AVT2848 - Miernik akumulatorów NiCd i NiMH.pdf - AVT - gselectro.eu

M i e r n i k a k u m u l a t o r ó w

N i C d i N i M H

2 8 4 8

Prosty przyrząd niezbędny każdemu użyt-

kownikowi akumulatorów AA (R6) i AAA

(R03). Pozwala na łatwe sprawdzenie rzeczy-

wistej pojemności ogniw NiCd i NiMH.

Umożliwia łatwe wykrycie słabszych akumu-

latorów. Po wyskalowaniu pozwala odczytać

dokładną pojemność testowanego akumulato-

ra w (mili)amperogodzinach.

wyznaczona przez pojemność najsłabszego

ogniwa. Opisywany przyrząd pozwala w pro-

sty sposób porównać pojemność poszczegól-

nych egzemplarzy akumulatorów i optymal-

nie dobrać zestawy.

Wersja podstawowa miernika umożliwia

testowanie w danej chwili tylko jednego aku-

mulatora. Aby sprawdzić pojemność, należy

naładować wszystkie testowane akumulatory

i pojedynczo po kolei rozładować w opisywa-

nym mierniku.

Po włożeniu danego akumulatora NiCd

lub NiMH do miernika rozpocznie się proces

rozładowywania i zliczania pojemności. Od

razu należy też wyzerować licznik U1 przez

naciśnięcie przycisku S1. Gdy napięcie aku-

mulatora spadnie do około 0,85V, proces roz-

ładowywania się zakończy, odezwie się brzę-

czyk, a licznik się zatrzyma. Wtedy należy

zsumować liczby przy zaświeconych diodach

LED, potraktować to jako pojemność zbada-

nego akumulatora i zapisać dla porównania.

Następnie należy włożyć kolejny akumulator

i nacisnąć S1. Po rozładowaniu i odezwaniu

się brzęczyka zsumować wskazania diod

i spisać zmierzoną pojemność. Przetestować

w ten sposób wszystkie posiadane akumulato-

ry. Przerywany dźwięk brzęczyka przynagla

do szybkiego kolejnego sprawdzania kolej-

nych akumulatorów zestawu, ale oczywiście

można sprawdzić kolejny egzemplarz np. na-

stępnego dnia.

Uwaga! W wersji podstawowej nie prze-

widuje się kalibracji, więc wartość odczyta-

na z diod może nie odpowiadać dokładnie

pojemności wyrażonej w amperogodzi-

Główną bolączką użytkowników popularnych

akumulatorków AA i AAA (paluszków) za-

równo NiCd, jak też NiMH jest fakt, że po-

szczególne egzemplarze starzeją się wróż-

nym tempie. Po pewnym czasie okazuje się,

że niektóre straciły znaczną część pierwotnej

pojemności, a tym samym obniżają parametry

zestawu - pojemność zestawu jest przecież

Rys. 1 Schemat ideowy

VCC

100n c.

100u/16V

2,2k

D1 *

470R

U4A

LM358

8 4 2

1 0,5 0,25 0,125 0,0625

422R

D2 D3

D6 D7

U2 4541

Q/QSEL

MODE

AKU

1,2V

R8 10k

D10

LED R

VCC

4040

422R

R4 150k

LM358

BD243

CTC

22n

PR1

U4B

RTC

R15...R17 -

68k

nie montować

422R

R12

R13

R14

R15

R16 R17

R10

100k

D E

LM385 1,2V

PIEZO

R11

2,2k

2,2R

Listopad 2007

Elektronika dla Wszystkich

nach. Nie ma to znaczenia, ponieważ przy-

rząd ma służyć przede wszystkim do po-

równania pojemności poszczególnych eg-

zemplarzy akumulatorów.

koniec rozładowania jest sygnalizowany prze-

rywanym dźwiękiem brzęczyka.

Wprawdzie w wersji podstawowej PR1 nie

jest montowany, więc z uwagi na tolerancje

poszczególnych elementów dokładność nie

jest duża, jednak także taka wersja jest w peł-

ni użyteczna. Dokładność nie ma większego

znaczenia, ponieważ w praktyce nie chodzi

o precyzyjne określenie pojemności, a jedynie

o porównanie parametrów kilku egzemplarzy

akumulatorków.

runkom pracy wielu akumulatorów, na przy-

kład tych pracujących w aparatach fotogra-

ficznych czy niektórych urządzeniach mode-

larskich. Jeśli ktoś chciałby zmniejszyć lub

zwiększyć prąd rozładowania, stosownie do

warunków pracy swoich akumulatorów, może

śmiało zmienić wartość i liczbę pracujących

rezystorów R12... R17. W wersji podstawo-

wej nie trzeba po takiej zmianie korygować

wartości C3, R3 - co prawda wskazania po-

jemności będą fałszywe, ale niezmieniona po-

zostanie możliwość porównania poszczegól-

nych egzemplarzy.

