Измеритель емкости аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

В процессе эксплуатации аккумуляторы постепенно теряют емкость. Оценить реальное состояние аккумулятора и сделать выводы о целесообразности его дальнейшего использования позволяет прибор, описание которого приведено в статье.

Для контроля состояния аккумулятора пользователю доступны всего несколько параметров: напряжение на его выводах без нагрузки, внутреннее сопротивление, напряжение на выводах при определенной нагрузке и его изменение во времени. Последний параметр ассоциируют с емкостью аккумулятора (ее обозначают латинской буквой С). У аккумуляторов, предназначенных для питания радиоэлектронных устройств, емкость принято оценивать в ампер-часах (А·ч) или миллиампер-часах (мА·ч) как время, за которое напряжение на Ni-Cd/Ni-MH аккумуляторе при разрядке его стабильным током уменьшается до 1 В. Выбор такого значения в какой-то мере условен, но не случаен. Считается, что к этому моменту аккумулятор успевает отдать примерно 90% запасенной в нем энергии, а скорость уменьшения напряжения на аккумуляторе заметно возрастает. Следует отметить, что определенная таким образом емкость аккумулятора зависит от выбранного тока разрядки. Эта зависимость заметно ослабевает только при его значениях меньше 0,5С.

Измерять емкость аккумулятора удобно в устройстве, способном разряжать его стабильным током до 1 В. Схема возможного варианта такого устройства, предназначенного для проверки аккумуляторных батарей из шести или семи Ni-Cd/Ni-MH аккумуляторов, изображена на рис. 1. Его основа - интегральный таймер КР1006ВИ1 (DA1). Он содержит два компаратора (верхнего и нижнего уровней), триггер, выходной каскад и разряжающий транзистор. Выводы 5 и 6 - входы компаратора верхнего уровня. Напряжение на первом из них задано внутренним делителем микросхемы и равно 2/3 напряжения питания микросхемы, на втором - резистивным делителем R1 - R3, который питается от стабилизированного источника +9 В.

Как видно, питание на микросхему поступает через разъем Х1 от проверяемой аккумуляторной батареи. Если она состоит из шести элементов, компаратор должен сработать при напряжении 6 В, а если из семи (например, батарея "Ника" и ей подобные) - при 7 В. Следовательно, напряжение на выводе 6 DA1, заданное делителем R1 - R3, в первом случае должно быть равно 4, а во втором - 4,67 В. Эти значения нуждаются в уточнении, так как зависят от параметров внутреннего делителя конкретного экземпляра микросхемы. Для определенности в дальнейшем рассматривается вариант устройства для аккумуляторной батареи "Ника".

Пока напряжение аккумулятора выше 7 В, на выходе таймера (вывод 3) присутствует высокий уровень (примерно на 1,5 В ниже текущего значения напряжения питания). Разрядный ток складывается из тока нагрузки (его поддерживает неизменным стабилизатор тока на полевом транзисторе VT1) и тока, потребляемого самой микросхемой (около 5 мА). Устанавливать суммарный ток более 30 мА нежелательно. В авторском варианте он выбран равным 20 мА. Это позволяет разряжать аккумуляторную батарею "Ника" током 0,2С, что, с одной стороны, сокращает время разрядки вдвое (примерно до 5 ч), а с другой - не "уменьшает" заметно емкости проверяемой батареи (при разрядке током 1С она может оказаться на 30 % ниже, чем при слаботочной разрядке).

Нагрузкой служат резистор R4 и светодиод HL1. Свечение последнего информирует о том, что идет процесс разрядки аккумулятора и уровень 7 В еще не достигнут. Поскольку номинальный ток через светодиод АЛ307БМ - 10 мА, "избыток" стабилизированного тока (5 мА) течет через резистор R4.

Если необходим больший разрядный ток, устройство дополняют транзистором VT2 с резистором R6 (изображены штриховыми линиями). Ток через эту цепь будет стабильным, поскольку напряжение на базе транзистора практически постоянно (известно, что прямое падение напряжения на светодиоде в области рабочих токов изменяется мало). Ток в цепи эмиттера (а значит, и коллектора) рассчитывают по формуле I = (U - 0,6)/R. Здесь U - напряжение на базе транзистора, В; R - сопротивление резистора R6, Ом; I - ток коллектора, А; 0,6 - ориентировочное значение падения напряжения на эмиттерном переходе транзистора (0,6 В). Формула эта оценочная, поэтому значение тока разрядки надо уточнить при налаживании устройства подбором резистора R6.

Для устранения возможных сбоев вывод 4 ("Сброс") соединен с плюсовой шиной питания. Вход компаратора нижнего уровня (вывод 2) используется для включения режима разрядки касанием сенсорного контакта Е1. Конденсатор С1 подключен ко второму входу компаратора верхнего уровня, чтобы уменьшить вероятность ложных срабатываний устройства от импульсных помех, проникающих через цепи питания.

К выводу 7 (коллектор разрядного транзистора таймера) подключен пьезоэлектрический звукоизлучатель НРМ14АХ фирмы JL World (с встроенным генератором), подающий сигнал по окончании разрядки аккумуляторной батареи.

Детали устройства смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 2. На ней устанавливают все детали, кроме звукоизлучателя НА1 и разъема Х1. Плата рассчитана на применение постоянных резисторов МЛТ, проволочного подстроечного резистора СП5-2 и конденсаторов КМ. Резисторы R2, R4, R5 устанавливают перпендикулярно плате.

Для налаживания устройства необходим дополнительный регулируемый источник напряжения. Его подключают к устройству вместо аккумулятора и устанавливают напряжение 9,4 В. При касании сенсорного контакта Е1 должен зажечься светодиод HL1. Подбирая резистор R4, добиваются того, чтобы суммарный ток, потребляемый устройством от дополнительного источника, стал равным 20 мА. Затем напряжение понижают до 7 В и измеряют напряжение на выводе 5 микросхемы. Такое же напряжение устанавливают подстроечным резистором R3 на ее выводе 6. После этого прибор готов к эксплуатации.

В устройстве с дополнительным транзистором подбирают резистор R6 таким образом, чтобы суммарный ток разрядки стал равным требуемому значению (если VT2 используется без теплоотвода, он не должен превышать 150 мА). Следует заметить, что при коллекторном токе более 100 мА транзистор VT2 заметно нагревается. Это приводит к изменению напряжения база-эмиттер, а оно влияет на значение стабилизируемого тока (изменяется значение 0,6 в приведенной выше формуле). Поэтому разрядный ток следует устанавливать не ранее чем через 3...4 мин после подачи напряжения питания. На работу устройства в последующем это не влияет, поскольку "выбег" тока коллектора транзистора VT2 при прогреве не превышает нескольких миллиампер и длится он примерно 3 мин.

Затем проводят контрольный эксперимент. Включив питание и установив (по вольтметру) на выходе дополнительного источника напряжение 9...10 В, касаются контакта Е1. При этом зажигается светодиод HL1. Затем, постепенно снижая выходное напряжение дополнительного источника, регистрируют значение, при котором погас светодиод и появился звуковой сигнал. Если оно отличается от 7 В, корректируют напряжение на входе компаратора верхнего уровня подстроечным резистором R3. По окончании разрядки устройство потребляет от аккумулятора ток около 5 мА.

Изменение напряжения на выводе 7 микросхемы можно использовать для отключения испытуемого аккумулятора от прибора по окончании разрядки, а также для управления таймером, с помощью которого фиксируется время его разрядки.

Тем, кто хочет глубже познакомиться с вопросами эксплуатации аккумуляторов, можно рекомендовать поискать в библиотеках книгу [1], а также посетить сайты [2 - 5].

Литература

1. Теньков В. В., Центер Б. И. Основы теории и эксплуатации герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов. - Ленинград: Энергоатомиздат, 1985.
2. battery.rax.ru
3. landata.ru/kip
4. cadex.com
5. cc.columbia.edu/~fuat/cuarc/ NiCd.html

Автор: Б.Степанов, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Эффективная добавка к бензину 14.02.2001 Полиизобутилен - вязкая жидкость, применяющаяся в производстве синтетического каучука, согласно данным американского химика Пола Уотерса, может значительно улучшить качество бензина. Уотерс добавлял полиизобутилен в автомобильное горючее. Испытания, проведенные на полутора десятках машин в нескольких странах, показали, что такая добавка уменьшает объем вредных выхлопов на 70 процентов, увеличивает мощность двигателя на 10 процентов и пробег на том же объеме горючего - на 20 процентов. Бензин представляет собой смесь углеводородных молекул, различных по своей длине. Короткие молекулы сгорают быстро, длинные - медленнее, что приводит к неполному сгоранию топлива и появлению опасных газов. Ученый считает, что полиизобутилен увеличивает поверхностное натяжение капелек бензина, попадающих в цилиндры двигателя, и тем замедляет испарение и, следовательно, сгорание коротких углеводородов. Капельки сгорают одновременно и целиком, а отсюда общее улучшение процесса горения и работы двигателя. Полиизобутилен улучшает и дизельное топливо. Литр бензина с добавкой полиизобутилена будет стоить дороже обычного на 2,5 цента.

Другие интересные новости:

▪ Таяние ледников в Швейцарских Альпах признали беспрецедентным

▪ Экстремальный смартфон Ulefone Armor 12 5G

▪ Квантовый компьютер, не использующий кубиты

▪ Графические процессоры NVIDIA Tesla

▪ Металлический клей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Парацельс. Биография ученого

▪ статья Когда появился кетчуп? Подробный ответ

▪ статья Телецкое озеро. Чудо природы

▪ статья Расширители импульсов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Микропередатчик УКВ к телефону. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025