Nastały takie czasy, że w szufladach znajdujesz sporo i coraz więcej akumulatorków AAA, AA, 18650 i o innych kształtach i wymiarach. Nie są to tanie rzeczy a ich prądy i moce mogą zaskoczyć. Współczesne akumulatory nawet te najmniejsze, gromadzą dużą energię. Badanie ich jakości wymaga więc ładowania i rozładowania czyli wymiany energii, która jest dwukrotnie tracona. Proponowane rozwiązanie minimalizuje straty energii.
Ocena czy dany akumulator jest dobry i w jakim stopniu jest lepszy od innego nie może polegać tylko na pomiarze napięcia. Pomiar pojemności jest możliwy ale to proces długotrwały i marnowanie sporej energii, która musi być rozwiewana hałasującymi wentylatorami.
Mój pomysł, który rodził się długo polega na badaniu wykresu rozładowania a także ładowania. Próby zbudowanego układu pokazują liniową zależność tych procesów, oczywiście w rozsądnym zakresie napięć.
Program napisany w języku LUA steruje tranzystorami według funkcji zadawanych z menu, które są wybierane impulsatorem obrotowym. Proces pomiarowy jest w znacznym stopniu automatyczny warunkowany pomiarem napięcia i czasu. Ekstrapolacja i testowanie napięcia następuje cyklicznie Odczytujemy na ekranie OLED ekstrapolowaną wartość czasu badania oraz napięcia i wartość ekstrapolowaną czasu a po przekroczeniu napięcia granicznego układ zatrzymuje proces rozładowania lub ładowania.
Lista potrzebnych elementów
- tranzystor MOSFET typu P
- tranzystor MOSFET typu N
- transoptor
- opornik 15 Ω
- ESP8266
- ADS1115 ( dokładny pomiar napięcia )
- INA219 ( pomiar napięcia, prądu, mocy )
- Rotary encoder,
- display oled SH1106LUA lub SSD1306
Jako dolny MOSFET N zastosowałem IRF8714
jego zadaniem jest rozładowywanie akumulatora, który może mieć 3 lub 4 V
czyli powinien pracować już od napięć 2,5 V chodzi oczywiście o napięcie źródło – dren.
Oprogramowanie
NodeMcu na układzie ESP8266 powinien mieć wgrany w miarę aktualny firmware ze strony: https://nodemcu-build.com/ zaznaczając moduły:
adcads1115- INA219 ( własny driver )
bitenduser_setupfilegpioi2cmqttnetnodeow( one wire )rotary( impulsator )rtctimetmruartwifi.
Programy wykonawcze napisane w języku LUA obsługują wyświetlacz oled, impulsator obrotowy, sterują tranzystorami, odczytują napięcia i odmierzają czas. Obsługa oled jest dostępna pod adresem: https://github.com/t1ak/SH1106LUA
Układ ma trzy główne stany pracy:
- przewodzi tranzystor górny typ (P) i wtedy przez opornik ładowany jest akumulator
- przewodzi tranzystor dolny typu N i wtedy akumulator jest rozładowywany przez opornik
- trzeci stan to tranzystory otwarte i układ oczekuje na polecenia po włączeniu lub po zakończeniu cyklu pomiarowego
Idea układu i symboliczne połączenia do kontrolera ESP.
Pomiar jaki przedstawiono na wykresie pochodził bezpośrednio z ADC jaki posiada wewnętrznie ESP8266 (pin A0). Bez matematycznej metody najmniejszych kwadratów funkcjonowanie projektu testera wypadało marnie. Po zastosowaniu układu ADS1115 otrzymałem rewelacyjnie dokładne i gładkie pomiary napięcia jak z najlepszego multimetru laboratoryjnego. Co ważne driver tego układu zawarty w firmware LUA ma kalibrację i daje odczyty bezpośrednio w mV.
Proces ładowania podlega rozbudowanej, podwójnej kontroli pomiarowej. Powiązanej z automatycznymi działaniami sterującymi. Pomocnym narzędziem kontroli parametrów w czasie uruchamiania i testów okazał się ( jak zwykle ) MQTT Explorer.
Ekran telefonu / smartfona, który prezentuje proces testowania akumulatora opisywanym tu układem.
Aplikacja pobiera dane z serwera MQTT gdzie dostarcza je kontroler ESP.
Elementy ekranu powstają konfigurując aplikację IoT Panel MQTT pro
c. d. n. prace nad wersją 2 trwają