용하여 PCB에서 라우팅을 수행합니다. 이 프로세스에는 중복을 피하기 위해 모든 구성 요소를 연결하는 작업이 포함됩니다.
텍스트를 추가하려면 보드에 실크 레이어를 사용하십시오. 또한 원하는 경우 보드에 로고 이미지를 인쇄할 수 있습니다.
8. PCB 조립
구성 요소와 부품을 PCB에 조립하려면 멀티미터, 납땜 인두 및 니퍼가 필요합니다. 경험상 개별 구성 요소 또는 부품의 높이에 따라 기판 납땜을 실행하는 것이 좋습니다.
수행할 조립 단계는 다음과 같습니다.
- PCB 구멍 내부에 부품 다리를 삽입하고 PCB를 뒤집습니다.
- 다음으로 납땜 인두 팁을 뒤쪽의 부품 다리로 가져와 접합부를 납땜합니다.
- 그런 다음 패드 접합부에 납을 바르고 납이 구성 요소 다리 주위로 흐르도록 덮습니다.
9. Arduino 코드, 소프트웨어 및 라이브러리
이 단계에서는 라이브러리와 Arduino 코드를 다운로드해야 합니다.
따라서 다운로드하여 설치해야 하는 두 개의 라이브러리가 있습니다.
10. 최종 테스트 수행
최종 테스트를 실행하려면 양호한 충전기로 배터리를 충전하십시오. 그런 다음 동일한 배터리를 배터리 단자에 병합한 후 요구 사항에 따라 전류를 공급하고 UP 버튼을 10초 이상 누르고 있습니다. 이때 테스트 절차 시작을 알리는 알림음이 들립니다.
DIY Arduino 배터리 용량 테스터를 테스트하는 동안 OLED 디스플레이의 모든 매개변수를 확인하십시오. 테스트하는 동안 배터리가 3.2볼트 임계값에 도달할 때까지 방전되어 지연된 경고음이 들립니다.
FAQ
배터리 용량은 어떻게 테스트하나요?
배터리 커패시터 테스터를 배터리의 음극 및 양극 접점에 연결합니다. 부하를 추가하여 작동합니다. 그런 다음 배터리의 전류와 전압을 관찰합니다. 일반적으로 배터리 테스터는 판독하는 배터리 유형에 따라 정확한 판독값을 제공합니다.
Arduino에서 배터리를 어떻게 모니터링하나요?
배터리를 Arduino Vin에 연결하면 배터리 전압이 표시됩니다.
리튬 배터리 용량은 어떻게 측정하나요?
이 용량을 Ah(암페어-시간) 단위로 측정할 수 있습니다. 따라서 1암페어시가 있다면 1시간 동안 셀에서 1암페어를 끌어낼 수 있습니다.
마무리 단어
Arduino 배터리 용량 테스터는 배터리를 양호한 상태로 유지하기 위한 훌륭한 도구입니다. 따라서 하나를 만들거나 구입할 수 있습니다.
그 동안 장치가 배터리와 호환되는지 확인하십시오. 그리고 기능은 귀하의 요구에 유용합니다.
그렇다면 장치에 대해 어떻게 생각하십니까? 질문이나 제안 사항이 있으면 언제든지 문의해 주십시오.