Как контролировать напряжение и состояние заряда аккумуляторной батареи USB

Какой самый простой и наименее навязчивый способ контролировать напряжение, состояние зарядки и оставшийся заряд аккумуляторной батареи USB?

Аккумуляторы и схемы зарядки для мобильных устройств могут быть сложными и дорогими в разработке. Между тем, существует множество относительно дешевых, небольших аккумуляторных батарей Lipo большой емкости с удобным разъемом USB для зарядки и разрядки. К сожалению, они предназначены для потребительского использования, такого как подзарядка сотовых телефонов, а не для самостоятельной работы, поэтому нет формального интерфейса для получения состояния батареи.

Если вы хотите подключить один из них к микроконтроллеру или SBC, чтобы система могла сообщать об оставшемся заряде, единственный вариант — взломать один, надеясь, что вы не разрушите его в процессе, и надеетесь, что схему зарядки можно взломать?

Возможные решения, о которых я думал, следующие:

  1. Использование АЦП для прямого считывания напряжения на выходе батареи, но это, вероятно, не сработает, поскольку выходное напряжение батареи регулируется на уровне 5 В. Даже близко к тому, чтобы быть мертвым, он, вероятно, все еще будет читать 5V.

  2. Подключите кулоновый счетчик последовательно к батарее. Это, вероятно, сможет отслеживать общую заряженную/разряженную энергию, но у него не будет контрольной точки, поэтому он все равно не сможет сообщить вам об оставшемся заряде. Кроме того, на батареях с несколькими разъемами вам придется иметь отдельный счетчик для каждого используемого вами выхода.

Есть ли другие варианты?

Имейте в виду, что не все «банки питания» с USB-аккумуляторами одинаковы. Несколько устройств, на которые я смотрел, показывают только 5 В на их выходе, когда нагрузка почти отсутствует. Поместите нагрузку 500 мА или 2 А на некоторые из них, и вы, скорее всего, увидите на выходе что-то вроде 4,6–4,75 В. Я также произвел разряд постоянным током на нескольких устройствах и зарегистрировал напряжение с помощью регистратора данных. Лучшие из них поддерживают постоянное выходное напряжение до определенного момента, а затем выход просто отключается, как кирпичная стена. У более дрянных выходное напряжение будет снижаться, когда внутренняя батарея начнет разряжаться.
Вы правы насчет кулоновского счетчика — вы не можете сказать, сколько заряда держит батарея при первой зарядке. Тем не менее, вы можете отслеживать количество электричества, которое батарея получает при каждой зарядке, чтобы оценить контрольную точку. Тебе это вообще помогает?
Если вы решите использовать кулоновский счетчик «газового датчика», вы также можете предварительно подготовить блоки питания перед развертыванием. Полностью зарядите их, а затем установите исходное значение оттуда. Параллельно с вашими развертываниями вы также можете запустить несколько долгосрочных тестов с повторяющимися циклами зарядки и разрядки на некоторых устройствах, чтобы собрать некоторые реалистичные данные о фактической емкости аккумуляторной батареи. К сожалению, это факт, что многие из этих устройств рекламируются с цифрами мощности, которые полностью искажены в действительности.
Многие из USB-блоков питания имеют свои собственные индикаторы «остаточной емкости» с указанием процента или количества светодиодов. Может быть, проще взять один из них. Если вы хотите взломать свой собственный, если вы измерите напряжение батареи при подключении положительного и отрицательного вывода аккумуляторной батареи к электронике повербанка, вы получите точное значение напряжения батареи.
Я сомневаюсь, что в этих аккумуляторных батареях есть счетчик Кулона. Если бы я разрабатывал его, я бы не включал счетчик Кулона, потому что он увеличивает стоимость и на самом деле не дает никакой пользы (в любом случае нет возможности передать информацию пользователю). Напряжение элемента не является хорошим способом определения остаточной емкости, потому что напряжение не изменяется быстро во время широкой средней части кривой разряда. Но я думаю, что открыть упаковку и измерить напряжение на ячейке (до повышения 5 В) — ваш единственный вариант. У вас может быть четыре уровня: полный, высокий, средний, низкий. Или что-то подобное. Удачи!
@ Gregd'Eon, проблема в том, что, не зная, когда батарея полностью заряжена, я не знаю, как получить точку отсчета. Даже если я полностью зарядю его вручную и установим это в качестве контрольной точки, это будет потеряно при следующей перезарядке. Может быть, я мог бы использовать второй счетчик на линии зарядки для определения состояния зарядки? Когда счет замедляется или останавливается, значит ли это, что батарея закончила зарядку?
@mkeith, я знаю. Я имел в виду, что мне придется взломать USB-кабель и вставить его последовательно с ними.
@Cerin, кулоновские счетчики, которые я видел, требуют доступа к фактическому напряжению элемента (это больше, чем кулоновские счетчики, это «измерители заряда батареи».) Вероятно, есть другие, которые не требуют этого, и, возможно, вы знаете о них . Но если нет, вы можете подтвердить это.
Я собрал несколько таких «блоков питания», используя дешевый 5,00-долларовый буст/бак/USB/емкость Guage на одной печатной плате с ebay. Когда я впервые подключаю его, батареи обычно заряжены примерно на 40%. Тем не менее, печатная плата, кажется, почти угадывает фактический заряд батарей, и я получаю всевозможные цифры остатка начальной емкости. Требуется несколько циклов зарядки/разрядки, прежде чем индикатор емкости начнет показывать точную информацию. Например, он показал 85% заряда, когда он был на 4,2 вольта и закончил зарядку! Если бы он смотрел только на напряжение, он бы легко определил, что 4,2 вольта - это 100% заряда.
Очевидно, что он делает нечто большее, чем просто измерение напряжения. Я сомневаюсь, что это достаточно сложно, чтобы считать кулоны, но это сложнее, чем просто измерение напряжения.
@Filek, я видел их, но думал, что они предназначены только для отладки и отзывов пользователей. У них не было никаких контактных площадок или контактов для подключения к микроконтроллеру для мониторинга. Это правда? Какой из них вы использовали?

Ответы (2)

Я помещу ссылки в ответ, чтобы мне снова не хватило места.

Я использовал этот .

Есть и этот

Как я уже говорил в комментариях, первый делает больше, чем просто измеряет напряжение, а затем аппроксимирует емкость. При первом подключении он зарядил аккумулятор до 4,2 вольта и выключился, но прочитал емкость только 85%. При втором разряде емкость считывалась как 0% при напряжении 3,5 вольта, и по-прежнему разрешался разряд примерно до 3,1 вольта, после чего разряд прекращался. После этого показания становились все точнее с каждым циклом зарядки/разрядки. Он далек от совершенства, но теперь более точен. У него проблемы с точностью ниже 3,5 вольт, так как батареи, как правило, разряжены ближе, чем думает печатная плата, поэтому он всегда сообщает о 30% оставшегося заряда, когда он ближе к 20%. Кроме этого, кажется, все в порядке. Я сомневаюсь, что это подсчет колумбов, или я думаю, что он станет более точным. Однако,

Вторая ссылка на интересный указатель уровня топлива. Он измеряет импеданс и ток вашей аккумуляторной батареи. Отличается от первого звена тем, что первое также является зарядным устройством и защищает от перезаряда и переразряда, а также защищает от короткого замыкания. Я еще не использовал датчик топлива из второй ссылки, поэтому не могу сказать, действительно ли он работает так, как рекламируется.

Надеюсь это поможет.

Если ссылка на ebay мертва, я попытаюсь найти другую.

Было бы здорово, если бы вы могли записать номера деталей микросхем, которые у вас есть на этих платах, так как их не видно на изображениях.
@ pjc50 - Платы уже установлены, поэтому у меня нет к ним доступа. Я попытаюсь разобрать один, чтобы добраться до платы, но я не думаю, что это можно сделать, не сломав несколько пластиковых деталей.
@Filek, ты нашел решение? У меня та же проблема.
@Miguel - есть другие гаджеты, похожие на те, что указаны в ссылках, и есть USB-ключи, которые измеряют энергию, выходящую из USB-порта, и вы сначала подключаете ключ к USB-порту, затем подключаете все, что хотите, и измеряете энергию. использовал. Посмотрите на это: aliexpress.com/item/…
@Miguel - Исходя из используемой энергии (о которой говорит вам ключ), вы можете рассчитать состояние заряда вашей батареи, предполагая, что вы знаете, насколько велика ваша батарея и что она была полностью заряжена. Даже если вы не знаете размер вашей батареи, этот ключ рассчитает его за вас.

Недавно я купил несколько аккумуляторных батарей USB емкостью около 20000 мАч с разной ценой от 23 до 40 долларов, чтобы проверить, близка ли емкость батареи к 20000 мАч. здоровенный с точки зрения того, что он может измерять и отображать, он отображает V, A, mah, Wh, D + / D- , Я смог получить полный возврат средств за аккумулятор, емкость которого меньше, чем 5000 мАч, вместо чего-то близкого к 20000
. не по теме, но я также использую USB-тест для проверки USB-кабеля, выхода USB-солнечной панели.У меня есть USB-тестер на Amazon, я не думаю, что можно легко найти «кулоновый метр» 8-)

Ссылка на мой USB-тестер USB-тестер

Как контролировать напряжение и состояние заряда аккумуляторной батареи USB
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v