Делаем тестер литий-ионных батарей c помощью ардуино

Для чего нужен USB измеритель

Тестер емкости акб

Качественный USB тестер для измерения емкости аккумуляторов показывает более точные показатели при измерении емкости АКБ телефона или портативного компьютера, практически не допуская погрешностей.

Даже самый дешевый  тестер помогает выполнять одни и те же функции, а именно осуществлять измерение напряжения и силы тока, проходящие к АКБ от источника тока.

Специальный USB-измеритель, даже созданный своими руками, помогает отыскать только те устройства, в том числе, аккумуляторы и зарядные устройства, которые пора выбросить на свалку.

При этом показатели будут во многом зависеть от:

• фирмы, которая выпускает устройства в цепи;
• качество самого блока питания;
• особенности, применяемого кабеля, в том числе, его длина и сечение;
• экранирование кабеля;
• особенности приемника электрической энергии;
• особенности емкости аккумулятора дешевых китайских подделок, которые, как правило, имеют реальную емкость не соответствующую заявленной на самой батарее.

Тестер SKAT-T-AUTO, который можно недорого приобрести на популярном интернет-ресурсе Алиэкспресс, поскольку производится он в российском Ростове-на-Дону. С его помощью можно без труда проверить не только реальную емкость АКБ мобильного телефона или автотранспортного средства, но и его напряжение.

Тестер SKAT-T-AUTO

При этом проверить емкость свинцового аккумулятора тестером SKAT-T-AUTO нетрудно, стоит только:

• включить его и выбрать диапазон напряжения;
• красный щуп подключить к контакту положительному;
• черный крокодильчик должен подключиться к отрицательному контакту.

Стоит отметить, что слева на ЖК-дисплее SKAT-T-AUTO появляется напряжение свинцового аккумулятора, а через несколько секунд в правом углу реально отыскать данные о емкости АКБ.

Измеритель ёмкости аккумуляторных батарей

Это устройство предназначено для измерения ёмкости аккумуляторов и их батарей напряжением в заряжен­ном состоянии 1…25 В при разрядном токе 0,1… 10 А. Оно отличается от раз­работанных автором ранее более точным измерением ёмкости за счёт того, что в процессе разрядки контро­лируется и учитывается текущее значе­ние разрядного тока. Измеряемая ём­кость может находиться в пределах от 0,001 до 65,536 А·ч.

Схема измерителя показана на рисунке. К нему подключают заряжен­ный аккумулятор (батарею), ёмкость ко­торого предстоит определить. Напряжение и разрядный ток аккумулятора измеряет АЦП микроконтроллера DD1. Значения этих величин отображаются в разрядах 8—10 (крайних правых) ЖКИ HG1 и сопровождаются буквами U для напряжения или I для тока в разряде 7 индикатора. Переключение отображае­мой величины выполняют нажатием и удержанием кнопки SB1.

Схема измерителя ёмкости аккумуляторных батарей

Процесс измерения ёмкости аккуму­лятора запускают нажатием на кнопку SB2 длительностью не менее 0,5 с. Если в этот момент напряжение аккумулято­ра больше 0,8 В, программа микроконт­роллера устанавливает на его выводе 11 (РА7) высокий логический уровень напряжения. Это открывает ключ на полевом транзисторе VT1, подключаю­щий к проверяемому аккумулятору на­грузочный резистор R1. Резистор R6 — датчик разрядного тока.

При начальном напряжении аккумуля­тора менее 0,8 В на выводе РА7 будет установлен низкий логический уровень и транзистор VT1 не откроется. Сигнализи­руя об этом, светодиод HL1 станет ми­гать с частотой 2 Гц. В разрядах 7—10 ин­дикатора будет выведена надпись «Еrr2».

В случае, если напряжение более 0,8 В, но измеренный ток разрядки пре­вышает 10 А, транзистор VT1 будет закрыт.

Светодиод начнёт мигать с частотой 8 Гц, а на индикаторе появится надпись «Еrr1». Как при слишком низком напряжении аккумулятора, так и при слишком боль­шом разрядном токе измерение ёмкости аккумулятора выполняться не станет.

О нормально идущем процессе из­мерения ёмкости свидетельствует ми­гание светодиода HL1 с частотой 0,5 Гц. При этом текущее количество электриче­ства, отданное аккумулятором в нагрузку, отображается в разрядах 1—5 индика­тора (крайних левых) в ампер-часах с тремя десятичными знаками после за­пятой. Незначащий ноль в разряде десят­ков ампер-часов программно гасится.

Сигналом завершения процесса из­мерения служит непрерывное свечение светодиода. По его окончании транзис­тор VT1 закрывается, а выведенное на индикатор отданное аккумулятором ко­личество электричества (его ёмкость) со­хранится на нём до выключения питания.

Алгоритм измерения следующий. При нажатии на кнопку SB2 к аккумуля­тору подключается нагрузка, измеряет­ся напряжение на ней, вычисляется напряжение, до которого нужно разря­дить аккумулятор (оно меньше началь­ного на 25 %), и измеряется ток разряд­ки по падению напряжения на резисторе R6. Если ток не превышает 10 А, то каж­дые 36 с (0,01 часа) выведенное на ин­дикатор значение отданного количества электричества увеличивается на 1/100 текущего значения разрядного тока.

Разрядный ток зависит от сопротив­ления нагрузочного резистора R1. Но­минал и мощность этого резистора выбирают в зависимости от типа прове­ряемого аккумулятора или их батареи. Для плавной регулировки тока здесь можно применить реостат. Максималь­ное падение напряжения на датчике тока не превышает 100 мВ.

Налаживание устройства сводится к калибровке его измерителей тока и напряжения по образцовым приборам. Сначала подборкой резистора R2 уста­навливают на индикаторе HG1 значе­ние, равное показанию образцового вольтметра. Затем, замкнув контакты кнопки SB1, подборкой резистора R6 устанавливают измеренное значение тока по образцовому амперметру.

Программа микроконтроллера напи­сана на языке ассемблера в среде раз­работки AVR Studio 4.19. Младший байт конфигурации микроконтроллера дол­жен быть запрограммирован равным 0хЕЕ, старший байт — 0x17.

архив к проекту (прошивка, исходник).

ЛИТЕРАТУРА

1. Озолин М. Измеритель ёмкости акку­муляторов на микроконтроллере. — Радио, 2009, №3, с. 28,29.
2. Озолин М. Цифровой измеритель ём­кости и внутреннего сопротивления аккуму­лятора. — Радио, 2012, № 3, с. 20.

Измеритель емкости Li-Ion аккумуляторов

В этом проекте описывается Arduino-устройство, с помощью которого можно проверить емкость литий-ионных пальчиковых аккумуляторов. Довольно часто батареи от ноутбуков приходят в негодность из-за того, что один или несколько аккумуляторов теряют свою емкость. В итоге приходится покупать новую батарею, когда можно обойтись малой кровью и заменить эти негодные аккумуляторы.

Что понадобится для устройства: Arduino Uno или любой другой совместимый.16Х2 ЖК-дисплей, в котором используется драйвер Hitachi HD44780Твердотельное реле OPTO 22Резистор 10 МОм на 0.25 ВтДержатель для аккумуляторов 18650Резистор 4 Ом 6ВтОдна кнопка и блок питания от 6 до 10В на 600 мА

Теория и эксплуатация

ПИН Назначение1 GND2 +5V3 GND4 Digital PIN 25 Digital PIN 36,7,8,9,10 No connected11 Digital PIN 512 Digital PIN 613 Digital PIN 714 Digital PIN 815 +5V16 GND

Автор не использовал потенциометр для регулировки яркости дисплея, вместо этого он подсоединил вывод 3 к земле. Держатель аккумулятора подсоединяется минусом на землю, а плюсом к аналоговому входу 0. Между плюсом держателя и аналоговым входом включен резистор 10 МОм, выполняющий функцию подтягивающего. Твердотельное реле включается минусом к земле, а плюсом к цифровому выходу 1. Один из контактных выводов реле соединяется с плюсом держателя, между вторым выводом и землей ставится резистор 4 Ом, выполняющий роль нагрузки при разряде аккумулятора. Имейте в виду, что он будет довольно сильно греться. Кнопка и включатель подключаются согласно схеме на фото.

Так как в схеме задействуются PIN 0 и PIN 1, надо отключить их перед загрузкой программы в контроллер. После того, как вы все соедините, зальете прошивку, прикрепленную ниже, можно попробовать протестировать аккумулятор.

На фото видно значение напряжения, которое считал контроллер. Напряжение на нем должно быть обязательно выше 3В

Наследующем фото результат измерении в процессе теста. Сверху, время теста в секундах (83), напряжение на аккумуляторе во время теста (3.64В) и сколько тока было отдано в нагрузку за это время в миллиампер часах (21.06 Mah).

На фото ниже видны показания после завершения теста. Сразу ясно, что этот аккумулятор, судя по показаниям, можно отправить в утиль.

Принципиальная схема тестера литиевых аккумуляторов

При включении выводится надпись о подключении аккумулятора к устройству, после подключения аккумулятора начинается его заряд, на ЖКИ выводится знак зарядки, напряжение на аккумуляторе и ток заряда.

После полного заряда заряд отключается и начинается разряд, ток разряда зависит от сопротивления резистора R1 (у меня 10 Ом, но вы можете ставить любой, какой считаете нужным). Каждую секунду происходит измерение напряжения на аккумуляторе, производится расчет тока через него и отобранная емкость, при достижении конечного напряжения разряда разряд отключается и включается заряд.

Выводится измеренная емкость аккумулятора, текущее напряжение на аккумуляторе и ток заряда.

Все устройство питается от обычной зарядки сотового телефона, необходимо подобрать чтобы напряжение не превышало 5,5 вольт на холостом ходу и способно было выдать ток равный выбранному току заряда при напряжении не менее 4,5 вольт, у меня прекрасно справляется зарядное от Алкатель на 5 В /520 мА).

Модуль зарядки требует доработки — нужно выпаять микросхему в корпусе SOT-23-6 (DW01-контроллер литий-ионного аккумулятора), замкнуть дорожки, которые шли к выводам 1,2,3 DW01 и уменьшить номинал резистора R3 — там стоит 1,2 кОм, то есть ток заряда 1 ампер будет слишком много для «малоемких» аккумуляторов, у меня 5,1 ком (ток заряда около 250 мА).

Распиновка Atmega8

На следующей странице публикуется расположение выводов данного микроконтроллера при использовании разных типов корпусов:

Советую этот листок из даташита распечатать и иметь под рукой. В процессе разработки и сборки схемы очень полезно иметь эти данные перед глазами.

Внимание!

Обратите внимание на такой факт: микросхема микроконтроллера может иметь (и имеет в данной модели) несколько выводов для подключения источника питания. То есть имеется несколько выводов для подключения «земли» — «общего провода», и несколько выводов для подачи положительного напряжения

Изготовители микроконтроллеров рекомендуют подключать соответствующие выводы вместе, т.е., минус подавать на все выводы, помеченные как Gnd (Ground — Земля), плюс — на все выводы помеченные как Vcc.

При этом через одинаковые выводы МК не должны протекать токи, так как внутри корпуса МК они соединены тонкими проводниками! То есть при подключении нагрузки эти выводы не должны рассматриваться как «перемычки».

Настройка прибора

Не вставляя запрограммированный микроконтроллер, подаем питание на правильно собранное устройство. Резистором R11 устанавливаем на выходе стабилизатора напряжение 5,12 вольт. Снимаем напряжение питания с платы и вставляем микроконтроллер. Переводим переключатель SA1 в верхнее положение, отключает коллектор транзистора VT1, подаем на разъем подключения аккумулятора контрольное напряжение 12 вольт. Такого же показания добиваемся на индикаторе вольтметра с помощью резистора R9. Переводим переключатель SA1 в нижнее положение, и выставляем напряжение ограничения разрядки, например, 10,5 вольт. При этом напряжение на выходе ОУ DA1.2 должно быть равно нулю. Начинаем плавно уменьшать контрольное напряжение и в районе 10,5 вольт должен сработать компаратор, при этом на его выходе напряжение должно возрасти до, примерно, пяти вольт (логическая единица). Эту единичку зафиксирует контроллер и подаст прерывистый звуковой сигнал, сигнализирующий о конце измерения емкости аккумулятора. Одновременно засветится светодиод HL1.

Далее восстанавливаем цепь коллектора транзистора VT1.

Генератор тактовой частоты

Но самым важным для нас в настоящее время является блок «Oscillator Circuits/Clock Generation» (Схема генератора/Генератор тактовой частоты).

В программе часто возникает необходимость сделать временную задержку в ее выполнении — паузу. А точную паузу можно организовать только методом подсчета времени. Время считаем исходя из количества тактов генератора микроконтроллера.

Да и не лишним будет заранее просчитать: успеет ли МК выполнить тот или иной фрагмент программы за отведенное для этого время.

В даташите ищем соответствующую главу: «System Clock and Clock Options» (Тактовый генератор и его параметры). В ней видим раздел «Clock Sources» (Источники тактового сигнала), в котором имеется таблица с перечнем видов тактовых сигналов. В этом разделе указано, что данный МК имеет встроенный тактовый RC-генератор. В разделе «Default Clock Source» имеется указание о том, что МК продается уже настроенным для использования встроенного RC-генератора. При этом тактовая частота МК — 1 МГц.

Из раздела «Calibrated Internal RC Oscillator» (Калиброванный RC-генератор) узнаем, что встроенный RC-генератор имеет температурный дрейф в пределах 7,3 — 8,1 МГц. Может возникнуть вопрос: если частота встроенного тактового генератора 7,3 — 8,1 МГц, то как была получена частота 1 МГц? Дело в том, что тактовый сигнал попадает в схемы микроконтроллера через программируемый делитель частоты (Об это рассказано в разделе «System Clock Prescaler»).

В данном микроконтроллере он имеет несколько коэффициентов деления: 1, 2, 4 и 8. При выборе первого мы получим частоту самого тактового генератора, при включении последнего — в 8 раз меньше, т.е., 8/8=1 МГц. С учетом вышесказанного получаем, что тактовая частота данного МК при включенном делителе с коэффициентом 8 будет в пределах от 7,3/8 = 0,9125 МГц (9125 КГц) до 8,1/8 = 1,0125 МГц.

Обратите внимание на один ну очень важный факт: стабильность частоты дана при температуре МК 25 градусов по шкале Цельсия. Вспомним, что внутренний генератор выполнен по RC схеме

А емкость конденсатора очень зависит от температуры!

Шаг 4. Наша схема

У нас был SPI OLED, который валялся без дела, поэтому мы преобразовали его в I2C и использовали. Если вы хотите узнать, как преобразовать SPI в OLED, то мы обязательно это разберем в ближайших уроках.

Схему проекта смотрите выше. И вот как работает эта схема. Сначала Arduino измеряет падение напряжения, создаваемое резистором 10 Ом, если выше 4,3 В, тогда она отключит высокое напряжение дисплея MOSFET, если оно меньше 2,9 В, оно отображает низкое напряжение и выключает MOSFET, а если находится между 4,3 В и 2,9 В, то она включит MOSFET. Батарея начнет разряжаться через резистор, начнется измерение тока, используя закон Ома. Ардуино также использует функцию Миллиса для измерения времени, а произведение тока и времени дает нам пропускную способность.

↑ Как работает наш тестер АКБ?

При подключении клемм на АКБ питание поступает на преобразователь, собранный на микросхеме LM2575-5 и питает микроконтроллер ATmega8A. Контроллер считывает напряжение на аккумуляторе и если напряжение выше 11в — включает реле К1 (RL1) подключая разрядную нагрузку (2 лампы Н4).

Ток разряда (10 А) поддерживается регулятором на полевом транзисторе и операционном усилителе, в качестве шунта используется резистор 0,1 Ом 10 Вт.На ЖК-дисплее отображается ток разряда, напряжение на аккумуляторе, текущее время разряда и предыдущее измерение в А/ч.

Ток разряда на дисплей я вывел не от дурной головы (он стабилен и всегда 10 А), при настройке прибора, выяснилось, что проводники мультиметра очень серьёзно искажают результат измерения, пришлось ввести измерение тока в сам прибор и выполнять настройку по дисплею.

После снижения напряжения АКБ до 10,5 В, нагрузка отключается и срабатывает программный блинкер, не позволяющий прибору продолжить измерение после частичного восстановления напряжения на батарее и результат измерения выводится на дисплей.

В программу введена коррекция на погрешность измерения по собственному потреблению и остаточной ёмкости.

Зачем нужен тестер емкости батарей

В настоящее время существует достаточно много производителей литиевых аккумуляторов (батарей), при этом, если перефразировать известную поговорку, то “не все производители являются одинаково полезными”. Некоторые из них предлагают сравнительно дешевые аккумуляторы со впечатляющими характеристиками. При покупке данных аккумуляторов часто оказывается так, что они либо вообще не работают, либо обеспечивают слишком малый ток, что делает их непригодными для использования в мобильных устройствах. Так каким образом проверить действительно ли перед вами качественный литиевый аккумулятор либо это дешевая подделка? Одним из таких способов является измерение напряжения на аккумуляторе под нагрузкой и без нагрузки, однако он не всегда является достаточно надежным.

В данной статье мы рассмотрим создание тестера емкости аккумуляторов типа 18650 на основе платы Arduino, принцип действия которого будет основан на разрядке полностью заряженного аккумулятора 18650 через резистор с одновременным измерением тока через данный резистор – это позволит затем рассчитать емкость аккумулятора. Если вы не получили заявленной емкости аккумулятора при “нормальном” напряжении на нем (не выходящем за допустимые ограничения), значит этот аккумулятор поврежден (с изъяном) и его нецелесообразно будет использовать в электронных устройствах поскольку он будет слишком быстро разряжаться, а его использование в составе пака аккумуляторов может привести к образованию локального токового контура, перегреву, и, возможно, к возгоранию.

Технические характеристики модуля

• Напряжение питания: DC6 ~12 V / DC 5,0 Micro USB
• Измерение напряжения: 0 ~ 200 В, точность: 0,05 В
• Регулируемый диапазон тока: 0 ~ 20 A, точность: 0.05 A
• Диапазон измерения емкости АКБ: 0 ~ 999.999 Ач, точность: 0.01 Ач
• Диапазон накопительной мощности: 0 ~ 99999.9 Втч, точность: 0.01 Втч
• Диапазон измерения мощности: 0 ~ 2999,99 Вт, точность: 0,01 Вт
• Диапазон измерения сопротивления: 1 ~ 999,9 Ом, Точность: 0,01 Ом
• Диапазон измерения температур: 0 ~ 99 градусов, точность: 1 градус
• Вентилятор охлаждения автоматически стартует с тока > 0.5 A или температуры > 45 С
• Вход/выход: 20 А винтовые клеммы + USB
• Время обновления: > 500 мс
• Скорость измерения: около 2 с
• Перенапряжение и перегрузка по току есть оповещение и защита.

Стоимость менее 2000 рублей — не так уж и много. Параметры зато обнадеживающие, а именно: мощность 180 Вт, ток 20 А, напряжение 200 В. Можно предположить, что 99% источников питания могут быть нагружены этим.

Управление устройством — две кнопки / энкодера. На самом деле оказалось, что эти ручки являются потенциометрами для установки тока 0-20 А, где одна устанавливает его ​​грубо, а другая точно. Этот метод уже много лет используется в популярных китайских источниках питания. Все результаты измерения доступны на одном экране. Есть несколько на разных языках, и после первого запуска выбираем тот, который подходит лучше всего, он остается навсегда. Далее в меню есть опция установки зуммера для превышения напряжения или тока, как вверх, так и вниз, что будет полезно при тестовой разрядке аккумуляторных батарей.

Использование прибора сводится к подключению источника питания 12 В постоянного тока и подключению проверяемого блока питания. Есть несколько типов разъемов: обычные винтовые разъемы, типовая розетка питания и 4 типа USB — тип A / большой плоский / мини-USB, микро-USB и тип C. Кроме того, есть кабели с зажимами типа «крокодил» и дополнительный адаптер для крокодилов.

После подключения тестового БП устройство работает сразу, потенциометр устанавливает интересующий ток. На дисплее отображаются текущие параметры: напряжение, ток, текущая мощность, энергия, время и так далее. И даже температура с датчика. Параметры управляются кнопкой, так что можем измерить емкость аккумулятора.

На испытании удалось вытянуть 18,2 А из блока питания, что видно на фото. Система охлаждения работает отлично, оконечный транзистор имеет при работе максимальную температуру 40 градусов. Устройство работает реально хорошо и определенно стоит своей цены.

Но это было не всегда так красочно. До этого уже ремонтировалась похожая нагрузка. Сначала после подключения напряжения с током всего несколько ампер сгорел силовой транзистор. После снятия радиатора оказалось, что термопаста вообще отсутствует, а сам транзистор был припаян, поэтому он не касался радиатора идеально плоско. Первоначальный какой-то полевой транзистор из серии IRFP был установлен в корпусе TO-247, вроде IRFP450. Поскольку поверхность радиатора намного больше, чем у этого транзистора, возникла идея установить больший, в корпусе TO-264, как раз нашелся GT60M104. Этот транзистор подошел бы почти идеально, если бы не датчик температуры, который припаян на плате рядом с транзистором, и больший корпус перекрывался с этим датчиком примерно на миллиметр. Поэтому подшлифовал транзистор так, чтобы он поместился рядом с датчиком, конечно заполнил всё термопастой хорошего качества и после сборки радиатора уже работает отлично. После ремонта снял с устройства все 180 Вт, радиатор не достигает более 45 градусов, что кажется отличным результатом.

Полезное: Измеритель электрического и электромагнитного поля BENETECH

Это устройство продаётся без корпуса, в упаковке получаем то, что вы видите на фото, завернутое в пузырчатую пленку.

В общем это полезное по своим возможностям и дешевое устройство, которое называется активная загрузка или электронная загрузка на английском языке. Правда словосочетание «искусственная нагрузка» более привычно в нашей стране.

Стоимость тестера и обзор его моделей

Проверить емкость свинцового аккумулятора автомобиля или же телефона следует для того, чтобы не допустить критического уровня разрядки или проконтролировать уровень заряда этого оборудования. Очень удобно брать портативные модели тестеров с собой, приобретая новый аккумулятор, чтобы избежать покупки старого и разряженного агрегата.

Тестер емкости свинцовых аккумуляторов – прибор весьма популярный, поэтому его стоимость будет зависеть от брендовости и технических характеристик прибора.  Покупка самого бюджетного варианта обойдется пользователям примерно в 1900 рублей, а вот стоимость тестера профессионального может стартовать от 22000 российских рублей. При этом в интернете можно отыскать схемы, согласно которым измерители аккумуляторов можно изготовить своими руками.

В рейтинг самых лучших измерителей емкости свинцовых аккумуляторов долгое время входят:

DT – 830B – аппарат для начинающих пользователей, который позволяет проверить диоды, определить емкость АКБ и его мощность;

DT – 830B

C 266 – может выполнять все вышеназванные функции, при этом дополнительно оснащен токоизмерительными клещами, а также, кнопкой, способной зафиксировать измерения;

C 266

M812 – этот маловесный прибор способен поместиться в карман, поэтому широко используется при проверке автомобильного оборудования, в том числе, АКБ автомобиля и диагностики мотоциклов.

Тестер M812

Управление тестером

Тестер аккумулятора управляется 3-мя кнопками: «Mode» «+» и «-». Кнопка «Mode» переключает между шестью пунктами меню:

1. Отображение фактического напряжения аккумулятора (0,00 В — 20,4 В).
2. Измеренная энергия в Вт/ч (ватт-часах). Отображает символ «En», а затем значение. В процессе разряда значение увеличивается. После окончания разряда показывает окончательный результат.
3. Измеренная емкость в А/ч (ампер-часах). Отображает символ «Ah», а затем значение. В процессе разряда значение увеличивается. После окончания разряда показывает окончательный результат.
4. Прошедшее время разряда в часах (0,00 ч — 655 ч).
5. Желаемый ток разряда. Используйте + и — для выбора от 0,01 A до 2,56 A.
6. Выбранное конечное напряжение. Используйте кнопки + и -, чтобы выбрать напряжение, при достижении которого процесс разряда должен завершиться (диапазон от 0,80 В до 20,0 В).

Нажав «-» на пунктах 2, 3 и 4, вы можете сбросить значения энергии, емкости и времени (работает только в том случае, если процесс разряда не активен). Длительное нажатие кнопки «Mode» запускает или останавливает процесс разряда.

Когда процесс разрядки активен, то горит светодиод. После выключения светодиода вы можете просмотреть измеренные данные (энергия, емкость, время). Перед новым измерением необходимо сбросить данные. (Данные не сбрасываются автоматически в начале процесса разряда и измерения. Это позволяет возобновить прерванное измерение.)

Конечное напряжение разряда обычно выбирается в районе 0,8 — 1 В для NiCd и NiMH аккумуляторов, 2,5 — 3 В для литий-ионных и литий-полимерных и 8-10 В для свинцово-кислотных аккумуляторов.

Скачать прошивку (2,2 KiB, скачано: 17)

Напряжение питания и тактовая частота

– 2.7 – 5.5V for ATmega8L

– 4.5 – 5.5V for ATmega8

Имеется две модификации данного МК: одна работоспособна при широком диапазоне питающих напряжение, вторая — в узком.

– ATmega8L: 0 – 8 MHz @ 2.7 – 5.5V

– ATmega8: 0 – 16 MHz @ 4.5 – 5.5V

Максимальная тактовая частота:

– Atmega8L: 0 – 8 МГц при напряжении питания 2,7 – 5,5 вольт

– Atmega8: 0 – 16 МГц при напряжении питания 4,5 – 5,5 вольт.

И что мы видим? А то, что модификация МК, работоспособная в широком диапазоне питающих напряжений, не может быть тактируема частотами выше 8 МГц. Следовательно, и ее вычислительные возможности будут ниже.

Power Consumption at 4 Mhz, 3V, 25°C

– Active: 3.6 mA

– Idle Mode: 1.0 mA

– Power-down Mode: 0.5 µA

Потребляемая мощность:

– при работе на частоте 4 МГц и напряжении питания 3 вольта потребляемый ток: 3,6 миллиампер,

– в различных режимах энергосбережения потребляемый ток: от 1 миллиампер до 0,5 микроампера

↑ Мой вариант схемы измерителя ESR

Я внес минимальные изменения. Корпус — от неисправного «электронного дросселя» для галогеновых ламп. Питание — батарея «Крона» 9 Вольт и стабилизатор 78L05 . Убрал переключатель — измерять LowESR в диапазоне до 200 Ом надо очень редко (если приспичит, использую параллельное подключение). Изменил некоторые детали. Микросхема 74HC132N, транзисторы 2N7000 (to92) и IRLML2502 (sot23). Из-за увеличения напряжения с 3 до 5 Вольт отпала необходимость подбора транзисторов. При испытаниях устройство нормально работало при напряжении батареи свежей 9,6 В до полностью разряженной 6 В.

Кроме того, для удобства, использовал smd-резисторы. Все smd-элементы прекрасно паяются паяльником ЭПСН-25. Вместо последовательного соединения R6R7 я использовал параллельное соединение — так удобнее, на плате я предусмотрел подключение переменного резистора параллельно R6 для подстройки нуля, но оказалось, что «нуль» стабилен во всем диапазоне указанных мною напряжений.

Удивление вызвало то, что в конструкции «разработанной в журнале» перепутана полярность подключения VT1 — перепутаны сток и исток (поправьте, если я неправ). Знаю, что транзисторы будут работать и при таком включении, но для редакторов такие ошибки недопустимы.

Описание тестирования емкости батареи

Перед началом испытаний аккумулятор заряжается полностью, после чего нужно подождать 2 часа.

Заметьте, что тестер покажет только емкость рассчитанную через резистор 47 Ом, и мы должны добавить к этому значение с лампой. Лампа H7 имеет сопротивление горячей нити примерно 3 Ома. Аккумулятор разряжается параллельно через резистор и лампу накаливания. Примерно это будет 2,8 Ома, поэтому полученный результат следует умножить на 14,2. Расчеты очень просты, так что каждый сам узнать точное итоговое значение.

Было проведено и тестирование литиевых элементов 18650, разряжая их током около 0.4 А, с этим тоже не возникло никаких проблем. В общем прежде чем покупать или эксплуатировать долго стоявший аккумулятор, советуем проверить их этим несложным устройством.

Критерии выбора тестеров емкости АКБ

USB тестер

Для того, чтобы приобрести качественный и многофункциональный USB измеритель, стоит определиться с прибором, понимая при этом, что для не профессионала, который пользуется тестером в быту, приобретать дорогой вариант не стоит, вполне возможно будет заказать недорогой вариант на сайте Алиэкспресс.

Выбирая качественный тестер емкости аккумулятора из нескольких вариантов, стоит отдать предпочтение:

• цифровым вариантам, которые более точные и мультифункциональные по сравнению со стрелочными;
• тем, которые оснащены подсветкой дисплея для ночного времени;
• наличие кнопки фиксации показателей;
• с минимальным уровнем погрешностей от 0.025 и 3%;
• компактные варианты будет легче использовать и переносить;
• высокой степенью защиты от попадания пыли, грязи и влаги;
• выбирать лучше всего будет вариант с электронной защитой;
• стоит выбирать тестер для измерения емкости аккумулятора известных торговых марок, чтобы получить надежность, безопасность и точность полученных измерений.

Установки тестера

Все предустановки через кнопки, необходим испытательный аккумулятор и мультиметр. Нажимаем одновременно все 3 кнопки, как экран очистится — отпускаем, на дисплее напряжение Vop — это напряжение на выводе 21 Atmega8, необходимо измерить это напряжение мультиметром (в режиме вольтметра) и выставить его кнопками «минус»/»плюс».

• Нажимаем кнопку «режим» — следующий пункт установка номинала R3 на плате зарядки, подключаем к устройству мультиметр в режиме амперметра и аккумулятор, кнопками «минус»/»плюс» подгоняем показания амперметра и тока на дисплее (также на дисплее будет отображаться значение R3, но чуть меньше установленного, скорее всего накладывается внутреннее сопротивление TP4056).
• Ток заряда подогнали, снова нажимаем кнопку «режим», попадаем в режим установки разряда, все так же — подгоняем ток на амперметре и ЖКИ, но стоит немного подождать пока разогреется нагрузочный резистор, полминуты хватит.
• Нажимаем «режим» — пункт установки конечного напряжения разряда, по умолчанию 3,3 вольта, ставим какое нам требуется и снова нажимаем кнопку «режим» — все установки сохранятся в EEPROM.

На данный момент тактирование от кварца 32768 не задействовано, зуммер тоже — это поправимо, если надо. Вот фузы на 8 МГц, включен контроль питания 4 вольта (чтоб не сбивалось EEPROM при скачках питания).

Конечное напряжение задается через меню с шагом 0,05 вольт, по умолчанию стоит 3,3 вольта. Заряд TP4056 по алгоритму, который оптимален при заряде Li-ion, считаю просто заряжать ограничивая ток, а потом напряжение — не очень хорошо, была у меня зарядка на LM317, там сильный нагрев при больших токах требует применение радиатора, да и обвязка LM317 занимает много места.

Сам ток разряда не измеряется, а высчитывается. Измеряется падение напряжения на нагрузочном резисторе + сопротивление открытого транзистора, зная их сопротивление считаем ток:

I=U/(Rнагр+Rds)

Rнагр+Rds задается через меню — там идет обратное измерение, то есть Rнагр+Rds=U/I, причем ток контролируем мультиметром в режиме амперметра. Rds в моем случае по даташиту 0,025 Ом и им можно пренебречь. В общем архиве есть Протеус, принципиальная схема, нех файл. Автор проекта — булат.

Процесс калибровки

Установите подстроечный резистор R18 в центральное положение. Последовательно подключите аккумулятор с разрядным током не менее 2,56 А и амперметр. Установите желаемый ток разряда на уровне 2,56 А, начните разряд (долгое нажатие кнопки SA1). Затем установите подстроечный резистор R17 так, чтобы фактический ток разряда был равен выбранному значению (2,56 А).

Далее установите ток разряда на 0,01 А. Затем скорректируйте смещение входов операционного усилителя DD2 с помощью R18 — установите R18 так, чтобы фактический ток составлял 0,01 А.

Силовой транзистор VT1 должен быть размещен на радиаторе, соответствующий максимально необходимой рассеиваемой мощности во время разряда (P = U*I). Транзистор VT1 (IRLB8743) — это MOSFET с TTL-логикой, который может работать с напряжением 5 В. Если используется стандартный тип MOSFET, то  теоретически запитать ОУ можно и от более высокого напряжения (это может быть напряжение на входе ), но я рекомендую логический MOSFET.

Светодиод HL1 показывает, что идет разряд и измерение. Диоды VD1 и VD2 (1N4148) обеспечивают полное запирание транзистора VT1, когда процесс разрядки не активен.

Для управления контроллером используются кнопки SA1…SA3. В качестве устройства отображения используется 4-х разрядный светодиодный дисплей с общим анодом. Катоды дисплея подключены к порту D, аноды — к битам 2-5 порта B. В качестве дисплея можно использовать LD-D036UPG-C, LD-D028UR-C, LD-D036UR- C или LD-D056UR-C (типы с очень высокой яркостью). Сверхяркий дисплей позволяет отказаться от обычных транзисторов для усиления анодного тока.

Управление дисплеем мультиплексное. Частота мультиплексирования составляет около 100 Гц. Резисторы R1 … R8 определяют ток сегментов дисплея и, следовательно, его яркость. Они подобраны так, чтобы ток не превышал максимальный выходной ток вывода микроконтроллера (40 мА).

Тестер емкости аккумуляторных батарей питается от источника питания с напряжением 8 — 30В. Ток потребления составляет около 15-45 мА, в зависимости от количества подсвеченных сегментов индикатора и сопротивления резисторов R1 … R8. Конденсаторы C1, C2 и C3 должны быть расположены как можно ближе к микроконтроллеру.

Последовательно с проверяемой батареей подключите соответствующий предохранитель, в противном случае отказ тестера (например, отказ контроля тока или короткое замыкание VT1) или неправильная полярность подключения аккумулятора могут вызвать возгорание! Также рекомендуется использовать предохранитель на входе + блока питания.

↑ Итого

Данный прибор работает у меня около месяца, его показания при измерениях конденсаторов с ESR в единицы Ом совпадают с прибором по схеме Ludens. Он уже прошёл проверку в боевых условиях, когда у меня перестал включаться компьютер из-за емкостей в блоке питания, при этом не было явных следов «перегорания», а конденсаторы были не вздувшимися.

Точность показаний в диапазоне 0,01…0,1 Ом позволила отбраковать сомнительные и не выбрасывать старые выпаянные, но имеющие нормальную ёмкость и ESR конденсаторы. Прибор прост в изготовлении, детали доступны и дёшевы, толщина дорожек позволяет их рисовать даже спичкой. На мой взгляд, схема очень удачна и заслуживает повторения.