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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Batteriekapazitätsmesser. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Während des Betriebs verlieren Akkus allmählich an Kapazität. Mit dem im Artikel beschriebenen Gerät können Sie den tatsächlichen Zustand der Batterie beurteilen und Rückschlüsse auf die Zweckmäßigkeit einer weiteren Verwendung ziehen. Um den Zustand der Batterie zu überwachen, stehen dem Benutzer nur wenige Parameter zur Verfügung: die Spannung an ihren Anschlüssen ohne Last, der Innenwiderstand, die Spannung an den Anschlüssen unter einer bestimmten Belastung und deren zeitliche Änderung. Der letzte Parameter hängt mit der Batteriekapazität zusammen (gekennzeichnet durch den lateinischen Buchstaben C). Bei Akkus, die elektronische Geräte mit Strom versorgen, wird die Kapazität üblicherweise in Amperestunden (Ah) oder Milliamperestunden (mAh) angegeben, als die Zeit, in der die Spannung des Ni-Cd/Ni-MH-Akkus mit einem stabilen Strom entladen wird sinkt auf 1 V. Die Wahl dieses Wertes ist gewissermaßen willkürlich, aber nicht zufällig. Man geht davon aus, dass es der Batterie zu diesem Zeitpunkt gelungen ist, etwa 90 % der darin gespeicherten Energie freizusetzen, und dass die Geschwindigkeit des Spannungsabfalls an der Batterie merklich zunimmt. Zu beachten ist, dass die so ermittelte Batteriekapazität vom gewählten Entladestrom abhängt. Erst bei Werten unter 0,5 °C schwächt sich diese Abhängigkeit merklich ab. Es ist praktisch, die Batteriekapazität in einem Gerät zu messen, das sie mit einem stabilen Strom von bis zu 1 V entladen kann. Ein Diagramm einer möglichen Version eines solchen Geräts, das zum Testen von Batterien mit sechs oder sieben Ni-Cd/Ni-Batterien ausgelegt ist. MH-Batterien, ist in Abb. dargestellt. 1. Seine Basis ist der integrierte Timer KR1006VI1 (DA1). Es enthält zwei Komparatoren (obere und untere Ebene), einen Trigger, eine Ausgangsstufe und einen Entladetransistor. Die Pins 5 und 6 sind die Eingänge des Komparators der oberen Ebene. Die Spannung am ersten von ihnen wird durch den internen Teiler der Mikroschaltung eingestellt und beträgt 2/3 der Versorgungsspannung der Mikroschaltung, am zweiten - durch einen Widerstandsteiler R1 - R3, der von einem stabilisierten + gespeist wird 9-V-Quelle.
Wie Sie sehen, wird die Mikroschaltung über den Stecker X1 von der zu testenden Batterie mit Strom versorgt. Wenn er aus sechs Elementen besteht, sollte der Komparator mit einer Spannung von 6 V arbeiten, und wenn er aus sieben besteht (z. B. eine Nika-Batterie und dergleichen) – bei 7 V. Daher beträgt die Spannung an Pin 6 von DA1, angegeben durch den Teiler R1 - R3, im ersten Fall sollte er gleich 4 und im zweiten - 4,67 V sein. Diese Werte bedürfen einer Klärung, da sie von den Parametern des internen Teilers einer bestimmten Instanz von abhängen die Mikroschaltung. Sicherlich wird in Zukunft auch über eine Variante des Geräts für den Nika-Akku nachgedacht. Während die Batteriespannung über 7 V liegt, ist der Timer-Ausgang (Pin 3) hoch (ca. 1,5 V unter der aktuellen Versorgungsspannung). Der Entladestrom ist die Summe aus dem Laststrom (er wird durch den Stromstabilisator am Feldeffekttransistor VT1 konstant gehalten) und dem von der Mikroschaltung selbst verbrauchten Strom (ca. 5 mA). Es ist nicht ratsam, den Gesamtstrom auf mehr als 30 mA einzustellen. In der Version des Autors werden 20 mA gewählt. Dadurch können Sie den Nika-Akku mit einem Strom von 0,2 °C entladen, was einerseits die Entladezeit um die Hälfte (auf ca. 5 Stunden) verkürzt und andererseits die Kapazität des Akkus nicht merklich „reduziert“. die zu testende Batterie (bei Entladung mit einem Strom von 1C kann dieser um 30 % niedriger ausfallen als bei einer Entladung mit geringem Strom). Die Last ist Widerstand R4 und LED HL1. Das Leuchten dieser zeigt an, dass der Akku entladen wird und der 7-V-Pegel noch nicht erreicht ist. Da der Nennstrom durch die AL307BM-LED 10 mA beträgt, fließt der „Überschuss“ des stabilisierten Stroms (5 mA) durch den Widerstand R4. Wenn ein größerer Entladestrom erforderlich ist, wird das Gerät durch einen Transistor VT2 mit einem Widerstand R6 (dargestellt durch gestrichelte Linien) ergänzt. Der