USB тестер емкости аккумуляторов с сохранением лога на SD карту

0 10 Время чтения: 2 мин.

Здравствуйте, уважаемые читатели и самоделкины!

Одним из самых слабых мест современных гаджетов является аккумуляторная батарея.
В случаях, когда гаджет медленно заряжается, либо уменьшается его время работы, необходимо в первую очередь тестировать батарею. Возможно, медленная зарядка обусловлена некорректным режимом, и нужно использовать другое зарядное устройство, а короткое время работы — отнюдь не снизившейся емкостью батареи.
Для таких тестов нужно проверять батарею на всей продолжительности цикла зарядки — это позволит узнать ее текущую емкость, а также отследить режимы зарядки на разных ее этапах.

Имеющиеся в продаже недорогие USB тестеры могут лишь отображать текущий режим, прошедшее время, и итоговую емкость заряда, накопленную на данный момент.
Отследить историю всего процесса невозможно.

В данной статье Андрей, автор одноименного YouTube канала «Andrei Rybalko», расскажет Вам как он сделал USB тестер емкости аккумуляторов на основе платы Arduino. Такое устройство умеет записывать текущие параметры на MicroSD карту памяти с интервалом в одну секунду. По завершении процесса, графики можно просмотреть на компьютере.

Этот проект достаточно прост для повторения даже начинающим «паяльщиком».

Материалы, необходимые для самоделки.
— Arduino Nano
— Модуль oled дисплея 128X64
— Считыватель microSD карт для Arduino
— MicroSD карта памяти
— Понижающий DC-DC преобразователь
— USB разъем
— Набор резисторов
— Провода, припой, флюс RMA223, хлорное железо
— Набор винтов
— Филамент для 3D печати.

Инструменты, использованные автором.
— Паяльная станция T12
— 3D принтер
— Мультиметр ANENG Q1
— Термоклеевой пистолет
— Зарядное устройство PD QC3.0 65W.

Процесс изготовления.
Итак, начнем с принципиальной схемы устройства. Она достаточно проста, и выглядит следующим образом.
По большому счету, USB тестер измеряет всего два параметра — ток и напряжение. Все остальные параметры вычисляются микроконтроллером.
Предлагаемое устройство поддерживает режимы быстрой зарядки (с током до 5А и напряжением до 20V). Делители напряжения рассчитаны с учетом этих параметров.

Поскольку плата Arduino Nano питается от напряжения в диапазоне 3,3-12V (а на входном USB может быть аж 20V, да еще и непонятного качества), то для нее мастер установил понижающий DC-DC преобразователь.

Печатную плату он развел в программе, перенес рисунок на фольгированный стеклотекстолит, и протравил их самостоятельно.

Модели деталей для корпуса автор разработал в программном комплексе Fusion360, и распечатал на 3D принтере.
Рекомендую и Вам осваивать программы для 3D моделирования, ведь 3D принтеры уже доступны по цене, и являются незаменимыми помощниками любого самодельщика.
Все необходимые модели для печати, схему и печатную плату Вы найдете по следующей ссылке, любезно предоставленной мастером.

Пока печатались детали, мастер протравил плату, и теперь можно припаивать все необходимые резисторы и конденсаторы.

Кроме самодельной платы, к которой припаян DC-DC конвертер, потребуется Arduino Nano, 1,3 дюймовый oled дисплей 128X64, и модуль-считыватель microSD карт.
Перед дальнейшей сборкой, нужно загрузить прошивку в Arduino. Детально описывать этот процесс нет смысла.
Соединив модули согласно схеме проводами, их нужно зафиксировать в корпусе с помощью термоклеевого пистолета.

Корпус фиксируется на четыре винтика.

После сборки корпуса можно установить MicroSD карту памяти.

При подключении тестера к зарядному устройству, USB порту, или пауэрбанку, отображаются текущее напряжение, ток, и другие параметры зарядки аккумулятора.

Справа внизу выводится прошедшее время, сопротивление нагрузки, и имя файла (формат CSV), в который записываются данные. При каждом запуске создается файл с новым именем.

Если установлена карта памяти, то на нее производится запись параметров зарядки с интервалом в одну секунду. В моменты простоя запись данных не происходит. В дальнейшем этот файл можно открыть на компьютере, и построить график в Exel. Без карты памяти устройство просто отображает данные на дисплее.

Вот так выглядят показания прибора и график (по времени) быстрой зарядки смартфона.

Хорошо видны ступенчатые изменения мощности при изменении режима зарядки. Причем зарядное устройство многократно переключалось между режимами в некоторых местах.

Чтобы убедиться в точности готового самодельного прибора, мастер сверяет его показания, подключив выходному разъему точный мультиметр.
Как видно, отклонения по напряжению минимальны.

Подключив в качестве нагрузки небольшой резистор, автор сравнивает показания силы тока.

Конечно, существуют фирменные модели USB тестеров с передачей данных по Bluetooth, например, тестер FNB48, поддерживающий режимы быстрой зарядки QC4, PD3.0.

Благодарю Андрея за простую схему USB тестера, модели корпуса, и рекомендации по его изготовлению.