Данный тестер представляет собой скорее электронную нагрузку, которая производит разряд аккумулятора и по его времени считает емкость.

Основные характеристики:

1. Способный измерить емкость батареи 18650 Li-ion, Li-Polymer и Li FePO4. Подходит практически для любого типа аккумуляторов с номиналом ниже 5 В.

2. Возможность устанавливать ток разряда с помощью функциональных кнопок.

3. OLED пользовательский интерфейс

4. Ток разряда варьируется от 600мА до 1000мА

Цепь питания состоит из входного разъема mini USB с подключаемым  напряжением (5 В) и двух фильтрующих конденсаторов С6 и С8. 

Основным компонентом схемы является операционный усилитель LM358, который содержит два операционных усилителя. ШИМ-сигнал от вывода D8 Atmega328p фильтруется фильтром нижних частот (R2 и C3) и подается на первый операционный усилитель. Выход второго операционного усилителя соединен с первым операционным усилителем в конфигурации с повторителем напряжения

Второй операционный усилитель R1 и Q1 создают цепь нагрузки постоянного тока. Теперь мы можем контролировать ток через резистор нагрузки (R1), изменяя ширину импульса сигнала ШИМ.

Напряжение батареи измеряется аналоговым входом Arduino A0. Два конденсатора C4 и C9 используются для фильтрации помех, исходящих от цепи нагрузки постоянного тока, которые могут ухудшить характеристики преобразования АЦП.

Схема интерфейса пользователя состоит из двух кнопок и 0,96-дюймового OLED-дисплея I2C. Кнопки «Вверх» и «Вниз» предназначены для увеличения или уменьшения ширины импульса ШИМ. R3, R4 и R5 - подтягивающие резисторы для нажима «вверх», «вниз» и «сброса». Конденсаторы C7 и C5 используются для предотвращения дребезга контактов, а третья кнопка (RST) используется для сброса настроек.

В цепь устройства на вывод D7 подключен зуммер, который  используется для оповещения о начале и завершении теста. Зуммер рассчитан на напряжение 5В и имеет встроенный генератор. Остальные элементы схемы smd, кроме ключевого полевого транзистора, устанавливаемого на радиатор и резистора нагрузки цементного типа рассчитанного на мощность 5Вт.

Теория основана на сравнении напряжения инвертирующего (вывод-2) и не инвертирующего (вывод-3) входов операционного усилителя, сконфигурированного как единичный усилитель. Когда вы устанавливаете напряжение, подаваемое на не инвертирующий вход путем регулировки сигнала ШИМ, выход операционного усилителя открывает затвор МОП - транзистора. Когда MOSFET включается, ток проходит через R1, он создает падение напряжения, что обеспечивает отрицательную обратную связь с операционным усилителем. Он управляет полевым МОП - транзистором таким образом, что напряжения на его инвертирующих и не инвертирующих входах равны. Таким образом, ток через нагрузочный резистор пропорционален напряжению на не инвертирующем входе операционного усилителя.

Процесс замера следующий:

1. Включаем устройство к источнику питания (5В);
2. Подключаем испытуемый аккумулятор;
3. Кратковременно нажимаем кнопку RES;
4. Кнопками «вверх» и «вниз» устанавливаем ток разрядки (ступенчато от 200 mA до 1А);
5. Через 5 секунд устройство переходит в режим измерения и звучит звуковой сигнал. При этом на индикаторе запускается тайме и производится отсчет емкости аккумулятора.

Здесь батарея разряжается до порогового напряжения низкого уровня (3,2 В).

Емкость батареи (мАч) = ток (I) в мА х время (T) в часах

Из приведенного выше уравнения ясно, что для расчета емкости батареи (мАч) нам необходимо знать ток в мА и время в часах. Разработанная схема представляет собой цепь нагрузки с постоянным током, поэтому ток разряда остается постоянным в течение всего периода испытаний.

6. Окончание работы схемы сигнализируется звуковым сигналом и на экране отображается замеренная емкость аккумуляторной батареи. Для дальнейшего использования повторяем пункты 2-5.

Реализация данного продукта выполнялась в среде Arduino. Схема, печатная плата, исходный код программы и необходимые библиотеки Arduino находятся  в архиве.