АННОТАЦИЯ 3
Введение 6
1. Обзор систем учета запаса энергии 7
1.1. Классификация аккумуляторов 7
1.2. Системы управления и индикации заряда 8
1.2.1. Контроллеры заряда батареи: 8
1.2.2. Измерители уровня заряда 10
1.2.3. Индикаторы заряда (светодиоды, LCD, OLED) 10
1.3. Принципы оценки уровня заряда батареи 11
2.3.1. Метод измерения напряжения: 11
2.3.2. Метод калориметрии: 13
2.3.3. Методы адаптивных моделей 14
2.3.4. Гибридные методы 15
2. Выбор и обоснование аппаратных средств для системы учета энергии 17
2.1. Контроллер Arduino Nano 17
2.2. Датчик тока и напряжения INA219 18
2.3. OLED-дисплей NFP1315-61AY (SH1107) 19
2.4. Литий-ионные аккумуляторы (3S) 20
2.5. Блок управления батареей (BMS) для 3S 20
2.5.1. Описание блока управления батареей (BMS) для 3S 21
2.6. Особенности и применение в системе учета энергии: 22
2.7. Соединительные компоненты: 23
2.7.1. Макетная плата и соединительные провода 23
3. Разработка схемы системы учета энергии 24
3.1. Структурная схема подключения 24
3.1.1. Описание схемы подключения компонентов 25
3.2. Программное обеспечение для контроллера Arduino 25
3.2.1. Основные функции программы 25
4. Экспериментальные исследования системы учета запаса энергии 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 31
ПРИЛОЖЕНИЕ А 32
В современном мире мобильные роботы находят все более широкое применение в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, логистике и даже в повседневной жизни. С развитием робототехники автономность мобильных роботов стала одним из ключевых аспектов их эффективности и практической значимости. Автономность во многом определяется возможностью длительной работы без подзарядки и оптимизацией энергопотребления во время выполнения задач. В связи с этим система учета запаса энергии бортового источника питания становится критически важной для стабильного функционирования мобильного робота.
Система учета запаса энергии позволяет не только контролировать текущий уровень заряда батареи, но и прогнозировать оставшееся время работы или сигнализировать оператору о необходимости подзарядки. Точные данные о состоянии аккумулятора помогают оптимизировать маршрут робота, распределить задачи между компонентами на основе их энергопотребления и своевременно реагировать на снижение уровня заряда.
Актуальность исследования данной темы обусловлена необходимостью создания системы мониторинга уровня заряда батареи мобильного робота, которая будет включать не только точное измерение параметров питания, но и индикацию результатов на специализированном дисплее для информирования пользователя. В рамках данной выпускной квалификационной работы планируется исследовать и разработать такую систему учета запаса энергии на основе контроллера Arduino.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были изучены устройство и принцип работы систем учета запаса энергии мобильного робота.
1. Была спроектирована и собрана схема, включающая Arduino Nano, датчик напряжения и тока INA219 и OLED-дисплей для отображения параметров батареи в реальном времени.
2. Программное обеспечение для Arduino было написано с использованием библиотек для работы с датчиком INA219 и OLED-дисплеем.
3. Были проведены эксперименты с реальным питанием нагрузки, для оценки работы системы учета запаса энергии.
4. Эксперименты показали работоспособность системы учета запаса энергии.
