उपाय लिथियम आयन बैटरी वोल्टेज (इस प्रकार शेष क्षमता)

Question

मैं किसके साथ काम कर रहा हूँ: मैं अपना स्व-निर्मित अरुडिनो बोर्ड चला रहा हूँ (इस अर्थ में कि मैं Arduino बूटलोडर और कोड एडिटर का उपयोग करता हूं) 3.3V पर, और एक लिथियम आयन बैटरी से संचालित होता है, जो एक संबंधित माइक्रोचिप द्वारा USB-चार्ज किया जाता है चार्जर आईसी।

मैं क्या हासिल करने की कोशिश कर रहा हूं : मैं हर मिनट या एक बार बैटरी की क्षमता को मापना चाहता हूं। मेरे पास एक एलसीडी लगी हुई है, इसलिए विचार यह है कि समग्र सेटअप मुझे यह बताता है कि बैटरी एक निश्चित समय में कैसे कर रही है। बैटरी की डेटशीट में एक वोल्टेज बनाम डिस्चार्ज-स्तर वक्र है, और इसलिए बैटरी के वोल्टेज को मापकर, मैं शेष क्षमता का अनुमान लगा सकता हूं (मेरे लिए बहुत मोटे तौर पर लेकिन पर्याप्त है!)।

मैंने क्या किया:

• (EDIT: रिस्टोरिस्टर मान अद्यतन किए गए और P-MOSFET स्विच @stevenvh और @ जॉनी के सुझावों के आधार पर जोड़े गए)।

• मैंने बैटरी V_plus से एक वोल्टेज विभक्त को जोड़ा, बड़े "हिस्से" के साथ Arduino / Atmega चिप पर एनालॉग-रीड-पिन (यानी, ADC) पर जा रहा है।

• डिवाइडर 33 KOhm-to-10 KOhm है, इस प्रकार मेरे 3.3V स्तर के माइक्रोकंट्रोलर से ली-आयन बैटरी के अधिकतम 4.1 वोल्ट तक माप की अनुमति मिलती है।

• इसके अलावा, एक n- चैनल MOSFET से जुड़े I / O पिंस में से एक का उपयोग करते हुए, मैं केवल माप की आवश्यकता होने पर डिवाइडर के माध्यम से वर्तमान को स्विच कर सकता हूं।

• यहाँ एक मोटा योजनाबद्ध (अद्यतन के लिए 2 बार (@stevenvh और @Nick के सुझावों पर आधारित है):

मेरा प्रश्न:

• मेरा वर्तमान सेटअप कैसा है?

• मेरी एकमात्र बाधाएं हैं: (1) मैं वोल्टेज रीडिंग के आधार पर बैटरी की क्षमता का एक मोटा माप करना चाहूंगा, जैसा कि ऊपर वर्णित है। (2) मैं वोल्टेज विभक्त को अपने चार्ज आईसी की बैटरी उपस्थिति की रीडिंग के साथ हस्तक्षेप करने से रोकना चाहूंगा (मेरे मूल सेटअप में, कभी-कभी बैटरी के अनुपस्थित होने पर भी आईसी ने गलत उपस्थिति का कारण बना दिया)।

Comments

"मैंने बड़े प्रतिरोधक मानों का उपयोग किया है"। इनपुट पिन में एक लीकेज करंट हो सकता है, एक सामान्य ख़राब स्थिति 1 यूए है। डिवाइडर के माध्यम से कम धारा के साथ यह पढ़ने को विकृत कर सकता है।

— स्टीवनव सिप

इसलिए मैं डिवाइडर के माध्यम से कम वर्तमान चाहता हूं, लेकिन यह पर्याप्त है कि यह अधिकतम रिसाव वर्तमान से कम से कम परिमाण का एक आदेश है।

— बोर्डबीट

या विभक्त पर स्विच करने के लिए एक FET का उपयोग करें, जैसे कि मैंने इस प्रश्न के उत्तर में सुझाव दिया था ।

— स्टीवनव सिप

विभक्त के "राज्य" में जगह में FET के साथ, क्या आपको लगता है कि यह चार्जर आईसी की बैटरी की उपस्थिति की गलत रीडिंग की समस्या को भी हल कर सकता है? (BTW, क्या संयोग है कि उस व्यक्ति ने आज भी सवाल पोस्ट किया है!)

— बोर्डबाइट

आपको गलत FET गलत साइड पर मिल गया है। यदि आप इसे स्विच ऑफ करते हैं तो पूरा वोल्टेज इनपुट पिन पर होगा, क्योंकि R1 करंट नहीं खींचेगा। आपको उच्च तरफ P-MOSFET की आवश्यकता है, ताकि इसे बंद करने से I / O पिन जमीन पर खिंच जाए।

— स्टीवनव सिप

Answer 1

ऐसा लगता है कि यह निक के योजनाबद्ध के समान है, जब वह :-) पोस्ट किया गया था, तो शायद इसे खींचने में व्यस्त था।

पहले आप एन-एफईटी का उपयोग उच्च पक्ष पर क्यों नहीं कर सकते हैं: इसे स्रोत से कुछ वोल्ट अधिक एक गेट वोल्टेज की आवश्यकता होती है, और 4.2 वी आपके पास सभी है, उच्चतर कुछ भी नहीं है, इसलिए यह काम नहीं करेगा।

मेरे पास पुल-अप के लिए एक उच्च मूल्य है, हालांकि 100 k will का मान भी होगा। जब आप माप रहे हैं तो 10 k 10 400 you'reA के एक अनावश्यक अतिरिक्त प्रवाह का कारण होगा। दुनिया का अंत नहीं है, लेकिन यह दोनों मामलों में 1 अवरोधक है, इसलिए उच्च मूल्य का उपयोग क्यों न करें।

MOSFETs के लिए, विभिन्न भागों को चुनने के लिए कई प्रकार की आवश्यकताएं हैं जो इतनी सख्त नहीं हैं; आप N- चैनल के लिए P-चैनल और BSS138 के लिए जैसे कि सस्ते, जैसे कि Si2303 पर विचार कर सकते हैं ।

Comments

औपचारिक उत्तर के लिए धन्यवाद! मुझे लगता है कि मैं इस विशेष संयोजन के लिए कई उपयोगों के बारे में सोच सकता था। मैंने इस पर आधारित प्रश्न में अपने योजनाबद्ध को अद्यतन किया है। और एन-एफईटी के स्पष्टीकरण की सराहना करें।

— बोर्डबाइट

यहां उपयोग करने के लिए आप फिटिंग एन-चैनल MOSFET (आदर्श एसएमडी प्रकार) के उदाहरण के रूप में क्या सुझाएंगे? IRF530 बड़ा प्रतीत होता है और बहुत सस्ता भी नहीं है। (पी-चैनल के लिए, मैं देखता हूं कि Si2303 एसएमडी में आता है, ताकि पहले से ही इसका ध्यान रखा जाए।)

— बोर्डबाइट

@ इंगा - आपको वर्तमान की आवश्यकता नहीं है, इसलिए ऑन-प्रतिरोध इतना महत्वपूर्ण नहीं है। बस गेट के थ्रेशोल्ड वोल्टेज को देखें: यह 3.3 वी पर होना चाहिए, लेकिन फिर भी इसे किसी भी वर्तमान को सिंक करने की आवश्यकता नहीं है, और फिर बहुत सारे विकल्प हैं। BSS138 सबसे सस्ता मैं मिल सकता है में से एक है, और अच्छी तरह से करेंगे।

— स्टीवनव सिप

Answer 2

@Inga। यह एक उत्तर की तुलना में अधिक टिप्पणी है। लेकिन मैं एक तस्वीर पोस्ट करना चाहता हूं, इसलिए मैं इसे एक उत्तर के रूप में पोस्ट कर रहा हूं।

आपका माइक्रोकंट्रोलर (uC) + 3.3V से संचालित होता है। प्रस्तावित P-MOSFET की अवधि + 4.1V जितनी अधिक हो सकती है। जैसा कि यह वर्तमान में तैयार किया गया है, एक + 3.3V लॉजिक सिग्नल पूरी तरह से P-MOSFET को बंद नहीं कर पाएगा। नीचे योजनाबद्ध में Q6 एक ओपन ड्रेन आउटपुट बनाता है, जो + 4.1V के प्रति सहनशील है।

C14 प्रतिबाधा को कम करता है, जिसे आपका A / D देखेगा।

[...] बैटरी वोल्टेज (इस प्रकार शेष क्षमता)

आपको लग सकता है कि सेंसिंग बैटरी वोल्टेज शेष क्षमता को महसूस करने का एक सटीक तरीका नहीं है। पोर्टेबल उपकरणों (सेल फोन, लैपटॉप) में, बैटरी की वर्तमान और बैटरी को मापने के द्वारा बैटरी की क्षमता का अनुमान लगाया जाता है। दर्जनों विशिष्ट बैटरी ईंधन गेज आईसी ( उदाहरण के लिए bq27200 ) हैं, जो इस कार्य में मदद करते हैं।

क्यों नहीं एक एन-चैनल एमओएसएफईटी कम तरफ और दो प्रतिरोधी डिवाइडर ऊपरी तरफ?
[नीचे एक टिप्पणी से]

