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标题: 最简单的单片机应用，限制锂电池充电电压范围，MSP430G2452，ADC [打印本页]

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-22 15:03
标题: 最简单的单片机应用，限制锂电池充电电压范围，MSP430G2452，ADC
先说说我遇到的问题，

有一个古老的安卓三星手机，三寸多的屏幕，淘汰以后，装一个时钟App, 挂在墙上当挂钟，黑底绿色的数字，还挺显眼的

一开始是直接插着充电器的，没过几个月电池就鼓包了，手机还是可以拆后盖子的，电池把后盖顶开了，没有电池了，手机插着充电线还不让开机，又不想买替换的电池，就把原来的电池的保护板拆下来继续用，接了一个扁平的小锂电池继续用，盖子还能盖回去

第一次想到的保护电池的办法就是定时给手机通电，用了一个闲置的机械式24小时定时器，一圈拨杆，设定好通断时间，
其中一些小问题是，通断时间设置不好，电池就会耗光，增加一些时间后，电池又会比较多比例的充满

果然，又过了几个月锂电池又鼓包了

第三次换锂电池，找不到小个头的了，就用了一个拆机聚合物锂电池，个头比较大，只好在后盖上钻孔引出电线，电池就挂在手机背后了

这次还是用了定时器一段时间，可心里总是担心电池再次鼓包，就想更好的解决这个充电问题

我手头的MSP430单片机体验包还是十多年前TI做推广，申请的免费样品

一个入门开发板，两个20脚单片机，一个MSP430G2452,一个MSP430G2553

MSP430G2452的参数差一些

我曾经用MSP430G2452做了一个电子时钟，控制LED，就简单的多了

这次要学ADC,也是第一次

先说一下，MSP430G2452最小系统，只需要一个电阻，一个电容即可，太方便了，47K电阻和1uF电容，都是接在reset脚上的

我增加的，就是3.3V供电，两个5K电阻分压取样，一个NPN三极管，加1K限流电阻，用输出控制继电器，买的现成的5V继电器模块，试用才发现模块用了PNP三极管，而且控制电压要5V，所以我只能自己增加一个NPN三极管了

自己画的电路图，不是专业的，第一次学画，用了免费的KiCAD，软件官网www.kicad.org

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3.3V供电，我是从废旧电路板上找到了，正好看到一个周围元件比较少的，电源芯片加上两个贴片电容，这回简单了，直接连电路板挖下来，我都不用自己焊接贴片元件了

继电器模块是买的，做了小改动，上面说了

取样电路要分压，因为我用的这款单片机，我用了内部参考电压2.5V, 取样的电压范围只能是0V～2.5V
锂电池电压最高4.2V, 我用两个5K电阻分压，输入电压减半

小制作用了洞洞板，把继电器模块固定上去，装了其他元件，有因地制宜，用双面胶把两个5V1A的充电器粘在上面，外面胶带固定，只能这么简陋了

[attach]1804099[/attach]

[attach]1804100[/attach]

[attach]1804101[/attach]

电池电压控制在3.8V 到 4.05V 之间

控制继电器，就跟LED开关一样简单，代码照抄

代码异常的简单

#include <msp430.h>
void longDelay(void)
{
_delay_cycles(1000000);
}
unsigned int Hi_V, Lo_V;
void main(void)
{
WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; // stop watchdog timer
P1DIR |= 0x01; // configure P1.0 as output
BCSCTL1= CALBC1_1MHZ;
DCOCTL = CALDCO_1MHZ;
// Set Ref as internal 2.5V, ADC10ON, enable interrupt
ADC10CTL0 = SREF_1 + ADC10SHT_2 + REFON + REF2_5V + ADC10ON + ADC10IE;
_delay_cycles(30); // Delay to allow Ref to settle
ADC10CTL1 = INCH_5|SHS_0|ADC10DIV_0|ADC10SSEL_0|CONSEQ_0;
ADC10AE0 |= BIT5; // Set P1.5 as A5 input , INCH_5
P1DIR |= BIT5; // Set P1.5 to output direction
Hi_V=828; //1023*4.05/2/2.5 = 828
Lo_V=777; //1023*3.8/2/2.5 = 777
while(1)
{
ADC10CTL0 |= ENC+ ADC10SC; // Sampling and conversion start
__bis_SR_register(CPUOFF + GIE); // LPM0, ADC10_ISR will force exi
if (ADC10MEM < Lo_V) P1OUT = 0x01;//LED ON
if( ADC10MEM > Hi_V ) P1OUT = 0x00; //LED off
longDelay();
}
}
// ADC10 interrupt ** routine
#pragma vector=ADC10_VECTOR
__interrupt void ADC10_ISR (void)
{
__bic_SR_register_on_exit(CPUOFF); // Clear CPUOFF bit from 0(SR)
}

复制代码

做完用上，发现手机显示电池范围大约在50%~70%，
经过测量，才知道是锂电池已经老了，内阻大，充电的时候，电池电压会上升0.1V, 所以充电电压限制应该再提高一些，关闭充电后，电池电压才会接近4.05V

懒得再拆芯片重新改程序了，就在分压电阻上做调整了，找了一个329欧姆的电阻，加在分压电路的上端，提高了电压上限，当然同时电压的下限也跟着提高了

最后，手机显示电池的电压范围大约是60%到80%

希望这个小制作能够避免电池再鼓包吧

感谢各位看官耐心看完，欢迎指导

作者: 2545889167 时间: 2023-4-22 15:18
为啥要控制220V端啊，这样不是很危险，而且还要两个充电器。
你用一个充电器，5V出来给单片机，再用MOS管或者继电器控制通断给充电就好啦呀

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-22 15:38
记录了一下最后效果，用了电池内阻测试器的电脑记录软件

[attach]1804160[/attach]

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-22 15:40

2545889167 发表于 2023-4-22 15:18
为啥要控制220V端啊，这样不是很危险，而且还要两个充电器。
你用一个充电器，5V出来给单片机，再用MOS管或 ...

这不是懒得拆充电器了么，反正手头闲置的5V充电器很多

想着做的这东西，体积也不算大，胶带缠两圈，也足够绝缘了吧

作者: gl542400 时间: 2023-4-22 16:09

充90电用50有时间就补电了。深度100-20=80%大差度放电损耗快。

作者: coverme 时间: 2023-4-22 17:29
有其他的办法么

作者: mmxx2015 时间: 2023-4-22 18:07
直接用充电管理芯片控制不就行了？

作者: wpll 时间: 2023-4-22 18:21
为什么不直接用一个大的电容代替电池体积不怕就可以话说大电容比这俩充电器体积小吧

作者: hshike 时间: 2023-4-22 20:09
也想改，买了一个法拉电容替换电池端，只是旧手机有时候不会充电，目前暂时还没找到办法

作者: jxf269 时间: 2023-4-22 20:10
你这个虽说是废物利用，但也太不环保了。
还是再学点别的吧，若是有root权限，或者可以刷修改版的boot.img还能开机，完全可以注册个服务，监控电池电压，让他在3.7伏开始充电，4.1伏停止充电，或者直接安装相应功能的APP，这样节能还环保。
至于咋加这个服务或者用啥APP，我早就忘了，可以问问chatGPT，了解一下

作者: myd23 时间: 2023-4-22 20:16
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 01:29

wpll 发表于 2023-4-22 18:21
为什么不直接用一个大的电容代替电池体积不怕就可以话说大电容比这俩充电器体积小吧 ...

还是手头没有你说的这东西，我也不了解，想出来的办法都很有限

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 01:30

jxf269 发表于 2023-4-22 20:10
你这个虽说是废物利用，但也太不环保了。
还是再学点别的吧，若是有root权限，或者可以刷修改版的boot.img ...

没有安卓开发的经验，从头学比单片机复杂多了把

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 01:31

mmxx2015 发表于 2023-4-22 18:07
直接用充电管理芯片控制不就行了？

关键是不会啊，不知道怎么直接控制手机的充电管理芯片

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 01:39
我用的安卓手机系统是12，还可以用automate app加上ifttt加上TP-link智能插座来控制，充电到了80%自动停止充电

可惜这一套设置在旧的安卓手机上实现不了，就是因为系统版本太低了，装不上automate app

作者: mmxx2015 时间: 2023-4-23 03:50

pcdoctor 发表于 2023-4-23 01:31
关键是不会啊，不知道怎么直接控制手机的充电管理芯片

我的意思是把电池与手机的连接断开，接入充电控制电路，从充电电路输出引线到手机电池触点上。

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 04:11

mmxx2015 发表于 2023-4-23 03:50
我的意思是把电池与手机的连接断开，接入充电控制电路，从充电电路输出引线到手机电池触点上。 ...

你说的这个主意也不错，只是我没有任何充电控制电路的基础，这么做对我来说难度更大了

作者: kkstun 时间: 2023-4-23 08:33
既然用adc ，你可以去在充电线路里串联个采样电阻，去测充电电流，如果电流大就充电，等到冲到90%变成涓流小电流就断开充电，隔一段时间再充电检测，这样应该更简单合理？

作者: dianziguan 时间: 2023-4-23 08:57
本帖最后由 dianziguan 于 2023-4-23 08:59 编辑

楼主的做法很有技术含量，但感觉是高射炮打蚊子。
我研究过这个问题，两个解决办法：一是和拆掉电芯后，usb口电源脚和保护板电源脚之间串一个二极管；二是把电芯换成超级电容。

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 11:13

dianziguan 发表于 2023-4-23 08:57
楼主的做法很有技术含量，但感觉是高射炮打蚊子。
我研究过这个问题，两个解决办法：一是和拆掉电芯后，usb ...

你串联一个二极管，可是锂电池需要充电和放电，双向电流，二极管是怎么实现的呢？

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 11:15

kkstun 发表于 2023-4-23 08:33
既然用adc ，你可以去在充电线路里串联个采样电阻，去测充电电流，如果电流大就充电，等到冲到90%变成涓流 ...

我理解的，如果要通过测量采样电阻的电压来测试电流，应该需要一个放大电路吧，否则采样电阻两端的电压变化太小

作者: kkstun 时间: 2023-4-23 14:12

pcdoctor 发表于 2023-4-23 11:15
我理解的，如果要通过测量采样电阻的电压来测试电流，应该需要一个放大电路吧，否则采样电阻两端的电压变 ...

是的要求不高就是lm358吗。

作者: kpj001 时间: 2023-4-23 14:51
能开盖从电池位置引线出来采样，那么直接供4V电压就完事。

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 15:35

kkstun 发表于 2023-4-23 14:12
是的要求不高就是lm358吗。

我完全是个业余的，你说的这个，我还要花时间去认识一下，如果用在我的电路里，还要更多的知识储备

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 15:38

kpj001 发表于 2023-4-23 14:51
能开盖从电池位置引线出来采样，那么直接供4V电压就完事。

你的建议真的是太对了，我已经被5V充电器给洗脑了，我下一步就是改装一个4V的电源，来替换掉这个单片机的作品，这样，这个单片机就可以做别的事情了

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 15:43

kpj001 发表于 2023-4-23 14:51
能开盖从电池位置引线出来采样，那么直接供4V电压就完事。

我首先想到的就是5V电源串联二极管，就可以降压，只是一个二极管，正向压降不够用，两个二极管，压降有太多了，不能凑到4V

作者: kpj001 时间: 2023-4-23 15:48

pcdoctor 发表于 2023-4-23 15:43
我首先想到的就是5V电源串联二极管，就可以降压，只是一个二极管，正向压降不够用，两个二极管，压降有太 ...

一个两个都能用，手机就不开机了？真的追求精准，一个硅一个锗

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 15:52

kpj001 发表于 2023-4-23 14:51
能开盖从电池位置引线出来采样，那么直接供4V电压就完事。

立刻动手在拆机二极管里面找，结果还真的很幸运，找了两个二极管串联，压降1.04V，算是比较完美的

作者: dianziguan 时间: 2023-4-23 16:14

pcdoctor 发表于 2023-4-23 11:13
你串联一个二极管，可是锂电池需要充电和放电，双向电流，二极管是怎么实现的呢？ ...

https://www.mydigit.cn/thread-344779-1-1.html

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 16:51
本帖最后由 pcdoctor 于 2023-4-23 17:04 编辑

找了一个5V电源，输出电压是4.94V, 三个二极管串联，压降到了3.92V

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 16:57
手机显示电量62%, 应该是永远就是这样了，电池只要不鼓包，可以用好多年了

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 16:58
我所担心的一件事情，就是如果停电一段时间后，电池电压下降了，再来点，岂不是会有很大的充电电流么？这样会不会有危险？

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 17:00
我的理解，电源输出标了1.2A，如果电流变大了，最多也就是1.2A，电池电压迅速升到了3.92V电流就应该会很小了，只是手机本身的耗电量

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 17:54
我现在用的电池包，没有保护板，我还是换一个有保护板的，更加安心一点，万一电源出现异常，保护板还可以保护一下锂电池包

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 18:23
二极管测量出的压降，和在电路中的压降是不一样的啊，

两个二极管串联，测量的压降是1.04V, 结果实际串在电路中，有电流通过的压降是1.4V,电流大约100mA而已

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 18:29
电源空载4.94V,接了负载，就只有4.88V了

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 18:49
200mA电流，在导线上的电压降还是在电源一端，测量时4.04V, 电池两端测试3.92V，电线上消耗0.12V

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 18:52

pcdoctor 发表于 2023-4-23 18:29
电源空载4.94V,接了负载，就只有4.88V了

4.88V测试的时候，屏幕灭掉了，
屏幕点亮，电源输出只有4.80V了

现在只用一个二极管，观察一下时间长了电池电压会稳定在多少V

作者: wwb2002 时间: 2023-4-23 19:27
还有一个办法，如果本来电池最高能到4.2v，找一个限制电压4.35v的聚合物电池代替即可

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-23 22:29
折腾的最后结果出来了，

先是更换了一个小容量带保护板的锂电池，标300mAh

充电器，空载电压4.94V

亮屏测试，电源端测试4.80V

二极管压降0.7V

电线压降0.1V

最后电池电压稳定在4V，完美，电池电量显示70%

这是折腾过程监控电池电压的过程

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作者: lmn2005 时间: 2023-4-24 08:11

pcdoctor 发表于 2023-4-22 15:38
记录了一下最后效果，用了电池内阻测试器的电脑记录软件

还具备电池内阻测试器，看来楼主对电池方面的研究挺专业的。

作者: pcdoctor 时间: 2023-4-24 08:18

lmn2005 发表于 2023-4-24 08:11
还具备电池内阻测试器，看来楼主对电池方面的研究挺专业的。

电池也没几个，仅仅是当作买一个玩具而已，如果不是有连接电脑记录电压的功能，早就吃灰了

作者: kkstun 时间: 2023-4-24 08:26
如果能开后盖接线出来，就没必要接锂电池了，充电器+电容即可。

作者: 人艰不拆了 时间: 2023-4-24 08:51
哈哈，不错，起码学习到了知识了

作者: 忘情居士 时间: 2023-4-25 08:36
电池换个大电容，或者法拉电容，就不怕鼓包了，一直插着电用。或者外接充电电路，比如TP4056充电，在电池端串联一个肖特基二极管，这样电池始终保持在3.9V左右。感觉这样改都比电池在充电放电循环来的寿命长

作者: myselfsky 时间: 2023-5-22 13:20
楼主会折腾，玩出花来了！

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