Osoby, które chciałyby uzyskać precyzyj-

ny miernik pojemności, mogą zastosować

PR1. W tym celu trzeba przeciąć ścieżkę

w punkcie oznaczonym Y. Elementy C3, R3

i PR1 należy wtedy dobrać samodzielnie. Za-

sada jest taka: aby licznik U1 pokazał pojem-

ność 1Ah, musi zliczyć 16 impulsów. W kost-

ce U2 (4541) włączony jest 16-stopniowy

dzielnik, dzielący przez 65536. Tym samym

do zliczenia 1 amperogodziny potrzebnych

jest 1048576 impulsów oscylatora kostki U2.

Nietrudno policzyć, że jeśli prąd rozładowania

wynosi 1A, to ten milion impulsów powinien

zostać wytworzony w ciągu godziny, czyli

3600 sekund. Oscylator musi więc dawać

przebieg o okresie 3,43ms (3600s/1048576).

Jak to działa?

Schemat urządzenia pokazany jest na rysun-

ku 1 . Układ miernika zawiera dwa główne

bloki. Pierwszy główny blok to licznik pojem-

ności z kostkami U1, U2. Drugi to obwody

rozładowania akumulatora z elementami T1,

U3 i U4. Układ U3 jest źródłem napięć odnie-

sienia. Potrzebne napięcia wytwarza dzielnik

R5, R6, R7 zawierający trzy jednakowe rezy-

story. Ich wartość nie jest krytyczna — po-

winny to być jednak rezystory o tolerancji 1%

lub 2%. Na rezystorze R7 występuje napięcie

około 0,41V, potrzebne do pracy źródła prądu

rozładowania, natomiast w punkcie połącze-

nia R5, R6 panuje napięcie około 0,82V.

Komparator U4A sprawdza napięcie akumu-

latora. Gdy jest ono wyższe od 0,82V, wtedy

na wyjściu U4A panuje stan niski, czyli na-

pięcie bliskie zeru, a tym samym U4A nie

przeszkadza w pracy pozostałych obwodów.

Wtedy pracuje źródło prądowe z tranzystorem

T1 oraz liczniki U1, U2. Prąd rozładowania

akumulatora płynący przez tranzystor T1 wy-

wołuje spadek napięcia na rezystorach R12...

R17. Wzmacniacz U4B porównuje ten spadek

napięcia z napięciem wzorcowym z rezystora

R7 i tak wysterowuje U4B i T1, żeby utrzy-

mać niezmienną wartość prądu rozładowania.

Wartość prądu rozładowania ustalony jest

więc przez rezystancję Rs (oporność wypad-

kową równoległego połączenia R12... R17)

według zależności: I = 0,41/Rs

Gdy napięcie akumulatora jest wyższe niż

wspomniane 0,82V, wtedy akumulator jest

rozładowywany, a na wyjściu U4A i wejściu

zerującym MR U2 panuje stan niski, co

umożliwia pracę oscylatora i dzielników kost-

ki U2. Na wyjściu Q kostki U2 pojawia się

przebieg prostokątny o bardzo małej częstotli-

wości, który powoduje zwiększanie stanu

licznika U1. Jest to licznik dwójkowy, a jego

stan jest zobrazowany za pomocą ośmiu diod

LED. Częstotliwość ustalona przez C3, R3,

PR1 oraz stopień podziału U2 są dobrane sto-

sownie do prądu rozładowania, tak żeby za-

wartość licznika U1 pokazywała pojemność

wprost w amperogodzinach.

Gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej

0,82V, wtedy na wyjściu U4A pojawia się

stan wysoki, co zatrzymuje oscylator U2

i liczniki. Dodatkowo zaświeca się czerwona

dioda D10 i odzywa się brzęczyk Y1. Prąd

diody D10 jest wyznaczony przez R11. Na-

pięcie na wejściu odwracającym U4B (nóżka

6) radykalnie rośnie i wyłącza tranzystor T1,

czyli kończy proces rozładowania akumulato-

ra. Dodatkowy rezystor R8 wprowadza dodat-

nie sprzężenie zwrotne — histerezę. Po wyłą-

czeniu T1 napięcie akumulatora wzrasta i po

chwili znów T1 jest włączany. Dzięki temu

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce drukowa-

nej pokazanej na rysunku 2 . Montaż jest kla-

syczny, najwygodniej na początek montować

elementy najniższe (6 zwór), a potem coraz

wyższe. W wersji podstawowej nie są monto-

wane D1 oraz PR1. Nie trzeba zamiast nich

montować zwór, ponieważ na płytce umiesz-

czone są odcinki ścieżek zwierających, co za-

znaczone jest także na schemacie (punkty X,

Y). Nabywcy zestawu AVT-2848 otrzymają

w komplecie koszyczek na 1 baterię R6 (AA)

oraz na 1 baterię AAA (R3).

Pomocą w montażu może też być trójwy-

miarowa fotografia 3 , którą trzeba oglądać

w okularach anaglifowych, jakie w lipcu 2006

otrzymali w prezencie wszyscy prenumerato-

rzy EdW.

Układ zmontowany ze

sprawnych elementów powinien

od razu pracować. Wersja pod-

stawowa bez potencjometru PR1

nie wymaga żadnego urucha-

miania ani kalibracji. Układ

miernika musi być zasilany na-

pięciem pomocniczym 7.... 13V,

dołączonym do punktów P, O.

