Arduino [Lithium-NiMH-NiCd] ব্যবহার করে ব্যাটারি ক্যাপাসিটি পরীক্ষক: 15 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:59

বৈশিষ্ট্য:

• একটি জাল লিথিয়াম-আয়ন/লিথিয়াম-পলিমার/NiCd/NiMH ব্যাটারি চিহ্নিত করুন
• নিয়মিত ধ্রুব বর্তমান লোড (ব্যবহারকারী দ্বারা পরিবর্তন করা যেতে পারে)
• প্রায় যেকোন ধরণের ব্যাটারির ক্ষমতা পরিমাপ করতে সক্ষম (5V এর নিচে)
• সোল্ডার, বিল্ড এবং ব্যবহার করা সহজ, এমনকি নতুনদের জন্য (সমস্ত উপাদান ডুব)
• একটি LCD ইউজার ইন্টারফেস

বিশেষ উল্লেখ:

• বোর্ড সরবরাহ: 7V থেকে 9V (সর্বোচ্চ)
• ব্যাটারি ইনপুট: 0-5V (সর্বোচ্চ)-কোন বিপরীত মেরু ধ্রুবক
• বর্তমান লোড: 37mA থেকে 540mA (সর্বোচ্চ) - 16 টি ধাপ - ব্যবহারকারী দ্বারা পরিবর্তন করা যেতে পারে

একটি ব্যাটারির ক্ষমতার সঠিক পরিমাপ অনেক পরিস্থিতিতে প্রয়োজন। একটি ক্ষমতা পরিমাপ ডিভাইস নকল ব্যাটারি চিহ্নিত করার সমস্যাটিও সমাধান করতে পারে। আজকাল জাল লিথিয়াম এবং NiMH ব্যাটারি সর্বত্র রয়েছে যা তাদের বিজ্ঞাপিত ক্ষমতা পরিচালনা করে না। কখনও কখনও আসল এবং নকল ব্যাটারির মধ্যে পার্থক্য করা কঠিন। এই সমস্যা অতিরিক্ত ব্যাটারি বাজারে বিদ্যমান, যেমন সেল ফোন ব্যাটারি। তদুপরি, অনেক পরিস্থিতিতে, সেকেন্ড হ্যান্ড ব্যাটারির ক্ষমতা নির্ধারণ করা অপরিহার্য (উদাহরণস্বরূপ ল্যাপটপের ব্যাটারি)। এই নিবন্ধে, আমরা বিখ্যাত Arduino-Nano বোর্ড ব্যবহার করে একটি ব্যাটারি ক্ষমতা পরিমাপ সার্কিট তৈরি করতে শিখব। আমি ডুব উপাদানগুলির জন্য পিসিবি বোর্ড ডিজাইন করেছি। তাই এমনকি নতুনরাও ঝালাই করতে পারে এবং ডিভাইসটি ব্যবহার করতে পারে।

1: সার্কিট বিশ্লেষণ চিত্র 1 ডিভাইসের পরিকল্পিত চিত্র দেখায়। সার্কিটের মূল হল একটি Arduino-Nano বোর্ড।

ধাপ 1: ব্যাটারি ক্যাপাসিটি মেজারমেন্ট ডিভাইসের চিত্র 1, স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম

IC1 হল একটি LM358 [1] চিপ যার মধ্যে দুটি অপারেশনাল পরিবর্ধক রয়েছে। R5 এবং C7 একটি নিম্ন পাস ফিল্টার তৈরি করে যা PWM পালসকে ডিসি ভোল্টেজে রূপান্তরিত করে। PWM এর ফ্রিকোয়েন্সি প্রায় 500Hz। আমি PWM এবং ফিল্টারের আচরণ পরীক্ষা করার জন্য একটি সিগলেন্ট SDS1104X-E অসিলোস্কোপ ব্যবহার করেছি। আমি CH1 কে PWM আউটপুট (Arduino-D10) এবং CH2 কে ফিল্টারের আউটপুটের সাথে সংযুক্ত করেছি (চিত্র 2)। এমনকি আপনি ফিল্ডের ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়া এবং এর কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি "অনুশীলনে" বোড প্লট দ্বারা পরীক্ষা করতে পারেন, যা SDS1104X-E এর চমৎকার প্রবর্তিত বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি।

