Приветствую.
Делаю простой измеритель ёмкости элементов 18650 по старой статье Измеритель ёмкости аккумуляторов на Arduino.
У меня задача - получить простое и дешёвое устройство для быстрой оценки остаточной ёмкости элементов от старых ноутбучных батарей и, соответственно, отбраковки негодных.
Поэтому сделал некоторые изменения: взял экранчик Futaba M204SD02A (программируется так же, как и HD4478, только знакогенератор немного другой), поставил N-канальный MOSFET вместо реле (всего 5мОм падение), сделал 4 канала вместо одного. Транзисторы 50N024 взял из старой материнки (стояли в синтезаторе напряжения процессора), резисторы 500к выпаял из компьютерного блока питания (стояли в цепях разрядки высоковольтных конденсаторов), экранчик Futaba взял из блока автобусной навигации BIN-02, резисторы 4 Ом сделал из нихромовой проволоки от старого утюга (собираюсь потом спиральки залить в формочки с алебастром, чтобы улучшить отвод тепла). Из покупного - только сама Arduino pro mini.
Один канал отладил, работает. По аналогии сделал остальные, теперь скетч вешается через некоторое время. Не представляю, как его отлаживать, потому прошу помощи.
Скетч тут:
Вот такая картинка после некоторого времени работы.
Делаю простой измеритель ёмкости элементов 18650 по старой статье Измеритель ёмкости аккумуляторов на Arduino.
У меня задача - получить простое и дешёвое устройство для быстрой оценки остаточной ёмкости элементов от старых ноутбучных батарей и, соответственно, отбраковки негодных.
Поэтому сделал некоторые изменения: взял экранчик Futaba M204SD02A (программируется так же, как и HD4478, только знакогенератор немного другой), поставил N-канальный MOSFET вместо реле (всего 5мОм падение), сделал 4 канала вместо одного. Транзисторы 50N024 взял из старой материнки (стояли в синтезаторе напряжения процессора), резисторы 500к выпаял из компьютерного блока питания (стояли в цепях разрядки высоковольтных конденсаторов), экранчик Futaba взял из блока автобусной навигации BIN-02, резисторы 4 Ом сделал из нихромовой проволоки от старого утюга (собираюсь потом спиральки залить в формочки с алебастром, чтобы улучшить отвод тепла). Из покупного - только сама Arduino pro mini.
Один канал отладил, работает. По аналогии сделал остальные, теперь скетч вешается через некоторое время. Не представляю, как его отлаживать, потому прошу помощи.
Скетч тут:
Код:
// include the library code:
#include <LiquidCrystal.h>
#include <OneWire.h>
OneWire ds(10);
// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
// RS , E , D4 , D5 , D6 , D7
//int i, j, n, m;
////////////////////////
#define NUM_READS 25
//#include "TM1637.h" //библиотека дисплея
byte Bat_pin[4] = { 0, 1, 2, 3 }; //пин нагрузки (аналоговый!!!!)
#define buzz_gnd 6 //динамик земля
#define buzz_pin 7 //динамик сигнал
#define butt_pin 8 //состояние кнопки
#define butt_gnd 9 //земля кнопки
byte relay_pin[4] = { 13, 10, 9, 8 }; //пин нагрузки ячеек
//byte disp_gnd = 6; //земля дисплея
//byte CLK = 7; //пин дисплея
//byte DIO = 8; //пин дисплея
//byte disp_vcc = 10; //питание дисплея
//TM1637 disp(CLK,DIO); //обозвать дисплей disp
uint32_t sec = 0;
int timeHours = 0;
int timeMins = 0;
//const float typVbg = 1.095; // 1.0 -- 1.2
const float typVbg = 1.122; // 1.0 -- 1.2
const float Voff = 2.5; // напряжение отсечки (для Li-ion=2.5 В, для LiPo=3.0 В)
const float Vdetect = 0.5; // напряжение при котором считаем, что вставлен аккумулятор
const float Von = 3; // напряжение, при котором можно стартовать заряд (меньше 3В нет смысла насиловать аккум.)
const float R[4] = { 4, 4, 4, 4 }; //сопротивление нагрузки
float I[4];
float cap[4] = { 0, 0, 0, 0 }; //начальная ёмкость
float V[4];
float Vcc;
float Wh[4] = { 0, 0, 0, 0 };
unsigned long prevMillis[4];
unsigned long testStart[4];
String cap_string;
String V_string;
byte State[4] = { 0, 0, 0, 0 }; // Состояние ячейки 1: 0 - нет аккума, 1 - разряд, 2 - заряд, 3 - стоп
byte cell; // номер ячейки для цикла
/////////////////////
////////////////////////////////////////////////////////////////////
// initialize display
// 3rd parameter is a string containing some needed russian characters from "БГДЖЗИЙЛПУФЦЧШЩЬЪЫЭЮЯ"
// up to 16 letters, but recommended not more than 8, anyway, i can use 16 on my lcd :)
////////////////////////////////////////////////////////////////////
static byte addon_letters[16];
void init_rus(const char* letters_use )
{
// custom characters
static byte letters[][8] = {
{ B11111, B10000, B10000, B11111, B10001, B10001, B11111, B00000 },//Б
{ B11111, B10000, B10000, B10000, B10000, B10000, B10000, B00000 },//Г
{ B00000, B01111, B01001, B01001, B01001, B01001, B11111, B10001 },//Д
{ B01010, B00000, B11111, B10000, B11110, B10000, B10000, B11111 }, //Ё
{ B10101, B10101, B10101, B01110, B10101, B10101, B10101, B00000 },//Ж
{ B01110, B10001, B00001, B00110, B00001, B10001, B01110, B00000 },//З
{ B10001, B10001, B10011, B10101, B11001, B10001, B10001, B00000 },//И
{ B10101, B10101, B10011, B10101, B11001, B10001, B10001, B00000 },//Й
{ B00111, B01001, B10001, B10001, B10001, B10001, B10001, B00000 },//Л
{ B11111, B10001, B10001, B10001, B10001, B10001, B10001, B00000 },//П
{ B10001, B10001, B10001, B01111, B00001, B10001, B01110, B00000 },//У
{ B00000, B01110, B10101, B10101, B10101, B01110, B00100, B00100 },//Ф
{ B10001, B10001, B10001, B10001, B10001, B10001, B11111, B00001 },//Ц
{ B10001, B10001, B10001, B01111, B00001, B00001, B00001, B00000 },//Ч
{ B00000, B10101, B10101, B10101, B10101, B10101, B10101, B11111 },//Ш
{ B10101, B10101, B10101, B10101, B10101, B10101, B11111, B00001 },//Щ
{ B00000, B10000, B10000, B10000, B11110, B10001, B10001, B11110 },//Ь
{ B11000, B01000, B01110, B01001, B01001, B01001, B01110, B00000 },//Ъ
{ B10001, B10001, B10001, B11101, B10101, B10101, B11101, B00000 },//Ы
{ B00000, B11110, B00001, B00001, B01111, B00001, B00001, B11110 },//Э
{ B10111, B10101, B10101, B11101, B10101, B10101, B10111, B00000 },//Ю
{ B01111, B10001, B10001, B01111, B10001, B10001, B10001, B00000 },//Я
};
static char chars[] = {'Б', 'Г', 'Д', 'Ё', 'Ж', 'З', 'И', 'Й', 'Л', 'П', 'У', 'Ф', 'Ц', 'Ч', 'Ш', 'Щ', 'Ь', 'Ъ', 'Ы', 'Э', 'Ю', 'Я'};
static byte empty[8] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
int index = 0, cl = sizeof(chars) / sizeof(char), i, j, symb;
memset(addon_letters, 0, sizeof(addon_letters));
for ( j = 0; j < strlen(letters_use) && j < 16; j++ )
lcd.createChar(j, empty);
for ( j = 0; j < strlen(letters_use) && j < 16; j++ )
{
symb = -1;
for ( i = 0; i < cl; i++ ) if ( chars[i] == letters_use[j] ) {
symb = i;
addon_letters[index] = letters_use[j];
break;
}
if ( symb != -1 ) {
lcd.createChar(index, letters[symb]);
index++;
}
}
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////
// print russian chars
////////////////////////////////////////////////////////////////////
void print_rus(char *str) {
static char rus_letters[] = {'А', 'Б', 'В', 'Г', 'Д', 'Е', 'Ё', 'Ж', 'З', 'И', 'Й', 'К', 'Л', 'М', 'Н', 'О', 'П', 'Р', 'С', 'Т', 'У', 'Ф', 'Х', 'Ц', 'Ч', 'Ш', 'Щ', 'Ъ', 'Ы', 'Ь', 'Э', 'Ю', 'Я' };
static char trans_letters[] = {'A', 0x80, 'B', 0x92, 0x81, 'E', 0xCB, 0x82, 0x83, 0x84, 0x85, 'K', 0x86, 'M', 'H', 'O', 0x87, 'P', 'C', 'T', 0x88, 0xA2, 'X', 0x89, 0x8A, 0x8B, 0x8C, 0x8D, 0x8E, 0x62, 0x8F, 0xAC, 0xAD};
int lcount = sizeof(rus_letters) / sizeof(char), i, j;
for ( i = 0; i < strlen(str); i++ )
{
if ( byte(str[i]) == 208 ) continue; // 208 ignore
int found = 0;
for (j = 0; j < 16; j++) if ( addon_letters[j] != 0 && byte(str[i]) == byte(addon_letters[j]) ) {
lcd.write(j);
found = 1;
break;
}
if (!found) for (j = 0; j < lcount; j++) if ( byte(str[i]) == byte(rus_letters[j]) ) {
lcd.write(trans_letters[j]);
found = 1;
break;
}
if (!found) lcd.write(byte(str[i]));
}
}
void print_rus(int x, int y, char *str) {
lcd.setCursor(x, y);
print_rus(str);
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////
static byte degree[8] = { B01100, B10010, B10010, B01100, B00000, B00000, B00000, B00000 };// Значок градуса
void setup() {
lcd.begin(20, 4); // Задаём режим работы индикатора: 4 строки по 20 символов
lcd.command(1); //очистка дисплея команда 4-4-1
lcd.command(12); // включить дисплей
// Команды не нужны, работает без них
init_rus("ДЭШЩФЬЁ"); // Загружаем нужные символы в программируемые ячейки (максимум 8 символов)
// lcd.createChar(7, degree);
// print_rus(0, 0, "ТЕМПЕРАТУРА:20.6 С");
// print_rus(0, 1, "1234567890()+-={}[]/");
print_rus(0, 1, "ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ");
print_rus(0, 2, "РАЗРЯДНИК");
// lcd.setCursor(19, 3);
// lcd.write(0xa4);
delay(1000);
lcd.clear();
pinMode(relay_pin, OUTPUT); //пин реле как выход
digitalWrite(relay_pin, LOW); //выключить мосфет
pinMode(buzz_pin, OUTPUT); //пищалка
pinMode(buzz_gnd, OUTPUT); //пищалка
digitalWrite(buzz_gnd, 0);
pinMode(butt_pin, INPUT_PULLUP); //кнопка подтянута
pinMode(butt_gnd, OUTPUT); //земля кнопки
digitalWrite(butt_gnd, 0);
/* pinMode(disp_vcc, OUTPUT); //питание дисплея
pinMode(disp_gnd, OUTPUT); //земля дисплея
digitalWrite(disp_vcc, 1);
digitalWrite(disp_gnd, 0);
disp.init(); //инициализация дисплея
disp.set(5); //яркость (0-7) */
Serial.begin(9600); //открыть порт для связи с компом
// Serial.println("Press any key to start the test..."); //Отправьте любой символ для начала теста
/* while (Serial.available() == 0) {
// disp.display(3,0);
if (digitalRead(butt_pin)==0) {break;} //или нажмите кнопку, чтобы начать тест!
}*/
tone(buzz_pin, 200, 500);
Serial.println("Test is launched...");
/* Serial.print("s");
Serial.print(" ");
Serial.print("V");
Serial.print(" ");
Serial.print("mA");
Serial.print(" ");
Serial.print("mAh");
Serial.print(" ");
Serial.print("Wh");
Serial.print(" ");
Serial.println("Vcc"); */
Serial.println("s\tV\tmA\tmAh\tWh\tVcc");
for (int cell = 0; cell < 4; cell++) {
digitalWrite(relay_pin[cell], LOW); // Состояние Low - нагрузка отключена
testStart[cell] = millis(); //время начала теста в системе отсчёта ардуины
prevMillis[cell] = millis(); //время первого шага
}
}
void loop() {
/* //-----------------
byte data[2];
ds.reset();
ds.write(0xCC);
ds.write(0x44);
//delay(750);
ds.reset();
ds.write(0xCC);
ds.write(0xBE);
data[0] = ds.read();
data[1] = ds.read();
int Temp = (data[1] << 8) + data[0];
Temp = Temp >> 4;
// lcd.setCursor(12,0);
// lcd.print(Temp);
// lcd.write(7);
// lcd.print("C ");
//-----------------
*/
//////////////////////////////////
Vcc = readVcc(); //хитрое считывание опорного напряжения (функция readVcc() находится ниже)
for (int cell = 0; cell < 4; cell++) {
V[cell] = (readAnalog(Bat_pin[cell]) * Vcc) / 1023.000; //считывание напряжения АКБ
I[cell] = V[cell] / R[cell]; //расчет тока по закону Ома, в Амперах
/*
cap += I * (millis() - prevMillis) / 3600000 * 1000; //расчет емкости АКБ в мАч
Wh += I * V * (millis() - prevMillis) / 3600000; //расчет емкости АКБ в ВтЧ
prevMillis = millis(); */
// sendData(); // отправка данных и вывод на дисплей
//////////////////////////////////
Serial.print((millis() - testStart[cell]) / 1000);
Serial.print("\t");
Serial.print(V[cell], 3);
Serial.print("\t");
Serial.print(I[cell] * 1000, 1);
Serial.print("\t");
Serial.print(cap[cell], 0);
Serial.print("\t");
Serial.print(Wh[cell], 2);
Serial.print("\t");
Serial.println(Vcc, 3);
cap_string = String(round(cap[cell]));
lcd.setCursor(7, cell);
switch (cap_string.length()) { // В зависимости от длины строки дополняем спереди пробелами
case 1:
lcd.print(" ");
break;
case 2:
lcd.print(" ");
break;
case 3:
lcd.print(" ");
break;
}
lcd.print(cap_string);
print_rus("mAh");
//////////////////////
V_string = String(V[cell], 3);
lcd.setCursor(0, cell); // 0 строка соответствует 0 ячейке (нумеруем с нуля)
lcd.print(V_string);
print_rus("В");
switch (State[cell]) { // Переход на нужный режим
case 0: // Состояние без аккумулятора. Рисуем "_" и ждём появления напряжения > 3В
lcd.setCursor(14, cell);
lcd.print("_");
if ( V[cell] > Von ) {
State[cell] = 1; // Если напряжение стало >3В, значит вставили аккумулятор, переключаем режим на 1 - разрядка
digitalWrite(relay_pin[cell], HIGH); // Включить состояние High - нагрузка включена
testStart[cell] = millis(); // Установить время начала теста
prevMillis[cell] = millis(); //время первого шага
cap[cell] = 0; // Сбрасываем начальную ёмкость мАч
Wh[cell] = 0; // Сбрасываем начальную ёмкость мВтч
// lcd.setCursor(7, 0);
// lcd.print(" "); // Подчищаем место для мАч
lcd.setCursor(14, cell);
lcd.write(0x19); // Рисуем значок "v"
}
break;
case 1: // Состояние разрядки.
lcd.setCursor(14, cell);
lcd.write(0x19); // Рисуем значок "v"
cap[cell] += I[cell] * (millis() - prevMillis[cell]) / 3600000 * 1000; //расчет емкости АКБ в мАч
Wh[cell] += I[cell] * V[cell] * (millis() - prevMillis[cell]) / 3600000; //расчет емкости АКБ в ВтЧ
prevMillis[cell] = millis();
sec = (millis() - testStart[cell]) / 1000ul;
timeHours = (sec / 3600ul) % 24;
timeMins = (sec % 3600ul) / 60ul;
lcd.setCursor(15, cell);
if (timeHours < 10) lcd.write("0"); // "0"
lcd.print(timeHours); // часы
lcd.write(":"); // Рисуем значок ":"
if (timeMins < 10) lcd.write("0"); // "0"
lcd.print(timeMins); // минуты
if (V[cell] < Voff) {
State[cell] = 3; // Если напряжение стало <2.5В, значит аккумулятор разрядился, переключаем режим на 3 - стоп
digitalWrite(relay_pin[cell], LOW); // Включить состояние Low - нагрузка отключена
lcd.setCursor(14, cell);
lcd.write(0x16); // Рисуем значок "#"
}
break;
case 2: // Состояние зарядки. Пока не реализовано. Заглушка
lcd.setCursor(14, cell);
lcd.write(0x18); // Рисуем значок "^"
break;
case 3: // Состояние остановки. Ждём вытаскивания аккумулятора V = 0
lcd.setCursor(14, cell);
lcd.write(0x16); // Рисуем значок "#"
if ( V[cell] < Vdetect ) {
State[cell] = 0; // Если напряжение стало <0.5В, считаемЮ, что аккумулятор вынули, переключаем режим на 0 - нет аккумулятора
lcd.setCursor(14, cell);
lcd.print("_");
// digitalWrite(relay_pin, LOW); // Включить состояние Low - нагрузка отключена
}
break;
}
//отладка
// lcd.setCursor(0, 1);
// lcd.print(State1);
}
/* if (V < Voff) { //выключение нагрузки при достижении минимального напряжения
digitalWrite(relay_pin, HIGH); //разорвать цепь (отключить акб от нагрузки)
Serial.println("Test is done"); //тест закончен
// print_rus(0, 0, "ТЕСТ ОКОНЧЕН");
for (int i = 0; i < 5; i++) { //выполнить 5 раз
tone(buzz_pin, 200, 500); //пищать на 3 пин частотой 100 герц 500 миллисекунд
disp_print(cap_string);
delay(1000);
// disp.clearDisplay();
delay(500);
}
while (2 > 1) { //бесконечный цикл, чтобы loop() не перезапустился + моргаем результатом!
disp_print(cap_string);
lcd.command(0b00101100); //команда 4-4-6 установка яркости 100%
delay(1000);
// disp.clearDisplay();
lcd.command(0b00101111); //команда 4-4-6 установка яркости 25%
delay(500);
}
}*/
}
////////////////////////
/*
void sendData() { //функция, которая посылает данные в порт
Serial.print((millis() - testStart[cell]) / 1000);
Serial.print("\t");
Serial.print(V[cell], 3);
Serial.print("\t");
Serial.print(I[cell] * 1000, 1);
Serial.print("\t");
Serial.print(cap[cell], 0);
Serial.print("\t");
Serial.print(Wh[cell], 2);
Serial.print("\t");
Serial.println(Vcc, 3);
cap_string = String(round(cap[cell]));
lcd.setCursor(7, cell);
switch (cap_string.length()) { //кароч тут измеряется длина строки и соотвествено выводится всё на дисплей
case 1:
lcd.print(" ");
break;
case 2:
lcd.print(" ");
break;
case 3:
lcd.print(" ");
break;
}
lcd.print(cap_string);
print_rus("mAh");
}
*/
//----------Функция точного определения опорного напряжения для измерения напряжения на акуме-------
float readAnalog(int pin) {
// read multiple values and sort them to take the mode
int sortedValues[NUM_READS];
for (int i = 0; i < NUM_READS; i++) {
delay(25);
int value = analogRead(pin);
int j;
if (value < sortedValues[0] || i == 0) {
j = 0; //insert at first position
}
else {
for (j = 1; j < i; j++) {
if (sortedValues[j - 1] <= value && sortedValues[j] >= value) {
// j is insert position
break;
}
}
}
for (int k = i; k > j; k--) {
// move all values higher than current reading up one position
sortedValues[k] = sortedValues[k - 1];
}
sortedValues[j] = value; //insert current reading
}
//return scaled mode of 10 values
float returnval = 0;
for (int i = NUM_READS / 2 - 5; i < (NUM_READS / 2 + 5); i++) {
returnval += sortedValues[i];
}
return returnval / 10;
}
//----------Функция точного определения опорного напряжения для измерения напряжения на акуме КОНЕЦ-------
//----------фильтр данных (для уменьшения шумов и разброса данных)-------
float readVcc() {
// read multiple values and sort them to take the mode
float sortedValues[NUM_READS];
for (int i = 0; i < NUM_READS; i++) {
float tmp = 0.0;
ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
ADCSRA |= _BV(ADSC); // Start conversion
delay(25);
while (bit_is_set(ADCSRA, ADSC)); // measuring
uint8_t low = ADCL; // must read ADCL first - it then locks ADCH
uint8_t high = ADCH; // unlocks both
tmp = (high << 8) | low;
float value = (typVbg * 1023.0) / tmp;
int j;
if (value < sortedValues[0] || i == 0) {
j = 0; //insert at first position
}
else {
for (j = 1; j < i; j++) {
if (sortedValues[j - 1] <= value && sortedValues[j] >= value) {
// j is insert position
break;
}
}
}
for (int k = i; k > j; k--) {
// move all values higher than current reading up one position
sortedValues[k] = sortedValues[k - 1];
}
sortedValues[j] = value; //insert current reading
}
//return scaled mode of 10 values
float returnval = 0;
for (int i = NUM_READS / 2 - 5; i < (NUM_READS / 2 + 5); i++) {
returnval += sortedValues[i];
}
return returnval / 10;
}
//----------фильтр данных (для уменьшения шумов и разброса данных) КОНЕЦ-------Вот такая картинка после некоторого времени работы.
Изменено:
