描述

Arduino电池容量测试仪

现在假冒的锂电池和镍氢电池随处可见，通过广告销售的容量比真实容量大。所以真的很难区分真假电池。同样，打捞出来的 18650 笔记本电池的剩余容量也很难知道。因此，需要一个设备来测量电池的真实容量。
早期版本基于欧姆定律。待测电池通过固定电阻放电，电流和持续时间由 Arduino Nano 测量，容量通过读数（放电电流和时间）相乘计算。

早期版本的缺点是在测试过程中，随着电池电压的降低，电流也会降低，这使得计算复杂且不准确。为了克服这个问题，我制作了 V2.0，其设计方式使电流在整个放电过程中保持恒定。

容量测试仪V2.0的主要特点是：
1.可测量AA/AAA NiMh/NiCd、18650锂离子、锂聚合物、磷酸铁锂电池的容量。它适用于几乎任何一种额定电压低于 5V 的电池.
2.用户可通过按键设置放电电流。
3. OLED 用户界面
4.该设备可作为电子负载使用

原理图，示意图

整个原理图分为以下几个部分：

1.电源电路
2.恒流负载电路
3. 电池电压测量电路
4. 用户界面电路
5. 蜂鸣器电路

1.电源电路

电源电路由一个直流插孔（7-9V）和两个滤波电容C1和C2组成。电源输出 (Vin) 连接到 Arduino 引脚 Vin。在这里，我使用 Arduino 板载稳压器将电压降至 5V。

2.恒流负载电路

该电路的核心元件是运算放大器LM358，它包含两个运算放大器。来自 Arduino 引脚 D10 的 PWM 信号由低通滤波器（R2 和 C6）过滤并馈送到第二个运算放大器。第二个运算放大器的输出连接到电压跟随器配置中的第一个运算放大器。LM358 的电源由去耦电容 C5 滤波。

第一个运算放大器 R1 和 Q1 构成一个恒流负载电路。所以现在我们可以通过改变 PWM 信号脉冲宽度来控制通过负载电阻（R1）的电流。

3. 电池电压测量电路

电池电压由 Arduino 模拟输入引脚 A0 测量。两个电容 C3 和 C4 用于滤除来自恒流负载电路的噪声，这些噪声会降低 ADC 转换性能。

4. 用户界面电路

用户界面电路由两个按钮和一个 0.96" I2C OLED 显示屏组成。Up 和 Down 按钮用于增加或减少 PWM 脉冲宽度。R3 和 R4 是 Up 和 Down 按钮的上拉电阻-按钮。C7 和 C8 用于按钮去抖动。第三个按钮 (RST) 用于重置 Arduino。

5. 蜂鸣器电路

蜂鸣器电路用于提醒测试的开始和结束。一个 5V 蜂鸣器连接到 Arduino 数字引脚 D9。

它是如何工作的？

该理论基于运算放大器的反相（引脚 2）和非反相（引脚 3）输入的电压比较，配置为单位放大器。当您通过调整 PWM 信号设置施加到同相输入的电压时，运算放大器的输出打开 MOSFET 的栅极。当 MOSFET 开启时，电流流过 R1，它会产生电压降，从而为 OpAmp 提供负反馈。它控制 MOSFET，使其反相和非反相输入端的电压相等。因此，通过负载电阻的电流与运算放大器同相输入端的电压成正比。

容量测量

此处电池放电至其低电平阈值电压（3.2V）。

电池容量 (mAh) = 电流 (I) (mA) x 时间 (T) (小时)

从上面的等式可以清楚地看出，要计算电池容量（mAh），我们必须知道电流（mA）和时间（小时）。所设计的电路是一个恒流负载电路，因此放电电流在整个测试期间保持恒定。

放电电流可以通过按向上和向下按钮来调整。持续时间是通过使用 Arduino 代码中的计时器来测量的。

组装印刷电路板

对于焊接，您需要一个像样的烙铁、焊锡、钳子和万用表。根据元件的高度焊接元件是一种很好的做法。首先焊接高度较低的组件。

您可以按照以下步骤焊接组件：

1.将元件腿推入孔中，然后将 PCB 翻转过来。
2. 将烙铁头固定在焊盘和元件腿的连接处。
3. 将焊料送入接头，使其在引线周围流动并覆盖焊盘。一旦它到处流动，将尖端移开。

软件和库

首先，下载随附的 Arduino 代码。然后下载以下库并安装它们。

图书馆：

下载并安装以下库：

1. JC_Button： https ://github.com/JChristensen/JC_Button

2.Adafruit_SSD1306： https ://github.com/JChristensen/JC_Button

在代码中，您必须更改以下两件事。

1.电流阵列值：这可以通过将万用表与电池串联来完成。按下向上按钮并测量电流，电流值是数组的元素。

2. Vcc：使用万用表测量 Arduino 5V 引脚的电压。就我而言，它是 4.96V。

您可以根据电池化学性质更改代码中的 Low_BAT_Level 值。最好在下面所述的截止电压上留出一点余量。

以下是各种锂离子电池化学成分的放电率和截止电压：

1.钴酸锂：截止电压 = 2.5V at 1C 放电率

2.锂锰氧化物：截止电压= 2.5V at 1C放电率

3.磷酸铁锂：截止电压=2.5V at 1C放电率

4.钛酸锂：截止电压=1.8V at 1C放电率

5.锂镍锰钴氧化物：截止电压=2.5V at 1C放电率

6.锂镍钴铝氧化物：截止电压=3.0V at 1C放电率

结论

为了测试电路，我首先使用我的 ISDT C4 充电器为一块好的 [三星 18650]电池充电。然后将电池连接到电池端子。现在根据您的要求将电流设置为并长按“UP”按钮。然后您会听到哔声，测试程序开始。在测试期间，您将监控 OLED 显示屏上的所有参数。电池将放电，直到其电压达到其低电平阈值（3.2V）。测试过程将通过两声长哔声完成。