ساخت سیستم هشدار باتری LiPo با آردوینو و بازر: از ولتاژ ایمن تا Cut-Off (فارسی)

باتری LiPo و خطر تخلیه بیش از حد چیست؟ (برای مبتدی)

باتری‌های LiPo (Lithium Polymer) برای پهپاد، RC Car و UGV به دلیل وزن سبک و انرژی بالا بسیار محبوب هستند. اما این باتری‌ها به تخلیه بیش از حد بسیار حساسند. اگر ولتاژ هر سلول زیر ۳.۰V برسد، باتری به طور دائمی آسیب می‌بیند و ممکن است آتش بگیرد.

محدوده ایمن هر سلول LiPo: ولتاژ پر = ۴.۲V، ولتاژ نام‌اسمی = ۳.۷V، حداقل مجاز = ۳.۵V، خط قرمز = ۳.۳V. یک باتری 3S (سه سلول) بین ۹.۹V تا ۱۲.۶V کار می‌کند. سیستم هشدار ولتاژ این مقادیر را پایش می‌کند و در مواقع خطر هشدار می‌دهد.

یک مقسم ولتاژ (Voltage Divider) ساده با دو مقاومت می‌تواند ولتاژ ۱۲.۶V را به ۵V کاهش دهد تا Arduino آن را بخواند — و ما از این مدار ساده برای اندازه‌گیری دقیق ولتاژ باتری استفاده می‌کنیم.

محصولی که می‌سازید

یک هشدار ولتاژ باتری LiPo که ولتاژ فعلی را روی OLED نمایش می‌دهد و در ولتاژ خطر بازر می‌زند.

زمان ساخت: ۱.۵ تا ۲.۵ ساعت
هزینه: ۲۵۰ تا ۴۰۰ هزار تومان
سازگار با: 2S تا 6S LiPo

محاسبه مقسم ولتاژ برای 3S


// فرمول: V_out = V_in × R2 / (R1 + R2)
// هدف: 12.6V → 3.15V (کمی زیر 3.3V رفرانس Arduino)

// برای 3S LiPo (حداکثر 12.6V):
// R1 = 30kΩ,  R2 = 10kΩ
// V_out = 12.6 × 10 / (30+10) = 3.15V ✓

// برای 4S LiPo (حداکثر 16.8V):
// R1 = 47kΩ,  R2 = 10kΩ
// V_out = 16.8 × 10 / (47+10) = 2.95V ✓

// ضریب تبدیل برای 3S:
// V_bat = ADC_read × (5.0/1023.0) × (30+10)/10
// = ADC_read × 5.0 / 1023.0 × 4.0

کد Arduino


#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

Adafruit_SSD1306 oled(128, 64, &Wire, -1);

const int  VOLT_PIN  = A0;
const int  BUZZ_PIN  = 9;
const float R_RATIO  = 4.0;    // (R1+R2)/R2 = 40k/10k
const float VREF     = 5.0;
const int   CELLS    = 3;

// آستانه‌های هشدار
const float WARN_V   = 3.65;   // هشدار اول (ولتاژ/سلول)
const float ALARM_V  = 3.5;    // هشدار دوم — بیپ سریع
const float CUTOFF_V = 3.3;    // قطع — بیپ ممتد

void setup() {
  pinMode(BUZZ_PIN, OUTPUT);
  oled.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  oled.clearDisplay(); oled.setTextColor(WHITE);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(VOLT_PIN);
  float vBat = raw * (VREF / 1023.0) * R_RATIO;
  float vCell = vBat / CELLS;

  oled.clearDisplay();
  oled.setTextSize(2); oled.setCursor(0, 0);
  oled.print(vBat, 2); oled.println("V");
  oled.setTextSize(1); oled.setCursor(0, 20);
  oled.print("Per Cell: "); oled.print(vCell, 3); oled.println("V");

  if (vCell <= CUTOFF_V) {
    oled.setCursor(0, 40); oled.print("!! CRITICAL !!");
    tone(BUZZ_PIN, 2000);  // بیپ ممتد
  } else if (vCell <= ALARM_V) {
    oled.setCursor(0, 40); oled.print("! LOW BATT !");
    tone(BUZZ_PIN, 1500, 200); delay(300);  // بیپ سریع
  } else if (vCell <= WARN_V) {
    oled.setCursor(0, 40); oled.print("Batt Warning");
    tone(BUZZ_PIN, 1000, 100); delay(1000);  // بیپ آرام
  } else {
    noTone(BUZZ_PIN);
  }

  oled.display();
  delay(500);
}

چک‌لیست تست

تست	نتیجه
ولتاژ OLED با مولتی‌متر تطابق دارد؟	≤ ±۰.۱V
در ۱۱V (3.67V/cell) هشدار می‌دهد؟	بله — بیپ آرام
در ۱۰.۵V (3.5V/cell) بیپ سریع؟	بله
در ۹.۹V (3.3V/cell) بیپ ممتد؟	بله

باتری LiPo و خطر تخلیه بیش از حد چیست؟ (برای مبتدی)

محصولی که می‌سازید

محاسبه مقسم ولتاژ برای 3S

کد Arduino

چک‌لیست تست

ویدئوهای آموزشی

منابع بیشتر