जब बैटरी वोल्टेज (वी _बैट ) माइक्रोकंट्रोलर की आपूर्ति वोल्टेज (वी _सीसी ) से अधिक होती है, तो कम साइड स्विच की समस्या होती है । जब कम साइड स्विच बंद होता है, तो वोल्टेज डिवाइडर का ग्राउंड अंत तैरता है, डिवाइडर अब विभाजित नहीं होता है, पूर्ण बैटरी वोल्टेज माइक्रोकंट्रोलर के एडीसी पिन पर दिखाई देता है। यह यूसी को नुकसान पहुंचा सकता है। यह एक रिसाव पथ भी बनाएगा जिसके माध्यम से बैटरी का निर्वहन होगा।
V _बैट > V _{cc के} लिए एक हाई-साइड स्विच कहा जाता है ।

¹ मैं शॉर्ट के लिए V _{cc का} उपयोग करता हूँ , लेकिन यह चर्चा V _dd , AV _cc , AV _dd पर भी लागू होती है। यदि संदेह है, तो डेटाशीट में देखें, निश्चित रूप से।

Comments

धन्यवाद निक! यह समझ में आता है, और मैंने योजनाबद्ध अद्यतन किया है (ईंधन गेज एक विकल्प है, लेकिन मैं कुछ बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रयोग सीखने की कोशिश भी कर रहा हूं, इसलिए वोल्टेज डिवाइडर विचार)

— बोर्डबाइट

क्यों न एक तरफ N मॉसफेट और दूसरी तरफ दो रेसिस्टर डिवाइडर हों? पी मोसफेट को ड्राइव करने के लिए एन मोसफेट का उपयोग करना क्यों आवश्यक नहीं है

— लुइस कार्लोस

@ उपर मैंने उत्तर संपादित कर दिया है और आपकी टिप्पणी की प्रतिक्रिया जोड़ दी है।

— निक एलेक्सीव

Answer 3

Ad.A: मुझे लगता है कि बैटरी वोल्टेज का पता लगाने के लिए एक साधारण वोल्टेज विभक्त का उपयोग करना काफी उचित है। यद्यपि, आपको सावधानीपूर्वक प्रतिरोध का चयन करना चाहिए। ATmega328 डेटाशीट के अनुसार, आपके ADC इनपुट का आंतरिक प्रतिबाधा 100k according है । "चित्र 23-8 देखें। एनालॉग इनपुट सर्किटरी"। यदि आपके डिवाइडर में एडीसी इनपुट के लिए एक तुलनीय प्रतिबाधा है, तो एडीसी इनपुट सर्किटरी मूल रूप से डिवाइडर में दूसरे नोड की तरह व्यवहार करेगा। यह आपको एडीसी रीडिंग में ऑफसेट दे सकता है।

केवल 410 theA का उपयोग करते हुए, ADC इनपुट प्रतिबाधा को अनदेखा करने के लिए रेल के पार 10kΩ तक के डिवाइडर का उपयोग करना काफी कम होगा। यदि आपके आवेदन के लिए यह बहुत अधिक है, तो आप निश्चित रूप से बड़े प्रतिरोधों को उठा सकते हैं, लेकिन ध्यान रखें कि ADC वहां है और Vcc / 2 से जुड़ा है।

Comments

वह व्याख्या समझ में आती है। यकीन के लिए 0.4 mA इतना नहीं है! मैं संभव के रूप में आदर्शवादी होने की कोशिश कर रहा था :) क्या आपको इस बात पर कोई अनुमान है कि इस डिवाइडर के होने से मेरे चार्जर आईसी के पढ़ने को प्रभावित हो सकता है कि क्या बैटरी है?

— बोर्डबाइट

मेरा अनुमान होगा कि पॉजिटिव बैटरी पिन के बीच अभी भी एक कनेक्शन है जहां डिवाइडर है, और यूएसबी से + 5 वी। मुझे आपके विशेष सर्किट का पता नहीं है, लेकिन मुझे यकीन है कि अगर आप Arduino योजनाबद्ध पर एक नज़र डालते हैं, तो आप जो कर सकते हैं वह घटा सकते हैं ।

— जॉनी बी गुड

मुझे यकीन है कि यदि आप आवश्यक होने पर डिवाइडर को कनेक्ट / डिस्कनेक्ट करने के लिए एफईटी का उपयोग करने के स्टीफन के विचार का पालन करते हैं, तो सब कुछ हंकी डोरी होगा। MOSFET के प्रतिरोध हैं जो आपके विभक्त के लिए पूरी तरह से नगण्य हैं। USB संलग्न है या नहीं, इसकी निगरानी के लिए आपको शायद एक और ADC की आवश्यकता होगी।

— जॉनी बी गुड

धन्यवाद; मैंने दो सुझावों पर आधारित प्रश्न को अपडेट किया है, और एक योजनाबद्ध जोड़ा है। जहां तक ​​USB- सप्लाई-मॉनिटरिंग का सवाल है, चार्जिंग IC में पहले से ही इसके लिए स्टेटस आउटपुट है!

— बोर्डबीट