Arduino Nano 4x 18650 slimlaaier / ontlader: 20 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Dit is my Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharge Open Source -projek.

Hierdie eenheid word aangedryf deur 12V 5A. Dit kan aangedryf word deur 'n rekenaar kragbron.

Skakels

Batteryportaal:

Onderdele lys:

Skematiese:

PCB Gerber -lêers:

Bronkode:

Facebook -groep: …

Forum:

Kyk na my databasisstatistiekbladsy van alle tans verwerkte batterye:

Skenk:

Die geskiedenis

Ek wou 'n slim Arduino -laaier maak, 'n ontlader -batterytoetser met 'n strepieskodeskandeerder wat strepieskodes op batterye skandeer en al die data in 'n aanlyn databasisportaal invoer. Dit sou my toelaat om tendense in al my herwinde litiumbatterye korrek te sorteer en te ontleed.

Weergawe 1: Ek het oorspronklik begin met die gebruik van 'n enkelzijdige PCB wat met my CNC gefrees is. Hierdie eenheid het slegs een sel en kan milli -ohm laai, ontlaai en toets.

Weergawe 2.2: Ek het verder gegaan met die gebruik van kleiner PCB's wat geëts is, en ek het twee selmodules op 'n Arduino UNO gehad.

Weergawe 3.2: Ek het dieselfde kleiner PCB's gebruik, maar ek het 'n Arduino Mega gebruik en dit alles op 'n akrielstandaard gemonteer. Ek het oorspronklik beplan om 16 modules te hê, maar ek het uiteindelik slegs 8 selmodules gebruik, aangesien ek analoog -sein -multiplexers nodig gehad het, en die bedrading was al baie morsig.

Arduino Mega 8x Charger / Discharger 1.1: Ek het 'n PCB in maklike EDA ontwerp vir 'n Arduino Mega 8x Charger / Discharger. Dit het 'n 20x4 LCD, roterende enkodeerder, SD -kaartleser (nog nooit gebruik nie), Ethernet, USB -gasheer vir 'n strepieskode -skandering direk in die Arduino.

Arduino Mega 8x Charger / Discharger 1.2+: Later het ek 'n paar klein veranderinge aangebring en 'n ESP8266 -adapter vir WIFI -kommunikasie bygevoeg.

Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger 1.0: Ek het 'n 4x -weergawe begin ontwerp om dit baie goedkoper en makliker te maak. Hierdie weergawe het nie 'n strepieskodeskandeerder nie, maar dit het met die Vortex IT Battery Portal gekommunikeer om data via die internet te stuur en te ontvang.

Arduino Nano 4x 18650 Smart Charger / Discharger 1.1: Dit het 'n paar klein wysigings van weergawe 1.0, aangesien dit 'n paar foute in die ontwerp gehad het en hierdie weergawe is aan die publiek bekend gemaak.

Stap 1: Kry die komponente

PCB Gerber lêers

PCB Gerber -lêers:

Hoofkomponente

• Arduino Nano 3.0 ATmega328P x1 AliExpresseBay
• ESP8266 Arduino -adapter x1 AliExpresseBay
• ESP8266 ESP-01 x1 AliExpresseBay
• LCD 1602 16x2 reeks x1 AliExpresseBay
• Batteryhouer 4 x 18650 x1 AliExpresseBay
• TP5100 -module x4 AliExpress eBay
• CD74HC4067 Module x1 AliExpresseBay
• 74HC595N DIP16 x1 AliExpresseBay
• DIP16 -aansluiting x1 AliExpresseBay
• Temp sensor DS18B20 x5 AliExpresseBay
• Taktiele skakelaar 6MM x1 AliExpresseBay
• Connector KF301-2P 5.08mm x4 AliExpresseBay
• DC -aansluiting 5,5 x 2,1 mm x1 AliExpresseBay
• Weerstand koolstoffilm 3.3ohm 5W x4 AliExpresseBay
• Koniese rubbervoete 14x8mm x8 AliExpresseBay
• Isolerende ringe 3x7x0.8mm x16 AliExpresseBay
• M3 x 12 mm platkop vlekvrye staal 304 hekseskroef x20 AliExpresseBay
• M3 304 Roesvrye staal 304 heksneute x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 18mm Messing F-F x4 AliExpresseBay
• M3 Standoff 35mm koper F-F x4 AliExpresseBay
• Kopstuk Vrou 2.54mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• Kopstukke Man 2,54 mm 1x40 Pin x1 AliExpresseBay
• Kopstuk Vroulike reghoek 2,54 mm 1x4 x1 AliExpresseBay
• USB na ESP8266 ESP-01 programmeerder x1 AliExpresseBay
• 5V aktiewe zoemer x1 AliExpresseBay
• 12V 5A PSU x1 AliExpresseBay

THT (deur gat) komponent opsie

• 10k - 1/4w Weerstand THT x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1/4w Weerstand THT x1 AliExpresseBay
• 1k - 1/4w Weerstand THT x8 AliExpresseBay
• P-kanaal MOSFET FQP27P06 TO-220 x4 AliExpresseBay
• N-kanaal MOSFET IRLZ44N TO-220 x8 AliExpresseBay
• NPN Transistor BC547 TO-92 x4 AliExpresseBay
• Diode IN4007 x2 AliExpresseBay

Onderdeelopsie vir SMD (oppervlakoppervlak)

• 10k - 1/8w Weerstand SMD 0603 x7 AliExpresseBay
• 4.7k - 1/8w Weerstand SMD 0603 x1 AliExpresseBay
• 1k - 1/8w Weerstand SMD 0603 x8 AliExpresseBay
• N-Channel Mosfet IRLML2502TRPBF x8 AliExpresseBay
• P-kanaal MOSFET AO3407 SOT-23 x4 AliExpresseBay
• NPN Transistor SOT23 BC847 x4 AliExpresseBay
• Diode 1N4148 0603 x2 AliExpresseBay

Gereedskap

• Soldeerdraad 60/40 0.7 mm AliExpresseBay
• Diagonale tang AliExpress eBay
• Youyue 8586 SMD Soldeerwerkstasie AliExpresseBay
• UNI-T UT39A digitale multimeter AliExpresseBay
• Draadstroppers AliExpresseBay
• Strepieskodeskandeerder AliExpresseBay
• Strepieskode drukker AliExpress eBay
• Strepieskode -etikette 30 mm x 20 mm x 700 AliExpress eBay
• MECHANIC Soldeerpasta AliExpresseBay
• Anti-statiese pincet AliExpress eBay
• Derdehandse soldeerstokkie AliExpresseBay
• AMTECH NC-559-ASM No-Clean Soldeer Flux AliExpresseBay
• Soldeer Wick AliExpresseBay
• Presisie magnetiese skroewedraaierstel AliExpresseBay

Gaan na my webwerf vir 'n bygewerkte lys:

Stap 2: Soldeerweerstands, transistors en MOSFET's

Óf SMD- of THT-soldeersel (nie albei) die komponente van 1K, 4.7K, 10K, P-kanaal, N-kanaal en NPN

Stap 3: Soldeer in die koppe en DIP -aansluiting

Soldeer die Nano se twee 15 -pins vroulike kopstukke, 16x CD74HC4067 Multiplexers 8 -pen en 16 -pen -vroulike kopstukke, ESP8266 -adapters 4 -pen -wyfie, LCD 4 -pen -wyfie en die 74HC595N Shift -registers met 16 -pen DIP IC -aansluiting.

Let wel: soldeer alle komponente aan die kant van die syskerm.

Stap 4: Basiese komponente vir soldeersel

Soldeer en installeer die 5.5 mm DC -aansluiting, Arduino Nano 328p, CD74HC4067 multiplexer en 74HC595N skofregister.

As ek die Arduino Nano en die Multiplexer soldeer, beveel ek aan dat u eers die manlike koppenne in die vroulike koppenne plaas, en dan die komponent soldeer.

Stap 5: Soldeer die Dallas DS18B20 -temperatuur

Plaas eers twee 3 mm x 7 mm x 0,8 mm isolerende ringe op elke Dallas -sensor (dit word gebruik om 'n spasie van die PCB te skep sodat u nie die PCB -temperatuur meet nie)

Soldeer die 4x Dallas Sensors op die boonste laag vir elke selmodule plus die omgewingsensor op die onderste laag.

Wees versigtig om nie die soldeerverbindings op die TO-92 soldeerblokkies te oorbrug nie. Eenmaal gesoldeer in die diode-modus op u multi-meter tussen elke been op enige Dallas-sensor (hulle is almal parallel verbind)

Soldeer die 5V Active Buzzer op die boonste laag waar die + (positiewe) pen na die Arduino Nano kyk

Stap 6: Soldeer in die diode

Soldeer in die diode onder die CD74HC4067 multiplexer

Dit is goed om die vloeistof met isopropylalkohol skoon te maak.