ধাপ 2: চিত্র 2, PWM সিগন্যাল (CH1: 2V/div) এবং R5-C7 RC ফিল্টার (CH2: 50mV/div) দিয়ে যাওয়ার পর ফলাফল

R5 হল 1M রোধকারী যা বর্তমানকে ব্যাপকভাবে সীমাবদ্ধ করে, যাইহোক, ফিল্টারের আউটপুট একটি ভোল্টেজ ফলোয়ার কনফিগারেশনে একটি opamp (IC1 এর দ্বিতীয় opamp) দিয়ে যায়। IC1, R7, এবং Q2 এর প্রথম opamp একটি ধ্রুবক বর্তমান লোড সার্কিট তৈরি করে। এখন পর্যন্ত, আমরা একটি PWM নিয়ন্ত্রণযোগ্য ধ্রুবক বর্তমান লোড তৈরি করেছি।

একটি 2*16 এলসিডি ব্যবহারকারী ইন্টারফেস হিসাবে ব্যবহৃত হয় যা নিয়ন্ত্রণ/সমন্বয়কে সহজ করে তোলে। R4 potentiometer LCD কনট্রাস্ট সেট করে। R6 ব্যাকলাইট কারেন্ট সীমিত করে। P2 হল একটি 2 পিনের মোলেক্স সংযোগকারী যা 5V বুজার সংযোগ করতে ব্যবহৃত হয়। R1 এবং R2 স্পর্শযোগ্য সুইচগুলির জন্য পুল-আপ প্রতিরোধক। C3 এবং C4 পুশ-বোতামগুলি ডিবাউন্স করতে ব্যবহৃত হয়। সার্কিট সাপ্লাই ভোল্টেজ ফিল্টার করতে C1 এবং C1 ব্যবহার করা হয়। AD5 রূপান্তর কর্মক্ষমতা হ্রাস না করার জন্য C5 এবং C6 ধ্রুবক বর্তমান লোড সার্কিট শব্দগুলি ফিল্টার করতে ব্যবহৃত হয়। R7 Q2 MOSFET এর জন্য লোড হিসেবে কাজ করে।

1-1: একটি ধ্রুব বর্তমান ডিসি লোড কি?

একটি ধ্রুবক বর্তমান লোড হল একটি সার্কিট যা সর্বদা একটি ধ্রুবক পরিমাণ কারেন্ট আঁকতে পারে, এমনকি যদি প্রয়োগকৃত ইনপুট ভোল্টেজের তারতম্য হয়। উদাহরণস্বরূপ, যদি আমরা একটি বিদ্যুৎ সরবরাহের সাথে ধ্রুব কারেন্ট লোড সংযুক্ত করি এবং 250mA তে কারেন্ট সেট করি, ইনপুট ভোল্টেজ 5V বা 12V বা যাই হোক না কেন বর্তমান ড্র পরিবর্তন হবে না। ধ্রুবক বর্তমান লোড সার্কিটের এই বৈশিষ্ট্যটি আমাদের ব্যাটারির ক্ষমতা পরিমাপের যন্ত্র তৈরি করতে দেয়। ব্যাটারির ক্ষমতা পরিমাপ করার জন্য যদি আমরা লোড হিসাবে একটি সাধারণ প্রতিরোধক ব্যবহার করি, ব্যাটারির ভোল্টেজ কমে গেলে, কারেন্টও কমে যায় যা গণনাকে জটিল এবং ভুল করে।

2: পিসিবি বোর্ড

চিত্র 3 সার্কিটের পরিকল্পিত PCB বিন্যাস দেখায়। বোর্ডের উভয় দিক উপাদান মাউন্ট করতে ব্যবহৃত হয়। যখন আমি একটি স্কিম্যাটিক/পিসিবি ডিজাইন করার ইচ্ছা করি, তখন আমি সবসময় স্যাম্যাকসিস কম্পোনেন্ট লাইব্রেরি ব্যবহার করি, কারণ এই লাইব্রেরিগুলো ইন্ডাস্ট্রিয়াল আইপিসি স্ট্যান্ডার্ড অনুসরণ করে এবং সবই ফ্রি। আমি এই লাইব্রেরিগুলি IC1 [2], Q2 [3] এর জন্য ব্যবহার করেছি, এমনকি আমি Arduino-Nano (AR1) [4] লাইব্রেরি খুঁজে পেয়েছি যা ডিজাইন করার সময় থেকে অনেকটা বাঁচিয়েছে। আমি Altium Designer CAD সফটওয়্যার ব্যবহার করি, তাই আমি উপাদান লাইব্রেরি [5] ইনস্টল করার জন্য Altium প্লাগইন ব্যবহার করেছি। চিত্র 4 নির্বাচিত উপাদানগুলি দেখায়।

