Arduino電池容量テスター自作ガイド：ニセ電池見抜き・18650実容量測定・定電流放電回路設計

市場には実容量より大幅に高い容量を謳う偽NiMH/リチウム電池が氾濫しています。また、廃棄ノートPCから回収した18650セルの真の容量把握にも、Arduino電池容量テスターが威力を発揮します。本記事では必要性、動作原理、詳細自作手順、コードまで完全解説します。

なぜ電池容量テスターが必要か

• 表示容量＞実容量の偽物判別
• 経年劣化した電池の残存容量把握
• 特定終了電圧での放電電流・時間測定（実用容量算出）
• 交換時期判断、セルバラツキ/不良コネクタ検出、寿命曲線上の位置特定

電池容量テスターの動作原理

特定期間にわたり電池から電気容量を取り出し、取り出したエネルギー量＝電池のアンペア時(Ah)定格とする仕組み。電池種別で放電終止電圧が異なる（鉛酸：1.67V/セル、リチウムイオン：2.5〜3.0V/セル等）。

測定値はAh定格相当。実用電池は1時間放電で定格80%以上維持が目安。理想的なテスターは、端子電圧変動に関わらず定格電流に等しい定電流を放電期間中維持。動的容量テスターは負荷抵抗を電圧に応じて動的変更し、放電電流を一定に保ちます。

DIY Arduino電池容量テスター製作

必要工具・部品

工具

• ワイヤストリッパー、ハンダゴテ、ニッパー

• クランプメーター

• 熱風ガン、マルチメーター

電子部品

• ヒートシンク、タクトスイッチ、セラミック抵抗、PCB基板

• オペアンプ LM358、電解コンデンサ 220μF、スクリューターミナル、スイッチキャップ、PCBスペーサー
• Arduino Nano

• 積層セラミックコンデンサ 100nF、OLEDディスプレイ(0.96インチ)、ユニバーサル基板
• 電源用抵抗(1MΩ、4.7kΩ)、熱収縮チューブ、LM385BZ-1.2 リファレンス電圧IC

Step 1: 回路を5ブロックに分割設計

1. ブザー回路：開始/終了通知用。Arduinoデジタルピン+5Vブザー
2. 電池電圧測定回路：Arduinoアナログピンで電圧読取。C3/C4で定電流負荷回路ノイズ除去、ADC精度向上
3. 電源回路：9V DCジャック入力、C1/C2で平滑化。Arduino Vin→Vout、オンボードレギュレータで5V生成
4. 定電流負荷回路(核心)：LM358デュアルオペアンプ使用。R2/C6でArduino D10 PWMをローパスフィルタリング、直流制御電圧生成
5. UI回路：0.96" OLED + 上下タクトスイッチ(PWMデューティ調整)。C7/C8でチャタリング防止、R3/R4でプルアップ

Step 2: 動作原理

オペアンプ非反転入力(ピン3)電圧をPWMで調整しMOSFETゲート開放。電流が検知抵抗R1流れ、電圧降下が反転入力(ピン2)へ負帰還。非反転/反転入力電圧が等しくなるようMOSFET制御され、負荷電流は非反転入力電圧に比例する定電流となる。

Step 3: 容量計算式

mAh = I(mA) × T(hours)

定電流負荷回路により放電電流Iは一定維持されるため、時間積算のみで容量算出可能。

Step 4: ブレッドボードで仮組み→ユニバーサル基板ハンダ付け

• Arduino Nano用メスヘッダを斜めニッパで15ピン×2分割、Nanoにフィット確認
• 4ピンメスヘッダでOLED固定ハンダ
• 残り部品を配色ワイヤで配線・ハンダ付け（回路図色分け推奨）

Step 5: OLED表示実装

128×64解像度 0.96" OLEDで容量/電池電圧/放電電流表示。Arduino Uno基準：SDA→A4、SCL→A5。Adafruit_SSD1306 ライブラリ(GitHub)使用。接続順：VCC→5V、SDA→A4、GND→GND、SCL→A5。

Step 6: スタンドオフ取付 & ブザー警告音実装

圧電ブザー(長足=+、短足=−、シール表示確認)。基板スペースない場合は延長配線でメイン基板接続。接続：GND→−極、D9→+極。スペーサーを基板ハンダ付けでスペース確保。

Step 7: PCB設計

EasyEDAオンラインツールで回路図→PCBレイアウト。部品を最小面積に配置、ケース収納想定ならマウント穴確保。配線ルーティング(オーバラップ回避)、シルク層で文字/ロゴ印刷可能。

Step 8: PCB実装組み立て

マルチメータ、ハンダゴテ、ニッパー準備。部品高さ順にハンダ付けが鉄則。

1. 部品リードをPCB穴通し、基板裏返し
2. 裏面からハンダゴテ先でリードハンダ付け
3. パッド接合部にハンダ供給、リード周りに流れ込ませる

Step 9: Arduinoコード・ライブラリ

必須ライブラリ2つをインストール：

• Adafruit_SSD1306
• JC_Button

Step 10: 最終テスト

1. 良質充電器で電池満充電
2. 同電池をテスター端子接続
3. 必要電流設定後、UPボタン10秒長押し
4. ブザー音でテスト開始確認
5. OLEDで全パラメータ監視。3.2V閾値到達で放電停止、遅延ビープ音で終了通知

FAQ

電池容量の測り方は？

テスターを電池+/-極に接続→負荷印加→電流/電圧観測。電池種別に最適化されたテスターなら精密測定可能。

Arduinoで電池監視するには？

電池をArduino Vinに接続、電圧をディスプレイ表示。

リチウム電池容量の単位は？

Ah(アンペア時)。1Ahなら1時間で1A放電可能。

結び

Arduino電池容量テスターは電池管理の強力なツール。自作も購入も、お手持ちの電池種別対応・必要機能搭載品を選んでください。ご感想・ご質問はお気軽に。