Stap 7: Toets en pas die kontras / reeks -springers van die LCD -skerm aan

LCD kontras

Koppel die LCD Serial 4 -pins wyfie aan 'n 4 -pins male -> Female Dupont Jumper -drade. Maak seker dat u presies verbind:

GND -> GND

VCC -> 5V

SDA -> SDA

SCL -> SCL

Laai die Arduino -skets van github: ASCD_Nano_Test_LCD_Screen

Ontkoppel die USB -koord en gebruik 'n 12V -netsnoer in die 5,5 mm DC -aansluiting (+ positiewe middel / - negatiewe buitekant)

Pas die potensiometer op die seriële adapter agter op die LCD -skerm CC of CW aan totdat u die teks sien.

As u tevrede is met die kontras, verwyder die Dupont Jumper -drade.

Seriële springers

Koppel 2x 2,54 mm springers op penne 1-2 vir sagteware seriële kommunikasie met die ESP8266

Stap 8: PWM -waaier

Komponente

Soldeer die volgende komponente:

JST 2.0 PH 2 -pins aansluiting (let op: die syskerm is agteruit op die PCB weergawe 1.11)

100uF 16V elektrolitiese kondensator

BD139 NPN Transistor

Diode

Toets

Laai die Arduino -skets van github: ASCD_Nano_Test_Fan

Ontkoppel die USB -koord en gebruik 'n 12V -netsnoer in die 5,5 mm DC -aansluiting (+ positiewe middel / - negatiewe buitekant)

Sluit die 30 mm waaier aan

Die waaier moet versnel en stop

Stap 9: Toets die MOSFET's

Toets N-kanaalweerstand-ontladings-MOSFET's

Laai die Arduino -skets van github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets

Ontkoppel die USB -koord en gebruik 'n 12V -netsnoer in die 5,5 mm DC -aansluiting (+ positiewe middel / - negatiewe buitekant)

Met die PCB na die onderste laag, stel u multi-meter in die diode / kontinuïteitsmodus.

Plaas die negatiewe sonde op 'n GND -bron en die positiewe sonde op die 1ste modules se laaiweerstands se aansluitings aan die regterkant (soos in die foto's getoon).

Jou multi-meter behoort vir 1 sekonde te piep, dan geen piep vir 1 sekonde nie.

Herhaal dit vir elke module.

Toets P-Channel TP5100 Charge MOSFET's

Laai die Arduino -skets van github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (dieselfde as hierbo, u kan hierdie skets vir beide toetse gebruik)

Ontkoppel die USB -koord en gebruik 'n 12V -netsnoer in die 5,5 mm DC -aansluiting (+ positiewe middel / - negatiewe buitekant)

Met die PCB na die onderste laag, stel u multi-meter in die DC-spanningsmodus (gewoonlik 20V-reeks).

Plaas die negatiewe sonde op 'n GND-bron en die positiewe sonde op die eerste modules TP5100 regterkant + positiewe aansluiting (soos op die beelde getoon). Jou multi-meter moet 12V vir 1 sekonde toon, dan 'n lae spanning vir 1 sekonde. Herhaal dit vir elke module.

Stap 10: Kry die Dallas DS18B20 -temperatuursensorreeks

Laai die Arduino -skets van github: ASCD_Nano_Get_DS18B20_Serials

Los in die USB -kabel. Moenie die waaier of 12V -krag aansluit nie.

Maak die seriële monitor in Arduino IDE oop teen 115200 baud rate.

Dit moet 5x toestelle opspoor / opspoor.

Verhit die eerste DS18B20 Temperatuursensor vir 'n kort tydjie met die boonste punt van u soldeerbout.

Let wel: Die module -nommer is van links na regs, met die PCB regop op die boonste laag

Dit moet "Gedetekteerde battery: 1" druk dan "Verhit batterysensor: 2"

Dit sal opeenvolgend deur elke 4 x modules gaan totdat daar staan "Detected Ambient Sensor Completed"

Dit sal die heksadesimale reeksnommers van al die DS18B20 temperatuursensors aan die onderkant vertoon.

Kopieer die 5x reeksnommers en plak dit dan in "Temp_Sensor_Serials.h" binne die "ASCD_Nano_1-0-0" skets. Maak seker dat u die laaste komma gee (in die prentjie getoon)

Let wel: as u 'n temperatuur van 99 grade Celsius kry, beteken dit dat die sensor 'n fout kan lees. Of die reeks is verkeerd of die toestel is foutief.

Stap 11: Installeer en toets die laai -modules TP5100

Installeer

Met 'n mes of 'n diagonale tang, sny 20x enkele manlike 2,54 mm koppe.

Plaas 5x manlike kopstukke per TP5100 -module op die onderste laag op die PCB. Ek beveel aan om die lang kant deur die gat te plaas.

Plaas 'n TP5100 -module op elke module en soldeer dit vas. Gebruik 'n paar pincet om die manlike opskrifte te manipuleer as hulle nie in lyn is nie.

Op die boonste laag van die PCB soldeer die verbindings so goed as moontlik met die PCB. (U moet die plastiekbatteryhouer bo -op sit sodat die minder uitsteek, hoe beter)

Opmerking: maak seker dat u die laaipen op die TP5100 aansluit. Dit is die naaste pen langs die VCC in GND bo die P-kanaal MOSFET

Toets

Laai die Arduino -skets van github: ASCD_Nano_Test_Charge_Discharge_Mosfets (dieselfde as hierbo, u kan hierdie skets vir beide toetse gebruik)

Ontkoppel die USB -koord en gebruik 'n 12V -netsnoer in die 5,5 mm DC -aansluiting (+ positiewe middel / - negatiewe buitekant)

Al die TP5100 -modules moet vir 1 sekonde aanskakel en vir 1 sekonde afskakel.

Stap 12: Boor DS18B20 Temperatuursensoropruimingsgate

Gereedskap benodig

• 0.7 mm boor of skroef
• 3 mm boorpunt (opsioneel)
• 6.5mm - 7mm boor

Boor

Kry 'n ekstra leë PCB en 'n 4x 18650 batteryhouer

Monteer die 4x 18650 batteryhouer met die + -merk na die bokant van die bord

Merk die gatposisies met 'n boorpunt van 0,7 mm of 'n skriba via die middelste pen op elk van die TO-92 DS18B20 temperatuursensors

Verwyder die 4x 18650 batteryhouer en boor 'n 6,5 mm - 7 mm gat. Ek beveel aan dat u eers 'n kleiner boorpunt gebruik.

Toets die 4x 18650 batteryhouer en kyk of die DS18B20 temperatuursensor voldoende speling het.

Let wel: Moenie die 4x 18650 batteryhouer soldeer voordat alle ander komponente gesoldeer is nie.

Stap 13: Monteer die afvoerweerstands

Monteer en soldeer koppe

Monteer eers die kopstukke. U kan die 5.08mm skroefaansluiting of JST 2.54mm manlike kop gebruik.

Nota: ek gebruik 'n bietjie blu -tack om die kop / terminale op sy plek te hou terwyl ek soldeer.

Soldeer hulle in.

Meet ohm van weerstande (opsioneel)

Meet, tel en teken die weerstand van elke weerstand aan.

Hiervoor gebruik ek my LCR-T4-toetser. U kan 'n multi-meter van hoë gehalte gebruik (dit is nie 100% akkuraat nie, maar is 'n goeie basismeting)

Wysig die Arduino-skets vanaf github: ASCD_Nano_1-0-0 voeg die gewysigde weerstandswaardes by.

Monteer die weerstande

In hierdie voorbeeld gebruik ek die 5.08mm skroefaansluitings en steier ek elke draadwondweerstand. Later sal ek trappe byvoeg vir aluminiumbeklede weerstande op 'n koellichaam.

Stap 14: Soldeer die finale komponente

Soldeer in die 4x 18650 batteryhouer.

Nota: Miskien moet u 'n paar kontakte afsny met 'n spoel- / diagonale tang.

Soldeer die 6 mm drukknop.

Stap 15: Monteer al die hardeware

Arduino ESP8266 -adapter

4x Gebruik M2.5-standpunte M-F of F-F

8x M2.5-skroewe of 4x M2.5-skroewe en 4x M2.5-moere, afhangende van of u M-F- of F-F-afskakelings gebruik

Gebruik 'n reghoekige 4 -pins 2,54 mm -aansluiting om die wyfie- en manlike verbindings aan te sluit.

Let wel: as u los is, moet u die konneksie vasmaak om 'n goeie verbinding te kry.

LCD

4x M3 Standoff 18mm Messing F-F en 8x M3 x 12mm Skroewe vir die LCD

Waaier

Slegs in 3D -gedrukte omhulsel: Draai 'n paar M3 x 18mm -skroewe, die waaierskroefgate voeg die waaier by.

Stap 16: Laai die Arduino Nano Sketch op

Voordat u die skets oplaai, kyk na die 5V -spanningsuitset van die Arduino's Voltage Regulator. Daar is twee sondepunte oor die LCD -skerm.

Wysig die Arduino-skets vanaf github: ASCD_Nano_1-0-0 Verander hierdie reël in die Arduino-skets na u spanningslesing

const float referenceVoltage = 5.01; // 5V -uitvoer van Arduino

U kan ook 'n ander pasgemaakte instelling vir u toetsbehoeftes verander

const float shuntResistor [4] = {3.3, 3.3, 3.3, 3.3};

const float referenceVoltage = 5.01; // 5V Uitset van Arduino const float defaultBatteryCutOffVoltage = 2.8; // Spanning wat die ontlading stop const byte restTimeMinutes = 1; // Die tyd in minute om die battery te laai na laai. 0-59 is geldig const int lowMilliamps = 1000; // Dit is die waarde van Milli Amps wat as laag beskou word en nie herlaai word nie, omdat dit as foutief beskou word const int highMilliOhms = 500; // Dit is die waarde van Milli Ohms wat as hoog beskou word en die battery word as foutief beskou const int offsetMilliOhms = 0; // Verreken kalibrasie vir Milli Ohms konst byte laaiTimeout = 8; // Die time -out in Ure vir die laai van const byte tempThreshold = 7; // Waarskuwingsdrempel in grade bo aanvanklike temperatuur const byte tempMaxThreshold = 20; // Maksimum drempel in grade bo aanvanklike temperatuur - beskou as foutief konst float batteryVolatgeLeak = 0.50; // Let op die aanvanklike skerm "BATTERY CHECK" op die hoogste spanning van elke module en stel hierdie waarde effens hoër const byte moduleCount = 4; // Aantal modules const byte screenTime = 4; // Tyd in sekondes (siklusse) per aktiewe skerm const int dischargeReadInterval = 5000; // Tydsintervalle tussen ontslaglesings. Pas vir mAh +/

Koppel die Arduino Nano aan op u rekenaar en laai die skets ASCD_Nano_1-0-0

Miskien moet u ATmega328P (Old Boot Loader) gebruik as die verwerker in Arduino IDE

Kies die korrekte COM -poort en laai die skets op

Stap 17: Laai die ESP8266 -skets op

Gaan na die volgende stap as u nog nie u Vortex It - Battery Portal -rekening geregistreer het nie.

U moet die ESP8266 Arduino Addon in u Arduino IDE installeer, gebruik hierdie gids:

Verander die volgende in die ESP8266_Wifi_Client_1-0-0 Arduino Sketch

const char ssid = ""; -> na u WIFI -routers

SSID const char wagwoord = ""; -> na u WIFI -routers -wagwoord

const char userHash = ""; -> na u UserHash (kry dit via die menu "Laaier / ontlaai" -> Bekyk "in die Vortex It Battery Portal)

const byte CDUnitID =; -> na u CDUnitID (kry dit via die menu "Laaier / ontlading -> Bekyk -> Kies u laaier / ontlader" in die Vortex It Battery Portal)

Gebruik USB na ESP8266 ESP-01 programmeerder om skets ESP8266_Wifi_Client_01.ino op te laai na die ESP8266 met die skakelaar op PROG

Stap 18: Stel u Vortex It - Battery Portal -rekening op

Gaan na

As u nog nie vir 'n rekening geregistreer het nie.

Meld aan met u geloofsbriewe

Klik op die spyskaart "Laaier / ontlader" -> "Nuut"

Kies uit die keuselys "Arduino 4x C/D"

Klik op "Nuwe laaier / ontlader"

Klik op die spyskaart "Charger / Discharger" -> "View"

Kies uit die keuselys "xx - Arduino 4x C/D" (waar xx die CDUnitID is)

Moenie van u 'UserHash' en 'CDUnitID' hou nie

Klik op 'Live View Module' om u laaier / ontlader aanlyn te sien

Stap 19: opsioneel - maak 'n 3D -gedrukte omhulsel

As u 'n 3D -drukker het, kan u 'n omhulsel wat ek ontwerp het, druk. Voel vry om die styl van die omhulsel te maak en deel dit:

Fusion 360

gallery.autodesk.com/fusion360/projects/asdc-nano-4x-arduino-charger--discharger-enclosure

Thingiverse STL

www.thingiverse.com/thing:3502094

Stap 20: Begin met die toets van 18650 selle

Plaas 'n paar batterye in die selmodules en gaan na die "Live View Module" -blaaie -skandering in u strepieskodes, en u is af.