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30 分钟

使用BQ29200和ATmega328P为锂离子电池建立过压保护

保护您的锂离子电池

Balancer 3 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

Balancer 3 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

确保您的电池免受电压尖峰和浪涌的影响,提供最高的安全性和保护。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Balancer 3 Click基于德州仪器的BQ29200,这是一个带有自动电池平衡的两串锂离子电池电压保护装置。它包括所有必要的组件,以确保BQ29200的正常功能并保持监控精度。Balancer 3 Click板上有两个独立的电池连接器和一个输出电压螺钉端子,以确保外围设备的直接连接,从而易于使用。BQ29200可以在两种不同的模式下运行:内部电池平衡模式和外部电池平衡模式。当使用内部电池平衡模式时,BQ29200可以处理高达15mA的平衡电流。尽管这对

许多用例已经足够,但此Click板在外部电池平衡模式下运行,其中使用外部MOSFET来调节平衡电流。更准确地说,一个N型MOSFET连接在电池的正极和中点之间,一个P型MOSFET连接在电池的中点和地之间。电阻R3串联连接在电池和MOSFET的中点之间,因此限制了最大平衡电流,默认情况下约为350mA。两串电池组中每个电池的电压与内部参考电压进行比较。如果任一电池达到过压状态,BQ29200设备将启动一个定时器,该定时器提供与CD引脚上的电

容成比例的延迟。在内部定时器到期后,OUT引脚从低电平变为高电平。因此,bq29200的OUT引脚连接到mikroBUS™插座的INT引脚,允许用户在电池过压的情况下编写所需的中断程序,并使用mikroBUS™的CS引脚关闭设备。该Click板只能在3.3V逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板配备了一个库,包含函数和示例代码,可用作进一步开发的参考。

Balancer 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

锂聚合物电池是那些需要可靠且持久电源的设备的理想解决方案,同时强调了移动性。其与mikromedia板的兼容性确保了无需额外修改即可轻松集成。电池输出电压为3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,电池容量为2000mAh,能够储存大量能量,提供长时间的持续电力。此功能减少了频繁充电或更换的需求。总体而言,锂聚合物电池是一种可靠且自主的电源,非常适合需要稳定和持久能源解决方案的设备。您可以在我们的产品中找到更多种类的锂聚合物电池。

Balancer 3 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Enable
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Balancer 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

此库包含Balancer 3 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • balancer3_enable_cell_balance - 电池平衡使能功能

  • balancer3_check_overvoltage_cond - 过压条件检查功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Balancer 3 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is device for 2-series cell lithium-ion battery.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes device coummunication and enables cell balancing.
 * 
 * ## Application Task  
 * Checks if overvoltage is occured and disables cell balancing. 
 * If overvoltage doesn't occur it enables cell balancing.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "balancer3.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static balancer3_t balancer3;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    balancer3_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    balancer3_cfg_setup( &cfg );
    BALANCER3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    balancer3_init( &balancer3, &cfg );
         
    balancer3_enable_cell_balance( &balancer3, BALANCER3_CELL_BALANCE_EN );
    log_printf( &logger, "* Normal operation - Cell balance enabled *\r\n" );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    static uint8_t old_ov_state = 0;
    uint8_t ov_state = balancer3_check_overvoltage( &balancer3 );
    if ( old_ov_state != ov_state )
    {
        old_ov_state = ov_state;
        if ( BALANCER3_OV_COND_NOT_DETECTED == ov_state )
        {
            log_printf( &logger, "* Normal operation - Cell balance enabled *\r\n" );
            balancer3_enable_cell_balance( &balancer3, BALANCER3_CELL_BALANCE_EN );
        }
        else
        {
            log_printf( &logger, "* Overvoltage condition - Cell balance disabled * \r\n" );
            balancer3_enable_cell_balance( &balancer3, BALANCER3_CELL_BALANCE_DIS );
        }
    }
    Delay_ms ( 1 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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