Arduinoバッテリー容量テスター：それがどのように機能し、なぜそれが必要なのか

偽のNiMHとリチウム電池が市場に殺到しました。彼らは彼らの真の価値よりも高い能力を宣伝しています。そこで、Arduinoのバッテリー容量テスターが違いを説明します。

また、このデバイスは、回収された18650ラップトップLEDバッテリーの容量を確認するのにも効果的です。

しかし、デバイスはどのように機能しますか？なぜあなたはそれが必要なのですか？この記事では、これらすべての質問に答え、デバイスを構築するための詳細な手順などに焦点を当てます。

始めましょう。

バッテリー容量テスターが必要な理由

バッテリーの定格は通常、容量よりも高く、セルは経年劣化する傾向があります。したがって、バッテリーメンテナンスの重要な部分を実行する場合は、バッテリー容量テスターを入手することが重要です。そして、このテストを行うことで、バッテリーに蓄えられている残りのエネルギーを知ることができます。

さらに、特定の時間に特定の終了電圧でバッテリーが供給できる電流を知るのに役立ちます。

その他のメリットは次のとおりです。

• バッテリーをいつ交換するかを知るのに役立ちます。
• 障害のあるセル間コネクタと弱いセルコネクタについての洞察を得ることができます。
• 予測可能な寿命曲線上でのバッテリーの位置を知るのに役立ちます。

バッテリー容量テスターはどのように機能しますか？

バッテリー容量テスターは、特定の期間にわたってバッテリーから電気容量を取得することによって機能します。したがって、デバイスがバッテリーから抽出するエネルギー量は、バッテリーのアンペア時定格に等しくなります。

バッテリーが異なれば、放電限界も異なります。たとえば、鉛蓄電池はセルあたり1.67Vです。ただし、鉛蓄電池にはセルあたり1.0Vの制限があります。したがって、これらのバッテリーを使用している場合は、最小放電が20V、公称電圧が24Vである必要があります。

デバイスは、バッテリーの正確な容量を提供しない場合があります。代わりに、アンペア時の定格に等しい出力を生成します。したがって、1時間の放電で80％を超える容量がある場合は、バッテリーが役立ちます。

理想的なバッテリー容量テスターは、完全な放電期間にわたってバッテリーのアンペア定格の定期的な電流を維持することを保証します。また、バッテリー端子が変わっても通常の電流は残ります。

また、動的容量テスターは、電圧に基づいてバッテリーの負荷抵抗を変更することにより、放電電流を一定に保つのに役立ちます。したがって、放電が始まると、負荷抵抗が動的に変化して、必要な電流を維持します。また、デバイスは端子電圧で抵抗値を提供します。

DIYArduinoバッテリー容量テスター

ここでは、このセクションでDIYArduino駆動のバッテリー容量テスターの作成に焦点を当てます。以下の手順に熱心に従えば、このプロジェクトを自宅から実行できます。

プロジェクトに必要なツールとコンポーネント

ツール

• ワイヤーストリッパー
• はんだごて
• ワイヤーカッター

ワイヤーカッター

• クランプメーター

クランプメーター

• 熱風送風機
• マルチメータ

マルチメータ

コンポーネント

• ヒートシンク
• プッシュボタン
• セラミックオーム抵抗器
• PCB

PCB

• オペアンプLM358
• コンデンサ220uF
• ネジ留め式端子
• プッシュボタンキャップ
• PCBスタンドオフ
• Arduino Nano

Arduino Nano

• コンデンサ100nF
• OLEDディスプレイ（0.96インチ）
• プロトタイプボード
• 電源抵抗（1Mおよび4.7K）
• 熱収縮チューブ
• LM385BZ_1.2RF電圧リファレンス

手順

1。バッテリー容量テスターの回路図を描き、5つのセクションに分割します

1. ブザー回路 ：このブザー回路を使用して、このプロジェクトの開始と終了を通知できます。さらに、Arduinoデジタルピンは5ボルトのブザーと統合されます。

2. バッテリー電圧回路 ：Arduinoアナログピンはバッテリー電圧を測定します。 C3およびC4コンデンサを使用すると、定常電流負荷回路からのノイズを簡単にフィルタリングでき、ADC変換のパフォーマンスを低下させる可能性があります。

3. 電源回路 ：9ボルトのDCジャックで構成され、2つのコンデンサが付属しています。 C1およびC2。 Arduinoピン（Vin）は電源出力（Vout）に接続し、Arduino電圧レギュレーターは電流を5ボルトに降圧します。

4. 定常電流負荷回路 ：2つのオペアンプを備えたオペアンプLM358は、この回路の重要な要素です。 R2とC6は、ArduinoピンD10が生成するPWM信号を除去するローパスフィルターメカニズムを備えた電力抵抗器を表しています。

5. UI回路 ：主に、この回路には0.96インチのディスプレイと2つの押しボタンがあります（PWMのパルス幅を上下させるための押しボタンを上下に押します）。 C7とC8は、押しボタンのデバウンスに最適です。R4とR3は、押しボタンの上下に適したプルアップ抵抗を表します。

2。仕組み

OpAmp入力のピン2とピン3は、このプロジェクトの1つの統合アンプです。 MOSFETゲートを開くには、PWM信号を微調整して非反転入力の電圧を確立する必要があります。

したがって、MOSFETがオンになると電流がR1に入り、オペアンプに負のフィードバックを与える電圧降下が発生します。このシステムにより、非反転電圧と入力電圧をMOSFET制御と同様にすることができます。また、負荷抵抗の電流は、オペアンプの非反転入力電圧に正比例します。

