جهاز اختبار بطارية اردوينو مع واجهة مستخدم ويب: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

اليوم ، تستخدم المعدات الإلكترونية بطاريات احتياطية لحفظ الحالة التي تركت فيها العملية عندما تم إيقاف تشغيل الجهاز أو عندما تم إيقاف تشغيل الجهاز عن طريق الصدفة. عند التشغيل ، يعود المستخدم إلى النقطة التي مكث فيها وبالتالي لا يضيع الوقت ولا ترتيب تنفيذ مهامه.

الخطوة 1: مقدمة

أقوم بمشروع لقياس حالة البطاريات ذات السعات والفولتية المختلفة باستخدام الطريقة: حمل ثنائي الطبقة للتيار المستمر. تتكون هذه الطريقة من سحب تيار صغير من البطارية لمدة 10 ثوانٍ وتيار عالٍ لمدة 3 ثوانٍ (معايير IEC 61951-1: 2005). من هذا القياس يتم حساب المقاومة الداخلية ومن ثم حالتها.

ستتألف محطة العمل من عدة موصلات ، واحد لكل نوع من البطاريات وجهاز كمبيوتر. لهذا ، فإن واجهة المستخدم (UI) ضرورية. الجزء الأكثر أهمية في هذا البرنامج التعليمي هو واجهة المستخدم لأنه تم وصف طرق اختبار البطارية هذه في التعليمات الأخرى. لقد جربت المعالجة وحصلت على نتائج جيدة ، لكنني قررت إنشاء برنامجي الخاص باستخدام خادم ويب محلي والاستفادة من إمكانات HTML و CSS و php.

من المعروف أنه من الصعب جدًا إرسال معلومات من Arduino إلى كمبيوتر يعمل بنظام windows ولكن في النهاية نجحت. يتم تضمين كافة البرامج في هذا البرنامج التعليمي.

الخطوة الثانية: ما الذي سنقوم بقياسه وكيف

المقاومة الداخلية.

كل بطارية حقيقية لها مقاومة داخلية. نحن نفترض دائمًا أنه مصدر جهد مثالي ، أي يمكننا الحصول على الكثير من التيار الذي يحافظ على ثبات الجهد الاسمي. ومع ذلك ، فإن حجم البطارية والخصائص الكيميائية والعمر ودرجة الحرارة تؤثر جميعها على مقدار التيار الذي تستطيع البطارية الحصول عليه. نتيجة لذلك ، يمكننا إنشاء نموذج أفضل لبطارية ذات مصدر جهد مثالي ومقاوم متسلسل ، كما هو موضح في الشكل 1.

يمكن للبطارية ذات المقاومة الداخلية المنخفضة توفير المزيد من التيار وتحافظ على البرودة ، ومع ذلك ، تؤدي البطارية ذات المقاومة العالية إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية وانخفاض الجهد تحت الحمل ، مما يؤدي إلى إيقاف التشغيل المبكر.

يمكن حساب المقاومة الداخلية من العلاقة بين التيار والجهد المعطى بنقطتين في منحنى التفريغ.

توفر طريقة الحمل DC من مستويين طريقة بديلة عن طريق تطبيق حملي تفريغ متسلسل لتيارات ومدد زمنية مختلفة. يتم تفريغ البطارية أولاً عند تيار منخفض (0.2 درجة مئوية) لمدة 10 ثوانٍ ، متبوعًا بتيار أعلى (2 درجة مئوية) لمدة 3 ثوانٍ (انظر الشكل 2) ؛ قانون أوم يحسب قيم المقاومة. يوفر تقييم توقيع الجهد تحت ظروف التحميل معلومات إضافية حول البطارية ، لكن القيم مقاومة تمامًا ولا تكشف عن حالة الشحن (SoC) أو تقديرات السعة. اختبار الحمل هو الطريقة المفضلة للبطاريات التي تشغل أحمال التيار المستمر.

كما ذكرنا سابقًا ، هناك العديد من طرق قياس البطاريات التي تمت معالجتها في تعليمات أخرى ويمكن تنفيذها باستخدام Arduino ، ولكن في هذه الحالة ، على الرغم من أنها لا تقدم تقييمًا كاملاً لحالة البطارية ، إلا أنها تعطي قيمًا يمكن تستخدم لتقدير سلوكهم المستقبلي.

تم العثور على المقاومة الداخلية باستخدام العلاقة

أين

Ri = (V1 - V2) / (I2 - I1)

1-يتم قياس الجهد خلال التيار المنخفض ولحظة أطول من الوقت ؛

2-الجهد المقاس خلال التيار العالي ولحظة الوقت الأقصر ؛

؟ 1 - التيار خلال لحظة أطول من الوقت ؛

2 - التيار خلال اللحظة الأقصر من الوقت.

الخطوة 3: الدائرة

الدائرة عبارة عن مصدر حالي يسحب 0.2C (في هذه الحالة 4mA) و 2C (في هذه الحالة 40mA) من البطاريات باستخدام دائرة واحدة فقط يتم التحكم فيها بواسطة إشارة PWM من Arduino. بهذه الطريقة ، يمكن قياس جميع البطاريات الاحتياطية باستخدام C = 20mAh ، بغض النظر عن جهدها في النطاق من 1.2V إلى 4.8V والبطاريات الأخرى ذات السعة المختلفة أيضًا. في الإصدار الأول ، استخدمت ترانزستورين يحمل كل منهما حمولة لتصريف 4 مللي أمبير والآخر 40 مللي أمبير. لم يكن هذا المتغير مناسبًا للمستقبل لأنهم أرادوا قياس البطاريات الأخرى ذات السعات المختلفة وهذا المخطط يتطلب عددًا كبيرًا من المقاومات والترانزستورات.

يوضح الشكل 3 الدائرة ذات المصدر الحالي. تردد إشارة PWM من الطرف 5 بلوحة Arduino هو 940 هرتز ، ولهذا السبب ، Fc لمرشح تمرير منخفض (LPF) هو 8 هرتز ، وهذا يعني أن التوافقي الأول لـ سيتم تخفيف إشارة PWM (940 هرتز) بمقدار 20 ديسيبل لأن مرشحات RC توفر 10 ديسيبل من التوهين لكل عقد (كل 10 أضعاف Fc - سيكون التوهين 10 ديسيبل في 80 هرتز و 20 ديسيبل في 800 هرتز). إن ترانزستور IRFZ44n كبير الحجم لأنه سيتم اختبار البطاريات ذات السعة الأكبر في المستقبل. LM58n ، مضخم التشغيل المزدوج (OA) ، هو الواجهة بين لوحة Arduino و IRFZ44n. تم إدخال LPF بين مضخمات التشغيل 2 لضمان فصل جيد بين المعالج الدقيق والمرشح. في الشكل 3 ، يتم توصيل دبوس A1 من Arduino بمصدر الترانزستور IRFZ44n للتحقق من التيار المسحوب من البطارية.

تتكون الدائرة من جزأين ، أسفل لوحة Arduino UNO وفوق المصدر الحالي ، كما هو موضح في الصورة التالية. كما ترى ، لا توجد مفاتيح أو أزرار في هذه الدائرة ، فهي موجودة في واجهة المستخدم في الكمبيوتر.

تسمح هذه الدائرة أيضًا بقياس سعة البطارية بالمللي أمبير نظرًا لوجود مصدر حالي ولوحة Arduino بها مؤقت.

الخطوة 4: البرامج

كما هو مذكور أعلاه ، يحتوي التطبيق ، من جانب ، على واجهة مستخدم مصنوعة من HTML و CSS ، وفي الجانب الآخر ، رسم Arduino. الواجهة بسيطة للغاية ، في الوقت الحالي ، لأنها تنفذ فقط قياس المقاومة الداخلية ، وستؤدي في المستقبل المزيد من الوظائف.

تحتوي الصفحة الأولى على قائمة منسدلة ، حيث يختار المستخدم جهد البطارية المراد قياسه (الشكل 4). يُطلق على برنامج HTML للصفحة الأولى اسم BatteryTesterInformation.html. جميع البطاريات لها سعة 20 مللي أمبير.

الصفحة الثانية ، BatteryTesterMeasurement.html.

في الصفحة الثانية ، يتم توصيل البطارية بالموصل المشار إليه وتبدأ (زر START) القياس. في الوقت الحالي ، لم يتم تضمين هذا المصباح لأنه يحتوي على موصل واحد فقط ، ولكن في المستقبل ، سيكون لديهم المزيد من الموصلات.

بمجرد النقر فوق الزر START ، يبدأ الاتصال بلوحة Arduino. في هذه الصفحة نفسها ، يظهر نموذج نتائج القياس عندما ترسل لوحة Arduino نتائج اختبار البطارية وتكون أزرار START و CANCEL مخفية. يستخدم زر BACK لبدء اختبار بطارية أخرى.

تتمثل وظيفة البرنامج التالي ، PhpConnect.php ، في الاتصال بلوحة Arduino ، ونقل البيانات واستلامها من لوحات Arduino وخادم الويب.

ملاحظة: النقل من الكمبيوتر الشخصي إلى Arduino سريع ولكن النقل من Arduino إلى الكمبيوتر الشخصي يتأخر لمدة 6 ثوانٍ. أحاول حل هذا الوضع المزعج. من فضلك ، أي مساعدة موضع تقدير كبير.

ورسم Arduino ، BatteryTester.ino.

عندما تكون المقاومة الداخلية الناتجة أكبر بمرتين من المقاومة الأولية (البطارية الجديدة) ، تكون البطارية سيئة. وهذا يعني أنه إذا كانت البطارية قيد الاختبار تحتوي على 10 أوم أو أكثر ، وبحسب المواصفات ، يجب أن يكون لهذا النوع من البطارية 5 أوم ، فهذه البطارية سيئة.

تم اختبار واجهة المستخدم هذه مع FireFox و Google دون مشاكل. لقد قمت بتثبيت xampp و wampp وهو يعمل بشكل جيد في كليهما.

الخطوة 5: الخاتمة

يتمتع هذا النوع من التطوير باستخدام واجهة مستخدم على جهاز الكمبيوتر بالعديد من المزايا لأنه يتيح للمستخدم فهمًا أسهل للعمل الذي يقوم به بالإضافة إلى تجنب استخدام المكونات باهظة الثمن التي تتطلب تفاعلًا ميكانيكيًا ، مما يجعلها عرضة للكسر.

تتمثل الخطوة التالية في هذا التطوير في إضافة موصلات وتعديل بعض أجزاء الدائرة لاختبار البطاريات الأخرى وإضافة شاحن بطارية أيضًا. بعد ذلك ، سيتم تصميم PCB وطلبها.

ستحتوي واجهة المستخدم على مزيد من التعديلات لتضمين صفحة شاحن البطارية

من فضلكم أي فكرة أو تحسين أو تصحيح لا تترددوا في التعليق لتحسين هذا العمل. من ناحية أخرى ، إذا كان لديك أي أسئلة ، اسألني ، سأجيب عليها بأسرع ما يمكن.