Испытатель элементов питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы

 Комментарии к статье

Листая журналы "Радио" прошлых лет, всегда можно почерпнуть идею для новой конструкции. В данном случае источником идеи послужила статья [1] под рубрикой "За рубежом". Описываемый прибор выполняет аналогичную функцию и предназначен для быстрой проверки наиболее распространенных гальванических элементов питания бытовой аппаратуры.

Испытатель измеряет остаточную емкость гальванического элемента питания на момент измерения в процентах от номинальной. Ёмкость элемента - это количество электричества, которое он может отдать в нагрузку. При разрядке неизменным током I ее значение в ампер-часах равно разрядному току, умноженному на длительность разрядки элемента до заранее оговоренного минимального напряжения. При разрядке на постоянное сопротивление нагрузки ток с течением времени снижается вследствие уменьшения напряжения элемента. В этом случае емкость элемента рассчитывают по формуле

где t - продолжительность разрядки; i(t) - разрядный ток, изменяющийся в процессе разрядки; R_н - сопротивление нагрузки; U - напряжение элемента, изменяющееся в процессе разрядки; U_ср - напряжение элемента, усредненное за время разрядки.

На рис. 1 приведена экспериментально снятая кривая разрядки щелочного элемента "Energizer" типоразмера AA на резистор сопротивлением 15 Ом. На рис. 2 - полученная путем графического интегрирования этой кривой зависимость остаточной емкости элемента от его напряжения. Ёмкость свежего неразряженного элемента получилась равной 2 А·ч.

Рис. 1. Кривая разрядки щелочного элемента "Energizer" типоразмера AA на резистор сопротивлением 15 Ом

Рис. 2. Зависимость остаточной емкости элемента от его напряжения (нажмите для увеличения)

Схема испытателя изображена на рис. 3. Он измеряет с помощью встроенного в микроконтроллер DD1 (ATtiny 13A-SU) АЦП напряжение на проверяемом элементе питания Gx при его нагрузке резистором, выбранным переключателем SA2. Измеренное значение сравнивается с константами, записанными в памяти микроконтроллера, программный блок сравнения включает определенное число светодиодов на линейной шкале индикатора емкости элемента.

Рис. 3. Схема испытателя (нажмите для увеличения)

Этот индикатор состоит из семи светодиодов зеленого и одного светодиода желтого цветов свечения. Число включенных светодиодов пропорционально емкости элемента: 100% - включены все светодиоды HL1-HL8, 0 % - включен только один желтый светодиод HL8.

Если напряжение элемента менее 1 В, включается красный светодиод HL9. Это свидетельствует, что проверяемый элемент питания не пригоден для дальнейшего использования.

При проверке производятся десять измерений напряжения элемента с паузами между ними 0,2 с. Затем программа вычисляет среднее значение результата, которое и сравнивает с хранящимися в памяти константами. Для правильных показаний прибора делитель напряжения на подстроечном резисторе R1 должен быть отрегулирован так, чтобы напряжение на его подвижном контакте (на входе АЦП микроконтроллера) было равно 1 В при напряжении на проверяемом элементе 1,5 В.

Сдвиговый регистр 74HC164 (DD2) коммутирует светодиоды HL1-HL8 индикатора, красный светодиод HL9 подключен к выходу PB1 микроконтроллера. При включении питания все светодиоды вспыхивают на 2 с, после их гашения прибор готов к работе. Кнопка SB1 служит для запуска подпрограммы измерения и подключает отрицательный вывод проверяемого элемента к общему проводу. На время измерения (до появления на индикаторе значения емкости проверяемого элемента) кнопку необходимо удерживать нажатой. Переключатель SA2 на три положения служит для выбора резистора, задающего ток нагрузки в зависимости от типоразмера проверяемого элемента питания. Начальные токи разрядки следующие: AA, AAA - 100 мА, C - 250 мА, D - 400 мА.

Подстроечным резистором R1 калибруют прибор. Порядок действий при этом следующий. К испытателю подключают свежий гальванический элемент Gx напряжением 1,5 В. При переключателе SA2 в положении "АA, AAA" и нажатой кнопке SB1 вращением движка подстроечного резистора R1 на входе PB4 микроконтроллера устанавливают напряжение 1 В относительно вывода 4 микроконтроллера.

В исходном состоянии кнопки SB1 контакт 3 разъема XP1 соединен с общим проводом, что при программировании микроконтроллера вызывает сбой или выход из строя программатора. Во избежание этого на время программирования необходимо отключить провод от контакта 1 кнопки SB1 или удерживать эту кнопку нажатой, пока программирование не будет завершено.

Как показала практика, светодиод HL9, подключенный через резистор R15 к контакту 6 разъема XP1, на правильную работу программатора STK500 не влияет.

Питается испытатель от двух гальванических элементов G1 и G2 типоразмера AA. Выключатель питания SA1 имеет три положения (два из них "Вкл.") и включен между элементами питания. Вполне допустимо использование другого источника питания со стабилизированным напряжением до 5 В и обычным выключателем.

Печатная плата испытателя изображена на рис. 4, а расположение элементов на ней - на рис. 5. Плата рассчитана на размещение в корпусе от зарядного устройства "Varta". В предусмотренные в ней прямоугольные отверстия впаивают контактные лепестки, которые при установке платы в корпус соединяют ее цепи с находящимися на штатных установочных местах корпуса элементами питания G1, G2 и проверяемым элементом Gx. Для проверки элементов большего размера в верхней части корпуса установлена контактная колодка. Внешний вид собранного прибора показан на рис. 6.

