DIY Arduino电池测试仪：区分真假电池的专业工具

DIY Arduino电池测试仪：区分真假电池的专业工具

随着市场上充斥着大量假冒伪劣的镍氢电池和锂电池，它们往往宣称比实际更高的容量。因此，制作一个Arduino电池容量测试仪成为区分真假、检测电池容量的有效方法。本文将详细介绍Arduino电池容量测试仪的工作原理、DIY制作步骤及使用方法。

为什么需要电池容量测试仪？

电池额定值通常高于其容量，并且电池往往会老化。因此，如果您打算进行电池维护的重要部分，那么获得电池容量测试仪至关重要。进行此测试可帮助您了解电池中存储的剩余电量。

此外，它还可以帮助您了解您的电池在特定结束电压下可以在特定时间提供多少电流。

其他好处包括：

• 它可以帮助您了解何时更换电池。
• 您将深入了解有故障的电池间和弱电池连接器。
• 它可以帮助您了解电池在其可预测寿命曲线上的位置。

电池容量测试仪的工作原理是什么？

电池容量测试仪的工作原理是在特定时间段内从电池中获取电量。因此，设备从电池中提取的能量等于电池的安培小时额定值。

不同的电池有不同的放电限制。例如，铅酸电池的每节电压为 1.67V。但是，铅酸电池每节电池的电压限制为 1.0V。因此，如果您使用这些电池，您的最低放电电压应为 20V，标称电压为 24V。

该设备可能无法为您提供确切的电池容量。相反，它将产生等于其安培小时额定值的输出。所以，如果你的电池有超过 80% 的电量可以放电一小时，你的电池就很有用。

理想的电池容量测试仪可确保它在整个放电期间维持电池安培额定值的常规电流。即使电池端子发生变化，也会保持正常电流。

此外，动态容量测试仪通过根据电压改变电池的负载电阻来帮助保持放电电流恒定。因此，当放电开始时，负载电阻将动态变化以维持所需的电流。此外，器件将在端电压下提供电阻值。

DIY Arduino 电池容量测试仪

在这里，我们将重点在本节中创建一个 DIY Arduino 供电的电池容量测试仪。如果您认真按照以下步骤操作，您可以在家中运行此项目。

项目所需的必要工具和组件

工具

• 剥线钳
• 烙铁
• 剪线钳
  
  剪线器
• 钳形表
  
  钳形表
• 热风机
• 万用表
  万用表

组件

• 散热器
• 按钮
• 陶瓷欧姆电阻
• 电路板
  电路板
• 运算放大器 LM358
• 电容 220uF
• 螺丝端子
• 按钮帽
• PCB 支架
• Arduino Nano
  Arduino纳米
• 电容 100nF
• OLED 显示屏（0.96 英寸）
• 原型板
• 功率电阻器（1M 和 4.7K）
• 热缩管
• LM385BZ_1.2 射频电压基准

步骤

1。画出电池容量测试仪原理图并分成五段

2. 蜂鸣器电路：你可以用这个蜂鸣器电路来通知这个项目的开始和结束。此外，一个 Arduino 数字引脚与 5 伏蜂鸣器合并。
3. 电池电压电路：Arduino 模拟引脚测量电池电压。借助 C3 和 C4 电容，您可以轻松滤除来自稳流负载电路的噪声，并且会降低 ADC 转换的性能。
4. 电源电路：它由一个 9 伏直流插孔组成，并带有两个电容器； C1 和 C2。 Arduino 引脚 (Vin) 与电源输出 (Vout) 相连，Arduino 稳压器将电流降至 5 伏。
5. 稳流负载电路：带有两个运算放大器的运算放大器 LM358 是该电路的关键元件。 R2 和 C6 代表具有低通滤波器机制的功率电阻器，可去除 Arduino 引脚 D10 产生的 PWM 信号。
6. UI 电路：主要是，这个电路有一个 0.96 英寸的显示屏和两个按钮（向下和向上按钮，用于降低和提高 PWM 的脉冲宽度）。 C7 和 C8 非常适合按钮去抖，而 R4 和 R3 代表上拉电阻，适用于向下和向上按钮。

2。它是如何工作的

OpAmp 输入 Pin 2 和 Pin 3 是该项目的一个统一放大器。要打开 MOSFET 栅极，您必须通过微调 PWM 信号来建立同相输入的电压。

因此，当 MOSFET 开启时，电流会进入 R1，同时会产生一个电压降，从而给 OpAmp 提供负反馈。该系统允许非反相和输入电压类似于 MOSFET 控制。此外，负载电阻的电流与运算放大器的同相输入电压成正比。

