一、物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中存在問題

在當(dāng)今的科技時代，物聯(lián)網(wǎng)電子產(chǎn)品的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，無論是智能家居中的各類傳感器，還是工業(yè)自動化領(lǐng)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，亦或是智能穿戴設(shè)備等，在眾多的場景中，二次電池都成為了為這些設(shè)備提供穩(wěn)定電源的重要選擇。然而，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的研發(fā)階段，如何準(zhǔn)確測試電池電量一直是一個亟待解決的關(guān)鍵問題。本方案正是為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)而精心設(shè)計的，旨在提供一種高效、精準(zhǔn)且可靠的電池電量測試方法，以助力研發(fā)人員更好地優(yōu)化產(chǎn)品性能，確保物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品在實際應(yīng)用中的穩(wěn)定運行。

二、該問題帶來的危害及影響

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備很多情況下采用可充電電池進(jìn)行供電，如果不在產(chǎn)品設(shè)計階段設(shè)計好符合實際使用場景的電池電壓測試方案，就會導(dǎo)致產(chǎn)品在交付使用過程中，無法準(zhǔn)確確認(rèn)電池狀態(tài)，從而導(dǎo)致設(shè)備在使用過程中由于電池電量不足，未及時充電而影響用戶使用。

三、解決方法

方法一

1、原理介紹

通過垃圾桶控制板上的AM21EV5 NB模組中的ADC采集引腳，偵測聚合物鋰電池的電池電壓來判斷電池電量，最終將鋰電池的電壓以圖像形式顯示在串口屏上。

偵測電池電壓的電路如下圖所示：

2、方案詳情

2.1.按照測試方案原理，設(shè)計原理圖

2.2原理圖設(shè)計

AM21EV5有兩個ADC數(shù)據(jù)采樣接口，選擇外接一個引腳，并聯(lián)電壓采樣電阻，另外一個引腳接地，這種方式稱作單端采集方式，最后，采樣電阻再外接一個濾波電容.

2.3器件選型

根據(jù)AM21EV5硬件設(shè)計手冊得知，ADC采集電壓上限為1.3V, 鋰電池滿負(fù)荷電壓為4.2V,設(shè)定采樣電阻的阻值為150KM 根據(jù)歐姆定律得知，另外一個分壓電阻的阻值：R2=(VBAT-1.3V)*R1/1.3V=334K 防止采樣電壓高于ADC電壓上限，選擇360KΩ。當(dāng)電池電壓為4.2V滿負(fù)荷時，采樣電壓最大值為1.24V ,小于1.3V.

ADC輸入阻抗較大，流入ADC的電流忽略不計，并且綜合考慮整個產(chǎn)品的休眠功耗，選擇采樣電阻的阻值為150KΩ

根據(jù)采樣精度要求，應(yīng)選擇精度為1%的電阻。

2.4PCB設(shè)計

為了避免受到干擾，ADC引腳的走線要盡量短，遠(yuǎn)離干擾源，走線包地處理。ADC引腳處的走線高亮顯示如下：

這里的走線不長，經(jīng)測試紋波電壓小于50mV，滿足要求。如下圖所示：

2.5測試

在電壓降到3.2V時，經(jīng)實際測試，系統(tǒng)無法開機，所以設(shè)定3.2V為關(guān)機電壓。參考鋰電池的放電曲線圖，以1A電流放電時，一開始放電曲線很平緩。放電到3.5V再往后一些，藍(lán)色的放電曲線呈陡崖式下降，這就是為什么電壓變得不穩(wěn)定了。見下圖藍(lán)色曲線的最右側(cè)那一段：

2.6電量顯示

根據(jù)電池放電曲線及實際測試數(shù)據(jù)，在串口屏幕上，顯示電量指示的圖片，不同圖片顯示不同電量值。對應(yīng)如下所示：

3.2V~3.5V

2.7實際測試現(xiàn)象

上圖顯示，萬用表實際測量電壓為3.71V, 串口屏電池電量顯示3格電的圖片，在實際設(shè)計電池電壓范圍內(nèi)（3.6V~3.8V）

2.8.結(jié)論

當(dāng)實際電池電壓顯示為3.5V以下，串口屏顯示1格電時，需要進(jìn)行充電動作，否則設(shè)備很快就會關(guān)機。

3、需要的測試設(shè)備或測試環(huán)境

待測控制器電路板

聚合物鋰電池

串口屏

萬用表

示波器

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審核編輯 黃宇