Skocz do zawartości

Zabezpieczenie akumulatora 3,7V Li-Pol - hardware & software


Andrzej_DIY

Pomocna odpowiedź

Cześć;

Chciałby przedstawić projekt zabezpieczenia akumulatora 3,7V Li-Pol - hardware & software.

HA czyli home assistant to wspaniałe i darmowe narzędzie, które wymaga Raspberry Pi 4 lub innej maszyny do uruchomienia. Po jego zainstalowaniu można podłączyć setki urządzeń, dzięki jego integracjom. HA może stać się centralnym system do kontroli wszystkiego.

Poszczególne urządzenia w naszym otoczeniu mogą się komunikować ze sobą, aby uzyskiwać dodatkowe informacje i rozszerzać swoją funkcjonalność, jednak gdy zabraknie im prądu, komunikacja zanika. Dlatego jeżeli tworzy się projekty oparte na akumulatorach to po pewnym czasie one wyczerpią się, a wtedy nie można otrzymać żadnej informacji z np. czujnika.

Warto więc mieć odpowiednie zabezpieczenia, komunikaty, aby wcześniej akumulator doładować i nie dopuścić do groźnego rozładowania akumulatora.

Założenia dla projektu: Akumulator będzie zabezpieczony przed całkowitym rozładowaniem, sprzętowo oraz przez oprogramowanie.

Elementy wykorzystane do budowy:

  1. Home Assistant OS zainstalowany na Raspberry 4B 4GB,
     1.thumb.png.4239cc4848170b92e78a962d8b483778.png
  2. ESPHome zainstalowany z dodatku,
     2.thumb.png.6dc308a778f182de6f7b0e97da60064e.png
  3. ESP8266,
  4. Akumulator Li-Pol Akyga 900mAh 1S 3,7V,
  5. Dzielnik napięcia,
  6. Czujnik odległości,
  7. Pozostałe elementy to moduł zarządzania energią słoneczną - 5V oraz ogniwo słoneczne 0,7W/5,5V.

Połączenie zespołów wymienionych wyżej 3-7:

3.thumb.jpg.7b42ea6964f970d5ba046d949ecf79f5.jpg

Jak to działa:

Zabezpieczenie przez sprzęt: Moduł zarządzania energią słoneczną wyposażony jest w układ CN3065, który posiada posiada funkcję zabezpieczeń akumulatora, ogniwa fotowoltaicznego i wyjścia, co znacząco wpływa na stabilność i bezpieczeństwo projektu. Posiada ochronę przed przeciążeniem (napięcie odcięcia ładowania dla USB/SOLAR IN to 4,2 V ± 1%). Moduł posiada również ochronę przed nadmiernym rozładowaniem akumulatora (BAT IN). Moduł może być używany do baterii lipo 3.7, bez względu na to, czy jest zapakowany w obwody ochronne, czy też nie.

Zabezpieczenie przez oprogramowanie: Wyjście z podzielnika napięcia zostało połączone do pniu analogowego ESP8266 (S do A0) a minus podzielnika do masy ESP. Wejścia podzielnia VCC do BAT+ akumulatora a GND do BAT- akumulatora. Naładowany akumulator ma 4.2V, więc mierzone napięcie ma wyższą wartość niż zakres przetwornika A/C w ESP. Aby nie zniszczyć ESP8266 potrzebny będzie podzielnik, który działa w zakresie od 0 V do 25 V, a napięcie wyjściowe będzie miało wartość od 0 do 5 V i będzie proporcjonalne do napięcia wejściowego. Dzięki zastosowaniu tego maleńkiego elementu można odczytać napięcie (V), dokonując pewnych przeliczeń w ESPHome. Kiedy akumulator ma 4.2V wedy jest całkowicie naładowany (4,2V = 100%), ale na wyjściu z podzielnika będzie to (4,2V:5 = 0,84V). Aby otrzymać z ESP prawidłową wartość 4,2V dla naładowanego akumulatora uwzględniając jeszcze podciągnięty rezystor w ESP należy pomnożyć surową wartość z ESP przez 15.7. Natomiast, aby otrzymać procentowe zużycie należy wykonać odpowiedną funkcję (ostatnia linijka w kodzie ESPHome).

Kod w ESPHome:

4.thumb.png.a547ce5b91fefdf9bf7cf9b6b9862621.png

Należy upewnić się dla jakiego akumulatora chcemy otrzymać wyniki. Poniżej w tabeli można zobaczyć przykładową zależność między V a % dla poszczególnych akumulatorów.

W przypadku tego projektu użyta została zależności z ostatniej kolumny dla akumulatora 3,7V Li-Pol 1S.

5.thumb.jpg.2f0235bd1ec92091ce77abbe83424411.jpg

Ze względów bezpieczeństwa, nie zaleca się rozładowywania akumulator Li-Pol poniżej 3,00 V (dla wydłużenia żywotności zaleca się nie rozładowywać poniżej 3,3V). Więcej o tym można przeczytać na stronie Botland: Informacje dotyczące bezpiecznego używania, obsługi i przechowywania akumulatorów Litowo-polimerowych.

W tym przypadku gdy akumulator będzie miał 3V to w panelu HA będzie widniało 0%. Tak otrzymane dane można dalej modyfikować, wykonując odpowiednie automatyzacje w samym HA wraz z powiadomieniami.

Powiadomienie o spadku poziomu naładowania na smartfonie poniżej 50%.

Powiadomienie.thumb.jpg.696381caa99db100051d325a995b0ef1.jpg

Finalny wynik w HA: Na poniższym zdjęciu widać, że akumulator posiada 4,1V co odpowiada 89%.

6.thumb.png.7f239808705cb7ebf0a39e5e20d5444c.png

Historia wyników z pomiaru: W HA dotycząca stanu akumulatora jest dostępna i po 5 godzinach przedstawia się poniżej w następujący sposób:

7.thumb.png.ee2695b1b52bffa1530e9c96b4f76df5.png8.thumb.png.a305b7bfcd26e53beef9cfc179a8328d.png

Podsumowanie projektu: Moje założenia projektu zostały zrealizowane. Akumulator jest zabezpieczony przed całkowitym rozładowaniem, sprzętowo oraz przez oprogramowanie. Poziom naładowania akumulatora jest pod stałą kontrolą.

  • Lubię! 2
Link do komentarza
Share on other sites

Podoba Ci się ten projekt? Zostaw pozytywny komentarz i daj znać autorowi, że zbudował coś fajnego!

Masz uwagi? Napisz kulturalnie co warto zmienić. Doceń pracę autora nad konstrukcją oraz opisem.

Dziękuję za opis nowego DIY! Właśnie zatwierdziłem ten temat, więc projekt jest już widoczny publicznie. Jeśli chcesz, aby Twój projekt wziął udział w naszej akcji rabatowej (50 zł do sklepu Botland) to upewnij się, że link do tego tematu umieściłeś w tym miejscu 🚀

Zachęcam do opisywania kolejnych projektów 🙂

 

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.