ধাপ 3: চিত্র 3, ব্যাটারি ক্যাপাসিটি পরিমাপ সার্কিটের পিসিবি বোর্ড

যখন আমি একটি স্কিম্যাটিক/পিসিবি ডিজাইন করার ইচ্ছা করি, তখন আমি সবসময় স্যাম্যাকসিস কম্পোনেন্ট লাইব্রেরি ব্যবহার করি, কারণ এই লাইব্রেরিগুলো ইন্ডাস্ট্রিয়াল আইপিসি স্ট্যান্ডার্ড অনুসরণ করে এবং সবই ফ্রি। আমি এই লাইব্রেরিগুলি IC1 [2], Q2 [3] এর জন্য ব্যবহার করেছি, এমনকি আমি Arduino-Nano (AR1) [4] লাইব্রেরি খুঁজে পেয়েছি যা ডিজাইন করার সময় থেকে অনেকটা বাঁচিয়েছে। আমি আলটিয়াম ডিজাইনার সিএডি সফটওয়্যার ব্যবহার করি, তাই আমি উপাদান লাইব্রেরি ইনস্টল করার জন্য আলটিয়াম প্লাগইন ব্যবহার করেছি [5]। চিত্র 4 নির্বাচিত উপাদানগুলি দেখায়।

ধাপ 4: চিত্র 4, সাম্যাকসিস আলটিয়াম প্লাগইন থেকে ইনস্টল করা উপাদান

পিসিবি বোর্ড তিনটি স্পর্শযোগ্য পুশ-বোতাম ফিট করার জন্য 2*16 LCD এর চেয়ে কিছুটা বড়। পরিসংখ্যান 5, 6 এবং 7 বোর্ডের 3D ভিউ দেখায়।

ধাপ 5: চিত্র 5: একত্রিত PCB বোর্ডের একটি 3D দৃশ্য (TOP), চিত্র 6: একত্রিত PCB বোর্ডের একটি 3D দৃশ্য (পার্শ্ব), চিত্র 7: একত্রিত PCB বোর্ডের একটি 3D দৃশ্য (নীচে)

3: অ্যাসেম্বলি এবং টেস্ট আমি একটি দ্রুত প্রোটোটাইপ তৈরি এবং সার্কিট পরীক্ষা করার জন্য একটি আধা-বাড়িতে তৈরি PCB বোর্ড ব্যবহার করেছি। চিত্র 8 বোর্ডের একটি ছবি দেখায়। আপনার আমাকে অনুসরণ করার দরকার নেই, কেবল পিসিবি একটি পেশাদার পিসিবি ফ্যাব্রিকেশন কোম্পানির কাছে অর্ডার করুন এবং ডিভাইসটি তৈরি করুন। আপনি R4 এর জন্য একটি স্থায়ী potentiometer টাইপ ব্যবহার করা উচিত যা আপনাকে বোর্ডের পাশ থেকে LCD কনট্রাস্ট সামঞ্জস্য করতে দেয়।

ধাপ 6: চিত্র 8: প্রথম প্রোটোটাইপের একটি ছবি, সেমি-হোমমেড পিসিবি বোর্ডে

উপাদানগুলি সোল্ডারিং এবং পরীক্ষার শর্ত প্রস্তুত করার পরে, আমরা আমাদের সার্কিট পরীক্ষা করার জন্য প্রস্তুত। MOSFET (Q2) এ একটি বড় হিটসিংক মাউন্ট করতে ভুলবেন না। আমি 3-ওহম প্রতিরোধক হতে R7 নির্বাচন করেছি। এটি আমাদের 750mA পর্যন্ত ধ্রুব স্রোত উৎপন্ন করতে দেয়, কিন্তু কোডে, আমি সর্বাধিক কারেন্ট 500mA এর কাছাকাছি কোথাও সেট করেছি যা আমাদের উদ্দেশ্যে যথেষ্ট। প্রতিরোধকের মান কমিয়ে (উদাহরণস্বরূপ 1.5-ওহম) উচ্চতর স্রোত তৈরি করতে পারে, তবে, আপনাকে আরও শক্তিশালী প্রতিরোধক ব্যবহার করতে হবে এবং আরডুইনো কোড পরিবর্তন করতে হবে। চিত্র 9 বোর্ড এবং তার বাহ্যিক wirings দেখায়।

