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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Синтетические нервы работают на свету 09.04.2016 Исследователи из Оксфорда создали искусственный аналог нервной цепочки: синтетические клетки, упакованные с помощью 3D-принтера в некое подобие проводящей ткани, оказались способны проводить электрический импульс. Клетки, крохотные капли воды объемом 50-100 пиколитров, заключенные в однослойную липидную мембрану. В таких каплях содержалась не только вода, в них была еще ДНК с генами, кодирующими трансмембранные белки, и весь необходимый аппарат белкового синтеза. Трансмембранные белки, синтезировавшиеся в "клетке", формировали в мембране сквозной канал - так между двумя каплями появлялся "межклеточный контакт", через который мог проскочить электрический сигнал. Работа "нервной цепи" зависела от освещения - в "клетках" находился еще и особый фоточувствительный белок, который под действием света связывался с ДНК и активировал записанные в ней гены трансмембранных белков. Плотной упорядоченной укладки капель достигали, как было сказано выше, с помощью 3D-принтера. Сама технология трехмерной печати из таких "клеток" разработана уже давно, но сейчас авторам работы пришлось разработать для них новый рецепт, чтобы и сами "клетки", и содержащиеся в них молекулярные машины для транскрипции (синтеза РНК-копий на ДНК) и трансляции (синтеза белка на РНК), пройдя через принтер, оставались бы в рабочем состоянии. Главными достижениями Майкл Бут (Michael J. Booth) и его коллеги считают то, что им удалось встроить в нервную цепочку световой выключатель, и что распространение импульса не ограничивалось двумя "клетками", что сигнал шел дальше - к третьей капле, четвертой, десятой и т. д. В такой искусственной системе вполне можно изучать некоторые закономерности распространения импульса по проводящим тканям, однако в перспективе исследователи хотят совместить искусственные клетки с настоящими. Для этого нужно решить две технологические проблемы: во-первых, напечатанные 3D-принтером комплексы капель "живут" в масляной среде, а настоящим клеткам нужен водный раствор; во-вторых, белки пор в искусственных клетках встраиваются в однослойную липидную мембрану, тогда как у настоящих клеток она двуслойная, и неизвестно, сформируется ли между ними трансмембранная белковая пора. Может быть, контакт между искусственной и настоящей клеткой получится организовать в виде синапса, когда между клеточными мембранами остается определенное пространство, а передача импульса происходит с помощью специальных химических молекул-нейромедиаторов.

Другие интересные новости:

▪ Однокристальный контроллер SM2320 для портативных внешних SSD

▪ Бесшумный дрон на ионном двигателе

▪ Выбирают дети

▪ Новые источники опорного напряжения

▪ Планшет BlackBerry PlayBook

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Биографии великих ученых. Подборка статей

▪ статья Земную жизнь пройдя до половины, я очутился в сумрачном лесу. Крылатое выражение

▪ статья Кто из млекопитающих лучше всех летает? Подробный ответ

▪ статья Фиалка. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Общая характеристика и разновидности микро гидроэлектростанций. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсный низковольтный преобразователь напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026