Arduino зарядка li ion аккумулятора: Сделай сам универсальное устройство для зарядки li-ion аккумуляторов любых форм факторов 3.7в

Содержание

Создать зарядное устройство, контролируемое arduino

Создайте зарядное устройство Arduino Controlled Battery

Arduino и подключенная схема зарядки могут использоваться для контроля и контроля зарядки NiMH аккумуляторов, вот как это сделать:

Готовое устройство

Аккумуляторные батареи — отличный способ питания портативной электроники. Они могут сэкономить вам много денег, и при правильном переработке они намного лучше подходят для окружающей среды. Чтобы получить максимальную отдачу от ваших перезаряжаемых батарей, они должны быть правильно заряжены. Это означает, что вам нужен хороший зарядник. Вы можете потратить много денег на коммерческое зарядное устройство, но гораздо интереснее построить его для себя. Итак, вот как построить зарядное устройство, контролируемое Arduino.

Во-первых, важно отметить, что универсальный метод зарядки не подходит для всех перезаряжаемых батарей. Каждый тип батареи использует другой химический процесс, чтобы заставить его работать.

В результате каждый тип батареи необходимо заряжать по-разному. Мы не можем покрыть все типы батарей и способы зарядки в этой статье. Поэтому для простоты мы сосредоточимся на наиболее распространенном типе перезаряжаемой батареи AA, никель-металлгидридной (NiMH).

Диаграмма Fritzing проекта
Схема проекта

материалы:

Детали в порядке слева направо
  • Микроконтроллер Arduino
  • Держатель батареи AA
  • Аккумулятор NiMH AA
  • 10 Ом Резистор (рассчитан как минимум на 5 Вт)
  • 1 МОм резистор
  • 1 мкФ конденсатор
  • IRF510 MOSFET
  • Датчик температуры TMP36
  • Регулируемый источник питания 5 В
  • Макетная паста для прототипирования
  • Провода для перемычек

Как заряжать NiMH батареи AA

Увеличение C-скорости будет заряжать батарею быстрее, но увеличит риск ее повреждения

Существует множество различных способов зарядки NiMH-аккумулятора. Метод, который вы используете, зависит в основном от того, насколько быстро вы хотите зарядить аккумулятор. Скорость заряда (или C-rate) измеряется относительно емкости аккумулятора. Если ваш аккумулятор имеет емкость 2500 мАч, и вы заряжаете его током 2500 мА, вы заряжаете его со скоростью 1С. Если вы заряжаете его током 250 мА, вы заряжаете его со скоростью C / 10.

При быстром зарядке аккумулятора (со скоростью выше C / 10) вам необходимо внимательно следить за напряжением и температурой аккумулятора, чтобы убедиться, что вы не перезаряжаете его. Это может серьезно повредить ваш аккумулятор. Однако, когда вы заряжаете батарею медленно (со скоростью C / 10 или меньше), гораздо меньше шансов повредить нашу батарею, если вы случайно перезарядите ее. Из-за этого методы медленной зарядки обычно считаются более безопасными и позволят увеличить срок службы батареи. Поэтому для моего зарядного устройства DIY я решил использовать скорость заряда C / 10.

Цепочка зарядки

Конструкция схемы для этого зарядного устройства является основным источником питания, управляемым Arduino. Схема питается от 5-вольтового регулируемого источника напряжения, такого как адаптер переменного тока или блок питания компьютера ATX. Большинство портов USB не подходят для этого проекта из-за существующих ограничений. Источник 5V заряжает батарею через резистор мощности 10 Ом и силовой MOSFET. МОП-транзистор устанавливает, сколько тока разрешено втекать в аккумулятор. Резистор включен как простой способ контроля тока. Это делается путем подключения каждого терминала к аналоговым входным выводам на Arduino и измерения напряжения на каждой стороне. MOSFET управляется выходным штырем ШИМ на Arduino. Импульсы сигнала широтно-импульсной модуляции сглаживаются в сигнал постоянного напряжения с помощью 1М резистора и 1 мкФ конденсатора. Эта схема позволяет Arduino контролировать и контролировать ток, протекающий в батарею.

Датчик температуры

Датчик температуры предотвращает перезарядку батареи и создает угрозу безопасности

В качестве дополнительной меры предосторожности я включил датчик температуры TMP36 для контроля температуры батареи. Этот датчик выводит напряжение сигнала, которое непосредственно соответствует температуре. Поэтому он не требует калибровки или балансировки, как термистор. Датчик монтируется на месте путем сверления отверстия в задней части корпуса аккумулятора и склеивания датчика таким образом, чтобы он находился рядом с батареей при установке. Затем штырьки датчика подключаются 5V, GND и аналоговый входной штырь на Arduino.

Держатель батареи АА до и после размещения на макете

Код

Код для этого проекта достаточно прост. В верхней части кода есть переменные, которые позволяют настраивать зарядное устройство, вводя значения емкости аккумулятора и точное сопротивление вашего силового резистора. Существуют также переменные для порогов безопасности зарядного устройства. Максимально допустимое напряжение батареи устанавливается на 1, 6 вольт. Максимальная температура батареи устанавливается равной 35 градусам Цельсия. Максимальное время зарядки — 13 часов. Если какой-либо из этих защитных порогов превышен, зарядное устройство выключается.

В теле кода вы заметите, что система постоянно измеряет напряжения терминала силового резистора. Это используется для расчета как напряжения на клеммах аккумулятора, так и тока, текущего в батарею. Этот ток сравнивается с целевым током, который установлен на C / 10. Если рассчитанный ток отличается от целевого тока более чем на 10 мА, система автоматически настраивает выход для его корректировки.

Arduino использует инструмент последовательного монитора для отображения всех текущих данных. Если вы хотите контролировать производительность вашего зарядного устройства, вы можете подключить Arduino к USB-порту вашего компьютера, но это не обязательно, поскольку Arduino питается от источника питания 5 В от зарядного устройства.

Вы можете найти загружаемую версию полного кода ниже:

Скачать код

Теперь, когда у вас есть знания, вы можете начать работу с собственным зарядным устройством. Обязательно контролируйте скорость зарядки и используйте протоколы безопасности, так как чрезмерная зарядка аккумулятора может быть опасной.

Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.

Ардуино зарядное устройство для аккумуляторов

Это устройство построено в основном из готовых модулей в том числе Arduino Nano , продаваемых в интернет-магазинах. Его основное назначение — тренировать аккумуляторы и их батареи, восстанавливая утраченную ёмкость, но оно может и просто разряжать или заряжать их. К нему можно подключить одновременно до восьми однотипных аккумуляторов батарей. Информация о ходе процессов и их результатах, в том числе об отданном при разрядке или полученном при зарядке электрическом заряде, выводится на ЖКИ. Пользуясь этой информацией, можно вычислить внутреннее сопротивление аккумулятора.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Универсальное тестово-зарядное устройство для аккумуляторов на Ардуино Розыгрыш среди подписчиков.

Зарядное устройство XTAR VC4 для Li-ion/Ni-Mh аккумуляторов


Представлена схема зарядного устройства с тиристорным управлением, которое осуществляется сдвигом фаз. Схема проста. Всю конструкцию я монтировал на обыкновенном оргалите включая и конденсатор 10мкф в. В зимнее время года, все чаще и чаще обращаем внимание на зарядку автомобильного акб, изза его разрядки, и слабой работы. Но цены на зарядки для акб не очень маленькие, и иногда легче сделать ЗУ своими руками, о чем и пойдет дальше речь.

Предлагаемая схема очень качественно зарядит ваш аккумулятор,. Схема зарядного устройства представлена на микросхемах относительной сложности. Но если человек хоть немного знаком с электроникой, повторит без проблем. Создавалось это зарядное только ради одного условия: регулировка по току должна быть от 0 и до максимума более широкий диапазон зарядки и типов.

Он может работать от сетевого адаптера или от автомобильной батареи. Устройство не влияет на сопротивление массы автомобильного электрооборудования, поскольку ток заряда измеряется в. Предлагаемый вариант зарядного устройства автоматически отключается от сети переменного тока по окончании зарядки и не содержит шкальных приборов. Контроль включения и протекания зарядного тока осуществляется при помощи двух индикаторных лампочек.

Устройство работает следующим образом. Предлагаю маломощное зарядное устройство ЗУ с гасящим конденсатором. Оно предназначено для зарядки аккумуляторов с максимальным выходным током мА и напряжением до 20 В. Транзисторная пороговая схема позволяет установить зарядное напряжение 13, Предлагаемый блок питания предназначен для питания 3-вольтовых плейеров, приемников и т.

Он позволяет одновременно заряжать их аккумуляторные батареи АБ. Блок питания построен по схеме, аналогичной [1]. Он обеспечивает выходной ток до мА, а также защиту от короткого замыкания на выходе. Простейшее зарядное устройство для автомобильных и мотоциклетных аккумуляторных батарей, как правило, состоит из понижающего трансформатора и подключенного к его вторичной обмотке двуполупериодного выпрямителя [1].

Последовательно с батареей включают мощный реостат для установки необходимого. Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора — ток заряда 10А с плавной регулировкой от нуля, защита от КЗ и перегрузки, индикация правильной полярности подключения аккумулятора. Основу зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, принципиальная схема которого приведена на рисунке, составляет интегральная микросхема МА с системой защиты и цепями аналоговых индикаторов.

Индикаторы обеспечивают контроль зарядного тока и напряжения аккумулятора. Сетевое напряжение. Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора Представлена схема зарядного устройства с тиристорным управлением, которое осуществляется сдвигом фаз. Зарядка для автомобильного аккумулятора В зимнее время года, все чаще и чаще обращаем внимание на зарядку автомобильного акб, изза его разрядки, и слабой работы.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов Схема зарядного устройства представлена на микросхемах относительной сложности. Зарядное устройство-автомат Предлагаемый вариант зарядного устройства автоматически отключается от сети переменного тока по окончании зарядки и не содержит шкальных приборов.

Бестрансформаторное зарядное устройство Предлагаю маломощное зарядное устройство ЗУ с гасящим конденсатором. Зарядное устройство для стартерных аккумуляторов А 12В Простейшее зарядное устройство для автомобильных и мотоциклетных аккумуляторных батарей, как правило, состоит из понижающего трансформатора и подключенного к его вторичной обмотке двуполупериодного выпрямителя [1].

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора — ток заряда 10А с плавной регулировкой от нуля, защита от КЗ и перегрузки, индикация правильной полярности подключения аккумулятора. Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора Основу зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, принципиальная схема которого приведена на рисунке, составляет интегральная микросхема МА с системой защиты и цепями аналоговых индикаторов.


Нестандартное зарядное устройство на Arduino

Литий-ионные батареи очень широко используются во многих электронных устройствах, которые мы используем сегодня. Эти батареи являются надежным источником питания, поэтому также очень удобно использовать их в проектах когда вы делаете что-то своими руками. Однако на данный момент зарядка этих батареек по-прежнему не простой вопрос, так как коммерческие зарядные устройства довольно дорогие. Кроме того, для литий-ионных батарей необходимо зарядное устройство хорошего качества, в противном случае срок службы батареи ухудшится. Сбалансированное зарядное устройство хорошо работает, но оно доступно в более высоком ценовом диапазоне. Итак, в этом уроке мы решили сделать зарядное устройство Li-Ion, которое одновременно может заряжать четыре ых. Это зарядное устройство очень простое в изготовлении и выполняет работу сбалансированного зарядного устройства, прекращая питание отдельных батареек после полной зарядки.

Особенности зарядки аккумуляторов китайскими модулями два модуля, получив зарядный ток до 2А (если ваше зарядное устройство.

Создать зарядное устройство, контролируемое arduino — Проектов — 2019

Я бы не хотел идти по дорогому щиту и вместо этого купить недорогие разделительные доски у Aliexpress или eBay, если это возможно. Я готов потратить время, чтобы узнать, укажет ли кто-нибудь путь. Источник Поделиться. Создан 21 мар. Есть много способов сделать это, поскольку вы упоминаете, что есть готовые щиты, которые делают это. Мощность — сколько энергии будет потреблять ваша цепь, так как многие из этих плат будут способны выдавать только мАч, если этого достаточно, и в то же время вы узнаете, как долго ваша цепь сможет работать от батареи. Теоретически, вы можете использовать 1 липоэлемент непосредственно для питания MCU, так как напряжение колеблется от 3,6 до 4,7 Вольт на ячейку и заряжать липо, когда НЕ используется вы не можете заряжать липо непосредственно во время использования, вот и все. Это был бы самый дешевый способ. Несмотря на то, что цепь зарядки раздражает дополнительная нагрузка, параллельная батарее, экономите ли вы зарядку батареи без выключения устройства? Я думаю, что хороший ответ должен касаться именно этой проблемы, поскольку все остальное следует из этого.

Power Bank Li-Ion аккумулятор 2000 мА·ч для Arduino проектов

Данная плата прекрасно подходит для автономных проектов на основе Arduiono, таких как мобильные роботы, охранные системы, электронные тайники и т. Заряжать аккумулятор Power Bank можно от компьютера или зарядного устройства смартфона. Для этого не нужно вынимать Power Bank из собранного устройства. Достаточно вставить кабель с разъёмом micro-USB.

Логин или эл. Войти или Зарегистрироваться.

Arduino-шилд для зарядки литиевых аккумуляторов.

Но есть замечания. Измерение внутренного сопротивления тоже не правильно, могу даже ссылки дать по госту -пункт 4. И вот ещё вариант на резисторах. Сейчас есть недорогие АЦП с тру-дифф входом. Да, схема, не самая оптимальная Старался делать из того что «есть под рукой», со всеми вытекающими последствиями

Зарядное для свинцовых аккумуляторов на базе ардуино

Простое устройство, которое поможет зарядить телефон вдали от розетки. Легкое и простое в исполнении. Данное устройство питается от одной пальчиковой батарейки, и может заряжать маломощные гаджеты: телефон, GPS, фонарик, фотоаппарат и т. Простое устройство позволяющее зарядить любой маломощный гаджет. Также устройство снабжено солнечным элементом, который может зарядить аккумулятор в устройстве. Если солнечная панель не выдает достаточной мощности к примеру в темное время суток , то ток от аккумулятора начинает течь обратно в солнечную панель. Одним из простейших и популярных решений является использование диода, включенного последовательно, который предотвращает обратное протекание тока. Однако тут возникает проблема небольшого падения напряжения на диоде, тем самым уменьшается напряжение для зарядки аккумулятора.

Особенности зарядки аккумуляторов китайскими модулями два модуля, получив зарядный ток до 2А (если ваше зарядное устройство.

Как запитать Arduino, используя автоматическое переключение между сетью и аккумулятором?

Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку. Если Вы купили что-то полезное, то, пожалуйста, поделитесь информацией с другими. Также у нас есть DIY сообщество , где приветствуются обзоры вещей, сделанных своими руками. Идеальный номер два?

Зарядное устройство/балансировщик для аккумуляторов Li-Ion/Polymer — 50Вт, 5A

Большой высокоинформативный LCD дисплей отображает в реальном времени тип аккумулятора, напряжение заряда, ток заряда и емкость аккумулятора на текущий момент. Зарядное устройство в автоматическом режиме определяет тип заряжаемого аккумулятора каждом канале и необходимое напряжение зарядки. Зарядка VC4 контролирует состояние аккумулятора, отслеживает и устанавливает специальные параметры тока и напряжения для правильной химической реакции в аккумуляторной банке. Профиль заряда постоянным током CC и постоянным напряжением CV , данный метод зарядки заряда рекомендуемый и наиболее скоростной для перезаряжаемых аккумуляторов, сохраняет их ресурс и не уменьшает их емкость со временем, что позволяет использовать аккумулятор более циклов заряда-разряда.

Отправить комментарий. Метеостанция на arduino

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 16.

Опубликовано Не только интересный, но и полезный в быту проект для Arduino представила в своем блоге комманда Electro-Labs. В этом проекте был разработан программируемый шилд для Arduino, который выполняет функцию зарядного устройства для литиевых аккумуляторных батарей. Шилд включает в себя LCD дисплей и кнопочный интерфейс, позволяющий пользователю регулировать напряжение от 2В до 10В и ток от 50мА до 1,1А. Также устройство обеспечивает возможность контролировать процесс зарядки. Шилд основан на микросхеме LT и управляется Arduino Uno. В качестве дисплея используется простой и доступный Nokia LCD.

Старый добрый «Выпрямитель В14 зарядный»! Был всегда ты как спаситель : Выручал нас, ненаглядный! При жаре и зимней стуже Оживлял аккумулятор; Даже если я простужен, Ты — как робот Терминатор!


Arduino-шилд для зарядки литиевых аккумуляторов.

 

     Не только интересный, но и полезный в быту проект для Arduino представила в своем блоге комманда Electro-Labs. В этом проекте был разработан программируемый шилд для Arduino, который выполняет функцию зарядного устройства для литиевых аккумуляторных батарей. Шилд включает в себя LCD дисплей и кнопочный интерфейс, позволяющий пользователю регулировать напряжение от 2В до 10В и ток от 50мА до 1,1А. Также устройство обеспечивает возможность контролировать процесс зарядки.

     Шилд основан на микросхеме LT1510 и управляется Arduino Uno. В качестве дисплея используется простой и доступный Nokia 5110 LCD. Он подключается по SPI интерфейсу и питается от напряжения 3,3В. Так как I/O пины arduino работают на 5В, то подключать LCD модуль рекомендуется через резисторы, включенные последовательно в сигнальные линии. Для подключения Li-Ion батарей доступно два разъема. Четыре кнопки управления подключены к пинам A2-A5 Arduino. Напряжение на аккумуляторе и ток зарядки контролируются через аналоговые пины A0 и A1. Детали аналого-цифрового преобразования объяснены в исходном коде проекта. Два SMD светодиода используются для индикации работы устройства.

 

 

     Принципиальная схема проекта была разработана в SoloCapture из пакета SoloPCBtools. Шилд может работать, без управления микроконтроллером. Когда в Arduino не прошита программа, зарядное устройство, по умолчанию, имеет напряжение отсечки 4,2В и максимальный ток зарядки 1,1А. Печатная плата спроектирована в SoloPSB. Проект печатной платы и саму программу SoloPSB можно скачать с сайта electro-labs.com. Размеры шилда подобраны для его расположения на Arduino Uno. Светодиоды, кнопочный интерфейс, LCD-дислей и разъемы для аккумуляторов для удобства расположены сверху. Все остальные элементы разположены с обратной стороны шилда.

 

 

     LCD-дислей запрограммирован на показ четырех страниц, которые позволяют пользователю ввести параметры зарядки и контролировать ее процесс. На первой странице пользователь может задать напряжение отсечки и максимальный ток заряда, перейти к странице состояния аккумулятора и начать зарядку. Кнопки вверх и вниз используются для перехода между опциями, а вправо и влево — для изменения параметров и выбора опций. Вторая страница показывает состояние аккумулятора. В ней можно посмотреть текущее напряжение на аккумуляторе. Третья страница показывает напряжение и ток зарядки. Левой или правой кнопкой в этой странице можно остановить процесс зарядки и вернуться на страницу задания параметров. Когда напряжение аккумуляторе достигает заданного значения, зарядное устройство останавливается и показывает сообщение «Charge Complete». Для выхода необходимо нажать клавишу влево.

 

 

     Устройство запоминает последние параметры во внутренней EEPROM. Во время запуска эти параметры считываются так, что пользователю не требуется каждый раз их вводить.

Power Cell (Troyka-модуль) [Амперка / Вики]

Используйте Power Cell для питания устройств из экосистемы Troyka.

Двухюнитовый модуль позволяет использовать Li-Ion аккумуляторы 16340 для питания управляющих платформ, через пин 5V например Arduino или Iskra JS. Для стабильной работы подключайте Power Cell к пину 5V управляющей платы.

Примеры работы

Для начала работы вставьте аккумулятор в батарейный отсек на плате.

Пример для Arduino

Пример для Wi-Fi Slot

Элементы платы

Батарейный отсек

Батарейный отсек служит для крепления аккумуляторов формата 16340 и RCR123A.

Обратите внимание, что выходное напряжение аккумулятора должно быть 3,7 вольт. Рекомендуем использовать Li-Ion элемент питания ET 16340.

Переключатель режима модуля

На плате расположен механический переключатель с двумя режимами:

  • ON — штатный режим модуля. Устройство отдаёт 5 вольт на линию питания.

  • OFF — модуль в режиме зарядки. Устройство принимает 5 вольт для зарядки батареи.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
Индикатор питания. Горит в штатном режиме устройства, не горит в режиме зарядки или выключенном состоянии.
Индикатор зарядки. Горит в режиме зарядки аккумулятора, не горит в штатном режиме устройства или выключенном состоянии.

Troyka-контакты

На модуле выведено четыре группы Troyka-контактов, из них одна задействована под линии питания и земли. Остальные используются только для надёжной фиксации платы.

  • Питание (5V) — соедините с пином 5V управляющей платформы.

  • Земля (G) — соедините с пином GND.

Контроллер заряда батареи

За состояние батареи отвечает контролер заряда BQ24090. Микросхема отслеживает напряжение батареи и заряжает её необходимым током и напряжением. Режим заряда работает только, когда переключатель режима питания в положении OFF.

Повышающий DC-DC преобразователь

Li-Ion элемент питания в батарейном отсеке выдаёт напряжение от 3,7 до 4,2 вольт. Повышающий DC-DC регулятор LM27313 преобразует напряжение с аккумулятора до точных 5 вольт с максимальным выходным током 800 мА.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

  • Выходное напряжение: 5 В

  • Выходной ток: до 800 мА

  • Тип элементов питания: аккумуляторы 16340, RCR123A (3,7 В)

  • Режим зарядки: поддерживается

  • Масса: 20 г

  • Габариты: 51×25×24 мм

Ресурсы

Прибор для восстановления аккумуляторов часть 1

Это устройство построено в основном из готовых модулей (в том числе Arduino Nano), продаваемых в интернет-магазинах. Его основное назначение — тренировать аккумуляторы и их батареи, восстанавливая утраченную ёмкость, но оно может и просто разряжать или заряжать их. К нему можно подключить одновременно до восьми однотипных аккумуляторов (батарей). Информация о ходе процессов и их результатах, в том числе об отданном при разрядке или полученном при зарядке электрическом заряде, выводится на ЖКИ. Пользуясь этой информацией, можно вычислить внутреннее сопротивление аккумулятора.

Устройство работает с аккумуляторами и их батареями (в дальнейшем будем называть их просто аккумуляторами) всех типов с номинальным напряжением от 1 до 12 В, обеспечивая ток разрядки и зарядки 0,07…2 А. Полезную информацию о свойствах различных аккумуляторов и оптимальных режимах работы с ними можно найти в [1-5].

Прибор разряжает аккумуляторы заданным током разрядки до заданного минимального напряжения и заряжает их заданным током зарядки до заданного максимального напряжения. Для предотвращения аварийных ситуаций продолжительность этих процессов ограничена. Предусмотрено также автоматическое выполнение от одного до 20 циклов разрядка-пауза-зарядка-пауза с индикацией заданных и текущих параметров. Заданные параметры, в том числе длительность пауз, можно изменять в процессе работы. При одновременной работе с несколькими (до восьми) аккумуляторами их параметры контролируются индивидуально.

Текущее значение напряжения каждого аккумулятора устройство определяет при временно отключённых источниках разрядного и зарядного тока. Это позволяет более точно контролировать состояние аккумуляторов разной степени изношенности. Информацию о длительности процессов разрядки и зарядки аккумуляторов и количестве отданного или полученного ими электрического заряда устройство выводит на ЖКИ и запоминает в энергонезависимой памяти, содержимое которой можно передать для обработки в компьютер.

Внутреннее сопротивление аккумуляторов прибор не измеряет. Однако этот параметр можно оценить по результатам измерения напряжения аккумулятора при подключённой нагрузке и без неё. У «плохих» аккумуляторов разница результатов этих измерений, как правило, существенно увеличена, что соответствует повышенному внутреннему сопротивлению.

Схема аналоговой части прибора изображена на рис. 1, а его цифровой части — на рис. 2. Галетный переключатель SA2 (ПГ3 3П6Н) имеет три положения: предварительная установка тока разрядки (У1), предварительная установка тока зарядки (У2), работа (Р) (разрядка-зарядка аккумуляторов). Предварительно устанавливать ток необходимо для того, чтобы не повредить аккумуляторы недопус-тимым током. Действие кнопок SB1 — SB6 в различных положениях переключателя SA2 соответствует табл. 1.

Рис. 1. Схема аналоговой части прибора

 

Рис. 2. Схема цифровой части прибора

 

Таблица 1

Положение SA2

Уст. тока разрядки (У1)

Уст. тока зарядки (У2)

Подготовка к пуску / Работа (Р)

Функция кнопки

SB1

Выбор режима

Не действует

Вывод по USB содержимого EEPROM / Не действует

SB2

Не действует

Перебор заданных параметров

SB3

Не действует

Перебор текущих параметров

SB4

Добавление цикла

Увеличение выбранного заданного параметра

SB5

Удаление цикла

Уменьшение выбранного заданного параметра

SB6

Очистка EEPROM

Не действует

Пуск/Следующий процесс

 

Источником зарядного и разрядного тока служит готовый модуль 5A XL4015 (рис. 3). Из него выпаяны подстроечные резисторы установки выходного напряжения и тока, а вместо них к показанным на рис. 3 точкам а-е подключены внешние цепи регулировки. Переменные резисторы R11 «Ток зарядки грубо», R14 «Ток зарядки точно» и R4 «Напряжение» размещены на передней панели прибора. Подстроечные резисторы R5, R6 и R13 служат для установки пределов регулирования тока и напряжения.

Рис. 3. Модуль 5A XL4015

 

В переключении режимов, задаваемых переключателем SA2, участвуют также реле модуля HL-54S (рис. 4), управляемые командами модуля Arduino Nano. Их состояние в разных режимах работы прибора указано в табл. 2. В ней же показаны логические уровни сигнала на выходе A3 модуля Arduino Nano. Низкий уровень (0) соответствует измерению микроконтроллером напряжения аккумулятора, высокий (1) — его зарядке или разрядке.

Рис. 4.  Реле модуля HL-54S

 

Таблица 2

Положение SA2

Состояние

Реле

Выход АЗ

К9

К10

К11

Уст. тока разрядки (У1)

Вкл.

Выкл.

0

Уст, тока зарядки (У2)

0

Работа (P)

Разрядка

Выкл.

0/1

Пауза после разрядки

0

Зарядка

Вкл.

0/1

Пауза после зарядки

0

 

Пользователь контролирует напряжение аккумулятора, ток его разрядки и зарядки с помощью цифрового ампервольтметра P1 (рис. 5). Первоначально я установил его для удобства налаживания прибора, но он оказался очень полезным и при работе с ним.

Рис. 5. Цифровой ампервольтметр

 

Модуль Arduino Nano выводит на ЖКИ HG1 заданные и текущие значения параметров. Он же управляет разрядкой и зарядкой аккумуляторов, отсчитывает паузы между этими процессами, измеряет напряжение на аккумуляторах, включает и выключает текущий через них ток. ЖКИ подключён к модулю Arduino Nano через преобразователь параллельного интерфейса ЖКИ в последовательный интерфейс I2C (рис. 6), который стыкуется непосредственно с разъёмом ЖКИ. Это позволило сократить до двух число линий, по которым модуль Arduino Nano управляет ЖКИ.

Рис. 6. Преобразователь параллельного интерфейса ЖКИ

 

Зарядка организована с помощью упомянутого выше модуля 5A XL4015. При работе с аккумуляторами желательно не допускать слишком большого напряжения на них. Максимальное напряжение на выходе источника зарядного тока должно быть лишь на 20 % больше напряжения заряженного аккумулятора.

Стабилизатором тока разрядки служит узел на ОУ DA3 и полевом транзисторе VT2, которые охвачены отрицательной обратной связью по току. Транзистор VT2 установлен на игольчатом алюминиевом теплоотводе, установленном снаружи корпуса на его боковой стенке иглами к ней. Размеры теплоотвода — не менее 50×30 мм.

Датчик тока образуют резисторы R18 и шунт амперметра P1. Ток разрядки регулируют выведенными на переднюю панель прибора переменными резисторами R10 и R12. Сигнал с датчика тока, усиленный ОУ DA4, поступает также на вход A2 модуля Arduino Nano для измерения. Результат этого измерения программа использует для расчёта принятого или отданного аккумулятором электрического заряда.

Напряжение 5 В для питания модуля Arduino Nano, ЖКИ HG1, микросхем DD1-DD4 и реле получено из напряжения первичного источника 18 В с помощью импульсного стабилизатора напряжения — модуля DSN-MINI-360 (рис. 7). Поскольку этот стабилизатор регулируемый, нужное напряжение (+5 В) на его выходе ещё до подачи его на питаемые узлы прибора следует установить имеющимся в модуле подстроечным резистором.

Рис. 7. Модуль DSN-MINI-360

 

Напряжение на выходе интегрального стабилизатора DA1 78L05 повышено с +5 В до +9 В с помощью стабилитрона VD1 КС147Г и использовано для питания ОУ DA3 и DA4. Таймер DA2 КР1006ВИ1 служит задающим генератором источника отрицательного напряжения питания, необходимого этим ОУ. Его импульсы усилены полевым транзистором VT1 и преобразованы в отрицательное постоянное напряжение выпрямителем на диодах VD2 и VD3. Его ограничивает до -9 В стабилитрон VD4.

Аналогичным образом с помощью транзистора VT3 и диодов VD5, VD6 получено напряжение -1,5 В для питания цепи управления электронным ключом на сборке полевых транзисторов VT4. Стабилизатор этого напряжения — полевой транзистор VT6, работающий как низковольтный стабилитрон.

Реле K1-K8, объединённые в релейный модуль (рис. 8), поочерёдно подключают аккумуляторы G1-G8 к цепям разрядки-зарядки. Модуль Arduino Nano формирует сигналы управления этими реле в виде последовательного кода, который затем преобразует в параллельный код микросхема DD3 (74HC595N). С её выходов управляющие сигналы поступают на входы релейного модуля.

Рис. 8. Релейный модуль

 

Кроме того, сигналы с этих выходов через электронные ключи микросхемы dD4 (ULN2803APG) управляют двухцветными светодиодами HL3-HL10. Свечение каждого из них свидетельствует о том, что идёт разрядка или зарядка соответствующего аккумулятора. Цвет свечения (красный при разрядке, зелёный при зарядке) зависит от состояния полевых транзисторов сборки VT7. Когда идёт работа с аккумуляторами, включён светодиод HL2.

Работой устройства управляют с помощью кнопок SB1-SB6 и DIP-переключателей SA3 «Тип аккумуляторов», SA4 «Число аккумуляторов». Параллельные коды состояния кнопок и переключателей сдвиговые регистры DD1 и DD2 (CD4014BE) преобразуют в последовательный код для загрузки в модуль Arduino Nano.

Для контроля температуры аккумуляторов и теплоотвода транзистора VT2 в приборе имеются два датчика температуры DS18B20. Их информационные входы-выходы подключены к одной и той же линии D2 модуля Arduino Nano. Программа микроконтроллера модуля различает эти датчики по хранящимся в их постоянной памяти идентификационным кодам. Какой из них должен измерять температуру теплоотвода, а какой температуру аккумуляторов, определяют в процессе налаживания прибора. В случае превышения допустимой температуры аккумулятора (+45 оС) или теплоотвода транзистора (+80 оС) ток зарядки или разрядки прерывается до тех пор, пока температура не понизится до допустимой.

В правом нижнем углу экрана ЖКИ прибор выводит номер режима в цикле (1 или 3 — разрядка; 2, 4 или 6 — пауза; 5 или 7 — зарядка) и состояние реле K9, K10, К11 модуля HL-54S. Символ подчёркивания означает, что соответствующее реле выключено, символы p, a, m — включены соответственно реле K9, K10, К11.

Поскольку на аналогово-цифровой преобразователь модуля Arduino Nano нельзя подавать напряжение более +5 В, для работы с аккумуляторами большего напряжения применён делитель напряжения R29R30. Реле K9 при необходимости по сигналу модуля Arduino Nano включает его в цепь измерения. Конденсатор С11 сглаживает выбросы измеряемого напряжения и коммутационные помехи.

Для подключения к прибору аккумуляторов различных типов предусмотрены два не показанных на схеме разъёма, с которыми соединяют контактные устройства. Их конструкция может быть любой. Главное, чтобы были обеспечены хороший контакт и допустимый ток не менее 3 А.

Процесс работы с аккумулятором состоит из интервалов измерения напряжения на нём в отсутствие тока и интервалов подачи установленного переменными резисторами R11 и R14 тока зарядки или переменными резисторами R10 и R12 тока разрядки. При этом аккумуляторы, число которых задано DIP-переключателем SA4, по очереди включаются в работу контактами реле K1.1-K8.1. Коммутация зарядка-разрядка организована с помощью ключей на сборках полевых транзисторов VT4 и VT5, управляемых с выхода A3 модуля Arduino Nano.

В процессе работы в EEPROM микроконтроллера модуля Arduino Nano записываются в формате с плавающей запятой текущие параметры выполняемой процедуры, каждый из которых занимает в нём по четыре ячейки. Это даёт возможность просмотреть результаты не только во время работы, но и после отключения питания прибора. Адреса ячеек EEPROM и их содержимое соответствуют указанным в табл. 3. В ячейках, соответствующих аккумуляторам с номерами, большими, чем набранное на DIP-переключателе SA4 число, хранятся нули.

Таблица 3

Ячейки

Содержимое

Ед. изм.

Разрядка

0-3

Текущее напряжение аккумулятора 1

В

4-7

Текущая продолжитель­ность разрядки аккуму­лятора 1

ч

8-11

Ток разрядки аккумуля­тора 1, усреднённый за четыре последних изме­рения

А

12-15

Текущее количество электричества, отдан ное аккумулятором 1

А·ч

16-20

Текущее напряжение аккумулятора 2

В

120-127

Текущее количество электричества, отдан­ное аккумулятором 8

А·ч

Зарядка

128-131

Текущее напряжение ак­кумулятора 1

В

132-135

Текущая продолжитель­ность зарядки аккумуля­тора 1

ч

136-139

Ток зарядки аккумуля­тора 2, усреднённый за четыре последних изме­рения

А

140-143

Текущее количество электричества, сообщён­ное аккумулятору 1

А·ч

144-147

Текущее напряжение ак­кумулятора 2

В

236-239

Текущее количество электричества, сообщён­ное аккумулятору 7

А·ч

 

Продолжение следует

Литература

1. Особенности зарядки Ni-MH аккумуляторов, требования к зарядному устройству и основные параметры. — URL: http://akbinfo. ru/shhelochnye/ni-mh-akkumuljatory-kak-zarjazhat-zarjadnoe-ustrojstvo-i-parametry. html (03.05.2018).

2. Импульсная зарядка для Li-ion аккумуляторов. — URL: http://electro-shema.ru/chertezhi/pulse-charger-li-ion.html (03.05.2018).

3. NiMH аккумуляторы, их тренировка и восстановление. — URL:http://www. electrosad.ru/Sovet/NiMH.htm (03.05.2018).

4. Виды заряда никель-кадмиевых аккумуляторов. — URL: http://samodelka. info/zaryadnie-akb/princip-zaryada-nikel-cadmievih-akb.html (03.05.2018).

5. Аккумуляторы типоразмера 18650. Не дай себя обмануть! — URL: http:// uceleu.ru/blog/snaraga/2041.html (03.05.2018).

Автор: Н. Осницкий, г. С.-Петербург

Измеритель емкости для аккумуляторов NiMH, NiCd, Li-Ion, Li-Poli и LiFePo4 на Arduino Nano

Фальсификация аккумуляторов — особенно литий-ионных (Li-ion) и никель-металлогидридных (NiMH) аккумуляторов — печальный факт. Многие компании рекламируют аккумуляторы или PowerBank, указывая огромные значения емкости, которые значительно превышают фактические параметры этих компонентов.

Благодаря данному устройству вы можете легко измерить реальную емкость аккумуляторов и выбрать те, которые имеют соответствующие параметры. Трудно проверить реальную емкость аккумуляторов, особенно когда вы их покупаете много.

Точно так же трудно определить доступную емкость восстановленных ячеек формата 18650 (например, с ноутбуков). Устройство для измерения фактической емкости аккумуляторов позволит выбрать подходящий элемент для питания какого-либо устройства.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Схема, представленная ниже, представляет собой второе поколение измерителя емкости аккумуляторов, созданного автором проекта на портале Instructables под ником Open Green Energy.

Схема, построенная ранее в 2016 году, разряжала элемент через постоянный резистор, а модуль Arduino измерял ток и напряжение как функцию времени. В конце, после разрядки элемента до заданного уровня, емкость определялась как произведение тока разряда и времени, которое потребовалось для разрядки элемента до установленного уровня.

Однако во время измерения при уменьшении напряжения батареи также уменьшается и ток. Это делало процесс вычисления емкости достаточно сложным и неточными. Чтобы устранить эту проблему, автор создал версию V2.0, которая была разработана таким образом, чтобы ток оставался постоянным на протяжении всего процесса разрядки.

Это достигнуто за счет использования активной нагрузки для разрядки аккумулятора. Ток разряда аккумулятора может быть постоянным на протяжении всего процесса измерения.

Основные преимущества тестера емкости аккумуляторов:

  • Возможность измерять емкость элементов  NiMH, NiCd, Li-Ion, Li-Poli и LiFePo4 различных размеров — AA, AAA, 18650 и др. Единственным условием является напряжение аккумулятора ниже 5 В.
  • Настраиваемый ток разряда аккумулятора.
  • Пользовательский интерфейс на основе легко читаемого OLED-дисплея.
  • Возможность использования устройства в качестве программируемой электронной нагрузки.

Для создания данного тестера нам понадобятся:

  • Печатная плата.
  • Arduino Nano.
  • Операционный усилитель LM358.
  • Дисплей OLED с диагональю 0,96 дюйма.

Конструкция тестера аккумуляторов

Принципиальная схема показана на следующем рисунке:

Условно всю конструкцию можно разделить на следующие части:

  1. Источник питания.
  2. Нагрузка постоянного тока.
  3. Измерение напряжения аккумулятора.
  4. Интерфейс пользователя.
  5. Сигнализатор — зуммер.

Источник питания

Источник питания состоит из разъема для подключения внешнего источника питания (входное напряжение в диапазоне 7…9 В) и двух фильтрующих конденсаторов С1 и С2. Входное напряжение (Vin) подключено к выводу Vin Arduino. Схема использует встроенный стабилизатор напряжения Arduino.

Схема нагрузки постоянного тока

Основным элементом этой схемы является интегральная схема LM358, которая включает в себя два операционных усилителя. ШИМ-сигнал с цифрового вывода D10 Arduino подается на фильтр нижних частот, состоящий из компонентов R1 и C3.

Далее он поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя сконфигурированного вместе с полевым транзистором VT1 в качестве источника тока.

Операционный усилитель DD1 питается от стабилизированного напряжения 5 В, отфильтрованного конденсатором, который должен быть расположен как можно ближе к операционному усилителю.

ОУ DD1 вместе с R3 и VT1 , образует активную нагрузку постоянного тока, которая разряжает батарею. Ток, протекающий через резистор R3, управляется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), подаваемой с Arduino на транзистор VT1 .

Принцип работы источника питания, встроенного в эту систему, очень прост. Операционный усилитель DD1 сравнивает напряжение на контакте 2 (инвертирующий вход) и контакте 3 (неинвертирующий вход).

Сам операционный усилитель настроен как буфер с единичным усилением. Отфильтрованный ШИМ сигнал подается на неинвертирующий вход, что вызывает появление некоторого напряжения на выходе усилителя, который открывает затвор MOSFET.

Когда MOSFET включается, ток, протекающий через R3, вызывает определенное падение напряжения на этом резисторе, что обеспечивает отрицательную обратную связь для операционного усилителя. Схема управляет полевым транзистором таким образом, что напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах одинаковы (с помощью управления затвором MOSFET).

Таким образом, ток, протекающий через нагрузочный резистор, будет пропорционален напряжению на неинвертирующем входе операционного усилителя. Напряжение на неинвертирующем входе, которое управляет работой источника тока, поступает от низкочастотного фильтра RC, на который подается прямоугольный сигнал с переменным заполнением, генерируемый Arduino.

На следующем рисунке показан ШИМ сигнал от Arduino (канал 1, желтый) и сигнал после фильтра (канал 2, зеленый). Таким образом, из ШИМ и RC-фильтра собран простой ЦАП.

Значения элементов фильтра RC могут быть подобраны с помощью осциллографа и анализа выходного сигнала от фильтра для различных значений аккумуляторов и/или частоты сигнала ШИМ.

Схема измерения напряжения аккумулятора

Напряжение аккумулятора измеряется через контакт A0 (вход аналого-цифрового преобразователя в Arduino). Два конденсатора С1 и С2 используются для фильтрации помех, присутствующих в цепи испытуемого аккумулятора, которые возникают из-за пульсаций тока в цепи активной нагрузки. Эти помехи могут снизить точность измерения АЦП в Arduino.

Интерфейс пользователя

Схема интерфейса пользователя состоит из двух кнопок и 0,96-дюймового модуля OLED-дисплея, управляемого по  I2C. Две кнопки (Вверх и Вниз)  используются для увеличения или уменьшения ширины импульса ШИМ, что позволяет регулировать ток разрядки аккумулятора.

Резисторы R2 и R4 подтягивают обе линии, подключенные к кнопкам. Третья кнопка (RST) используется для сброса Arduino. Напряжение аккумулятора, ток разряда и измеренная емкость отображаются на OLED-дисплее.

Его разрешение составляет 128 × 64 пикселей, а связь с Arduino осуществляется через шину I2C, благодаря которой для передачи данных требуются только две сигнальные линии — контакт SCL (A5) и SDA (A4). Два других контакта платы дисплея являются источником питания (+5 В и GND).

Сигнализация — зуммер

5-вольтный зуммер подключен к цифровому выводу D9 Arduino. Этот выход управляет сигналом тревоги, который сигнализирует о начале и конце измерения емкости ячейки.

Программное обеспечение

Во время измерения емкости аккумулятора схема стабилизирует ток на заданном уровне и разряжает аккумулятор до получения установленного напряжения в зависимости от типа батареи (например, 3,2 В для литий-ионного элемента). Емкость (в мАч) рассчитывается как установленный ток разряда (в мА) умноженный на время (в часах) необходимое для разрядки до порогового напряжения.

Ток разряда можно регулировать путем изменения заполнения ШИМ-сигнала, который управляет источником тока. Прежде чем мы перейдем к саму скетчу, мы должны загрузить и установить две библиотеки:

  1. JC_Button — используется для управления кнопками.
  2. Adafruit_SSD1306  — поддержка дисплея OLED с драйвером SSD1306.

Скетч для Arduino

Перед компиляцией в коде необходимо заполнить два значения калибровки:

  • Массив значений тока для различных величин ШИМ и используемого силового резистора. Этот ток мы измеряем, подключая мультиметр последовательно с ячейкой, уже после сборки нашего устройства. Кнопками меняем заполнение управляющего сигнала и измеряем текущий для отдельных порогов ток ячейки. Полученные значения помещаем в переменную Current.
//Диапазоны тока
const int Current [] = {0,110,210,300,390,490,580,680,770,870,960,1000};
  • Уровень напряжения VCC в нашей схеме. Мы измеряем напряжение 5 В с помощью мультиметра на выводе VCC Arduino и вводим фактическое значение в переменную Vcc.
// Напряжение на выводе Arduino 5V (измерено мультиметром)
float Vcc = 4.96 ;

После вышеуказанной калибровки код программы готов к компиляции. Мы еще можем изменить значение переменной Low_BAT_ Level — это порог напряжения, до которого будет разряжаться элемент. Это зависит от типа аккумулятора. Хорошей идеей будет установить этот порог чуть выше минимально возможного напряжения для конкретного типа аккумулятора.

Далее следуют минимальные напряжения ячеек различной химии для разрядки ячеек током 1С:

  • Оксид лития-кобальта: напряжение = 2,5 В.
  • Оксид лития-марганца: напряжение = 2,5 В.
  • Фосфат лития и железа: напряжение = 2,5 В.
  • Титанат лития: напряжение = 1,8 В.
  • Литий-марганец-кобальт оксид: напряжение = 2,5 В.
  • Литий-никель-кобальт-алюминий оксид: напряжение = 3,0 В.

Скачать скетч и файлы печатной платы (142,0 KiB, скачано: 1 025)

Контроллер заряда Mini/Micro USB для Li-ion аккумуляторов на микросхеме TP4056 (с защитой)

Модуль содержит контроллер заряда Li-Ion, Li-Po аккумуляторов на микросхеме TP4056. Зарядное устройство индикацию процесса заряда. В момент заряда светится красный светодиод, а когда батарея будет полностью заряжена, то засветится зеленый светодиод.

Контроллер можно использовать для зарядки Литий-Ионных и Литий-полимерных (Li-Ion, Li-Po) аккумуляторов на 3,7 В. это могут быть аккумуляторы от мобильного телефона или батареи для ноутбуков.

Подать напряжение на устройство можно двумя способами: через разъем Micro USB, или путем пайки проводов, минуя разъем USB.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Используемый контроллер: TP4056

Режим зарядки: линейная 1%

Ток зарядки: до 1А (настраивается)

Точность зарядки: 1.5%

Входное напряжение: 4.5 — 5.5В

Напряжение полного заряда: 4.2В

Индикация: красный — зарядка, зеленый (в некоторых версиях синий) — заряд окончен

Вхолной разъем: Mini/MicroUSB

Диапазон температур: от -10 °С до +85 °С

Защита от переполюсовки:  нет

Защита от перегрузки по току (короткое замыкание): есть, порог срабатывания 2.0 А

Защита от перезаряда: есть, порог срабатывания 4.30±0.050 В;

Защита от переразряда: есть, порог срабатывания 2.40±0.100 В;

Вес: 10 гр

Размеры платы: 29 x 17 x 5 мм


Ток зарядки настраивается сменой резистора в нижней части платы (а никто не говорил, что будет легко), по умолчанию: 1А

Резистор (кОм) Ток заряда
30 50
20 70
10 130
5 250
4 300
3 400
2 580
1.66 690
1.5 780
1.33 900
1.2 1000

Зарядите свой проект Arduino литиевой батареей

20.10.2021 | Автор Maker.io Персонал

До сих пор в этой серии статей были рассмотрены распространенные аккумуляторные технологии, задачи систем управления аккумуляторами и способы правильной зарядки литиевых аккумуляторов. В этой статье кратко изложены несколько вариантов, которые есть у производителей при питании проекта на основе Arduino от одной литий-ионной батареи 18650.

Использование внешнего зарядного устройства

Самый простой способ сделать ваши модели портативными — это спроектировать их таким образом, чтобы пользователь мог быстро и легко менять батарею, когда это необходимо.Затем пользователь может использовать обычное внешнее зарядное устройство 18650:

.

Внешние зарядные устройства могут быть быстрым и простым решением, если ваш проект не разряжает батареи слишком быстро. Источник изображения: Скриншот https://www.digikey.com/en/products/detail/xtar-technology-inc/XTAR-SC2/13540420

Имейте в виду, что этот вариант возможен только в том случае, если пользователю не приходится часто заменять батарею. Если ваше устройство быстро разряжает аккумуляторы, вам следует поискать другие варианты.В любом случае, этот метод идеально подходит для модернизации существующего проекта с помощью батареи.

Хотя этот метод позволяет отказаться от схемы защиты от заряда, следует помнить, что вы все равно должны включить защиту, чтобы предотвратить глубокую разрядку аккумулятора или потребление от него слишком большого тока. Иногда также требуется повышающая схема, например, при использовании 5V Arduino. К счастью, несколько небольших коммутационных модулей, таких как этот, обеспечивают защиту от этих распространенных проблем.

Очевидным преимуществом использования этого метода является то, что вы можете сделать свой проект очень простым.Однако самым большим недостатком является то, что вам понадобится внешнее зарядное устройство. Кроме того, вам придется спроектировать свой проект таким образом, чтобы пользователь мог легко извлечь аккумулятор.

плат Arduino с включенной BMS

Другой простой в реализации вариант — использование платы, совместимой с Arduino, которая уже оснащена встроенной схемой зарядки Li-Ion и LiPo. Некоторые известные примеры таких плат включают Feather Huzzah ESP8266 и Feather Huzzah ESP32. Эти две макетные платы исключительно универсальны и экономичны.Кроме того, они обладают всеми функциями подключения, которые можно ожидать от современного портативного устройства:

Платы линейки «Перо хаза» поддерживают работу с литиевыми батареями прямо из коробки. Источник изображения: https://www.adafruit.com/product/2821

Arduino MKR Zero и Arduino MKR Vidor 4000 — это две официальные платы Arduino, которые также поддерживают литиевые батареи прямо из коробки.

Каждое из этих четырех устройств — отличный выбор для тех, кто заинтересован в использовании стандартных батарей для переноса своих проектов на базе Arduino.Преимущество использования этого метода заключается в том, что вы получите проверенный и проверенный метод, и вы можете быть уверены, что ваш проект с питанием от батареи защищен от различных сбоев. Одним из недостатков использования готовой платы Arduino, совместимой с батареями, является снижение гибкости.

Используйте Arduino Shield для обновления существующих проектов

Несмотря на свой возраст, классические платы Arduino, такие как UNO, по-прежнему популярны благодаря низкой начальной цене, форм-фактору и простоте использования. Однако эти платы не поддерживают литиевые батареи прямо из коробки.Например, использование специального экрана, специально созданного для Arduino UNO, — это простой, безопасный и экономичный способ сделать существующие проекты портативными.

  Простой шилд Arduino позволяет обновлять существующие проекты без дополнительных модификаций. Источник изображения: https://www.digikey.com/en/products/detail/adafruit-industries-llc/2078/5356829

Powerboost 500 — один из таких щитов. Он совместим с Arduino UNO, Due, Leonardo, Mega и Duemilanove.Имейте в виду, что этот экран был специально разработан для плоских литий-полимерных аккумуляторов. Однако вы можете использовать любой обычный литий-ионный или LiPo аккумулятор на 3,7 В или 4,2 В со встроенной схемой защиты, такой как этот.

Готовые модули зарядки литиевых батарей

На сегодняшний день наиболее популярным вариантом добавления литиевой батареи в проект «сделай сам» является использование простого модуля подключения зарядного устройства. Эти часто крошечные модули предлагают фантастическое сочетание гибкости, безопасности и экономической эффективности, и они, как правило, удивительно просты в использовании.

Типовые модули обеспечивают защиту от перезарядки батареи, чрезмерного потребления тока и глубоких разрядов. Некоторые модули могут также включать расширенные функции защиты, такие как температурный выключатель или таймер. Кроме того, производители плат часто позволяют регулировать важные параметры, такие как максимальный ток заряда, максимальный ток разряда и напряжение элемента, с помощью перемычек или цифровых сигналов. Все это означает, что вы можете использовать незащищенные литиевые элементы, такие как стандартные батареи 18650, в сочетании с обычными зарядными модулями.

Стандартные аккумуляторные модули — это хороший способ защитить проект, в котором используются аккумуляторы, от распространенных неисправностей, которые могут возникнуть при зарядке или разрядке литиевых аккумуляторов. Источник изображения: https://www.digikey.com/en/products/detail/sparkfun-electronics/PRT-14411/7725301

Два примера зарядных модулей включают зарядное устройство PowerBoost 500 + и PRT-14411. Оба этих модуля также поставляются с повышающей схемой, так что они могут напрямую подавать питание на вашу 5-вольтовую плату Arduino без необходимости в дополнительных компонентах.

Индивидуальный дизайн

В крайнем случае вы также можете создать собственную конструкцию зарядного устройства, используя готовые компоненты, такие как PMIC управления батареями. Вам потребуется хорошее понимание конструкции электроники и зарядки аккумулятора в целом, чтобы разработать надежное зарядное устройство для Li-Ion и LiPo, которое должным образом контролирует и обслуживает аккумулятор.

Пример схемы зарядки аккумулятора, в которой используется один чип BQ24090 и всего несколько внешних компонентов. Источник изображения: техническое описание Texas Instruments BQ24090 (https://www.digikey.com/en/products/detail/texas-instruments/BQ24090DGQR/2353309)

Помимо зарядки аккумулятора, вам, скорее всего, также потребуется включить схему защиты, которая предотвращает глубокую разрядку аккумулятора вашего проекта на базе Arduino. Кроме того, вы также должны убедиться, что остальная часть цепи не потребляет больше тока от батареи, чем она может безопасно отдавать в течение продолжительных периодов времени.

К счастью, вы можете купить готовые компоненты, такие как ИС, которые отслеживают и контролируют процесс зарядки, а также ИС, которые предотвращают переход батареи в проблемное состояние.Тем не менее, я рекомендую этот вариант только в том случае, если ваш проект должен соответствовать некоторым особым требованиям, которых вы не можете достичь с помощью легкодоступных модулей.

Резюме

При сборке портативного устройства на базе Arduino вы можете выбирать из множества вариантов. Иногда самый простой вариант при преобразовании существующего проекта в портативный — использовать простую ячейку 18650 в сочетании с внешним зарядным устройством. Обратите внимание, что этот метод по-прежнему требует от вас добавления простой схемы защиты, чтобы гарантировать, что ваш проект не разрядит аккумулятор выше определенного уровня.

Платы Arduino

со встроенной схемой защиты отлично подходят для новых проектов. Эти макетные платы содержат все необходимые механизмы защиты и обеспечивают безопасную работу. Однако использование этого метода ограничивает вашу гибкость при выборе микроконтроллера для вашего проекта. Готовые литиевые зарядные модули обеспечивают большую гибкость. Их можно использовать с любой платой Arduino, а также с другими платформами разработки, такими как Raspberry Pi.

Специализированные схемы защиты аккумуляторов

обеспечивают наилучший уровень гибкости.Однако сделать это может быть сложной и трудоемкой задачей. Разработка и изготовление индивидуального модуля защиты аккумулятора в небольшом масштабе обычно также обходится дороже, чем использование серийно выпускаемой конструкции.

Li-Po/Li-Ion зарядное устройство Arduino Shield с использованием BQ21040

Этот экран зарядного устройства Li-Po/Li-ion Arduino в основном предназначен для питания Arduino от одной батареи Li-Po 3,6 В. Зарядное устройство Li-Ion и Li-Pol / повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный ток Arduino Shield обеспечивает 6,5 В / 400 мА от одной литий-полимерной батареи.Плата Arduino Shield оснащена микросхемой зарядного устройства BQ21040 и повышающим преобразователем постоянного тока CS5171 . Экран также имеет площадь прототипа для использования максимальной площади печатной платы. Аккумулятор LIPO может быть установлен на той же печатной плате. Микросхема BQ21040 помогает заряжать аккумулятор LIPO 3,6 В, а повышающий преобразователь IC CS5171 преобразует 3,6 В в прибл. 6,5 В для питания Arduino. CS5171 может непрерывно подавать ток 400 мА. Для зарядки аккумулятора плате требуется вход постоянного тока 5 В. Зарядный ток установлен на 500 мА.Однако его можно изменить в соответствии с требованиями, изменив значение R3. Для получения дополнительной информации обратитесь к техническому описанию BQ21040. Светодиод D2 указывает на завершение цикла зарядки. Бортовой NTC используется для предотвращения перегрева батареи, и рекомендуется держать датчик NTC в контакте с батареей во время зарядки.

БК21040

bq21040 — это высокоинтегрированное зарядное устройство для литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Зарядное устройство можно использовать для зарядки аккумулятора, питания системы или того и другого.Зарядное устройство имеет три фазы зарядки: предварительная зарядка для восстановления полностью разряженной батареи, быстрая зарядка постоянным током для безопасного резервного заряда и регулировка напряжения для безопасного достижения полной емкости. Зарядное устройство очень гибкое, что позволяет программировать ток быстрой зарядки. Это зарядное устройство предназначено для работы с USB-соединением или адаптером (выход постоянного тока). Зарядное устройство также проверяет наличие батареи. Зарядное устройство также оснащено полным набором функций безопасности: стандартное определение температуры, защита от перенапряжения, DPM-IN, таймеры безопасности и защита от короткого замыкания ISET.Все эти функции и многое другое подробно описаны ниже. Зарядное устройство рассчитано на один путь питания от входа к выходу для зарядки одноэлементного литий-ионного или литий-полимерного аккумулятора. При подаче питания на 5 В постоянного тока выполняются короткие проверки ISET и OUT для обеспечения надлежащего цикла зарядки. Если напряжение батареи ниже порога LOWV, батарея считается разряженной и начинается цикл предварительной подготовки. Величина тока, поступающего в аккумулятор на этом этапе, называется током предварительной зарядки.Он фиксируется на уровне 20% от тока быстрой зарядки.

CS5171

Микросхема CS5171 представляет собой импульсный стабилизатор на 280 кГц с высокоэффективным встроенным переключателем на 1,5 А. Эта ИС работает в широком диапазоне входных напряжений от 2,7 В до 30 В. Гибкость конструкции позволяет микросхемам работать в большинстве конфигураций источника питания, включая повышающий, обратноходовой, прямой, инвертирующий и SEPIC. ИС используют архитектуру токового режима, которая обеспечивает отличное регулирование нагрузки и линии, а также практичные средства для ограничения тока.Сочетание работы на высоких частотах с высокоинтегрированной схемой стабилизатора приводит к чрезвычайно компактному решению источника питания. Схема включает в себя средства для таких функций, как синхронизация частоты, отключение и управление с обратной связью для положительного или отрицательного регулирования напряжения.

Характеристики

  • Блок питания 5 В/1 А
  • Зарядный ток 500 мА
  • Выходной источник питания 6,5 В/400 мА
  • Выход
  • подключен к контакту VIN Arduino Shield.
  • Совместимость с одноячеечной батареей 3,6 В LI-PO, LI-ON
  • Дополнительный Proto-Area на печатной плате для разработки или установки батареи.
  • Размеры печатной платы
  • 69,08 мм X 51,58 мм

Схема

Список деталей

Соединения

Фото

BQ21040 Лист данных

бк21040

CS5171 Лист данных

CS5171-D

Как питать Arduino от батареи

Некоторые проекты предназначены для переноски или предназначены для удаленной работы.Учитывая это, нам нужен портативный источник питания, который можно оставить без присмотра на какое-то время. Один из способов сделать это — использовать аккумулятор.

Но какие факторы нам нужно учитывать? В этой статье мы обсудим требования к питанию батареи ваших устройств, управляемых Arduino, в соответствии с предполагаемой портативной и компактной конструкцией.

При проектировании Arduino с батарейным питанием всегда используйте Arduino наименьшего возможного размера. Например, Arduino Nano потребляет меньше энергии, чем Arduino UNO, а Pro-Mini потребляет меньше энергии, чем Nano.Всегда начинайте с самого маленького Arduino, который способен на то, что вы планируете построить. Arduino также включает библиотеку, которая создает режим энергосбережения, но мы рассмотрим это в другой статье.

Выбор размера батареи в соответствии с вашими потребностями

Существует множество способов питания устройства Arduino, но выбор подходящей батареи может создать или разрушить в остальном хороший проект. Многие компромиссы необходимы, чтобы подобрать аккумулятор для конкретной задачи. Одним из первых решений, которое необходимо принять, будет выбор между основной или вторичной батареей.

Первичные батареи являются наиболее распространенным типом батарей и существуют уже более ста лет. Они не перезаряжаемые, стандартного размера и надежны практически в любой среде. Доступный в стандартных размерах от AAA до D Cell, он обеспечивает стабильное напряжение 1,5 В для питания устройства. Аккумулятор на 9 В также считается основным аккумулятором и на самом деле состоит из небольших отдельных элементов на 1,5 В. Первичные батареи хорошо подходят для портативных устройств, которые не находятся в отдаленных местах и ​​не требуют слишком большой мощности.

С другой стороны, вторичные батареи бывают разных конфигураций и размеров. Они перезаряжаемы, надежны и обычно дороже, чем первичные батареи. В зависимости от конкретной батареи некоторые из них требуют особого обращения и уникальных зарядных устройств. При неправильном использовании они могут загореться или даже взорваться.

Номинал батареи должен дать вам представление о том, как долго вы можете рассчитывать на работу цепи. Например, если ваша схема постоянно потребляет 35 мА, можно ожидать, что батарея емкостью 3400 мАч проработает около 4 дней.

Первичные ячейки

Угольно-цинковые батареи , щелочные батареи , 9V и монеты — это типы первичных батарей (неперезаряжаемых), которые, скорее всего, будут использоваться в проекте Arduino. Каждый из них имеет различные характеристики, которые следует учитывать при выборе источника питания.

Углеродный цинк Батарейки

Углеродные цинковые батареи существуют уже более ста лет. Каждая ячейка способна обеспечить 1.5 вольт. Они недороги, рассчитаны на легкие нагрузки и имеют относительно долгий срок службы. Углеродно-цинковые батареи имеют длительный срок хранения, но не предназначены для использования при очень низких температурах и не подлежат перезарядке.

Никогда не используйте этот с первичными ячейками любого другого типа. Когда углеродно-цинковые батареи укладываются друг на друга для увеличения напряжения, все элементы должны быть одного типа. Углеродно-цинковые батареи Double-A (AA) имеют номинал 400-900 мАч. Сегодня они были заменены щелочными батареями, но включены сюда для целей обсуждения.

Щелочные Батарейки Щелочные батареи

имеют более высокую плотность энергии (сколько энергии удерживает батарея) и более длительный срок хранения, чем угольно-цинковые батареи. В зависимости от приложенной нагрузки рейтинг варьируется от 3000 мАч при низкой скорости тока до 700 мАч при большой нагрузке.

Выходное напряжение щелочной батареи падает по мере использования батареи, поэтому ее использование зависит от требований нагрузки. Он может легко справляться с легкими нагрузками, но большие нагрузки (1 А) сокращают срок службы батареи.Щелочные батареи Double-A (AA) способны обеспечивать ток примерно 700 мА без перегрева батареи. Щелочные батареи — хороший выбор для приложений с небольшой нагрузкой. В качестве плюса он позволяет вам перейти с ячейки AA на ячейку C или даже на ячейку D для увеличения емкости.

Батарея 9 В ies

Вездесущая 9-вольтовая батарея относится к одной из двух категорий: литиевая или щелочная. Это неперезаряжаемая батарея, состоящая из небольших элементов, сложенных друг с другом для создания источника 9 В.Срок службы 9-вольтовой литиевой батареи емкостью около 500 мА·ч и током 25 мА составляет немногим более 24 часов. При подаче 1А это продлится менее 8 часов. Щелочные батареи способны на значительно меньшее.

При подключении к Arduino 9-вольтовая батарея проходит линейную регулировку, чтобы снизить напряжение до приемлемого уровня. Это само по себе будет облагать налогом типичную 9-вольтовую батарею. Было бы лучше, если бы 3 батарейки АА были подключены к входу 5V на Arduino в обход регулятора.Но это не означает, что Arduino нельзя модифицировать и запрограммировать для успешной работы с 9-вольтовой батареей. Подробнее об этом можно прочитать здесь.

Монета Чел л Батарейки

Батарейка типа «таблетка» представляет собой литиевую батарейку, которую невозможно перезарядить. Это считается ячейкой малой мощности, которую можно штабелировать для увеличения напряжения. Обычно он используется в небольших устройствах дистанционного управления и брелоках, но из-за его уникальной конструкции требуется специальный держатель.Из-за этого его использование несколько ограничено только очень маленькими схемами Arduino.

Вторичные ячейки

Аккумуляторы

являются перезаряжаемыми и доступны в различных размерах и конфигурациях. Вторичными батареями, которые, скорее всего, будут использоваться с системами на базе Arduino, являются литий-ионные, литий-полимерные, никель-металлогидридные и герметичные свинцово-кислотные батареи.

Литий-ионные и литий-полимерные батареи

Существует множество вариантов химии литий-иона.Но мы сосредоточимся на типах литий-полимерных (LiPo) и литий-ионных (Li-ion), поскольку они наиболее популярны:

Литий-ионные батареи и литий-полимерные батареи
Литий-полимерный литий-ионная
Меньше плотность мощности больше плотности мощности
Более дорогие Менее дорогие
Упаковка: мешок гибкой Упаковка: цилиндрическая , призматический (коробка)
Безопасность: безопаснее, чем Li-ion Безопасность: может быть нестабильной, неправильные методы зарядки могут вызвать проблемы
Н/Д Старение может вызвать проблемы
Аккумулятор Аккумулятор

Оба доставляют 3.от 7 до 4,2 вольт, что в среднем составляет 3,7 вольта.

При зарядке литиевых батарей зарядное напряжение должно быть меньше или равно напряжению батареи. Не заряжайте выше номинального напряжения элемента . Встроенная схема предотвратит это.

Знайте текущие требования вашего устройства и никогда не потребляйте от батареи больше тока, чем она может обеспечить. Это также контролируется схемой, встроенной в литий-ионный аккумулятор. Никогда не пытайтесь заряжать аккумулятор при температуре выше 122 градусов по Фаренгейту .

Для зарядки литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов требуется зарядное устройство, специально предназначенное для них. Зарядное устройство не должно превышать 4,2 В. Большинство литий-ионных зарядных устройств позволяют использовать устройство во время его зарядки, подавая кнопку «OUT» для подачи питания на нагрузку во время зарядки аккумулятора.

Всегда обращайте внимание на номинал батареи «C» (C = показатель в ампер-часах/1 час). Аккумулятор емкостью 1300 мАч будет заряжаться током 1300 мАч в течение 1 часа. Зарядка на 0.5C займет 2 часа. Производители публикуют рекомендуемые рейтинги для зарядки своих аккумуляторов.

Никель-металлогидридные (NiMH ) батареи Никель-металлогидридные батареи

считаются заменой щелочным батареям. Они обеспечивают 1,25 В на элемент и перезаряжаются, но имеют проблемы с саморазрядом. Кроме того, он требует длительного цикла перезарядки и весит больше, чем литий-ионные аккумуляторы. Но они не представляют такой опасности, как литий-ионные, что некоторым кажется обнадеживающим.

Простым сравнением NiMH аккумуляторов было бы считать их перезаряжаемыми аккумуляторами AAA, AA, C и D, работающими от напряжения 1,2 В. Они обеспечивают только 1,2 В на элемент, в то время как литий-ионные / полимерные обеспечивают 3,7 В каждый.

Свинцово-кислотные батареи

Мы включили свинцово-кислотные аккумуляторы для тех специальных приложений, которые требуют большого количества энергии и находятся в удаленных местах. Помимо того, что они чрезвычайно громоздки, они также требуют более мощной схемы зарядки.

Блок питания своими руками

Вы можете легко создать свой собственный внешний аккумулятор. Блок питания справа, оснащенный двумя литий-ионными элементами 18850, способен выдавать напряжение 3,3 В или 5 В. Устройство имеет встроенное зарядное устройство, которое позволяет заряжать его от USB-порта на ПК.

Спасибо за чтение и не забудьте оставить комментарий, если у вас есть вопросы о чем-либо!


велосипедных пикселей

Как добавить батарею LiPo в наши проекты Arduino

10.11.2019

В следующей версии Bike Pixels я хочу интегрировать перезаряжаемую батарею, чтобы вам не приходилось полагаться на внешний источник питания.В принципе, это может показаться тривиальным, но это не так. Литий-полимерные аккумуляторы (или LiPo) опасны, если их неправильно заряжать, перезаряжать, перегревать или неправильно хранить, они могут взорваться . К счастью, чтобы облегчить нам задачу и позволить нам использовать батарею LiPo в наших проектах Arduino, у нас есть несколько модулей, которые могут сделать часть работы за нас. Одним из таких модулей является TP4056.

Характеристики модуля TP4056

Основным элементом модуля является сама микросхема TP4056.Этот чип представляет собой программируемое зарядное устройство с линейным током и постоянным напряжением для одноэлементных аккумуляторов LiPo. В модуль также интегрированы два светодиодных индикатора состояния заряда и две дополнительные микросхемы, отвечающие за защиту аккумулятора. Хотя есть версии модуля без этих чипов, в данном случае мы будем использовать версию с такими элементами, как та, что описана на изображении.

Описание основных компонентов модуля TP4056.

Модуль выполняет процесс зарядки.Во-первых, он обеспечивает постоянный ток до тех пор, пока батарея LiPo не достигнет 4,2 В. Затем он постепенно снижает интенсивность зарядки до тех пор, пока батарея не будет полностью заряжена, и завершает цикл зарядки, когда зарядный ток падает до одной десятой запрограммированного значения. Он поддерживает входное напряжение до 8 В, поэтому его можно использовать напрямую, подключив к USB-порту или мобильному зарядному устройству до 1,2 А.

2
R3
[кОм]
Зарядка
интенсивность [мА]
10 130
5 250
4 300
3 400
2 580
1.66 6 690
1.5 1,5 980
1.33 900 900
1,2 1000

По умолчанию это запрограммировано для зарядки батарей с интенсивностью до 1Ах. можно уменьшить это значение, заменив сопротивление R3 на одно с большим значением. Если вы используете аккумуляторы с емкостью близкой к 2000 мАч или выше, вы можете оставить сопротивление, используемое по умолчанию, в противном случае его необходимо изменить.

Обычно литий-полимерные аккумуляторы имеют максимальное значение тока заряда и разряда 0,5C, т.е. мы можем применять ток заряда менее половины его емкости. Использование более высоких токов может сократить срок службы батареи или даже разрушить ее. Следовательно, в зависимости от максимальной интенсивности интенсивности, которую мы можем использовать в нашей батарее, необходимо будет изменить сопротивление R3 на единицу со значением, которое соответствует интенсивности, указанной в соседней таблице.

Кроме того, TP4056 также гарантирует сохранность аккумулятора.Чип DW01A предназначен для защиты LiPo аккумуляторов от повреждений и деградации из-за перезарядки, переразрядки или пиковых токов. С другой стороны, FS8205A — это микросхема с двойным полевым МОП-транзистором. Он отвечает за отключение подачи питания к аккумулятору по завершении заряда и предотвращение его разрядки, если его напряжение падает ниже 2,7 В. Более низкое значение может сократить срок его службы и даже сделать его непригодным для использования.

Необходимые детали

Помимо модуля TP4056, очевидно, нам понадобится батарея LiPo и плата Arduino или ее клон.Кроме того, поскольку платы Arduino обычно работают с напряжением 5 В, необходимо добавить модуль регулирования напряжения для увеличения напряжения LiPo аккумулятора. Для примера я использовал Pololu U3V12F5, который более дорогой, но очень маленький, а также очень эффективный, с выходным током до 1 А. В любом случае подойдет любой повышающий модуль, который преобразует напряжение батареи LiPo в 5 В и обеспечивает ток около 500 мА. Кроме того, если мы не хотим, чтобы наш Arduino был включен до тех пор, пока батарея полностью не разрядится, нам придется добавить переключатель, чтобы иметь возможность выключать и включать его, когда нам это нужно.Далее я оставляю вам список с разными ссылками на магазины, где можно купить все эти элементы:

Как видите, всего за несколько долларов, не считая цены на батарею, мы можем запустить Arduino на LiPo. Но, повторюсь, с ним надо быть очень аккуратным при соединении всех элементов.

Схема подключения

Подключение достаточно простое. Нам осталось только подключить аккумулятор и повышающий модуль вместе с выключателем к модулю TP4056.Затем вам останется только подключить выход повышающего модуля к плате Arduino. Для этого необходимо, чтобы повышающий модуль был подключен к земле и контактам 5V. Обратите внимание, что обычно не рекомендуется использовать этот порт, но поскольку в этом случае напряжение регулируется повышающим модулем, мы можем использовать этот порт без опасности. Все соединения выглядят намного нагляднее на схеме ниже:

Схема подключения модуля TP4056 к аккумулятору LiPo, повышающему модулю и плате Arduino Nano.

Кроме того, если мы загрузим на плату код, который заставляет мигать встроенный светодиод, то после подключения всех элементов мы сможем непосредственно проверить, все ли в порядке. В моем случае после пайки всех элементов у меня примерно так:

Arduino Nano работает от батареи LiPo, готовой к зарядке с помощью модуля TP4056.

Как видите, включение LiPo батареи в наши проекты Arduino довольно просто и дешево. Единственным ограничением является максимальная интенсивность, обеспечиваемая повышающим модулем.В проектах, требующих более высокой интенсивности, это решение может оказаться неадекватным.

Другие аналогичные модули

На рынке есть много других модулей, аналогичных представленному. Обычно все самые дешевые решения основаны на каком-то чипе TP (TP4056, TP5000, TP5100) и включают в себя какие-то меньшие (например, без защиты батареи) или дополнительные функции (например, встроенный подтягивающий модуль). Среди этого я также работал с этим модулем, основанным также на TP4056 со встроенной схемой подтяжки, и он работал нормально.

Подробнее

Если вы хотите узнать больше о каждой из микросхем, входящих в состав модуля TP4056, ниже я оставляю ряд ссылок с карточками каждой из них:

Кроме того, если вы хотите продолжить более продвинутый проект, недавно я добавил новый пост, который добавляет в этот проект солнечную панель для зарядки аккумулятора с помощью солнечной энергии.

