Я разработал дешёвый, точный и максимально простой в использовании прибор, с помощью которого можно измерить ёмкость практически любой батарейки (от микроскопических батареек для слуховых аппаратов до крупных батарей). Повторить мой прибор может любой желающий.
Я тестирую батарейки и аккумуляторы в проекте Batterytest.ru, но все модели, имеющиеся в продаже, протестировать невозможно, к тому же одни и те же батарейки из разных партий могут отличаться.
С помощью моего прибора каждый сможет протестировать любые батарейки и сравнить их между собой. Кроме того прибор поможет компаниям, выбирающим поставщика батареек и не доверяющим испытательным лабораториям.
Возможно у вас возник вопрос, зачем разрабатывать новый прибор, ведь в продаже можно встретить множество приборов для измерения ёмкости элементов питания. К сожалению все они либо очень дорогие, либо неточные, либо не универсальные, либо неудобные. Я постарался сделать простой, дешёвый, универсальный и точный прибор.
Основные параметры Народного измерителя BatteryTest:
- измерение ёмкости любых батареек (AA, AAA, CR2032, LR44, Крона и других); - возможность измерения ёмкости аккумуляторов при условии своевременного ручного отключения после завершения теста; - постоянный резистор в качестве нагрузки (это проще и точнее, чем электронная нагрузка); - ток нагрузки от 1 до 800 мА (зависит от номинала сменного резистора); - напряжение батареи или аккумулятора от 1 до 15 вольт; - время теста от 10 секунд до 1000 часов (около 42 суток); - измеряемая энергия от 1 до 99999 мВтч; - измеряемая ёмкость от 1 до 99999 мАч; - постоянное отображение на экране напряжения, тока, ёмкости (мАч), энергии (мВтч) и времени; - автоматическое определение напряжения окончания теста в зависимости от типа элемента питания; - передача на компьютер данных тестирования (можно сохранять их и строить графики разряда); - бесконечное отображение результатов после завершения теста; - полное отсутствие органов управления.
Измерение напряжения и тока производится с помощью модуля на микросхеме Texas Instruments INA226.
В процессе теста батарейка или аккумулятор полностью разряжается, поэтому протестированные батарейки придётся утилизировать.
В приборе не предусмотрено отключение нагрузочного резистора после окончания теста, поэтому если использовать прибор для тестирования ёмкости аккумуляторов придётся отслеживать момент завершения теста и вручную отключать аккумулятор, чтобы он не переразрядился.
При включении прибора на экране отображается заставка, номер версии и напоминание о необходимости подключить нагрузочный резистор и батарейку или аккумулятор. Как только резистор будет подключён, а батарейка установлена в держатель, на экране отобразится напряжение окончания разряда и параметры калибровки датчика напряжения и тока.
Через три секунды прибор перейдёт в режим отображения информации о тестировании: сверху время теста, в левой части экрана текущее напряжение и ток, в правой части экрана - отданная на текущий момент энергия в мВтч и заряд в мАч. Когда тест закончится, прибор покажет на экране дохлую батарейку, затем её изображение будет сменяться результатами: временем теста, отданной энергией и ёмкостью.
В процессе теста каждые 5 секунд данные передаются в компьютер через кабель USB и виртуальный COM-порт (скорость обмена 74880, именно такая скорость нужна, чтобы неотключаемая отладочная информация ESP8266 выводилась не кракозябрами).
Эти данные можно сохранить и использовать для построения графика разряда, например с помощью Excel.
На корпусе прибора установлены две контактные колодки. К центральным контактам подключается нагрузочный резистор. Для тестирования некоторых распространенных элементов питания используются следующие номиналы резисторов:
12 Ом - тест максимальной ёмкости батареек AA и AAA (75-130 мА); 3.9 Ом - тест батареек AA с повышенной нагрузкой (230-410 мА); 5.1 Ом - тест батареек AAA с повышенной нагрузкой (176-310 мА), тест NiMh аккумуляторов (176-235 мА); 230 Ом - тест батареек Крона (23-42 мА); 1 кОм - тест батареек CR2032 (2-3 мА).
К крайним контактам подключается сменный держатель элемента питания. Держатель для CR2032 подходит и для маленьких батареек-таблеток.
В программе, работающей в приборе, я постарался учесть все нюансы и нештатные ситуации: при отсутствии или сбое модуля измерения напряжения и тока на экране появится сообщение "Нет INA226", если батарейка подключена, а нагрузочный резистор нет, на экране появится сообщение "Подключите нагрузочный резистор", если за час после включения прибора батарейка и резистор так и не будут установлены, прибор сообщит "Долгий простой. Перезапуск". Если напряжение батарейки окажется выше допустимого, появится сообщение "Напряжение выше 15 вольт". Если время теста превысит предел, вместо времени появится надпись ">1000 часов". Через 1 минуту 45 секунд отображения итога измерения яркость экрана снижается для защиты OLED-экрана от выгорания.
В приборе используются недорогие компоненты: дешёвый микроконтроллер D1 mini на основе ESP8266, OLED-экран 0.96", готовый модуль INA226. Прибор может питаться от компьютера через USB-кабель или от любого адаптера питания 5 вольт с разъёмом USB, а также от некоторых пауэрбанков, способных не отключаться при небольшом потреблении (при питании 5В через разъём USB прибор потребляет 27 мА).
Я назвал прибор народным потому, что его сможет повторить любой желающий, способный спаять десяток проводов. Схема соединения трёх основных модулей и клеммных колодок очень проста.
Прошивку, исходный текст программы и ссылки на все детали для сборки прибора я разместил на отдельной странице проекта https://ammo1.ru/btest.
Для удобства экран устанавливается вверх ногами, контактами вниз (в программе экран перевёрнут, при желании можно установить экран как обычно и убрать из программы две строки, переворачивающие экран). Модуль INA226 устанавливается как можно ближе к плюсовой клеммной колодке.
При желании можно установить в прибор аккумулятор формата 18650, плату зарядки и защиты, а также преобразователь напряжения, дающий на выходе 3.3 В (его выход подключается к линии питания 3.3 V, к которой подключены контакты питания экрана и модуля INA226) и выключатель между плюсовым контактом аккумулятора и входом преобразователя.
Аккумулятора 2600 мАч хватит приблизительно на 50-90 часов работы прибора (время работы зависит от типа преобразователя напряжения и его КПД).
Некоторые нюансы для тех, кто захочет собрать такой же прибор.
Можно использовать модули INA226 или INA231 (этот модуль вдвое дороже, у него лучше сделана разводка печатной платы, присутствуют сглаживающие помехи конденсаторы в линии измерения тока).
К сожалению на Aliexpress можно встретить плохие модули INA226 и INA231, в которых установлены отбракованные или поддельные микросхемы, в которых неправильно работает внутренний источник опорного напряжения, из-за чего напряжение и ток измеряются с большой ошибкой. У нормальных модулей отклонение напряжения не должно превышать двух знаков в третьем разряде после запятой (0.999 В - 1.001 В при измерении напряжения 1 В). Я добавил возможность корректировки напряжения в программу, чтобы можно было использовать бракованные модули, но лучше заказывать заведомо хорошие.
Точность измерения тока зависит от точности номинала резистора шунта 0.1 Ом, установленного в модуле. Желательно рассчитать калибровочное значение тока (calibrI в программе) с помощью хорошего мультиметра.
Готовая прошивка сделана для микроконтроллера D1 mini. Можно использовать любую версию с разъёмом Micro USB или Type C. Я рекомендую использовать D1 MINI V4.0.0, так как она самая дешёвая и у неё есть отверстия для крепления.
Можно использовать любую другую плату микроконтроллера (например, NodeMCU или Arduino Nano), достаточно откомпилировать программу под ваш контроллер и если в нём нет Wi-Fi, убрать команды, его отключающие.
Нагрузочные резисторы должны иметь большой запас по мощности, чтобы во время тестирования они не нагревались.
Не рекомендую использовать дешёвые колодки (холдеры) для батареек с красными проводами - из-за низкого качества контактов и проводов они могут иметь настолько большое сопротивление, что это существенно исказит результаты.
Это первая отлаженная и работоспособная версия прибора. В будущем я хочу добавить следующие возможности:
- удобная калибровка прибора по напряжению и току двумя кнопками, скрытыми внутри корпуса; - отображение на экране уровня заряда аккумулятора при его наличии; - сохранение данных тестирования на SD-карту; - передача данных тестирования по Wi-Fi.
Если вы хотите присоединиться к разработке, буду рад.
Кроме того, планируется создание многоканальной версии прибора для одновременного тестирования нескольких батареек или аккумуляторов.
Для тех, кто хочет получить готовый прибор или повторить его, я постараюсь сделать два варианта: готовый откалиброванный прибор и набор для самостоятельной сборки с прошитым и откалиброванным контроллером.
Если найдутся энтузиасты, готовые тестировать батарейки и аккумуляторы с помощью этого прибора, подумаем о том, чтобы сделать на batterytest.ru раздел с народными результатами, и конечно же таким энтузиастам я готов предоставить приборы бесплатно.
Я пишу для тех, кому, как и мне, интересна техника (от гаджетов до электрики).
Тестирую лампочки в проекте Lamptest.ru и батарейки на batterytest.ru
Ко мне можно обратиться в группе Телеграм @ammochat
Сотрудничество: ammo1@mail.ru
Алексей Надёжин о технике и не только
Народный измеритель ёмкости батареек BatteryTest
Я разработал дешёвый, точный и максимально простой в использовании прибор, с помощью которого можно измерить ёмкость практически любой батарейки (от микроскопических батареек для слуховых аппаратов до крупных батарей). Повторить мой прибор может любой желающий.С помощью моего прибора каждый сможет протестировать любые батарейки и сравнить их между собой. Кроме того прибор поможет компаниям, выбирающим поставщика батареек и не доверяющим испытательным лабораториям.
Возможно у вас возник вопрос, зачем разрабатывать новый прибор, ведь в продаже можно встретить множество приборов для измерения ёмкости элементов питания. К сожалению все они либо очень дорогие, либо неточные, либо не универсальные, либо неудобные. Я постарался сделать простой, дешёвый, универсальный и точный прибор.
Основные параметры Народного измерителя BatteryTest:
- измерение ёмкости любых батареек (AA, AAA, CR2032, LR44, Крона и других);
- возможность измерения ёмкости аккумуляторов при условии своевременного ручного отключения после завершения теста;
- постоянный резистор в качестве нагрузки (это проще и точнее, чем электронная нагрузка);
- ток нагрузки от 1 до 800 мА (зависит от номинала сменного резистора);
- напряжение батареи или аккумулятора от 1 до 15 вольт;
- время теста от 10 секунд до 1000 часов (около 42 суток);
- измеряемая энергия от 1 до 99999 мВтч;
- измеряемая ёмкость от 1 до 99999 мАч;
- постоянное отображение на экране напряжения, тока, ёмкости (мАч), энергии (мВтч) и времени;
- автоматическое определение напряжения окончания теста в зависимости от типа элемента питания;
- передача на компьютер данных тестирования (можно сохранять их и строить графики разряда);
- бесконечное отображение результатов после завершения теста;
- полное отсутствие органов управления.
Измерение напряжения и тока производится с помощью модуля на микросхеме Texas Instruments INA226.
В процессе теста батарейка или аккумулятор полностью разряжается, поэтому протестированные батарейки придётся утилизировать.
В приборе не предусмотрено отключение нагрузочного резистора после окончания теста, поэтому если использовать прибор для тестирования ёмкости аккумуляторов придётся отслеживать момент завершения теста и вручную отключать аккумулятор, чтобы он не переразрядился.
При включении прибора на экране отображается заставка, номер версии и напоминание о необходимости подключить нагрузочный резистор и батарейку или аккумулятор. Как только резистор будет подключён, а батарейка установлена в держатель, на экране отобразится напряжение окончания разряда и параметры калибровки датчика напряжения и тока.
Через три секунды прибор перейдёт в режим отображения информации о тестировании: сверху время теста, в левой части экрана текущее напряжение и ток, в правой части экрана - отданная на текущий момент энергия в мВтч и заряд в мАч. Когда тест закончится, прибор покажет на экране дохлую батарейку, затем её изображение будет сменяться результатами: временем теста, отданной энергией и ёмкостью.
В процессе теста каждые 5 секунд данные передаются в компьютер через кабель USB и виртуальный COM-порт (скорость обмена 74880, именно такая скорость нужна, чтобы неотключаемая отладочная информация ESP8266 выводилась не кракозябрами).
Эти данные можно сохранить и использовать для построения графика разряда, например с помощью Excel.
На корпусе прибора установлены две контактные колодки. К центральным контактам подключается нагрузочный резистор. Для тестирования некоторых распространенных элементов питания используются следующие номиналы резисторов:
12 Ом - тест максимальной ёмкости батареек AA и AAA (75-130 мА);
3.9 Ом - тест батареек AA с повышенной нагрузкой (230-410 мА);
5.1 Ом - тест батареек AAA с повышенной нагрузкой (176-310 мА), тест NiMh аккумуляторов (176-235 мА);
230 Ом - тест батареек Крона (23-42 мА);
1 кОм - тест батареек CR2032 (2-3 мА).
К крайним контактам подключается сменный держатель элемента питания. Держатель для CR2032 подходит и для маленьких батареек-таблеток.
В программе, работающей в приборе, я постарался учесть все нюансы и нештатные ситуации: при отсутствии или сбое модуля измерения напряжения и тока на экране появится сообщение "Нет INA226",
если батарейка подключена, а нагрузочный резистор нет, на экране появится сообщение "Подключите нагрузочный резистор", если за час после включения прибора батарейка и резистор так и не будут установлены, прибор сообщит "Долгий простой. Перезапуск". Если напряжение батарейки окажется выше допустимого, появится сообщение "Напряжение выше 15 вольт". Если время теста превысит предел, вместо времени появится надпись ">1000 часов". Через 1 минуту 45 секунд отображения итога измерения яркость экрана снижается для защиты OLED-экрана от выгорания.
В приборе используются недорогие компоненты: дешёвый микроконтроллер D1 mini на основе ESP8266, OLED-экран 0.96", готовый модуль INA226. Прибор может питаться от компьютера через USB-кабель или от любого адаптера питания 5 вольт с разъёмом USB, а также от некоторых пауэрбанков, способных не отключаться при небольшом потреблении (при питании 5В через разъём USB прибор потребляет 27 мА).
Я назвал прибор народным потому, что его сможет повторить любой желающий, способный спаять десяток проводов. Схема соединения трёх основных модулей и клеммных колодок очень проста.
Прошивку, исходный текст программы и ссылки на все детали для сборки прибора я разместил на отдельной странице проекта https://ammo1.ru/btest.
Для удобства экран устанавливается вверх ногами, контактами вниз (в программе экран перевёрнут, при желании можно установить экран как обычно и убрать из программы две строки, переворачивающие экран).
Модуль INA226 устанавливается как можно ближе к плюсовой клеммной колодке.
При желании можно установить в прибор аккумулятор формата 18650, плату зарядки и защиты, а также преобразователь напряжения, дающий на выходе 3.3 В (его выход подключается к линии питания 3.3 V, к которой подключены контакты питания экрана и модуля INA226) и выключатель между плюсовым контактом аккумулятора и входом преобразователя.
Аккумулятора 2600 мАч хватит приблизительно на 50-90 часов работы прибора (время работы зависит от типа преобразователя напряжения и его КПД).
Некоторые нюансы для тех, кто захочет собрать такой же прибор.
Можно использовать модули INA226 или INA231 (этот модуль вдвое дороже, у него лучше сделана разводка печатной платы, присутствуют сглаживающие помехи конденсаторы в линии измерения тока).
К сожалению на Aliexpress можно встретить плохие модули INA226 и INA231, в которых установлены отбракованные или поддельные микросхемы, в которых неправильно работает внутренний источник опорного напряжения, из-за чего напряжение и ток измеряются с большой ошибкой. У нормальных модулей отклонение напряжения не должно превышать двух знаков в третьем разряде после запятой (0.999 В - 1.001 В при измерении напряжения 1 В). Я добавил возможность корректировки напряжения в программу, чтобы можно было использовать бракованные модули, но лучше заказывать заведомо хорошие.
Точность измерения тока зависит от точности номинала резистора шунта 0.1 Ом, установленного в модуле. Желательно рассчитать калибровочное значение тока (calibrI в программе) с помощью хорошего мультиметра.
Готовая прошивка сделана для микроконтроллера D1 mini. Можно использовать любую версию с разъёмом Micro USB или Type C. Я рекомендую использовать D1 MINI V4.0.0, так как она самая дешёвая и у неё есть отверстия для крепления.
Можно использовать любую другую плату микроконтроллера (например, NodeMCU или Arduino Nano), достаточно откомпилировать программу под ваш контроллер и если в нём нет Wi-Fi, убрать команды, его отключающие.
Нагрузочные резисторы должны иметь большой запас по мощности, чтобы во время тестирования они не нагревались.
Не рекомендую использовать дешёвые колодки (холдеры) для батареек с красными проводами - из-за низкого качества контактов и проводов они могут иметь настолько большое сопротивление, что это существенно исказит результаты.
Это первая отлаженная и работоспособная версия прибора. В будущем я хочу добавить следующие возможности:
- удобная калибровка прибора по напряжению и току двумя кнопками, скрытыми внутри корпуса;
- отображение на экране уровня заряда аккумулятора при его наличии;
- сохранение данных тестирования на SD-карту;
- передача данных тестирования по Wi-Fi.
Если вы хотите присоединиться к разработке, буду рад.
Кроме того, планируется создание многоканальной версии прибора для одновременного тестирования нескольких батареек или аккумуляторов.
Для тех, кто хочет получить готовый прибор или повторить его, я постараюсь сделать два варианта: готовый откалиброванный прибор и набор для самостоятельной сборки с прошитым и откалиброванным контроллером.
Если найдутся энтузиасты, готовые тестировать батарейки и аккумуляторы с помощью этого прибора, подумаем о том, чтобы сделать на batterytest.ru раздел с народными результатами, и конечно же таким энтузиастам я готов предоставить приборы бесплатно.
© 2024, Алексей Надёжин
P.S. Подписывайтесь на группу. Впереди много интересного!
https://ok.ru/group/70000003606717