Testador de capacidade da bateria do Arduino:como funciona e por que você precisa de um

Baterias falsas de NiMH e lítio inundaram o mercado. Eles anunciam capacidades mais altas do que seu valor real. Então, é aí que entra o testador de capacidade da bateria do Arduino para dizer a diferença.

Além disso, o dispositivo é eficaz para verificar a capacidade de 18650 baterias LED de laptop recuperadas.

Mas como o aparelho funciona? Por que você precisa disso? Este artigo responderá a todas essas perguntas, destacará etapas detalhadas da construção do dispositivo e muito mais.

Vamos começar.

Por que você precisa de um testador de capacidade da bateria?

As classificações das baterias são geralmente mais altas do que sua capacidade e as células tendem a envelhecer. Portanto, se você planeja realizar a parte essencial da manutenção da bateria, é vital obter um testador de capacidade da bateria. E fazer este teste ajuda você a conhecer a energia restante armazenada em sua bateria.

Além disso, ajuda você a saber quanta corrente sua bateria pode fornecer em uma determinada tensão final por um tempo específico.

Outros benefícios incluem:

• Ajuda você a saber quando substituir a bateria.
• Você obterá informações sobre intercells defeituosos e conectores de células fracos.
• Ajuda você a saber a posição da bateria em sua curva de vida útil previsível.

Como funciona um testador de capacidade da bateria?

Um testador de capacidade da bateria funciona tomando a capacidade elétrica de uma bateria durante um período específico. Portanto, a quantidade de energia que o dispositivo extrai da bateria é igual à classificação de amperes-hora da bateria.

Diferentes baterias têm diferentes limites de descarga. Por exemplo, as baterias de chumbo-ácido são de 1,67 V por célula. Mas, as baterias de chumbo-ácido têm um limite de 1,0 V por célula. Portanto, se você estiver usando essas baterias, deverá ter uma descarga mínima de 20V e uma tensão nominal de 24V.

O dispositivo pode não fornecer a capacidade exata de sua bateria. Em vez disso, ele gerará uma saída igual à sua classificação ampere-hora. Portanto, sua bateria é útil se tiver capacidade superior a 80% para uma hora de descarga.

Um testador de capacidade de bateria ideal garante que ele sustente uma corrente regular da classificação de amperagem da sua bateria durante um período de descarga total. E a corrente regular permanecerá mesmo se o terminal da bateria mudar.

Além disso, o testador de capacidade dinâmica ajuda a manter a corrente de descarga constante, alterando a resistência de carga de uma bateria com base na tensão. Assim, quando a descarga começar, a resistência da carga mudará dinamicamente para sustentar a corrente necessária. Além disso, o dispositivo oferecerá um valor de resistência na tensão do terminal.

Testador de capacidade de bateria DIY Arduino

Aqui, vamos nos concentrar na criação de um testador de capacidade de bateria alimentado por Arduino DIY nesta seção. Você pode executar este projeto em casa se seguir cuidadosamente as etapas abaixo.

As ferramentas e componentes necessários para o projeto

Ferramentas

• Descascador de fios
• Ferro de solda
• Cortador de fios

Cortador de fio

• Alicate amperímetro

alicate amperímetro

• Soprador de ar quente
• Multímetro

Multímetro

Componentes

• Dissipador de calor
• Botão de pressão
• Resistor de ohm de cerâmica
• PCB

PCB

• Opamp LM358
• Capacitor 220uF
• Terminal de parafuso
• Tampa de botões
• Suporte de PCB
• Arduino Nano

Arduino Nano

• Capacitor 100nF
• Tela OLED (0,96 polegadas)
• Placa Protótipo
• Resistores de potência (1M e 4,7K)
• Tubos termorretráteis
• Referência de tensão de RF LM385BZ_1.2

Etapas

1. Desenhe o esquema do testador de capacidade da bateria e divida-o em cinco seções

1. Circuito de campainha :Você pode usar este circuito de campainha para notificar o início e o fim deste projeto. Além disso, um pino digital do Arduino se funde com a campainha de 5 volts.

2. Circuito de tensão da bateria :O pino analógico do Arduino mede a tensão da bateria. Com os capacitores C3 e C4, você pode filtrar facilmente os ruídos do circuito de carga de corrente constante e pode reduzir o desempenho da conversão ADC.

3. Circuito de alimentação :Consiste em um jack de 9 volts DC, e vem com dois capacitores; C1 e C2. O pino do Arduino (Vin) se conecta à saída de energia (Vout), e o regulador de tensão do Arduino reduz a corrente para 5 volts.

4. Circuito de carga de corrente constante :O Op-amp LM358 com dois amplificadores operacionais é o elemento chave deste circuito. O R2 e C6 representam resistores de potência com um mecanismo de filtro passa-baixa que remove o sinal PWM que o pino D10 do Arduino cria.

5. Circuito de interface do usuário :Principalmente, este circuito tem uma tela de 0,96 polegadas e dois botões (para baixo e para cima para botões para diminuir e aumentar a largura de pulso do PWM). C7 e C8 são o ajuste perfeito para botões de pressão, enquanto R4 e R3 representam resistores de pull-up adequados para os botões para baixo e para cima.

2. Como funciona

As entradas OpAmp Pin 2 e Pin 3 são um amplificador unificado para este projeto. Para abrir a porta MOSFET, você terá que estabelecer a tensão da entrada não inversora ajustando o sinal PWM.

Assim, a corrente entra no R1 quando o MOSFET liga enquanto cria uma queda de tensão que fornece feedback negativo ao OpAmp. Este sistema permite que as tensões não inversoras e de entrada sejam semelhantes ao controle MOSFET. Além disso, a corrente do resistor de carga é diretamente proporcional à tensão de entrada não inversora do OpAmp.

3. Calculando a capacidade da bateria

A fórmula necessária para calcular a capacidade da bateria é a seguinte:

• mAh =I x T

Na equação acima;

• mAh =capacidade da bateria
• I =corrente (mA)
• T =tempo (horas)

A corrente de descarga é estável durante todo o teste devido ao circuito de carga de corrente constante.

4. Criando o circuito para o testador de bateria do Arduino

Primeiro, conecte o circuito a uma placa de ensaio para ver se funciona. Se isso acontecer, execute a solda do componente na placa de circuito do protótipo.

Aqui estão os passos que você pode seguir para obter excelentes resultados:

• Instale o Nano dividindo o pino do cabeçote fêmea com pinças diagonais, dando 15 pinos para cada parte. Em seguida, certifique-se de que ambas as partes se encaixem corretamente no Arduino nano.

• Corte o conector fêmea de 4 pinos e use-o para soldar a tela OLED à placa

• Depois, junte os componentes e terminais restantes à placa por meio de solda. Além disso, certifique-se de usar fios coloridos para ajudar a distingui-los nos esquemas.

5. Exibir a tela OLED

Use o monitor OLED de resolução de 128 por 64 com 0,96 polegadas para mostrar a capacidade, a voltagem da bateria e a voltagem de descarga. SDA e SCL são os dois pinos necessários para comunicação no Arduino Uno.

Para exibir parâmetros, use a biblioteca Adafruit_SSD1306, que você pode obter no GitHub. Após instalá-lo, execute as seguintes conexões nesta ordem:

• 5V para VCC
• A4 a SDA
• GND para GND
• A5 a SCL
• Arduino para OLED

6. Instale os Standoffs e Connect Buzzer para alertas de aviso

A campainha piezo é o componente necessário para notificação de aviso durante todo o teste. Ele vem com dois terminais; uma perna positiva mais longa e uma perna negativa mais curta. Além disso, a campainha tem um adesivo mostrando os terminais positivo e negativo.

Se não houver espaço para inserir a campainha na placa do protótipo, você pode mesclá-la na placa de circuito principal com dois fios.

Aqui estão as conexões necessárias:

• GND para terminal negativo
• Arduino para campainha
• Terminal positivo para D9

Depois, instale os espaçadores soldando-os na placa. Dessa forma, você terá mais espaço para fios e juntas de solda.

7. Projete seu PCB

Em seguida, use o aplicativo online EasyEDA para projetar um esquema para o seu PCB.

Com o desenho esquemático, você pode começar a organizar seus componentes PCB de forma ordenada, ocupando o menor espaço. Se você planeja colocar o PCB em um gabinete, verifique se ele vem com furos de montagem.

Em seguida, faça o roteamento no PCB com uma ferramenta de rastreamento. O processo envolve conectar todos os componentes para evitar sobreposições.

Se você quiser adicionar texto, use uma camada de seda no quadro. Além disso, você pode imprimir uma imagem de logotipo no quadro, se desejar.

8. Montagem de PCB

Para montar os componentes e peças no PCB, você precisará de um multímetro, ferro de solda e pinça. A regra geral é executar a solda da placa com base na altura do componente ou peça individual.

Aqui estão as etapas de montagem a serem seguidas:

• Insira as pernas dos componentes dentro dos orifícios da PCB e vire a PCB.
• Em seguida, traga a ponta do ferro de solda para as pernas do componente na parte de trás e solde as juntas.
• Em seguida, aplique o eletrodo na junção da almofada e cubra-a para permitir que o eletrodo flua ao redor das pernas do componente.

9. Códigos, software e biblioteca do Arduino

Nesta etapa, você terá que baixar bibliotecas e código Arduino.

Então, aqui estão duas bibliotecas que você precisa baixar e instalar:

• Adafruit_SSD1306
• JC_button

10. Faça o teste final

Para executar um teste final, carregue uma bateria com qualquer carregador bom. Depois, mescle a mesma bateria a um terminal de bateria antes de colocar a corrente de acordo com sua necessidade e mantenha pressionado o botão UP por pelo menos 10 segundos. Neste ponto, você ouviria um som de notificação para certificar o início do procedimento de teste.

Ao testar o testador de capacidade da bateria DIY Arduino, verifique todos os parâmetros no display OLED. Durante o teste, você notará a bateria descarregando até atingir um limite de 3,2 volts, emitindo sons de bipe atrasados.

Perguntas frequentes

Como você testa a capacidade de uma bateria?

Conecte o testador do capacitor da bateria ao contato negativo e positivo da sua bateria; ele funcionará adicionando carga. Em seguida, ele observará a corrente e a tensão da bateria. Normalmente, os testadores de bateria oferecem leituras precisas com base no tipo de bateria que lê.

Como você monitora a bateria no Arduino?

Conecte sua bateria ao Arduino Vin e você verá a voltagem da bateria no visor.

Como a capacidade da bateria de lítio é medida?

Você pode medir essa capacidade em Ah (ampere-hora). Então, se você tem 1 ampere-hora, você pode extrair 1 ampere da célula em uma hora.

Palavras de encerramento  

O testador de capacidade da bateria do Arduino é uma excelente ferramenta para manter suas baterias em bom estado. Assim, você pode optar por construir ou comprar um.

Enquanto estiver nisso, verifique se o dispositivo é compatível com suas baterias. E os recursos são benéficos para suas necessidades.

E aí, o que você achou do aparelho? Sinta-se à vontade para nos contatar com suas dúvidas ou sugestões.