Рис. 4. Печатная плата испытателя

Рис. 5. Расположение элементов на плате испытателя

Рис. 6. Внешний вид собранного испытателя

Резисторы R2 и R7-R15 - типоразмера 1206 для поверхностного монтажа, R3-R5 - мощностью 0,25 Вт, R6 - мощностью 0,5 Вт для навесного монтажа. Подстроечный резистор R1- многооборотный.

Оксидные конденсаторы можно использовать любого типа. Конденсатор C2 - керамический КМ-6 или аналогичный импортный. Вместо дискретных светодиодов HL1-HL9 можно применить готовую линейную светодиодную шкалу, например, DC-7G3HWA. Разъем XP1 - вилка PLD-6.

Для повышения достоверности результата рекомендуется проверять элементы при сопротивлении нагрузки, близком к тому, с которым его предполагается эксплуатировать в дальнейшем. Еще большей точности можно достичь, если предусмотреть в программе несколько блоков констант, с которыми будет сравниваться напряжение элемента в зависимости от его типа.

При программировании микроконтроллера его разряды конфигурации для работы от внутреннего тактового генератора частотой 4,8 МГц должны быть установлены следующим образом:

CKSEL = 01;

SUT = 10;

CKDIV8 = 1.

При разработке программного обеспечения использован файл 16121572.asm - программная реализация интерфейса SPI для модели AT90S1200 из книги [2].

Программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/06/testbat_v2.zip.

Литература

1. Тестер для элементов питания ("За рубежом"). - Радио, 1991, № 6, с. 86.
2. Трамперт В. AVR-RISC микроконтроллеры. - Киев: "МК-Пресс", 2006.

Автор: Н. Салимов

Смотрите другие статьи раздела Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Узоры пальцев, погруженных в воду 25.05.2025 Феномен сморщивания кожи на пальцах после длительного пребывания в воде знаком каждому с детства. Многие полагали, что кожа просто набухает из-за поглощения влаги. Однако современные исследования показывают, что причина этого явления лежит глубже и связана с физиологическими процессами в организме. Ученые все чаще обращают внимание на роль нервной системы и кровеносных сосудов в формировании характерных узоров на коже пальцев. Доцент Университета Бингемтона Гай Герман провел серию экспериментов, которые опровергли устоявшуюся гипотезу о простом разбухании кожи. По его данным, сморщивание возникает вследствие сужения кровеносных сосудов, контролируемого нервной системой. Это приводит к сокращению тканей кожи, из-за чего образуются узнаваемые гребни и петли. Более того, ученые выяснили, что эти узоры повторяются с удивительной стабильностью при каждом новом погружении. В своих экспериментах исследователи фиксировали морщины на пальцах с помощью фотосъемки, подтверждая, что рисунок кожных складок сохраняется неизменным. Такой постоянный "отпечаток" кожи уникален для каждого человека, что открывает новые перспективы для применения этой особенности в биометрии и криминалистике. Возможность использовать сморщивание пальцев как дополнительный метод идентификации пока еще изучается, но уже вызывает большой интерес. Особое внимание команда Германа уделила роли нервной системы в процессе сморщивания. Они обнаружили, что у людей с повреждением срединного нерва, который отвечает за автономную иннервацию кисти, характерные морщины на пальцах после погружения в воду не появляются. Это открытие стало неожиданным и подчеркнуло важность нервных механизмов в регуляции данного феномена. Как вспоминает сам Герман: "Мы проверили студента с травмой нерва - морщин не было!" Этот простой, на первый взгляд, вопрос детской любознательности вдохновил ученых на глубокое изучение механизма сморщивания кожи. Гай Герман отмечает, что исследование открыло "новую и захватывающую науку", сравнивая свои ощущения с радостью ребенка в кондитерской. Такой подход демонстрирует, как мелкие наблюдения могут привести к важным открытиям с широкими практическими возможностями. В дальнейшем ученые планируют изучить, как на процесс сморщивания влияют различные физиологические состояния организма. Понимание этих механизмов может открыть новые пути для диагностики заболеваний, а также улучшить методы безопасности и идентификации личности. Таким образом, обыденное явление приобретает значение не только в научном, но и в прикладном плане. Сморщивание кожи на пальцах - это не просто реакция на воду, а сложный биологический процесс, связанный с нервной системой и кровообращением. Новые открытия в этой области не только меняют наши представления о физиологии, но и открывают перспективы для инноваций в медицине и безопасности.

Другие интересные новости:

▪ Суперхлеб для похудения

▪ Кухонную губку нужно менять еженедельно

▪ Занятия музыкой развивают интеллект

▪ Электронная бумага с оптимальной цветопередачей

▪ Большой адронный коллайдер закрылся на реконструкцию

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тембра, громкости. Подборка статей

▪ статья За тридевять земель. Крылатое выражение

▪ статья В каком языке для обозначения нулевого счета в теннисном сете используют слово любовь? Подробный ответ

▪ статья Промышленная безопасность. Справочник

▪ статья Лак для оптических инструментов. Простые рецепты и советы

▪ статья Электромашинные помещения. Смазка подшипников электрических машин. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025