Конечно, если у вас есть какие-либо сомнения, вы нашли какую-либо ошибку или хотите внести улучшения, не стесняйтесь оставлять свои комментарии внизу этого поста.Кроме того, если вы хотите оставаться на связи или получать новости от нас, не забудьте подписаться на рассылку новостей.


Когда я говорю «взорваться», я имею в виду, что они взрываются и могут вызвать пожар. Необходимо избегать короткого замыкания, перегрева, неправильного применения напряжения и силы тока при зарядке и хранить их в сухом и теплом месте.

Это партнерские ссылки, поэтому каждый раз, когда вы покупаете через них, вы немного помогаете финансировать проект.К тому же, вам это вообще ничего не будет стоить, так как цена каждого компонента для вас не изменится, а мы берем небольшую комиссию с каждой продажи. Заранее спасибо! (Цена каждого товара является ориентировочной и соответствует цене, указанной на странице продавца на июль 2020 г.)


arduino uno — Создание зарядного устройства для литий-полимерных аккумуляторов

(1) Простой метод

НАИЛУЧШИЙ метод — использовать подходящее зарядное устройство — оно не дорогое, если посмотреть вокруг, и правильное выполнение продлевает срок службы драгоценного аккумулятора.

Следующим лучшим в этом контексте является мой «лучший» метод в 2. ниже.

НО, учитывая систему, которую вы сейчас используете, следующий очень простой метод значительно улучшит ваш результат и спасет вашу батарею от преждевременной смерти.

Вам нужен резистор на 1 Ом и вольтметр, которому вы можете доверять, чтобы точно измерить напряжение 4,1 В. Без них простой метод может привести к повреждению или разрушению батареи, как и ваш нынешний метод.

Предупреждение. Прямое подключение к USB-порту крайне неразумно, но может быть оправдано, если порт ограничивает ток.

  • Если ток превышает номинальный максимум, может произойти разрушение батареи.

  • Если напряжение батареи когда-либо превысит 4,2 В при комнатной температуре, произойдет повреждение батареи и может произойти ее разрушение.

В худшем случае плохо обработанная батарея может превратиться в пылающий ад за считанные секунды.

Пригодный для использования результат можно получить:

(1) Рассчитайте Imax = то же значение в мА, что и емкость батареи в мА·ч.
НИЖНИЙ в норме.Высшее нет.
, например, батарея емкостью 1200 мАч = макс. 1200 мА, и скажем, 1000, 500 или ниже мА в порядке.

(2) Подсоедините резистор ОДИН ОМ в разъеме USB к аккумуляторной линии.

(3) Подключите разряженный аккумулятор LiPo к порту USB через сопротивление 1 Ом.

(4) Измерьте напряжение на резисторе. Напряжение будет составлять 0,001 Вольт на каждый протекающий мА. например,
1000 мА дает 1000 Вольт 789 мА дает 0,789 В. 1234 мА дает 1,234 В. и т. д.

Если измеренное значение мА МЕНЬШЕ, ЧЕМ Imax в (1) выше, то это нормально для зарядки.

(5) Используйте функцию Arduino AnalogRead() ВО ВРЕМЯ ЗАРЯДКИ для измерения напряжения батареи.
УБЕДИТЕСЬ, что напряжение, считанное с помощью Arduino, соответствует показаниям измерителя качества.
Когда Vbattery (измеренное от Bat + до Bat- AT батареи) составляет 4,1 В, ОСТАНОВИТЕ ЗАРЯДКУ, отключите напряжение.
Батарея будет заряжена примерно на 70% и будет иметь длительный срок службы (если она еще не повреждена).

Для 10-битного АЦП = 1024 отсчета всего (0-1023), затем
для опорного напряжения 5 В 4,1 В отсчет = 4.1/5 х 1023
= 838 отсчетов.
Безопаснее начинать с 830 счетов.

Когда батарея находится на верхнем пределе заряда, и перед снятием Vcharge, измерьте напряжение на батарее с помощью откалиброванного измерителя качества. Результат должен быть 4,1 В с использованием вышеуказанной системы.

Даже при качественно откалиброванном измерителе НИКОГДА не превышайте 4,2 В, а лучше 4,1 В.

ЛУЧШИЙ метод — использовать подходящее зарядное устройство. Если приглядеться, оно не дорого стоит и продлевает срок службы драгоценного аккумулятора.

._______________________________

(2) Лучший метод:

Аккумуляторы

LiIon (литий-ионные) и LiPo (литий-полимерные) функционально одинаковы для целей зарядки. С этого момента я буду использовать термин «LiPO». Я предполагаю одноэлементные батареи, как и большинство мобильных телефонов и подобных устройств. Если напряжение на клеммах находится между 2,5 В (на самом деле должно быть выше) и 4,3 В, это одноячейка,

. Аккумуляторы

LiPo имеют 4 основные области заряда.

  • Менее 2 В = опасно мертво.Отменить

  • от 2 В до примерно 3 В = пониженное напряжение — заряжайте очень медленно

  • от 3 В до 4,2 В = заряд при CC = постоянный ток.

  • При достижении заряда 4,2 В при CV = постоянное напряжение до тех пор, пока ток не уменьшится «автоматически» (под контролем химического состава батареи) примерно до 1/4 максимальной скорости.

Максимальная скорость зарядки устанавливается производителем, но почти всегда представляет собой числовое значение мАч в мА. например, для аккумулятора емкостью 1000 мАч максимальная скорость составляет 1000 мА.Для батареи 3300 мАч это 3300 мА и т. д. В очень немногих случаях это ниже — может быть, = половина стандартных значений, а для очень небольшого количества ячеек оно выше — предположим, что у вас их нет.

Максимальное напряжение НЕ ДОЛЖНО превышать 4,2 В при комнатной температуре. Более низкое, скажем, 4,1 В, не наносит вреда и увеличивает срок службы батареи, немного уменьшая емкость на одну зарядку.

Аккумулятор емкостью мА·ч обозначается буквой «C».
Если C = 1200, то скорость зарядки 1200 мА = C/1,
скорость зарядки 300 мА = C/4,
скорость зарядки 12 мА = C/100 и т. д.

Простой метод зарядки, обеспечивающий длительный срок службы и примерно 70-80% максимально возможной емкости, а также быстрая зарядка.

  • Определить максимальную скорость заряда = C = Imax = то же значение в мА, что и емкость батареи в мА·ч.

  • Если напряжение батареи < 3 В, заряжайте при температуре C/20 или ниже, пока напряжение батареи не достигнет 3 В.
    Если Vbattery никогда не достигает 3V, то он разряжен.

  • Когда V_battery = >= 3 В, заряжать при C/1 до Vbattery = 4,2 В (или 4,1 В)

  • Готово!.

  • Снять поданное напряжение. НИКОГДА не оставляйте напряжение 4,2 В на заряженном аккумуляторе.

Более обычный метод, который лишь немного сложнее.

  • Контроль зарядного тока.

  • Заряжайте, как описано выше, пока Vbat = 4,2 В.

  • Удерживая Vbat на уровне 4,2 В, следите за током заряда. Это будет падать, поскольку батарея поглощает дополнительный заряд.

  • Когда Iзаряд падает до C/2 или C/4, прекратите зарядку. C/4 добавляет немного больше заряда, чем C/2, но сокращает срок службы.

  • Еще раз: НЕ оставляйте 4,2 В на аккумуляторе после зарядки. Это быстро разрушит батарею. Снимите все напряжение после зарядки.

.____________________________

Университет батареи:

Зарядка литий-ионных и LiPo

Увеличение срока службы

Индекс

.___________________________________

Вопросы и ответы

В: Это батарея 3,7 В, если подать 4,2 В, она разрушит ее или вы имеете в виду 4,2 В, чтобы объяснить концепцию.

Прочтите вышеприведенный материал и страницы университета батареи.

АБСОЛЮТНЫЙ МАКСИМУМ 4,1 В — это то, что я рекомендовал.

  • Большинство одноэлементных аккумуляторов LiPo имеют маркировку 3,6 В или 3,7 В, поскольку это приблизительно соответствует среднему напряжению в цикле разрядки.

  • Когда полностью заряжены , они на около 4,2 В (или 4,1 В, если вы прислушаетесь к моему совету — , что вам следует :-).

  • Когда они разряжаются, напряжение падает, и к тому времени, когда они становятся чуть выше 3 В, они практически полностью разряжаются. Они никогда не должны разряжаться ниже 3 В, так как это повреждает их, и остается лишь небольшое количество энергии.

Таким образом, АБСОЛЮТНЫЙ МАКСИМУМ 4,1 В – это хорошо
ИЗМЕРЕНО ВО ВРЕМЯ ЗАРЯДКИ и
НА клеммах аккумулятора или очень близко к ним.
т.е. нет длинных проводов, резисторов или разъемов.

Если для измерения напряжения батареи используется Arduino, подключите заземляющий провод Arduino к отрицательной клемме батареи как можно более коротким проводом, а вход +ve АЦП к +ve батареи в точке подключения батареи.

Итак, еще раз: аккумулятор LiPo с маркировкой 3,6 В или 3,7 В можно и нужно заряжать до 4.Максимум 1 В и никогда не разряжается ниже 3 В.

Portable Power-18650 Battery Shield для Raspberry Pi и Arduino

Недавно я купил несколько портативных источников питания для своих небольших проектов с микроконтроллерами. Существует бесчисленное множество вариантов портативных источников питания, которые можно использовать для питания большинства проектов на основе микроконтроллеров на различных веб-сайтах. Последним пополнением моей коллекции стал дешевый портативный блок питания, который продавец пометил как «18650 Battery Shield (V3) для Raspberry Pi и Arduino».

 

 

Что делает его действительно особенным?

Защитный экран, изображенный на фото, удерживает держатель литий-ионной батареи 18650 в верхней части печатной платы, в который можно установить «незащищенную» одноэлементную литий-ионную батарею. Он также включает стандартный гнездовой разъем USB «A» и один выключатель питания для этого разъема наверху.

 

Теперь о его основных характеристиках:

 

  • Вход для зарядки аккумулятора: 5 В/500 мА, типичный, через порт Micro USB
  • Выход источника питания: коммутируемый 5 В постоянного тока через порт USB типа A, 3 разъема 5 В постоянного тока (до 4 А) и 3 разъема 3 В постоянного тока (до 1 А)
  • Индикаторы состояния системы: зарядка аккумулятора и светодиодные индикаторы заряда аккумулятора
  • Механизм защиты батареи: перезарядка и глубокая разрядка батареи

 

Вот вид снизу на щит 18650.Как видите, почти все ключевые детали аккуратно припаяны с нижней стороны печатной платы. Порт Micro USB (обозначенный как Input) — это входное гнездо зарядного устройства (5 В/500 мА).

 

 

Быстрая разбивка на ключевые компоненты

Фоновая электроника представляет собой умную смесь трех необходимых цепей, то есть схемы зарядного устройства литий-ионного аккумулятора, схемы защиты аккумулятора и схемы повышающего преобразователя постоянного тока.Обратитесь к аннотированному изображению ниже (и таблице рядом с ним), чтобы получить более глубокое представление о базовой электронике.

 

 

повышающего преобразователя постоянного тока в режиме тока 5А
КОМПОНЕНТ ОПИСАНИЕ
У9 = DW01V Микросхема защиты литий-ионного аккумулятора 1S
Ф1 = 8205А Двойной N-канальный МОП-транзистор
У2 = ТС4056А Микросхема зарядного устройства 1S Li-Ion
У7 = FP6298 4.Чип
U4,U5,U6 = 662K (XC6206xxxx) Микросхема регулятора положительного напряжения (3,3 В)
L1 = зеленый светодиод Индикатор CHGD батареи
L2 = красный светодиод Индикатор заряда батареи
S1,S2,S4 = диоды Шоттки  S1 = SS14 и S2,S4 = SS24

 

И несколько рекомендуемых веб-ссылок для просмотра/загрузки соответствующих таблиц данных:

 

 

В шилде микросхема повышающего преобразователя постоянного тока используется для подачи 5 В постоянного тока (фактически 4.99 В) через разъем USB «A» и штекерные разъемы 5 В, генерируемые от доступного выхода литий-ионной батареи 3,7–4,2 В постоянного тока. Выход второго канала, помеченный как 3 В, но 3,3 В на точке, питается от параллельной комбинации трех чипов регулятора положительного напряжения. Питание 3,3 В постоянного тока поступает от выхода литий-ионной батареи 3,7–4,2 В постоянного тока (а не от выхода 5 В постоянного тока).

 

Суть первоначальной оценки

На самом деле то, что мне было нужно, — это компактный USB-блок питания на солнечных батареях для предстоящего проекта Raspberry Pi.После некоторого предыдущего печального опыта с некоторыми другими портативными блоками питания и RPi я решил купить, попробовать и модифицировать этот конкретный экран батареи 18650. Это хороший и достойный выбор? Позвольте мне прочитать мои обряды!

 

Как вы могли подумать, щит за 3 доллара (плюс доставка) поставляется без литий-ионного аккумулятора 18650. Поскольку у меня в руках старый литий-ионный аккумулятор 1S (3,7 В/2500 мАч), я правильно вставил его в батарейный отсек и подключил блок питания к порту Micro USB через короткий кабель для зарядки Android.Процесс зарядки начался мгновенно, и об этом уведомляет красный глаз щита. Осторожно, если вы неправильно поместите батарею, ваш щит будет полностью уничтожен в течение секунды!

 

 

Примерно через 3 часа после этого процесс зарядки был успешно завершен, и зеленый глаз пробудился, как и ожидалось. И я наблюдал 4,2 В постоянного тока на клеммах аккумулятора. Сделанный!

 

 

Похоже, что разъем USB «A» зарезервирован исключительно для питания плат Raspberry Pi, потому что ползунковый переключатель включения/выключения подключен последовательно с ним.Таким образом, есть возможность удаленно управлять цепью питания 5 В постоянного тока с помощью подходящей схемы переключения. Однако вряд ли есть какая-либо возможность включения / выключения других каналов питания 5 В и 3,3 В. Эти каналы доступны всегда, даже во время зарядки аккумулятора — странно!

 

И по этой причине вам следует вынуть батарею из держателя, если вы хотите хранить шилд в своем ящике в течение длительного времени. Еще один простой трюк — включить один выключатель (сильноточный) между одной клеммой держателя батареи и дорожкой печатной платы, как показано ниже.Однако после этого вы должны перевести переключатель во включенное положение как во время зарядки, так и во время работы щита. Единственный плюс указанной переделки в том, что хранить ее можно, не снимая аккумулятор, а просто установив переключатель в положение «выключено». Неплохо!

 

 

В любом случае, если вы опытный любитель электроники (и обладаете хорошей ловкостью), вы можете попробовать вырезать один (но тонкий) контакт на печатной плате, который соединяет положительную клемму аккумулятора и микросхему повышающего преобразователя, чтобы добавить внешнее питание. переключатель или цепь контроллера (см. указатель ниже).Очевидно, что это чрезвычайно громоздкая работа, поэтому пытайтесь ее выполнять только в том случае, если вы знаете, что собираетесь делать. В противном случае вы можете получить непоправимо поврежденный щит!

 

 

О, я пропустил это! Следующие несколько строк расскажут вам больше о процессе быстрого тестирования, проведенного в моей лаборатории с помощью электронного тестера нагрузки/цифровой электронной нагрузки постоянного тока. Что ж, вернемся к процессу первоначальной оценки!

 

Отчет о быстром тесте выходной нагрузки

Поскольку выходное напряжение 5 В постоянного тока для меня более важно, я внимательно наблюдал за этим выходным сигналом и обнаружил, что оно умеренно стабильно до 1.5А (питается от моего дешевого и старого литий-ионного аккумулятора), но немного (-4%) упало с 5В до 4,8В (для меня это впечатляющие показатели). Кроме того, отсутствуют такие неприятности, как слышимые шумы при переключении, чрезмерный нагрев компонентов, надоедливая икота и т. д.

 

 

Во всяком случае, есть несколько недостатков, которые включают в себя серьезный пропуск индикаторов состояния источника питания/уровня заряда батареи, сигнализаторов выключения/блокировки и т. д. в дополнение к недостаткам, обсуждавшимся ранее, связанным с главным контроллером включения/выключения питания.

 

Последний разум

Кристиан Коули демонстрирует различные способы питания Raspberry Pi с помощью портативного источника питания (https://www.makeuseof.com/tag/pi-go-x-ways-powering-raspberry-pi-portable-projects), но я В настоящее время я рад остаться с этим экраном батареи 18650, главным образом из-за его низкой цены и легкой доступности. Это также аппаратное обеспечение, которое можно взломать.

 

Поскольку теперь есть веская причина для работы над портативными проектами на базе Raspberry Pi, я искал информацию об микросхемах 1-элементного датчика уровня топлива для мониторинга критических параметров одноэлементной литий-ионной батареи (напряжение, температура и ток) в Google. , и нашел много интеллектуальных микросхем с удобным интерфейсом I2C.

 

 

Ниже приведены некоторые соответствующие веб-ссылки (микросхемы для измерения уровня заряда батареи и предварительно смонтированные модули), дополнения очень приветствуются!

 

 

Вот фотография версии Pro блока питания Raspberry pi, специально разработанной для Raspberry Pi, которая позволяет использовать Raspberry Pi с передвижным источником питания. Удобнее использовать внешнюю литиевую батарею 3,7 В или литиевую батарею 3,7 В 18650.

 

 

Постскриптум

При другом внимательном наблюдении было обнаружено, что схема микросхемы зарядного устройства литий-ионных аккумуляторов, используемая в аккумуляторном шилде 18650, строго соответствует типичной прикладной схеме TC4056A, за исключением незначительного изменения значения резистора ограничителя тока заряда аккумулятора (RPROG).В этом шилде резистор 2 кОм обеспечивает максимальный ток заряда 600 мА +/- 10%.

 

 

Аналогичным образом, схема FP6298 является точной копией типичной прикладной схемы, но с незначительным отклонением значений сетевых резисторов защиты от перегрузки по току (OCP) и обратной связи (FB). Здесь значение OCP составляет около 3,7 А, а конечное выходное напряжение равно 4,99 В постоянного тока. Вы можете увидеть больше об изменениях на принципиальной схеме (обновленной мной), представленной ниже.Если вы внимательно просмотрите таблицы данных соответствующих ИС, вы можете получить гораздо больше идей по улучшению всей конструкции, которые, возможно, помогут вам создать собственный экран батареи для проектов микроконтроллеров.

 

 

Зачем нужно больше разборных изделий? Проверка на разборку (просто называемая разборкой) — это процесс постепенной разборки устройства/изделия в освоенных условиях. Но часто потенциальный демонтаж становится еще одной катастрофой, потому что для получения более глубокого понимания требуется тщательный анализ структуры устройства (возможно, после разбивки на отдельные части).Хотя в некоторых случаях это дорогостоящая «катастрофа», статьи/документация по разборке могут представлять интерес для любителей/производителей, а также могут быть полезны техническому сообществу, чтобы узнать, какие детали выбираются для конкретной конструкции и как они используется (умело) для выполнения предложенных задач. Вот почему я делюсь своими разборками здесь как доходчивыми статьями!

Варианты перезаряжаемой батареи Arduino

: как подключить Arduino

Когда ваш последний проект запущен и работает на Arduino, вы, возможно, ищете способ настроить или улучшить свою сборку.Одна захватывающая возможность — сделать ваш проект переносимым. Вместо питания от USB вам понадобится правильный аккумулятор. К сожалению, это может быть разочаровывающей задачей. Найти подходящую перезаряжаемую батарею на 5 В, которая подключается и работает с платами Arduino, может быть сложнее, чем вы себе представляете. К счастью, мы здесь, чтобы познакомить вас с несколькими вариантами портативного питания, начиная от устройств «все в одном», таких как Adafruit Powerboost, и заканчивая отдельными платами, которые вы можете соединять вместе по мере необходимости.

Как питать Arduino от батареи

Популярные платы Arduino (и другие официальные и производные варианты) имеют разъемы питания, но они не оснащены другим методом для получения питания от 3.литий-полимерные аккумуляторы 7В. Хорошей новостью является то, что большинство плат новой серии MKR включают эту функцию, в том числе:

.

— МКР Ноль

-МКР WI-FI 1010

-МКР ВИДОР 4000

Спецификации

Arduino требуют минимальной емкости аккумулятора 700 мАч, но есть одно исключение. В ограниченном тестировании батарея емкостью 105 мАч могла питать MKR ZERO. Вам нужно будет изучить требования к вашему приложению, чтобы убедиться, что это соединение будет успешным.

Еще один вариант представлен в виде доски Feather от Adafruit.Эти платы имеют встроенную поддержку аккумуляторов LiPo через разъем JST того же типа, что и серия MKR. Как и платы MKR, платы Feather могут заряжаться через встроенные порты micro-USB.

Важно отметить, что упомянутый здесь разъем JST представляет собой 2-контактный разъем JST PH 2.0. Adafruit предлагает батареи в паре с соответствующими выводами и разъемами (а также сами выводы и разъемы) для своих плат, которые также удобно сочетаются с устройствами серии Arduino MKR.

На рынке есть множество других готовых вариантов, а также наборы для самостоятельной сборки. Какую бы конфигурацию вы ни выбрали, убедитесь, что вы получаете именно тот разъем, который подходит для вашего приложения и устройств. В частности, убедитесь, что ориентация проводов красный-белый/положительный-отрицательный вам требуется, поскольку цветовая кодировка может не совпадать для разных продуктов. Многие типы подобных разъемов не взаимозаменяемы, поэтому обратите особое внимание на расстояние между разъемами, а также на их форму.Например, расстояние для плат Adafruit и MKR составляет 2,0 мм от центра до центра каждого разъема.

Блок питания Arduino

Если вам нужен источник питания для интеграции в существующий проект или плату, Adafruit PowerBoost 500C и 1000C — отличный вариант. Вот несколько особенностей Adafruit PowerBoost 500C и 1000C:

— Цепь зарядного устройства и повышающий преобразователь . Оба имеют встроенную схему зарядного устройства LiPo батареи, а также повышающий преобразователь, который выдает 5.2 вольта вместо стандартных для USB 5,0 вольт. Эти компоненты дают вашим проектам немного дополнительного «пространства» для размещения длинных кабелей и других аксессуаров.

— Выход . Модель 500C предназначена для выхода 500 мА, а модель 1000C предназначена для 1000 мА.

— Индикаторы . Оба имеют резисторы скорости заряда для устройств iOS, а также индикаторы низкого заряда батареи.

— Цена . Следует учитывать, что стоимость каждого из них относительно высока, хотя и соизмерима с отличным набором функций.В зависимости от вашего бюджета, комплексное решение может быть лучшим вариантом.

Еще один претендент, которого вы не должны исключать, — это так называемая «зарядка для губной помады». Эти зарядные устройства объединяют литий-ионный элемент 18650 с зарядным устройством и повышающим преобразователем. Эта настройка позволяет безопасно заряжать ваше устройство через соединение micro-USB, а затем выводить приятный для USB 5VDC. Вы можете интегрировать это в свой проект Arduino, используя стандартный разъем USB, который поставляется вместе с цилиндрической упаковкой.

Объединение силовых плат для уникального решения

Если предыдущие варианты не соответствуют вашим потребностям или вы хотите сэкономить немного денег, вы можете собрать комбинированное решение для зарядки и питания с платой зарядного устройства и, при необходимости, повышающим преобразователем.Платы на изображении выше основаны на микросхеме зарядного устройства TP4056, которая принимает входное напряжение от 0,3 В до 8 В постоянного тока и заряжает батарею до 4,2 В, избегая повреждения этих элементов с номинальным напряжением 3,7 В.

Платы оснащены разъемами micro-USB, которые позволяют подключаться напрямую к источнику USB, а также контактными площадками для пайки для IN+ и IN-, если вы предпочитаете выполнять соединения самостоятельно. На другом конце платы модели TE106 имеют выходы + и – для вашей батареи, которые используются совместно с выходом для всего, что вы питаете.Более новые платы TE420 имеют контактные площадки B+ и B-, которые подключаются к аккумулятору, а также контактные площадки OUT+ и OUT-, предназначенные для подключения к тому, что вы заряжаете. Эта настройка обеспечивает некоторую защиту платы от переразряда, а также возможность регулировать зарядку, что делает ее отличным комплексным решением, если для вашего приложения достаточно источника питания ~ 3,7 В.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.