3.计算电池容量

计算电池容量所需的公式如下：

• mAh =I x T
  上式中；
• mAh =电池容量
• I =电流 (mA)
• T =时间（小时）

由于稳定电流负载电路，放电电流在整个测试过程中都是稳定的。

4.为 Arduino 电池测试仪创建电路

首先，将电路连接到面包板，看看它是否工作。如果是，请在原型电路板上运行组件焊接。

您可以按照以下步骤获得出色的效果：

• 通过将母头销与对角钳分开来安装 Nano，每个部分有 15 个销。然后，确保两个部件都正确装入 Arduino nano。
• 将 4 针母头切开，将 OLED 显示屏焊接到板上
• 然后，通过焊接将剩余的组件和端子连接到板上。此外，请确保使用彩色电线来帮助在原理图上区分它们。

5.显示 OLED 屏幕

使用 0.96 英寸的 128 x 64 分辨率 OLED 显示器来展示容量、电池电压和放电电压。 SDA 和 SCL 是 Arduino Uno 中通信所需的两个引脚。

要显示参数，请使用 Adafruit_SSD1306 库，您可以在 GitHub 上获得该库。安装好后，依次运行如下连接：

• 5V 至 VCC
• A4 到 SDA
• 接地到接地
• A5 到 SCL
• Arduino 到 OLED

6.安装支架并连接蜂鸣器以发出警告警报

压电蜂鸣器是整个测试过程中发出警告通知所需的组件。它带有两个终端；较长的正腿和较短的负腿。另外，蜂鸣器有一个标明正负极的贴纸。

如果原型板上没有插入蜂鸣器的空间，可以用两根线将其合并到主电路板上。

以下是所需的连接：

• GND 到负极
• Arduino 到蜂鸣器
• D9 的正端子

之后，通过将支架焊接到板上来安装支架。这样，您将有更多的空间用于电线和焊点。

7.设计您的 PCB

接下来，使用 EasyEDA 在线应用程序为您的 PCB 设计原理图。

有了原理图，您就可以开始有条不紊地将您的 PCB 组件排列在一起，同时占用最小的空间。如果您打算将 PCB 放置在外壳中，请确认它带有安装孔。

然后，使用跟踪工具在 PCB 上进行布线。该过程涉及连接每个组件以避免重叠。

如果要添加文本，请在板上使用丝绸层。此外，如果您愿意，您可以在板上打印徽标图像。

8. PCB组装

要将组件和部件组装到 PCB 上，您需要万用表、烙铁和钳子。经验法则是根据单个组件或零件的高度进行电路板焊接。

以下是组装步骤：

• 将组件的支脚插入 PCB 孔内并翻转 PCB。
• 接下来，将烙铁头带到背面的组件腿上并焊接接头。
• 然后，将引线应用到焊盘连接处并盖住它，以使引线在元件腿周围流动。

9. Arduino 代码、软件和库

在这个阶段，您必须下载库和 Arduino 代码。

所以，这里有两个你需要下载和安装的库：

• Adafruit_SSD1306
• JC_button

10.做最后的测试

要进行最终测试，请使用任何好的充电器为电池充电。之后，将相同的电池合并到电池端子，然后根据您的要求放置电流并按住 UP 按钮至少 10 秒。此时，您会听到提示音以证明您的测试程序已开始。

在测试 DIY Arduino 电池容量测试仪时，检查 OLED 显示屏上的所有参数。在测试过程中，您会注意到电池一直在放电，直到达到 3.2 伏阈值，并发出延迟的哔声。

常见问题解答

如何测试电池的容量？

将电池电容器测试仪连接到电池的负极和正极触点；它将通过增加负载来工作。然后，它会观察电池的电流和电压。通常，电池测试仪会根据其读取的电池类型提供精确读数。

如何监控 Arduino 上的电池？

将您的电池连接到 Arduino Vin，您将看到电池的电压显示。

锂电池容量如何测量？

您可以以 Ah（安培小时）为单位测量此容量。所以，如果你有 1 安培小时，你可以在一小时内从电池中汲取 1 安培。

结束语

Arduino 电池容量测试仪是保持电池良好状态的绝佳工具。因此，您可以选择建造或购买一个。

当您使用它时，请确保该设备与您的电池兼容。并且这些功能对您的需求有益。