[resolvido] Testador de Li-ion (18650) - 4051 / tp4056 - Problema

Olá pessoal, tudo bem?

A um tempo atrás eu resolvi imprimir algumas placas. Até ai, tudo certo.

Fiz o projeto enviei, foi processado, enviado, recebi e agora estou testando e estou parcialmente contente.

Algumas placas, durante a fase de projeto, coloquei na protobard para testar cada detalhe e verificar todos os possíveis problemas, entretanto, existiram algumas que não foram testadas, tornando-se produções 100% teóricas.

Dentre elas, desenvolvi uma plaquinha para me ajudar com dados sobre baterias de li-ion. Então vamos lá.

Objetivo:

1- Carregar até 3 baterias individualmente

2- Obter informação de carga

3- Obter informação de temperatura

Métodos:

- p/ objetivo 1: através de módulos com o tp4056.

- p/ objetivo 2: através da descarga da bateria, utilizando um resistor de 5r e 10w.

- p/ objetivo 3: sensor de temperatura ds18b20

Visualização das informações:

- Tela TFT LCD 1.8"

- 3 Leds RGB

Lista dos materiais utilizados e seu objetivo:

A) 3x 74hc595: Acionar leds, mosfets e alternar o controle do cd4051.

B) 1x 74hc165: Teclado de 6 botões apenas.

C) 1x CD4051:  "expandir" portas de entrada analógica (multiplexando) 

D) 1x Esp8266 (módulo): controle geral e cálculos

E) 3x Resistor 5r 10W:  Dreno das baterias

F) 6x IRF540n: chave para acionar "dreno" ou "recarga"

    *Para dreno, o mosfet se ligará com o resistor

    * Para recarga, o mosfet ligará a alimentação do tp4056

G) um monte de resistores

H) 1x cap. 470uf eletrolítico: Produzir um efeito de esmaecer ao desligar o brilho da tela.

I) 1x cap. 1000uf eletrolítico: Força do hábito (está ligado ao +5v, que alimenta a placa)

Segue imagem em 3D da placa:

Imagem do circuito no proteus:

Imagem do esquema.

obs- a imagem está com uma resolução muito grande, recomendo fortemente a abrir em uma nova janela.

obs- Em anexo está o arquivo do proteus e o gerber, caso seja necessário.

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

Placa chegou, soldas prontas, conectores no lugar, então inicia o teste por etapas.

---Status---

1) Tela de LCD. Funcionando perfeitamente

2) 74hc595: Não funcionou

3) devido ao 74hc595 não funcionar, o 4051 não pode ser testado.

4) devido ao 74hc595 não funcionar, os irf540n não pode ser testado adequadamente.

5) devido ao 74hc595 não funcionar, o tp4056 não pode ser testado com a placa.

6) 74hc165. Funcionando perfeitamente.

Vale lembrar que, devido a um planejamento equivocado, só posso upar o código se o controlador ou o 74hc165 estiver fora da placa, pois o pino "data" do 165, está conectado ao RX, impossibilitando a boa comunicação do a serial.

Quanto ao código, também em anexo, existem 3 pontos que estou utilizando para definir os ci's, por completo, como alto ou baixo (linha 13, 17 e 22), meus resultados estão sendo o seguinte:

74hc595 C = 0 // Off

74hc595 B = 0 // off

74hc595 A = 1 // ON

Resultado: Apenas "A"  ativo.

74hc595 C = 0 // OFF

74hc595 B = 1 // on

74hc595 A = 1 // on

Resultado: A, B e C ativos (deveria ser apenas A e B)

74hc595 C = 0 // OFF

74hc595 B = 1 // on

74hc595 A = 0 // on

Resultado: B e C ativos (deveria ser apenas B)

74hc595 C = 0 // OFF

74hc595 B = 1 // on

74hc595 A = 0 // on

Resultado: NENHUM ativo (Deveria ser apenas C)

obs- na postagem seguinte, irei fazer a lista completa.

Bibliotecas utilizadas:

TFT eSpi: https://github.com/Bodmer/TFT_eSPI

Problemas já encontrados e "resolvido":

Acionamento dos leds.

Existiu uma falha no projeto, onde realizei os links de forma errada. O link deve ser feito através de 1 "apelido" em 2 ou mais terminais distintos. Entretanto, errei o apelido, isto é:

LedR1 (em um terminal) e Led_R1 (em outro terminal), desta forma, os leds ficaram conectados ao resistor, mas os resistores não possuem qualquer conexão no segundo terminal.

Solução: Puxa um fio e solda, por baixo da placa. Fim.

Problemas pendentes

-74hc595 que não funciona como deveria.

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Anexos

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Respostas a este tópico

ok Rasteiro.

      Irei preparar uma figura/diagrama  no Visio, que permita facilmente se visualizar e entender as anomalias que o Tiago descreveu, e que foram confirmadas pelas medições que eu solicitei a ele.

      O Tiago me enviou uma msg no Skype,  e pelo que entendi, ele aplicou as técnicas que sugeri, e com isso as anomalias desapareceram. Então isto confirma novamente a origem das mesmas. Como dito, irei em breve descrever sobre isso,  usando um diagrama para facilitar a explicação e o entendimento da questão.

      São dois problemas. O que está relacionado à tensão de 0.73V, é um tanto sutil.  Mas o que está relacionado à tensão de 2.84V, é ainda muito mais sutil e bastante difícil de perceber.  Então um diagrama irá ajudar muito para se visualizar estas anomalias.

      abrçs,

      Elcids

olá a todos.

      Este post se refere àquela anomalia descrita pelo Tiago, especificamente a que ele retira a Bateria, e a reconecta novamente, e em seguida ele mede usando um Multímetro na escala DC, uma tensão de ~ 0.7 Volts  na alimentação do módulo Relé.  A outra anomalia, quando a Bateria está conectada e então ele desconecta a Fonte de alimentação, terá que ser descrita em outro post, para não misturar as coisas.

      O vídeo e a sequência de figuras a seguir, descreve como a anomalia ocorre.

      Um arquivo impresso em PDF mostra isso também, tornando possível dar "zoom" para ver mais  detalhes.

      O arquivo é este:  "anomalia TP4056 ( 0.73V )"

      O vídeo está a seguir:

      E as figuras seguintes também mostram a ocorrência do problema.  Mas para entendimento,  as figuras devem ser visualizadas na sequência que aparecem a seguir:

(clique na figura para "zoom")

(clique na figura para "zoom")

(clique na figura para "zoom")

(clique na figura para "zoom")

(clique na figura para "zoom")

(clique na figura para "zoom")

(clique na figura para "zoom")

(clique na figura para "zoom")

      Como o vídeo,  o arquivo PDF,  e as figuras tem texto descrevendo a sequência que leva à ocorrência da anomalia,  não irei acrescentar descrições adicionais aqui.

      Mas caso alguém tenha alguma dúvida,  não deixe de perguntar.

      abrçs,

      Elcids

ah esqueci de postar algumas figuras, que ajudam a elucidar para aqueles que não conhecem o MUX CMOS 4051.

      A figura seguinte mostra o diagrama interno do 4051, onde é possível visualizar o arranjo das 8 Chaves Analógicas  (ou "Transmission Gates") ligadas na configuração MUX:

(clique na figura para "zoom")

      O símbolo comumente usado para estas Chaves Analógicas  pode ser visualizado na figura a seguir, que mostra também o Sinal de Controle Digital que permite ligar ou desligar a Chave. Um nível lógico "1" ("HIGH")  no Controle Digital,  liga a Chave.

(clique na figura para "zoom")

      Observar que a chave estando ligada, é sempre "bidirecional", ou seja:  se comporta como um Resistor.  Neste caso, a  impedância "ON" varia com a alimentação, mas a 5V, essa impedância fica entre 300 a 500 Ohms.  Já quando a chave está desligada,  a impedância "OFF" é da ordem de Giga Ohms.

      A figura seguinte mostra o circuito interno de uma Chave:

(clique na figura para "zoom")

      Notar que a área marcada na cor azul,  corresponde ao circuito da Chave em si.  Observar também os Diodos de Proteção nos pinos analógicos da Chave,  e que nunca devem ser ignorados.

      A figura seguinte resume a Chave de forma bem simplificada, mas salientando os Diodos de Proteção:

(clique na figura para "zoom")

      Obs.:   na realidade,  praticamente todos os pinos de sinais digitais dos Circuitos CMOS (sejam 40xx  ou 74HCxx, ou mesmo de outros CIs mais complexos como Processadores)  tem esses circuitos de Proteção via Diodos.  A maioria tem uma configuração como a mostrada para o 4051.  Então,  é sempre bom se lembrar disso quando desligamos parte da alimentação de um Sistema mas deixamos ligadas outras partes.  Então já sabe o que pode ocorrer.

      E notar que o Diodo de Proteção ligado ao GND (ou VSS), é para tensões negativas que podem aparecer nos pinos digitais (essas tensões aparecem ou devido a comutações, ou devido à "alguém" que as injetou ali).

      Tecnicamente,  se diz que estes Diodos limitam a tensão nos pinos praticamente dentro dos "Rails de Alimentação"  do CI.

      abrçs,

      Elcids

e concluindo sobre a resolução desta "anomalia" de 0.7V:

      No circuito do Tiago,  a forma ideal de impedir o fluxo de corrente pelos Diodos de Proteção do 4051,  é acrescentar um Resistor em série com o sinal conectado ao pino da Chave do MUX.  Veja:  um Resistor entre 100 Ohms e 1K  já  limita suficientemente a corrente que pode fluir pelo Diodo interno, e sem "disparar"  a proteção provida pelo DW01A da placa do TP4056.  Claro, cada pino de Chave Analógica usada, deve ter seu Resistor.

      Mas como a placa do Tiago já estava toda pronta,  ele preferiu usar outra forma que sugeri para impedir o fluxo da corrente pelos Diodos de Proteção.  Isso consistiu em acrescentar um Diodo no pino VDD do 4051, estando este Diodo ligado no sentido da alimentação normal funcionar (ou seja, o Anodo do Diodo é ligado na linha de alimentação,  e o Katodo é ligado ao pino VDD do 4051).  O ideal é usar um Diodo tipo "Schottky", mas como o Tiago não tinha, ele usou um 1N4148 (pode ser usado, já que é um "Diodo de Sinal").  Embora isso reduza ligeiramente a tensão de alimentação do CI (redução entre 0.2V a 0.5V dependendo do tipo do Diodo), não causa nenhum mal funcionamento.

      Ele fez isso,  e a anomalia dos 0.7V não mais ocorreu, devido ao bloqueio da corrente.  Mas essa é uma "solução" que deve ser evitada,  e melhor seria a solução com os Resistores em série com os pinos usados (mesmo que isso ocupe mais área na placa e mais componentes usados).

      E imagino também que tenha ficado esclarecido o porque a tensão de 0.7V não ter relação alguma com o divisor de tensão no pino "A0" da placa NoneMCU.   Aquilo foi uma infeliz coincidência numérica,  e na verdade nem ocorre,  uma vez que como visto, a tensão média no pino "A0" quando a anomalia ocorre  e  quando aquele canal do MUX está selecionado,  é de cerca de 1.35V, o que resulta ter outra tensão completamente diferente no pino do ADC do ESP8266.

      Ainda a tempo:   porque tratar essa anomalia?  Resposta:  quando ocorrem os picos de corrente devido à conexão da Bateria, e também de forma cíclica como foi demonstrado,  esses picos são de alta intensidade, facilmente passando de 1A.  Então com o tempo, isto vai deteriorando os circuitos internos do 4051 (ou outro CI onde isto ocorra), já que há um instantâneo de dissipação por efeito Joule (calor). Assim, em algum momento futuro, o CI poderá "pifar" de vez (isto ocorre bastante por aí, sem as pessoas se darem conta do motivo,  e pior:  se isso fosse um Equipamento Médico, já sabem o que poderia ocasionar).

      abrçs,

      Elcids

Antes de mais nada, quero agradecer, principalmente a paciência do Elcids, pois ainda que ele tenha resumido a nossa conversa aqui, de forma bem simples, mas ele acabou levando umas 5 horas num bate-papo pelo skype (tenho minhas dificuldades as vezes para compreender) para que meu entendimento fosse possível e o problema fosse solucionado.

Vou aproveitar ainda e alterar o nome do tópico, e adicionar um "4051 tp4056", pois ainda que muitos aqui tenham conhecimento deste tipo de problema e solução, mas tenho 99,99% de certeza que outros leigos, assim como eu, poderão pesquisar sobre estes dois componentes, então, assim como vários outros tópicos, este se tornará também uma ótima ferramenta para busca.

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