ধাপ 7: চিত্র 9: ব্যাটারি ক্যাপাসিটি পরিমাপ ডিভাইসের তারের

সাপ্লাই ইনপুটের জন্য 7V থেকে 9V এর কাছাকাছি কিছু একটা ভোল্টেজ প্রস্তুত করুন। আমি +5V রেল তৈরির জন্য Arduino বোর্ডের নিয়ন্ত্রক ব্যবহার করেছি। অতএব, সরবরাহের ইনপুটে 9V এর চেয়ে বেশি ভোল্টেজ প্রয়োগ করবেন না, অন্যথায়, আপনি নিয়ন্ত্রক চিপের ক্ষতি করতে পারেন। বোর্ডটি চালিত হবে এবং আপনার LCD- এ একটি লেখা দেখতে হবে, চিত্র 10 এর মতোই।

ধাপ 8: চিত্র 10: LCD- এ সঠিক সার্কিট পাওয়ার-আপ ইঙ্গিত

প্রায় 3 সেকেন্ড পরে, পাঠ্যটি সাফ হয়ে যাবে এবং পরবর্তী পর্দায়, আপনি আপ/ডাউন পুশ বোতামগুলির দ্বারা ধ্রুবক বর্তমান মান সামঞ্জস্য করতে পারেন (চিত্র 11)।

ধাপ 9: চিত্র 11: আপ/ডাউন পুশ-বোতাম দ্বারা কনস্ট্যান্ট কারেন্ট লোড অ্যাডজাস্টমেন্ট

ব্যাটারিকে ডিভাইসে সংযুক্ত করার এবং তার ক্ষমতা পরিমাপ করার আগে, আপনি একটি পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে সার্কিট পরীক্ষা করতে পারেন। এই উদ্দেশ্যে, আপনার P3 সংযোগকারীকে বিদ্যুৎ সরবরাহের সাথে সংযুক্ত করা উচিত।

গুরুত্বপূর্ণ: ব্যাটারির ইনপুটে 5V এর চেয়ে বেশি ভোল্টেজ বা রিভার্স পোলারিটিতে কখনই প্রয়োগ করবেন না, অন্যথায় আপনি Arduino এর ডিজিটাল থেকে কনভার্টার পিনকে স্থায়ীভাবে ক্ষতিগ্রস্ত করবেন।

আপনার কাঙ্ক্ষিত বর্তমান সীমা (উদাহরণস্বরূপ 100mA) সেট করুন এবং আপনার পাওয়ার সাপ্লাই ভোল্টেজের সাথে খেলুন (5V এর নিচে থাকুন)। আপনি যে কোনও ইনপুট ভোল্টেজের সাথে দেখতে পাচ্ছেন, বর্তমান প্রবাহ অক্ষত রয়েছে। ঠিক এটাই আমরা চাই! (চিত্র 12)।

ধাপ 10: চিত্র 12: বর্তমান প্রবাহ ভোল্টেজ পরিবর্তনের সামনেও স্থির থাকে (4.3V এবং 2.4V ইনপুট দিয়ে পরীক্ষিত)

তৃতীয় পুশ-বোতামটি রিসেট। এর অর্থ এটি কেবল বোর্ডটি পুনরায় চালু করে। যখন আপনি একটি ভিন্ন বাটারি পরীক্ষা করার পদ্ধতিটি পুনরায় শুরু করার পরিকল্পনা করেন তখন এটি কার্যকর।

যাই হোক, এখন আপনি নিশ্চিত যে আপনার ডিভাইস ত্রুটিহীনভাবে কাজ করে। আপনি বিদ্যুৎ সরবরাহ বিচ্ছিন্ন করতে পারেন এবং আপনার ব্যাটারিকে ব্যাটারি ইনপুটের সাথে সংযুক্ত করতে পারেন এবং আপনার কাঙ্ক্ষিত বর্তমান সীমা নির্ধারণ করতে পারেন।