3。バッテリー容量の計算

バッテリー容量の計算に必要な式は次のとおりです。

• mAh =I x T

上記の式では;

• mAh=バッテリー容量
• I =電流（mA）
• T =時間（時間）

定常電流負荷回路により、放電電流はテスト全体を通して安定しています。

4。 Arduinoバッテリーテスター用の回路の作成

まず、回路をブレッドボードに接続して、機能するかどうかを確認します。含まれている場合は、プロトタイプの回路基板でコンポーネントのはんだ付けを実行します。

優れた結果を達成するために実行できる手順は次のとおりです。

• メスのヘッダーピンを斜めのニッパーで分割し、各パーツに15個のピンを配置して、Nanoを取り付けます。次に、両方のパーツがArduinonanoに適切に収まっていることを確認します。

• 4ピンメスヘッダーをスライスし、それを使用してOLEDディスプレイをボードにはんだ付けします

• その後、残りのコンポーネントと端子をはんだ付けしてボードに接合します。また、回路図でそれらを区別しやすいように、色付きのワイヤを使用してください。

5。 OLED画面を表示する

0.96インチの128x64解像度のOLEDモニターを使用して、容量、バッテリー電圧、および放電電圧を表示します。 SDAとSCLは、ArduinoUnoでの通信に必要な2つのピンです。

パラメータを表示するには、GitHubで入手できるAdafruit_SSD1306ライブラリを使用します。インストール後、次の接続をこの順序で実行します。

• 5VからVCC
• A4からSDA
• GNDからGND
• A5からSCL
• ArduinoからOLEDへ

6。スタンドオフを取り付け、警告アラート用にブザーを接続します

ピエゾブザーは、テスト中の警告通知に必要なコンポーネントです。 2つの端子が付属しています。より長いポジティブレッグとより短いネガティブレッグ。また、ブザーにはプラス端子とマイナス端子を示すステッカーが貼ってあります。

プロトタイプボードにブザーを挿入するスペースがない場合は、2本のワイヤーでメイン回路基板にマージできます。

必要な接続は次のとおりです。

• GNDからマイナス端子
• Arduinoからブザーへ
• D9への正の端子

その後、スタンドオフをボードにはんだ付けして取り付けます。そうすれば、ワイヤーとはんだ付けジョイントのためのより多くのスペースができます。

7。 PCBを設計する

次に、EasyEDAオンラインアプリを使用して、PCBの回路図を設計します。

概略図を使用すると、わずかなスペースを占有しながら、PCBコンポーネントを整然と並べることができます。 PCBをエンクロージャーに配置する場合は、取り付け穴が付いていることを確認してください。

次に、トラッキングツールを使用してPCBでルーティングを行います。このプロセスでは、重複を避けるためにすべてのコンポーネントを接続します。

テキストを追加する場合は、ボードにシルクのレイヤーを使用します。また、必要に応じてボードにロゴ画像を印刷することもできます。

8。 PCBの組み立て

コンポーネントと部品をPCBに組み立てるには、マルチメーター、はんだごて、ニッパーが必要です。経験則では、個々のコンポーネントまたはパーツの高さに基づいてボードのはんだ付けを実行します。

組み立て手順は次のとおりです。

• PCB穴の内側にコンポーネントの脚を挿入し、PCBを裏返します。
• 次に、はんだごての先端を背面のコンポーネントの脚に持っていき、接合部をはんだ付けします。
• 次に、パッドジャンクションにリードを適用し、リードがコンポーネントの脚の周りを流れるようにカバーします。

9。 Arduinoコード、ソフトウェア、およびライブラリ

この段階では、ライブラリとArduinoコードをダウンロードする必要があります。

したがって、ダウンロードしてインストールする必要のある2つのライブラリは次のとおりです。

• Adafruit_SSD1306
• JC_button

10。最終テストを行う

最終テストを実行するには、適切な充電器でバッテリーを充電します。その後、同じバッテリーをバッテリー端子にマージしてから、要件に応じて電流を流し、UPボタンを10秒以上押し続けます。この時点で、テスト手順の開始を証明する通知音が聞こえます。

DIY Arduinoバッテリー容量テスターをテストしている間、OLEDディスプレイのすべてのパラメーターを確認してください。テスト中、バッテリーが3.2ボルトのしきい値に達するまで放電し、ビープ音が遅れることに気付くでしょう。

よくある質問

バッテリーの容量をどのようにテストしますか？

バッテリーコンデンサテスターをバッテリーのマイナス接点とプラス接点に接続します。負荷を追加することで機能します。次に、バッテリーの電流と電圧を観察します。通常、バッテリーテスターは、読み取るバッテリーのタイプに基づいて正確な読み取り値を提供します。

Arduinoのバッテリーをどのように監視しますか？

バッテリーをArduinoVinに接続すると、バッテリーの電圧が表示されます。

リチウム電池の容量はどのように測定されますか？

この容量は、Ah（アンペア時）で測定できます。したがって、1アンペア時の場合、1時間でセルから1アンペアを引き出すことができます。

最後の言葉

Arduinoバッテリー容量テスターは、バッテリーを良好な状態に保つための優れたツールです。したがって、ビルドするか購入するかを選択できます。

その間、デバイスがバッテリーと互換性があることを確認してください。そして、機能はあなたのニーズに有益です。

それで、あなたはデバイスについてどう思いますか？ご質問やご提案がございましたら、お気軽にお問い合わせください。