Strom durch diesen Stromkreis wird stabil sein, da die Spannung an der Basis des Transistors nahezu konstant ist (es ist bekannt, dass sich der Durchlassspannungsabfall an der LED im Betriebsstrombereich kaum ändert). Der Strom im Emitterkreis (und damit im Kollektor) wird nach der Formel I = (U - 0,6)/R berechnet. Hier ist U die Spannung an der Basis des Transistors, V; R - Widerstandswert des Widerstands R6, Ohm; I - Kollektorstrom, A; 0,6 ist der ungefähre Wert des Spannungsabfalls am Emitterübergang des Transistors (0,6 V). Bei dieser Formel handelt es sich um eine Schätzung, daher muss der Wert des Entladestroms beim Einrichten des Geräts durch Auswahl des Widerstands R6 geklärt werden. Um mögliche Ausfälle auszuschließen, ist Pin 4 („Reset“) mit dem positiven Energiebus verbunden. Der Low-Level-Komparatoreingang (Pin 2) wird verwendet, um den Entlademodus durch Berühren des E1-Sensorkontakts zu aktivieren. Der Kondensator C1 ist mit dem zweiten Eingang des Hochpegelkomparators verbunden, um die Wahrscheinlichkeit eines Fehlbetriebs des Geräts durch Impulsrauschen, das durch den Stromkreis dringt, zu verringern. An Pin 7 (Kollektor des Timer-Entladetransistors) ist ein piezoelektrischer Schallgeber HPM14AX von JL World (mit eingebautem Generator) angeschlossen, der bei entladener Batterie ein Signal abgibt. Die Geräteteile sind auf einer Leiterplatte montiert, deren Zeichnung in Abb. dargestellt ist. 2. Darauf sind alle Teile montiert, bis auf den Schallgeber HA1 und den Stecker X1. Die Platine ist für die Verwendung von Permanentwiderständen MLT, Drahttrimmwiderstand SP5-2 und Kondensatoren KM ausgelegt. Die Widerstände R2, R4, R5 werden senkrecht zur Platine installiert.
Zum Aufbau des Gerätes ist eine zusätzliche einstellbare Spannungsquelle erforderlich. Es wird anstelle einer Batterie an das Gerät angeschlossen und die Spannung ist auf 9,4 V eingestellt. Wenn Sie den Berührungskontakt E1 berühren, sollte die HL1-LED aufleuchten. Durch die Auswahl des Widerstands R4 stellen wir sicher, dass der Gesamtstrom, den das Gerät aus einer zusätzlichen Quelle verbraucht, 20 mA beträgt. Anschließend wird die Spannung auf 7 V reduziert und die Spannung an Pin 5 der Mikroschaltung gemessen. Die gleiche Spannung wird durch den Trimmwiderstand R3 an seinem Pin 6 eingestellt. Danach ist das Gerät betriebsbereit. Bei einem Gerät mit zusätzlichem Transistor wird der Widerstand R6 so gewählt, dass der Gesamtentladestrom dem erforderlichen Wert entspricht (bei Verwendung von VT2 ohne Kühlkörper sollte er 150 mA nicht überschreiten). Es ist zu beachten, dass sich der Transistor VT100 bei einem Kollektorstrom von mehr als 2 mA merklich erwärmt. Dies führt zu einer Änderung der Basis-Emitter-Spannung und beeinflusst den Wert des stabilisierten Stroms (der Wert von 0,6 in der obigen Formel ändert sich). Daher sollte der Entladestrom frühestens 3...4 Minuten nach Anlegen der Versorgungsspannung eingestellt werden. Dies hat keinen Einfluss auf den späteren Betrieb des Geräts, da der „Abfall“ des Kollektorstroms des Transistors VT2 während des Aufwärmens einige Milliampere nicht überschreitet und etwa 3 Minuten dauert. Anschließend wird ein Kontrollexperiment durchgeführt. Schalten Sie den Strom ein und stellen Sie (mit einem Voltmeter) die Spannung am Ausgang der Zusatzquelle auf 9...10 V ein. Berühren Sie den Kontakt E1. In diesem Fall leuchtet die HL1-LED. Anschließend wird durch schrittweises Reduzieren der Ausgangsspannung der Zusatzquelle der Wert aufgezeichnet, bei dem die LED erlischt und das Tonsignal ertönt. Wenn sie von 7 V abweicht, passen Sie die Spannung am Eingang des Oberkomparators mit dem Trimmwiderstand R3 an. Am Ende der Entladung verbraucht das Gerät einen Strom von ca. 5 mA aus der Batterie. Durch Ändern der Spannung an Pin 7 der Mikroschaltung kann die zu testende Batterie nach Abschluss der Entladung vom Gerät getrennt und der Timer gesteuert werden, der den Zeitpunkt der Entladung aufzeichnet. Wer sich näher mit der Problematik des Batteriebetriebs vertraut machen möchte, dem sei die Suche nach einem Buch in Bibliotheken [1] sowie der Besuch von Websites [2 – 5] empfohlen. Literatur
Autor: B. Stepanov, Moskau
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