আমার নিজের পরীক্ষা শুরু করার জন্য, আমি একটি নতুন 8, 800mA রেটযুক্ত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি নির্বাচন করেছি (চিত্র 13)। এটি একটি চমত্কার রেটের মতো দেখাচ্ছে, তাই না?! কিন্তু আমি একরকম বিশ্বাস করতে পারছি না:-), তাই আসুন এটি পরীক্ষা করি।

ধাপ 11: চিত্র 13: একটি 8, 800mA রেটযুক্ত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, আসল না নকল ?

বোর্ডে লিথিয়াম ব্যাটারি সংযুক্ত করার আগে, আমাদের অবশ্যই এটি চার্জ করতে হবে, তাই দয়া করে আপনার বিদ্যুৎ সরবরাহের সাথে একটি নির্দিষ্ট 4.20V (500mA CC সীমা বা কম) প্রস্তুত করুন (উদাহরণস্বরূপ, পূর্ববর্তী নিবন্ধে পরিবর্তনশীল সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে) এবং চার্জ করুন বর্তমান প্রবাহ একটি নিম্ন স্তরে পৌঁছানো পর্যন্ত ব্যাটারি। উচ্চ স্রোত সহ একটি অজানা ব্যাটারি চার্জ করবেন না, কারণ আমরা এর আসল ক্ষমতা সম্পর্কে নিশ্চিত নই! উচ্চ চার্জিং স্রোত ব্যাটারি বিস্ফোরিত হতে পারে! সতর্ক হোন. ফলস্বরূপ, আমি এই পদ্ধতিটি অনুসরণ করেছি এবং আমাদের 8, 800mA ব্যাটারি ক্ষমতা পরিমাপের জন্য প্রস্তুত।

ব্যাটারিকে বোর্ডের সাথে সংযুক্ত করতে আমি ব্যাটারি ধারক ব্যবহার করেছি। পুরু এবং সংক্ষিপ্ত তারগুলি ব্যবহার করতে ভুলবেন না যা কম প্রতিরোধের পরিচয় দেয় কারণ তারের মধ্যে বিদ্যুতের অপচয় ভোল্টেজ ড্রপ এবং অযৌক্তিকতার কারণ হয়।

আসুন বর্তমানকে 500mA তে সেট করি এবং "UP" বোতামটি দীর্ঘক্ষণ টিপুন। তারপরে আপনার একটি বীপ শুনতে হবে এবং পদ্ধতিটি শুরু হবে (চিত্র 14)। আমি কাট-অফ ভোল্টেজ (কম ব্যাটারি থ্রেশহোল্ড) 3.2V এ সেট করেছি। আপনি চাইলে এই থ্রেশহোল্ডটি কোডে পরিবর্তন করতে পারেন।

ধাপ 12: চিত্র 14: ব্যাটারি ক্যাপাসিটি গণনা পদ্ধতি

মূলত, ব্যাটারির ভোল্টেজ লো-লেভেল থ্রেশহোল্ডে পৌঁছানোর আগে আমাদের "জীবনকাল" গণনা করা উচিত। চিত্র 15 সময় দেখায় যখন ডিভাইসটি ব্যাটারি (3.2V) থেকে ডিসি লোড সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে এবং গণনা করা হয়। পদ্ধতির সমাপ্তি নির্দেশ করার জন্য ডিভাইসটি দুটি লম্বা বীপ উৎপন্ন করে। আপনি LCD স্ক্রিনে দেখতে পাচ্ছেন, আসল ব্যাটারি ক্ষমতা 1, 190mAh যা দাবি করা ক্ষমতা থেকে অনেক দূরে! আপনি যে কোনও ব্যাটারি (5V এর চেয়ে কম) পরীক্ষা করতে একই পদ্ধতি অনুসরণ করতে পারেন।

ধাপ 13: চিত্র 15: 8.800mA রেটযুক্ত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির প্রকৃত গণনা ক্ষমতা

চিত্র 16 এই সার্কিটের জন্য উপকরণের বিল দেখায়।

ধাপ 14: চিত্র 16: উপকরণ বিল

ধাপ 15: রেফারেন্স

নিবন্ধ সূত্র:

[1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]: