Arduino Nano 4x 18650 акылдуу кубаттоочу / разрядчик: 20 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Бул менин Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger Open Source долбоору.

Бул блок 12V 5A менен иштейт. Бул компьютердин энергия булагы менен иштесе болот.

Шилтемелер

Батарея порталы:

Бөлүктөр тизмеси:

Схема:

PCB Gerber Files:

Булак коду:

Facebook тобу:

Форум:

Бардык иштеп жаткан батареялардын маалымат базасынын статистикалык барагын текшериңиз:

Кайрымдуулук:

Тарых

Мен акылдуу Arduino кубаттагычын, батарейканын разряддагычын түзгүм келди, ал штрих -код сканерине ээ болушу мүмкүн, ал штрих -коддорду сканерлейт жана бардык маалыматтарды Онлайн базасына киргизет. Бул мага бардык литий батареяларындагы тренддерди туура иреттөөгө жана талдоого мүмкүндүк берет.

1 -версия: Мен башында CNC менен тегизделген бир тараптуу ПХБны колдоно баштадым. Бул блоктун бир гана уячасы бар болчу жана миллиондогон Омдорду заряддап, разрядтап жана текшере алат.

Версия 2.2: Мен кичине ПХБны колдонууга өттүм, андан кийин менде Arduino UNOдо эки клетка модулу бар болчу.

Версия 3.2: Мен ошол эле кичинекей ПХБны колдондум, бирок мен Arduino Mega колдонуп, анын баарын акрил стендине орноттум. Мен башында 16 модулга ээ болууну пландап жүргөм, бирок аналогдук сигналдын мультиплексорлорун колдонуу үчүн керек болгондой 8 уюлдук модулду гана колдонуп бүттүм жана зымдар буга чейин эле башаламан болчу.

Arduino Mega 8x Charger / Discharger 1.1: Мен Arduino Mega 8x Charger / Discharger үчүн жеңил ЭТАдагы ПКБны иштеп чыктым. Бул 20x4 ЖК, Ротари Encoder, SD картты окуучу (эч качан колдонулбайт), Ethernet, USB Host, штрих -кодду сканерлөө үчүн Arduino түз.

Arduino Mega 8x Charger / Discharger 1.2+: Кийинчерээк мен кичине өзгөртүүлөрдү киргизип, WIFI байланышы үчүн ESP8266 адаптерин коштум.

Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger 1.0: Мен аны бир кыйла арзан жана оңой куруу үчүн 4x версиясын жасай баштадым. Бул версияда штрих -код сканери жок, бирок Интернет аркылуу маалыматтарды жөнөтүү жана алуу үчүн Vortex IT Battery Portal менен байланышкан.

Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger 1.1: Бул дизайнда кичинекей мүчүлүштүктөр болгон жана бул версия коомчулукка чыгарылгандыктан, 1.0 версиясынан кичине оңдоолор бар.

1 -кадам: Компоненттерди алыңыз

PCB Gerber Files

PCB Gerber Files:

Негизги компоненттер

• Arduino Nano 3.0 ATmega328P x1 AliExpresseBay
• ESP8266 Arduino адаптери x1 AliExpresseBay
• ESP8266 ESP-01 x1 AliExpresseBay
• LCD 1602 16x2 Сериялык x1 AliExpresseBay
• Батарея кармагыч 4 x 18650 x1 AliExpresseBay
• TP5100 Module x4 AliExpresseBay
• CD74HC4067 Module x1 AliExpresseBay
• 74HC595N DIP16 x1 AliExpresseBay
• DIP16 Socket x1 AliExpresseBay
• Temp сенсор DS18B20 x5 AliExpresseBay
• Тактилдүү которуу 6MM x1 AliExpresseBay
• Туташтыргычы KF301-2P 5.08mm x4 AliExpresseBay
• DC Jack 5.5 x 2.1mm x1 AliExpresseBay
• Резистор Carbon Film 3.3ohm 5W x4 AliExpresseBay
• Конус резина буттары 14x8mm x8 AliExpresseBay
• Изоляциялоочу шаймандар 3x7x0.8mm x16 AliExpresseBay
• M3 x 12mm Flat Head Дат баспас болоттон жасалган 304 Hex Socket Screw x20 AliExpresseBay
• M3 304 Дат баспас болоттон жасалган 304 Hex Nuts x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 18mm Brass F-F x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 35mm жез F-F x4 AliExpresseBay
• Header Female 2.54mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• Аталыштар Эркек 2.54mm 1x40 Pin x1 AliExpresseBay
• Header аял оң бурчу 2.54mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• USB to ESP8266 ESP-01 Программист x1 AliExpresseBay
• 5V Active Buzzer x1 AliExpresseBay
• 12V 5A PSU x1 AliExpresseBay

THT (Hole аркылуу) Компонент Option

• 10k - 1/4w каршылыгы THT x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1/4w каршылыгы THT x1 AliExpresseBay
• 1k - 1/4w каршылыгы THT x8 AliExpresseBay
• P-Channel MOSFET FQP27P06 TO-220 x4 AliExpresseBay
• N-Channel MOSFET IRLZ44N TO-220 x8 AliExpresseBay
• NPN Transistor BC547 TO-92 x4 AliExpresseBay
• Диод IN4007 x2 AliExpresseBay

SMD (Surface Mount) Компонент Option

• 10k - 1/8w каршылыгы SMD 0603 x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1/8w резистору SMD 0603 x1 AliExpresseBay
• 1k - 1/8w каршылыгы SMD 0603 x8 AliExpresseBay
• N-Channel Mosfet IRLML2502TRPBF x8 AliExpresseBay
• P Channel MOSFET AO3407 SOT-23 x4 AliExpresseBay
• NPN транзистору SOT23 BC847 x4 AliExpresseBay
• Диод 1N4148 0603 x2 AliExpresseBay

Куралдар

• Solder Wire 60/40 0.7mm AliExpresseBay
• AliExpresseBay диагоналдуу кычкачтары
• Youyue 8586 SMD Soldering Rework Station AliExpresseBay
• UNI-T UT39A AliExpress санариптик мультиметр AliExpresseBay
• Wire Stripers AliExpresseBay
• AliExpresseBay штрих -код сканери
• Штрихкод принтери AliExpresseBay
• Штрихкод энбелгилери 30mm x 20mm x700 AliExpresseBay
• MECHANIC Solder Paste AliExpresseBay
• Антистатикалык пинцет AliExpresseBay
• Үчүнчү кол менен ширетүүчү стенд AliExpresseBay
• AMTECH NC-559-ASM Эч кандай Таза Solder Flux AliExpresseBay
• Solder Wick AliExpresseBay
• Так Магнит Бурагыч AliExpresseBay

Жаңыртылган тизме үчүн менин веб-сайтыма өтүңүз:

2 -кадам: Solder Resistors, Transistors and MOSFETs

SMD же THT solder (экөө тең эмес) 1K, 4.7K, 10K, P-Channel, N-Channel жана NPN компоненттери

3 -кадам: Баштардагы жана DIP розеткасындагы lehim

Нанонун эки 15 пинтүү аял башын, 16x CD74HC4067 мультиплексорлору 8 пин жана 16 пин аялдардын башын, ESP8266 адаптерлерин 4 пин, СК 4 пин пин жана 74HC595N Shift 16 пин DIP IC розеткасын каттайт.

Эскертүү: жибек экран тарабында бардык компоненттерди ширетүү.

4 -кадам: Solder Негизги компоненттери

5.5мм DC Jack, Arduino Nano 328p, CD74HC4067 мультиплексорун жана 74HC595N нөөмөт реестрин ширетүү жана орнотуу.

Arduino Nano менен Мультиплексорду ширетүүдө мен адегенде эркек баш казыктарды ургаачы төөнөгүчтөргө салып, андан соң тетикти ордуна коюуну сунуштайм.

5 -кадам: Даллас DS18B20 Температурасын Solder

Биринчи орун ар бир Даллас сенсорунда эки 3 мм х 7 мм х 0,8 мм изоляциялык жуугучтар (Бул ПХБдан боштукту түзүү үчүн колдонулат, андыктан сиз ПХБнын температурасын өлчөбөйсүз)

Ар бир клетка модулунун үстүңкү катмарында 4x Даллас сенсорлорун, ылдыйкы катмардагы айлана сенсорун кошуңуз.

TO-92 ширетүүчү аянтчаларында ширетүүчү жерлерди көпүрөдөн сак болуңуз. Кез келген Даллас сенсорундагы ар бир бутуңуздун ортосундагы көп метрлик диод режиминде бир жолу (алар параллель туташкан)

5V Active Buzzer'ди + (оң) пин Ардуино Наного караган үстүңкү катмарга туташтырыңыз

6 -кадам: диоддо Solder

CD74HC4067 мультиплексорунун астындагы диоддо Solder

Флюсту изопропил спирти менен тазалоо жакшы практика.

7 -кадам: ЖК экрандын контрастын / сериялык секиргичтерин текшерип, тууралаңыз

LCD Контраст

ЖК сериялык 4 пин ургаачины 4 пин Эркек -> Аял Дюпон Jumper зымдарына туташтырыңыз. Сиз так туташтырганыңызды тактаңыз:

GND -> GND

VCC -> 5V

SDA -> SDA

SCL -> SCL

Githubдан Arduino Sketchти жүктөө: ASCD_Nano_Test_LCD_Screen

USB кабелин сууруп, 5.5 мм DC Jack'те 12V электр шнурун колдонуңуз (+ оң борбор / - сырткы терс)

Потенциометрди ЖК экранынын артындагы сериялык адаптерде тууралаңыз CC же CW, көрсөтүлгөн текстти көргөнгө чейин.

Контрастка ыраазы болгондон кийин, Dupont Jumper зымдарын алып салыңыз.

Сериялык секирүүчүлөр

ESP8266 менен программалык камсыздоонун сериялык байланышы үчүн 2x 2,54 мм секиргичтерди 1-2-казыктарга туташтырыңыз

8 -кадам: PWM күйөрманы

Компоненттер

Төмөнкү компоненттерди ширетүү:

JST 2.0 PH 2pin туташтыргычы (Эскертүү: жибек экраны PCB версиясы боюнча артка 1.11)

100uF 16V электролиттик конденсатор

BD139 NPN транзистору

Diode

Тест

Arduino эскизин githubдан жүктөңүз: ASCD_Nano_Test_Fan

USB кабелин сууруп, 5.5 мм DC Jackдеги 12V электр шнурун колдонуңуз (+ оң борбор / - сырткы терс)

30 мм желдеткичти сайыңыз

Күйөрман ылдамдашы керек, анан токтошу керек

9 -кадам: MOSFETтерди тестирлөө

N-Channel Resistor разряд MOSFETs тестирлөө

Githubдан Arduino эскизин жүктөө: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets

USB кабелин сууруп, 5.5 мм DC Jack'те 12V электр шнурун колдонуңуз (+ оң борбор / - сырткы терс)

ПХБ астыңкы катмарга караган менен, көп метрди диодго / үзгүлтүксүздүк режимине коюңуз.

1 -модулдарда терс зондду GND булагына жана оң иликтөөчүнү оң жактагы резисторлордун коннекторлоруна жүктөңүз (сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй).

Сиздин мультиметр 1 секундга сигнал бериши керек, андан кийин 1 секундга сигнал жок.

Муну ар бир модуль үчүн кайталаңыз.

P-Channel TP5100 Charge MOSFETsти текшерүү

Arduino эскизин githubдан жүктөңүз: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Жогорудагыдай эле бул эскизди эки тест үчүн тең колдонсоңуз болот)

USB кабелин сууруп, 5.5 мм DC Jack'те 12V электр шнурун колдонуңуз (+ оң борбор / - сырткы терс)

PCB астыңкы катмарга карагандыктан, көп метрди DC чыңалуу режимине коюңуз (көбүнчө 20В диапазону).

Терс зондду GND булагына жана оң зондду 1-модулдарга TP5100 оң жагына + позитивдүү туташтыргычка коюңуз (сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй). Сенин мультиметриң 12Вны 1 секундга, андан кийин 1 секундага төмөн чыңалууну көрсөтүшү керек. Муну ар бир модуль үчүн кайталаңыз.

10 -кадам: Даллас DS18B20 температура сенсорунун серияларын алыңыз

Githubдан Arduino Sketchти жүктөө: ASCD_Nano_Get_DS18B20_Serials

USB кабелинде калтырыңыз. Күйөрманы же 12В кубатын туташтырбаңыз.

Serial мониторду Arduino IDEде 115200 байдын ылдамдыгында ачыңыз.

Ал 5x түзмөктөрдү табышы / табышы керек.

1 -DS18B20 Температура Сенсорун кыска мөөнөткө ширетүүчү үтүгүңүздүн жогорку учу менен ысытыңыз.

Эскертүү: Модулдун номери солдон оңго карай, ПКБ үстүңкү катмарда тике карайт

Ал "Табылган Батарея: 1", андан кийин "Жылытуу Батарея Сенсору: 2" деп басып чыгарышы керек.

Бул "аныкталган чөйрө сенсору аяктаган" дегенге чейин ар бир 4 x модулдан ырааттуу өтөт.

Ал түбүндө бардык DS18B20 температура сенсорлорунун он алтылык сериялык номерлерин көрсөтөт.

5x сериялык номерлерди көчүрүп, анан "ASCD_Nano_1-0-0" эскизинин ичинде "Temp_Sensor_Serials.h" га чаптаңыз. Акыркы үтүрдү чыгарганыңызды текшериңиз (сүрөттө көрсөтүлгөн)

Эскертүү: Эгерде сиз Цельсий боюнча 99 градус температураны алсаңыз, анда бул сенсорду окуп жатканда ката кеткенин билдирет. Же сериал туура эмес, же аппарат туура эмес.

11 -кадам: TP5100 кубаттоо модулдарын орнотуу жана сыноо

Орнотуу

Бычак же кээ бир диагоналдуу кычкачтар менен 20x жалгыз Эркектин 2.54 мм баштарын кесип салыңыз.

ПХБнын астыңкы катмарына TP5100 модулуна 5х Эркек башын коюңуз. Узун жагын тешиктен ылдый кароону сунуштайм.

TP5100 модулун ар бир модулга коюп, аны ордуна коюңуз. Эркелетүү үчүн кээ бир пинцетти колдонуңуз, эгер алар тегизделбесе.

ПХБнын үстүңкү катмарында коннекторлор ПХБ менен мүмкүн болушунча бирдей болот. (Сиз пластикалык Батарея кармагычты үстүнө орнотушуңуз керек, анча аз таякчасы жакшы болот)

Эскертүү: TP5100 боюнча заряддоо түйүнүн туташтырганыңызды текшериңиз. Бул P-Channel MOSFETтин үстүндөгү GNDдеги VCCдин жанындагы эң жакын пин

Тест

Arduino эскизин githubдан жүктөңүз: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (Жогорудагыдай эле бул эскизди эки тест үчүн тең колдонсоңуз болот)

USB кабелин сууруп, 5.5 мм DC Jack'те 12V электр шнурун колдонуңуз (+ оң борбор / - сырткы терс)

Бардык TP5100 модулдары 1 секундга, 1 секундга өчүрүлүшү керек.

12 -кадам: DS18B20 Температура Сенсорунун Тешиктерин Тешүү

Куралдар талап кылынат

• 0.7mm Бургулоочу же Жазуу
• 3 мм бургулоочу бит (милдеттүү эмес)
• 6.5мм - 7мм бургу

Бургулоо

Бош бош ПКБны жана 4х 18650 Батарея кармагычын алыңыз

4x 18650 Батарея кармагычын + белгиси менен тактанын үстүнө каратып орнотуңуз

TO-92 DS18B20 температура сенсорлорунун ар бириндеги борбордук пин аркылуу 0.7мм бургу же Scribe менен тешик позицияларын белгилеңиз.

4x 18650 Батарея кармагычын алып салыңыз жана 6.5mm - 7mm тешик бургулаңыз. Мен адегенде кичирээк дрельди колдонууну сунуштайм.

Тест 4x 18650 Батарея кармагычына туура келет жана DS18B20 Температура Сенсорунун жетиштүү уруксаты бар -жогун текшериңиз.

Эскертүү: 4x 18650 Батарея кармагычын башка бардык компоненттери сатылганга чейин ширетпеңиз.

13 -кадам: Агызуучу резисторлорду орнотуңуз

Mount жана Solder Headers

Адегенде аталыштарды орнотуңуз. Сиз 5.08mm Screw терминалын же JST 2.54mm Эркек Башын колдоно аласыз.

Эскертүү: Мен ширетүү учурунда башты / терминалды ордунда кармоо үчүн кээ бир блюз ыкмаларын колдоном.

Аларды ичине салыңыз.

Резисторлордун Омун өлчөө (милдеттүү эмес)

Ар бир резистордун каршылыгын өлчөө, саноо жана каттоо.

Бул үчүн мен LCR-T4 Тестеримди колдоном. Сиз сапаттуу мультиметрди колдонсоңуз болот (бул 100% так эмес, бирок жакшы базалык өлчөө)

Githubдан Arduino Sketchти түзөтүңүз: ASCD_Nano_1-0-0 өзгөртүлгөн резистор маанилерине кошуңуз.

Резисторлорду орнотуу

Бул мисалда мен 5.08мм бурамалуу терминалдарды колдонуп жатам жана ар бир зымдын резисторун таң калтырып жатам. Кийинчерээк мен алюминий менен капталган резисторлорго тепкичке кадамдарды кошом.

14 -кадам: Акыркы компоненттерди ширетүү

4x 18650 Батарейка кармагычтагы ширетүүчү.

Эскертүү: Сиз кээ бир контакттарды кээ бир флеш / диагоналдуу кычкачтар менен кыркууңуз керек болушу мүмкүн.

6 мм баскычын ширетүү.

15 -кадам: Бардык жабдыктарды орнотуңуз

Arduino ESP8266 адаптери

4x Use M2.5 stand-offs M-F же F-F

8x M2.5 бурамалары же 4x M2.5 бурамалары жана 4x M2.5 гайкалары, эгерде сиз M-F же F-F стенддерин колдонсоңуз, жараша

Аялды Эркек коннекторуна туташтыруу үчүн туура бурчтуу 4pin 2.54mm коннекторун колдонуңуз.

Эскертүү: эгер бош болсо, жакшы туташуу үчүн туташтыргычты калай керек болушу мүмкүн.

LCD

ЖК үчүн 4x M3 Standoff 18mm Brass F-F жана 8x M3 x 12mm Screws

Күйөрман

3D басып чыгарылган корпус гана: кээ бир M3 x 18mm бурамаларынан желдеткичтин тешикчелери желдеткичти кошот.

16 -кадам: Arduino Nano Sketchти жүктөңүз

Эскизди жүктөөдөн мурун Arduino Чыңалуу Регуляторунан 5В Чыңалуусун текшериңиз. ЖК экраны жөнүндө эки изилдөө пункту бар.

Githubдан Arduino Sketchти түзөтүңүз: ASCD_Nano_1-0-0 Arduino Sketchтин бул линиясын чыңалуу көрсөткүчүңүзгө өзгөртүңүз

const float referenceVoltage = 5.01; // 5V Ардуинонун чыгышы

Сиз ошондой эле тестирлөө муктаждыгыңыз үчүн башка ыңгайлаштырылган параметрди өзгөртө аласыз

const float shuntResistor [4] = {3.3, 3.3, 3.3, 3.3};

const float referenceVoltage = 5.01; // 5V Arduino const float defaultBatteryCutOffVoltage чыгышы = 2.8; // Разряддын токтогон чыңалуусу байт restTimeMinutes = 1; // Батареяны заряддалгандан кийин эс алуу убактысы. 0-59 жарактуу const int lowMilliamps = 1000; // Бул Милли Ампердин мааниси төмөн деп эсептелет жана кайра заряддалбайт, анткени ал туура эмес const int highMilliOhms = 500; // Бул Милли Омдун мааниси, ал жогорку деп эсептелет жана батарейка туура эмес болуп эсептелет const int offsetMilliOhms = 0; // Милли Ом үчүн офсеттик калибрлөө const байт chargingTimeout = 8; // Const byte tempThreshold = 7 кубаттоо үчүн сааттын күтүү убактысы = 7; // Эскертүү босогосу баштапкы температурадан жогору даражада const байт tempMaxThreshold = 20; // Баштапкы температурадан жогору даражалардагы максималдуу босого - туура эмес const float batteryVolatgeLeak = 0.50; // "BATTERY CHECK" алгачкы экранында ар бир модулдун эң жогорку чыңалуусун байкап, бул маанини бир аз жогору коюңуз const байт модулуCount = 4; // Модулдардын саны const байт screenTime = 4; // Активдүү экрандын убактысы секундада (циклде) const int wasteReadInterval = 5000; // Бошотуу көрсөткүчтөрүнүн ортосундагы убакыт аралыгы. MAh +/ үчүн тууралоо

Arduino Nano'ду компьютериңизге туташтырыңыз жана ASCD_Nano_1-0-0 эскизин жүктөңүз

Сиз ATmega328P (Эски жүктөөчү) Arduino IDEдеги процессор катары колдонушуңуз керек болот

Туура COM портун тандап, эскизди жүктөңүз

17 -кадам: ESP8266 эскизин жүктөө

Эгерде сиз Vortex It - Battery Portal эсебин каттай элек болсоңуз, кийинки кадамга өтүңүз.

Сиз Arduino IDEге ESP8266 Arduino Addon орнотушуңуз керек, бул колдонмону колдонуңуз:

ESP8266_Wifi_Client_1-0-0 Ардуино эскизинде төмөнкүлөрдү өзгөртүңүз

const char ssid = ""; -> WIFI роутериңизге

SSID const char сырсөзү = ""; -> WIFI роутерлериңизге Сырсөз

const char userHash = ""; -> Сиздин UserHashке (Муну Vortex It Battery Portalдагы "Заряддоочу / Заряддоочу Менюдан -> Көрүүдөн" алыңыз)

const байт CDUnitID =; -> CDUnitID'иңизге (Муну "Заряддоочу / Заряддоочу Менюдан -> Көрүү -> Батарея порталынын Vortexиндеги Заряддоочуңузду / Заряддоочуңузду тандаңыз) алыңыз"

Эскизди ESP8266_Wifi_Client_01.ino жүктөө үчүн ESP8266 ESP-01 Программистине USB колдонуңуз.

18 -кадам: Vortex Itти орнотуңуз - Батарея порталынын эсеби

Https://portal.vortexit.co.nz дарегине өтүңүз

Эгерде сиз буга чейин эсепке каттала элек болсоңуз.

Ишеним грамоталарыңыз менен кириңиз

Менюдан чыкылдатыңыз "Заряддоочу / разрядчик" -> "Жаңы"

Ыкчам тизмеден тандаңыз "Arduino 4x C/D"

"Жаңы заряддоочу / разрядчикти" чыкылдатыңыз

Менюдан чыкылдатыңыз "Заряддоочу / Бошотуучу" -> "Көрүү"

Ыкчам тизмеден тандаңыз "xx - Arduino 4x C/D" (мында xx - CDUnitID)

"UserHash" жана "CDUnitID" түзбөңүз

Заряддоочу / Заряддоону онлайн режиминде көрүү үчүн "Live View Module" дегенди басыңыз

19 -кадам: Кошумча - 3D басылган корпус жасаңыз

Эгерде сизде 3D принтер болсо, мен ойлоп тапкан корпусту басып чыгара аласыз. Коркоо стилиңизди жасап, бөлүшүп коюңуз:

Fusion 360

gallery.autodesk.com/fusion360/projects/asdc-nano-4x-arduino-charger--discharger-enclosure

Thingiverse STL

www.thingiverse.com/thing:3502094

20 -кадам: 18650 клеткаларды тестирлөөнү баштаңыз

Кээ бир батареяларды Клетка модулдарына салып, штрих -коддоруңузда "Live View Module" баракчасына өтүңүз жана сиз өчүксүз.