To napięcie pomocnicze nie po-

winno być niższe niż 6,5V

z uwagi na napięcie progowe

MOSFET-a T1. Przy pierwszym

dołączeniu akumulatora warto

sprawdzić prąd rozładowania,

łącząc w szereg z rozładowanym

akumulatorem amperomierz

(multimetr) na zakresie 10...

20A. Prąd rozładowania powi-

nien wynosić około 1A.

Fot. 3

Rys. 2 Schemat montażowy

Możliwości zmian

Aktualnie najczęściej wykorzy-

stywane są akumulatorki NiMH

o wielkości AA (R6), których

pojemność jest rzędu 1500...

2700mAh. Właśnie dlatego

w wersji podstawowej prąd roz-

ładowania wynosi 1A, co daje

czasy rozładowania poniżej

3 godzin. W ten sposób cztery

akumulatorki NiMH można

sprawdzić wciągu jednego dnia.

Tak znaczny prąd rozładowania

odpowiada rzeczywistym wa-

Elektronika dla Wszystkich

Listopad 2007

Czyli sprawa jest prosta:

przy prądzie rozładowania

1A oscylator powinien da-

wać przebieg o okresie

3,34ms. Przy prądzie mniej-

szym, czas ten należy zwięk-

szyć tyle razy, ile razy

mniejszy jest prąd rozłado-

wania. Przykładowo przy

prądzie 0,25A (1/4 A) czas

należy zwiększyć czterokrot-

nie.

W katalogu kostki 4541 jest informacją, że

okres oscylatora to mniej więcej 2,3*Rt*Ct,

gdy Rs = 2Rt i Rs>10kΩ, gdzie Rt to rezy-

stancja dołączona do nóżki 1 (u nas R3+PR1),

a Rs to u nas R4.

Właśnie dlatego u nas C3=22nF, R3=68kΩ

i R4=120kΩ. C3*R3=1,496ms, a 2,3*C3*R3

= 3,4408ms, czyli niemal idealnie tyle, co ob-

liczona wcześniej wartość 3,43ms.

W wersji podstawowej o jasności diod

LED D2... D9 decyduje rezystor R2, co wiąże

się ze zmianami jasności, zależnie od liczby

świecących diod. Gdyby układ był zasilany

napięciem stabilizowanym 7...9V, można

uniezależnić jasność diod, zewrzeć R2 i do-

brać diodę Zenera D1 by uzyskać pożądaną

jasność diod.

Jeśli ktoś chciałby jednocześnie sprawdzać

kilka ogniw, może wykorzystać kilka płytek.

Mogą one pracować niezależnie, ale można

też połączyć płytki „równolegle”. Ułatwiają

to punkty oznaczone A... E i O1. Stabilizator

U3 wystarczy zmontować tylko w jednym

module (warto zmniejszyć R1 do 1kΩ). Po-

dobnie S1 i R10, a także brzęczyk Y1, przy

czym rezystory R9 warto wtedy zastąpić dio-

dami 1N4148. Należy także przewidzieć spo-

Fotografia trójwymiarowa –

oglądać w okularach anaglifowych.

Zobacz też nieporównanie

lepszy efekt: www.elportal.pl/3d.

około 1A. Wtedy tranzystor T1

nie wymaga radiatora. Miernik

można byłoby też przystosować

do sprawdzania akumulatorów

i zestawów o wyższym napięciu.

Jednak wtedy konieczna jest in-

gerencja w obwody napięć od-

niesienia i wyposażenie T1

w stosowny radiator. Można

zwiększyć napięcie odniesienia -

kostkę U3 i dzielnik R5... R7, ale

prościej byłoby dodać dzielnik

napięcia akumulatora - w sumie jest to zada-

nie dla bardziej zaawansowanych.

sób na wyłączanie brzęczyka po wyładowaniu

danego ogniwa (zapewne za pomocą prze-

łączników).

Przyrząd przeznaczony jest do testowania

ogniw NiCd i NiMH o napięciu 1,2V prądem

Piotr Górecki

Wykaz elementów

Rezystory

R1, R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k Ω

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470 Ω

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68k Ω

R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150k Ω

R5, R6, R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . .365…511 Ω 1%

R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω

R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k Ω

R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k Ω

R12, R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Ω

R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2 Ω

R15-R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .nie montować

PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .nie montować

Kondensatory

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceram

C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µ F/16V

C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22nF

Półprzewodniki

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .nie montować

D2-D9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED zielona 3mm

D10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 3mm

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BUZ11, IRF540, itp.

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CMOS 4040

U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CMOS 4541

U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM385 1,2V

U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358

Inne

S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . przycisk uswitch

Y1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .piezo z gen 12V

Uwaga! Nabywcy zestawu AVT-2848 otrzymają

w komplecie koszyczek na 1 baterię R6 (AA) oraz na

1 baterię AAA (R03).

Komplet podzespołów z płytką jest dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2848.

Listopad 2007

Elektronika dla Wszystkich

AVT2848 - Miernik akumulatorów NiCd i NiMH.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: