Ricaricare una batteria di Acer Aspire One e monitorarne i parametri con arduino

Capita spesso di ritrovarsi delle batterie di portatili defunti, di cui non si sa cosa farne, la cosa più semplice è spaccarla e recuperarci le celle 18650, ma se poi ci si vuole realizzare qualche progetto, sorge subito il problema di come sapere quanta % di carica ha, il tempo di ricarica, e soprattutto avere un circuito di protezione che eviti esplosioni o eventi del genere.

La prima cosa fondamentale da sapere è che la quasi totalità di queste batterie utilizza SMBus ( Simile a I2C ) ed il protocollo Smart Battery, il quale è uno standard per monitorare i parametri delle batterie nei sistemi elettronici.

Nel nostro caso lavoreremo su una batteria AL10B31.
Fortunatamente del portatile di provenienza è stato possibile reperire lo schema elettrico e quindi avere il pinout della batteria

Ricarica e utilizzo della batteria

La prima cosa interessante è il pin 3, in questo schema è collegato direttamente a massa, ma sulla scheda madre associata alla batteria in mio possesso , invece ho visto che era presente 1kOhm fra questo pin e la massa, quindi ho provveduto a collegare tale resistenza fra il pin 3 e l'8.

È necessario prestare attenzione al fatto che una volta collegato questo pin a massa tramite la resistenza da 1K , è presente la tensione della batteria sui terminali , quindi bisogna evitare di creare cortocircuiti di qualsiasi genere , in quanto , si , probabilmente sono protette anche da corto queste batterie, ma se i cavi dovessero essere sottili invece di andare in protezione, possono ustionarvi le mani.

Per iniziare la ricarica, si possono applicare 12.6 volt fra il pin 8(-) e il pin 1(+) da un alimentatore con limitazione di corrente minore di 1.5-2 ampere.

Il fatto della limitazione di corrente e del voltaggio sono cose ESSENZIALI, pena nel peggior dei casi, incendi o esplosioni.

Collegamento con arduino

Per il collegamento con arduino le cose sono leggermente più complesse invece, ma completamente fattibili.
Per poter dialogare con SMBus, è necessario usare una libreria software per I2C reperibile qui http://playground.arduino.cc/Main/SoftwareI2CLibrary .

Una volta creato lo sketch arduino , prima di includere la libreria, è necessario impostare alcuni parametri

SDA_PIN , SDA_PORT , SCL_PIN , SCL_PORT

Nel mio caso utilizzando un arduino mega 2560, ho utilizzato

#define SDA_PIN 3 

#define SDA_PORT PORTD 

#define SCL_PIN 2

#define SCL_PORT PORTD

#define I2C_SLOWMODE 1

Questi parametri corrispondono all'utilizzare il pin 19 per SCL ed il pin 18 per SDA , nel caso si utilizzi un arduino diverso qui https://spreadsheets.google.com/pub?key=rtHw_R6eVL140KS9_G8GPkA&gid=0 è possibile consultare la mappatura delle porte AVR con i pin arduino.

Lo sketch che utilizzo per monitorare i parametri è il seguente

byte deviceAddress = 11;

#define VOLTAGE 0x09

#define TEMPERATURE 0x08

#define CURRENT 0x0a

#define CAPACITY 0x10

#define TIME_TO_FULL 0x13

#define CHARGE 0x0d

void setup()

{

  

  pinMode(22,INPUT_PULLUP);

  pinMode(23,INPUT_PULLUP);

  

  Serial.begin(115200);  // start serial for output

  Serial.println(i2c_init());

  pinMode(22,INPUT_PULLUP);

  pinMode(23,INPUT_PULLUP);

  

  scan();

}

unsigned int fetchWord(byte func)

{

  i2c_start(deviceAddress<<1 | I2C_WRITE);

  i2c_write(func);

  i2c_rep_start(deviceAddress<<1 | I2C_READ);

  

  byte b1 = i2c_read(false);

  byte b2 = i2c_read(true);

  i2c_stop();

  return (unsigned int)b1|(((unsigned int)b2)<<8);

}

void scan()

{

  byte i = 0;

  for ( i= 0; i < 127; i++  )

  {

     Serial.print("Indirizzo ");Serial.print(i);

    bool ack = i2c_start(i<<1 | I2C_WRITE);  

    if ( ack )

      Serial.println("OK");

    else

      Serial.println("NO");

    i2c_stop();

  }

}

void loop()

{

  

  Serial.print("Voltaggio: ");

  Serial.println(fetchWord(VOLTAGE));

  Serial.print("Temperatura: ");

  unsigned int tempk = fetchWord(TEMPERATURE);

  float tempc = ((float)tempk)/10.0-273.15;

  Serial.println(tempc);

  Serial.print("Corrente (mA):" );

  Serial.println(fetchWord(CURRENT));

  Serial.print("Capacità (mAh):" );

  Serial.println(fetchWord(CAPACITY));

  Serial.print("Carica: ");Serial.print(fetchWord(CHARGE));

  Serial.print(" Minuti rimanenti alla carica completa: ");

  Serial.println(fetchWord(TIME_TO_FULL));

  delay(5000);

}

Questo sketch all'avvio fa una scansione del bus per trovare le periferiche e poi di default si collega alla batteria che si trova all'indirizzo 0x11.

A livello hardware, per eseguire il collegamento, è necessario collegare 2 resistenze di pullup da 10K  verso +5v sui pin SCL e SDA e collegare MBDATA e MBCLK rispettivamente con SDA ed SCL su arduino.

Per poter monitorare altri parametri, è possibile consultare la documentazione di smart battery all'indirizzo http://sbs-forum.org/specs/sbdat110.pdf

Ricordo di evitare di caricare batterie al litio in modo sperimentale senza essere presenti durante la carica.