Comprobador de capacidad de batería de Arduino:cómo funciona y por qué necesita uno

Las baterías falsas de NiMH y de litio han inundado el mercado. Anuncian capacidades más altas que su verdadero valor. Entonces, ahí es donde entra el probador de capacidad de la batería Arduino para notar la diferencia.

Además, el dispositivo es eficaz para comprobar la capacidad de las baterías LED de portátiles 18650 recuperadas.

Pero, ¿cómo funciona el dispositivo? ¿Por qué lo necesitas? Este artículo responderá todas estas preguntas, resaltará los pasos detallados para construir el dispositivo y más.

Comencemos.

¿Por qué necesita un comprobador de capacidad de batería?

Las clasificaciones de la batería suelen ser más altas que su capacidad y las celdas tienden a envejecer. Por lo tanto, si planea llevar a cabo la parte esencial del mantenimiento de la batería, es vital obtener un probador de capacidad de la batería. Y hacer esta prueba te ayuda a conocer la energía restante almacenada en tu batería.

Además, le ayuda a saber cuánta corriente puede entregar su batería a un voltaje final particular durante un tiempo específico.

Otros beneficios incluyen:

• Te ayuda a saber cuándo reemplazar la batería.
• Obtendrá información sobre conectores defectuosos entre celdas y celdas débiles.
• Te ayuda a conocer la posición de tu batería en su curva de vida predecible.

¿Cómo funciona un probador de capacidad de batería?

Un probador de capacidad de batería funciona tomando la capacidad eléctrica de una batería durante un período específico. Por lo tanto, la cantidad de energía que el dispositivo extrae de la batería es igual a la clasificación de amperios por hora de la batería.

Diferentes baterías tienen diferentes límites de descarga. Por ejemplo, las baterías de plomo-ácido tienen 1,67 V por celda. Pero las baterías de plomo-ácido tienen un límite de 1,0 V por celda. Por lo tanto, si está utilizando estas baterías, debe tener una descarga mínima de 20 V y un voltaje nominal de 24 V.

Es posible que el dispositivo no le proporcione la capacidad exacta de su batería. En su lugar, generará una salida igual a su clasificación de amperios-hora. Entonces, su batería es útil si tiene una capacidad superior al 80% para una hora de descarga.

Un probador de capacidad de batería ideal asegura que sostenga una corriente regular de la clasificación de amperios de su batería durante un período de descarga completa. Y la corriente normal permanecerá incluso si cambia el terminal de la batería.

Además, el probador de capacidad dinámica ayuda a mantener constante la corriente de descarga al cambiar la resistencia de carga de la batería según el voltaje. Entonces, cuando comienza la descarga, la resistencia de la carga cambiará dinámicamente para mantener la corriente requerida. Además, el dispositivo ofrecerá un valor de resistencia en el voltaje terminal.

Probador de capacidad de batería DIY Arduino

Aquí, nos centraremos en crear un probador de capacidad de batería alimentado por Arduino DIY en esta sección. Puedes ejecutar este proyecto desde casa si sigues con diligencia los pasos a continuación.

Las herramientas y los componentes necesarios para el proyecto

Herramientas

• Pelacables
• Soldador
• Cortador de alambre

Cortaalambres

• Pinza amperimétrica

Pinza amperimétrica

• Soplador de aire caliente
• Multímetro

Multímetro

Componentes

• Disipador de calor
• Pulsador
• Resistencia de ohmios de cerámica
• PCB

PCB

• Opamp LM358
• Condensador 220uF
• Terminal de tornillo
• Gorra con botones a presión
• Aislamiento de PCB
• Arduino Nano

Arduino Nano

• Condensador 100nF
• Pantalla OLED (0,96 pulgadas)
• Tablero prototipo
• Resistencias de potencia (1M y 4,7K)
• Tubo termorretráctil
• LM385BZ_1.2 Referencia de voltaje RF

Pasos

1. Dibuje los esquemas del probador de capacidad de la batería y divídalo en cinco secciones

1. Circuito de zumbador :Puede usar este circuito de zumbador para notificar el comienzo y el final de este proyecto. Además, un pin digital de Arduino se fusiona con el zumbador de 5 voltios.

1. Circuito de voltaje de la batería :El pin analógico de Arduino mide el voltaje de la batería. Con los condensadores C3 y C4, puede filtrar fácilmente los ruidos del circuito de carga de corriente constante y puede reducir el rendimiento de la conversión ADC.

1. Circuito de alimentación :Consta de un jack de 9 voltios CC y viene con dos condensadores; C1 y C2. El pin de Arduino (Vin) se conecta con la salida de energía (Vout) y el regulador de voltaje de Arduino reduce la corriente a 5 voltios.

1. Circuito de carga de corriente constante :El amplificador operacional LM358 con dos amplificadores operacionales es el elemento clave de este circuito. El R2 y el C6 representan resistencias de potencia con un mecanismo de filtro de paso bajo que elimina la señal PWM que crea el pin D10 de Arduino.

1. Circuito de interfaz de usuario :Principalmente, este circuito tiene una pantalla de 0,96 pulgadas y dos botones (abajo y arriba para botones para bajar y subir el ancho de pulso de PWM). C7 y C8 son la combinación perfecta para eliminar el rebote de los botones pulsadores, mientras que R4 y R3 representan resistencias pull-up adecuadas para los botones pulsadores hacia abajo y hacia arriba.

2. Cómo funciona

Las entradas Pin 2 y Pin 3 de OpAmp son un amplificador unificado para este proyecto. Para abrir la puerta MOSFET, deberá establecer el voltaje de entrada no inversor ajustando la señal PWM.

Entonces, la corriente ingresa al R1 cuando el MOSFET se enciende mientras crea una caída de voltaje que le da una retroalimentación negativa al OpAmp. Este sistema permite que los voltajes de entrada y no inversora sean similares al control MOSFET. Además, la corriente de la resistencia de carga es directamente proporcional al voltaje de entrada no inversor del OpAmp.

3. Cálculo de la capacidad de la batería

La fórmula necesaria para calcular la capacidad de la batería es la siguiente:

• mAh =I x T

En la ecuación anterior;

• mAh =capacidad de la batería
• I =corriente (mA)
• T =tiempo (horas)

La corriente de descarga es estable durante toda la prueba debido al circuito de carga de corriente constante.

4. Creación del circuito para el probador de batería Arduino

En primer lugar, conecte el circuito a una placa de prueba para ver si funciona. Si es así, ejecute la soldadura del componente en la placa de circuito prototipo.

Estos son los pasos que puede seguir para lograr excelentes resultados:

• Instale el Nano dividiendo el pin del cabezal hembra con pinzas diagonales, dando 15 pines para cada parte. Luego, asegúrese de que ambas partes encajen correctamente en el Arduino nano.

• Corte el cabezal hembra de 4 pines y utilícelo para soldar la pantalla OLED a la placa

• Después, una los componentes y terminales restantes a la placa mediante soldadura. Además, asegúrese de usar cables de colores para ayudar a distinguirlos en los esquemas.

5. Mostrar la pantalla OLED

Utilice el monitor OLED de 128 x 64 de resolución con 0,96 pulgadas para mostrar la capacidad, el voltaje de la batería y el voltaje de descarga. SDA y SCL son los dos pines necesarios para la comunicación en Arduino Uno.

Para mostrar los parámetros, use la biblioteca Adafruit_SSD1306, que puede obtener en GitHub. Después de instalarlo, ejecute las siguientes conexiones en este orden:

• 5V a VCC
• A4 a SDA
• GND a GND
• A5 a SCL
• Arduino a OLED

6. Instale los separadores y conecte el zumbador para alertas de advertencia

El zumbador piezoeléctrico es el componente necesario para la notificación de advertencia durante la prueba. Viene con dos terminales; un tramo positivo más largo y un tramo negativo más corto. Además, el zumbador tiene una etiqueta que muestra los terminales positivo y negativo.

Si no hay espacio para insertar el zumbador en la placa prototipo, puede fusionarlo con la placa de circuito principal con dos cables.

Aquí están las conexiones requeridas:

• GND a terminal negativo
• Arduino a zumbador
• Terminal positivo a D9

Luego, instale los separadores soldándolos a la placa. De esa forma, tendrá más espacio para cables y juntas de soldadura.

7. Diseñe su PCB

Luego, use la aplicación en línea EasyEDA para diseñar un esquema para su PCB.

Con el dibujo esquemático, puede comenzar a organizar los componentes de su PCB de manera ordenada mientras ocupa el más mínimo espacio. Si planea colocar la placa de circuito impreso en un gabinete, verifique que venga con orificios de montaje.

Luego, haga el enrutamiento en la PCB con una herramienta de seguimiento. El proceso implica conectar cada componente para evitar la superposición.

Si desea agregar texto, use una capa de seda en el tablero. Además, puede imprimir una imagen de logotipo en el tablero si lo desea.

8. Montaje de PCB

Para ensamblar los componentes y las piezas en la PCB, necesitará un multímetro, un soldador y una pinza. La regla general es ejecutar la soldadura de la placa en función de la altura del componente o pieza individual.

Estos son los pasos de montaje a seguir:

• Inserte las patas de los componentes dentro de los orificios de la PCB y gire la PCB.
• Luego, lleve la punta del soldador a las patas del componente en la parte posterior y suelde las uniones.
• Luego, aplique plomo a la unión de la almohadilla y cúbralo para permitir que el plomo fluya alrededor de las patas del componente.

9. Códigos, software y biblioteca de Arduino

En esta etapa, deberá descargar bibliotecas y código Arduino.

Entonces, aquí hay dos bibliotecas que necesita descargar e instalar:

• Adafruit_SSD1306
• Botón_JC

10. Haz la prueba final

Para realizar una prueba final, cargue una batería con cualquier buen cargador. Luego, fusione la misma batería con un terminal de batería antes de colocar la corriente de acuerdo con sus requisitos y mantenga presionado el botón ARRIBA durante al menos 10 segundos. En este punto, escuchará un sonido de notificación para certificar el comienzo de su procedimiento de prueba.

Mientras prueba el probador de capacidad de batería DIY Arduino, verifique todos los parámetros en la pantalla OLED. Durante la prueba, notará que la batería se descarga hasta que alcanza un umbral de 3,2 voltios, lo que genera un pitido retardado.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se prueba la capacidad de una batería?

Conecte el probador de capacitores de batería al contacto negativo y positivo de su batería; funcionará agregando carga. Luego, observará la corriente y el voltaje de la batería. Por lo general, los probadores de batería ofrecen lecturas precisas basadas en el tipo de batería que lee.

¿Cómo monitoreas la batería en Arduino?

Conecte su batería al Arduino Vin y verá el voltaje de su batería en la pantalla.

¿Cómo se mide la capacidad de las baterías de litio?

Puede medir esta capacidad en Ah (amperios-hora). Entonces, si tiene 1 amperio-hora, puede extraer 1 amperio de la celda en una hora.

Palabras de cierre  

El probador de capacidad de batería Arduino es una excelente herramienta para mantener sus baterías en buen estado. Por lo tanto, puede elegir construir o comprar uno.

Mientras lo hace, asegúrese de que el dispositivo sea compatible con sus baterías. Y las características son beneficiosas para sus necesidades.

Entonces, ¿qué piensas sobre el dispositivo? No dude en comunicarse con nosotros con sus preguntas o sugerencias.