AVT2848 - Miernik akumulatorów NiCd i NiMH.pdf
(
1858 KB
)
Pobierz
192228705 UNPDF
++
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
P
VCC
+
X
C1
100n c.
C2
100u/16V
R1
2,2k
D1 *
R2
470R
+
U4A
LM358
8 4 2
1
0,5 0,25 0,125 0,0625
R5
422R
2
8
1
A
1%
3
D2 D3
D4
D5
D6 D7
D8
D9
U2 4541
4
B
9
Q/QSEL
10
MODE
AKU
1,2V
6
R8 10k
D10
LED R
MR
5
VCC
U1
4040
AR
R6
422R
1%
3
RS
R4 150k
R9
1k
C3
2
LM358
T1
BD243
CTC
22n
PR1
1
5
8
U4B
RTC
S1
7
R15...R17 -
R3
68k
C
13
6
nie montować
B
R7
422R
4
8
12
Q
A
R12
R13
R14
R15
R16 R17
_
O1
Y
1%
+
_
R10
100k
D E
U3
LM385 1,2V
Y1
PIEZO
R11
2,2k
_
O
1R
1R
2,2R
48
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
49
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.
50
Listopad 2007
Elektronika dla Wszystkich
Plik z chomika:
gselectro.eu
Inne pliki z tego folderu:
AVT1026 - Elektroniczna klepsydra.pdf
(458 KB)
AVT1022 - Migająca lampa dużej mocy.pdf
(238 KB)
AVT1016 - Tester tranzystorów bipolarnych.pdf
(207 KB)
AVT1025 - Prosty podwajacz napięcia.pdf
(199 KB)
AVT1015 - Przystawka do miernika uniwersalnego.pdf
(214 KB)
Inne foldery tego chomika:
_AUDI A6 C5
--==2022==--
--==A6==-- _AUDI A6 C5
--==BEST==--Instalacje elektryczne
--==diagnostyka==--
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin