Batterietester. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Beim Durchblättern der Radio-Magazine vergangener Jahre kann man sich immer wieder ein Bild für ein neues Design machen. Als Quelle der Idee diente in diesem Fall der Artikel [1] unter der Überschrift „Ausland“. Das beschriebene Gerät erfüllt eine ähnliche Funktion und dient der schnellen Überprüfung der gängigsten galvanischen Batterien in Haushaltsgeräten.

Der Tester misst die Restkapazität der galvanischen Batterie zum Zeitpunkt der Messung in Prozent des Nennwerts. Die Kapazität eines Elements ist die Strommenge, die es an eine Last liefern kann. Beim Entladen mit einem konstanten Strom I entspricht sein Wert in Amperestunden dem Entladestrom multipliziert mit der Dauer der Entladung des Elements auf eine vorgegebene Mindestspannung. Beim Entladen auf einen konstanten Lastwiderstand nimmt der Strom aufgrund einer Abnahme der Zellspannung mit der Zeit ab. In diesem Fall wird die Kapazität des Elements nach der Formel berechnet

wobei t die Dauer der Entladung ist; i(t) – Entladestrom, der sich während des Entladevorgangs ändert; R_н - Lastwiderstand; U ist die Spannung des Elements, die sich während des Entladevorgangs ändert; U_vgl ist die über die Entladezeit gemittelte Zellspannung.

Auf Abb. Abbildung 1 zeigt die experimentell gemessene Kurve der Entladung eines alkalischen Elements „Energizer“ Größe AA an einem Widerstand mit einem Widerstand von 15 Ohm. Auf Abb. 2 – durch grafische Integration dieser Kurve die Abhängigkeit der Restkapazität des Elements von seiner Spannung erhalten. Es stellte sich heraus, dass die Kapazität eines frischen, ungeladenen Elements 2 Ah betrug.

Reis. 1. Entladekurve eines alkalischen Elements „Energizer“ Größe AA an einem Widerstand mit einem Widerstand von 15 Ohm

Reis. 2. Abhängigkeit der Restkapazität des Elements von seiner Spannung (zum Vergrößern anklicken)

Das Schema des Testers ist in Abb. dargestellt. 3. Mithilfe des integrierten ADC im Mikrocontroller DD1 (ATtiny 13A-SU) misst er die Spannung an der getesteten Gx-Batterie, wenn diese mit einem über den SA2-Schalter ausgewählten Widerstand geladen wird. Der gemessene Wert wird mit den im Speicher des Mikrocontrollers gespeicherten Konstanten verglichen. Die Vergleichssoftwareeinheit schaltet eine bestimmte Anzahl von LEDs auf der linearen Skala der Elementkapazitätsanzeige ein.

Reis. 3. Testerschaltung (zum Vergrößern anklicken)

Diese Anzeige besteht aus sieben grünen LEDs und einer gelben LED. Die Anzahl der eingeschalteten LEDs ist proportional zur Zellenkapazität: 100 % – alle HL1-HL8-LEDs leuchten, 0 % – nur eine gelbe HL8-LED leuchtet.

Wenn die Zellspannung weniger als 1 V beträgt, leuchtet die rote LED HL9. Dies weist darauf hin, dass die getestete Batterie nicht für die weitere Verwendung geeignet ist.

Bei der Überprüfung werden zehn Messungen der Elementspannung mit Pausen von 0,2 s durchgeführt. Anschließend berechnet das Programm den Durchschnittswert des Ergebnisses und vergleicht ihn mit den im Speicher abgelegten Konstanten. Für korrekte Messwerte des Instruments muss der Spannungsteiler am Abstimmwiderstand R1 so eingestellt werden, dass die Spannung an seinem beweglichen Kontakt (am Eingang des ADC des Mikrocontrollers) 1 V bei einer Spannung von 1,5 V am zu prüfenden Element beträgt.

Das Schieberegister 74HC164 (DD2) schaltet die LEDs HL1-HL8 der Anzeige, die rote LED HL9 ist mit dem PB1-Ausgang des Mikrocontrollers verbunden. Beim Einschalten blinken alle LEDs für 2 s, nach dem Erlöschen ist das Gerät betriebsbereit. Mit der Taste SB1 wird das Messunterprogramm gestartet und der negative Ausgang des zu prüfenden Elements mit einem gemeinsamen Draht verbunden. Für die Dauer der Messung (bis die Anzeige den Kapazitätswert des zu prüfenden Elements anzeigt) muss die Taste gedrückt gehalten werden. Mit dem dreistufigen Schalter SA2 wird ein Widerstand ausgewählt, der den Laststrom abhängig von der Größe der getesteten Batterie einstellt. Die anfänglichen Entladeströme sind wie folgt: AA, AAA – 100 mA, C – 250 mA, D – 400 mA.

Der Trimmerwiderstand R1 kalibriert das Gerät. Das Verfahren hierfür ist wie folgt. Eine frische galvanische Zelle Gx mit einer Spannung von 1,5 V wird an den Tester angeschlossen. Mit dem Schalter SA2 in der Stellung „AA, AAA“ und gedrückter Taste SB1 wird durch Drehen des Trimmerwiderstands R1 am Eingang PB4 des Mikrocontrollers ein Es wird eine Spannung von 1 V relativ zum Pin 4 des Mikrocontrollers eingestellt.

Im Ausgangszustand der SB1-Taste ist Pin 3 des XP1-Steckers mit einem gemeinsamen Kabel verbunden, was beim Programmieren des Mikrocontrollers zu einem Fehler oder Ausfall des Programmiergeräts führt. Um dies zu vermeiden, ist es während der Programmierung erforderlich, das Kabel von Pin 1 der SB1-Taste zu trennen oder diese Taste gedrückt zu halten, bis die Programmierung abgeschlossen ist.

Wie die Praxis gezeigt hat, hat die HL9-LED, die über einen Widerstand R15 an Pin 6 des XP1-Steckers angeschlossen ist, keinen Einfluss auf den korrekten Betrieb des STK500-Programmierers.

Der Tester wird von zwei galvanischen Zellen G1 und G2 der Größe AA mit Strom versorgt. Der Netzschalter SA1 hat drei Stellungen (zwei davon „Ein“) und wird zwischen die Batterien geschaltet. Es ist durchaus akzeptabel, eine andere Stromquelle mit einer stabilisierten Spannung von bis zu 5 V und einem herkömmlichen Schalter zu verwenden.

Die Leiterplatte des Testers ist in Abb. dargestellt. 4 und die Anordnung der Elemente darauf - in Abb. 5. Die Platine ist für die Unterbringung im Gehäuse des Ladegeräts „Varta“ vorgesehen. In die darin vorgesehenen rechteckigen Löcher sind Kontaktlappen eingelötet, die beim Einbau der Platine in das Gehäuse ihre Stromkreise mit den an den regulären Montageplätzen des Gehäuses befindlichen Batterien G1, G2 und dem geprüften Element Gx verbinden. Zur Prüfung größerer Elemente ist im oberen Teil des Gehäuses eine Klemmleiste eingebaut. Das Aussehen des zusammengebauten Geräts ist in Abb. dargestellt. 6.

Reis. 4. PCB-Tester

Reis. 5. Anordnung der Elemente auf dem Testboard

Reis. 6. Aussehen des zusammengebauten Testers

Widerstände R2 und R7-R15 – Größe 1206 für Aufputzmontage, R3-R5 – 0,25 W, R6 – 0,5 W für Aufputzmontage. Der Trimmerwiderstand R1 ist ein Multiturn-Widerstand.

Es können Oxidkondensatoren jeglicher Art verwendet werden. Kondensator C2 - Keramik KM-6 oder ähnlich importiert. Anstelle der diskreten LEDs HL1-HL9 können Sie eine vorgefertigte lineare LED-Skala verwenden, zum Beispiel DC-7G3HWA. XP1-Stecker – PLD-6-Stecker.

Um die Zuverlässigkeit des Ergebnisses zu erhöhen, empfiehlt es sich, die Elemente bei einem Belastungswiderstand zu prüfen, der nahe dem liegt, mit dem künftig betrieben werden soll. Eine noch höhere Genauigkeit kann erreicht werden, wenn im Programm mehrere Konstantenblöcke vorgesehen sind, mit denen die Spannung des Elements je nach Typ verglichen wird.

Bei der Programmierung des Mikrocontrollers müssen dessen Konfigurationsbits für den Betrieb mit dem internen 4,8-MHz-Taktgenerator wie folgt eingestellt werden:

CKSEL = 01;

SUT=10;

CKDIV8 = 1.

Bei der Entwicklung der Software wurde die Datei 16121572.asm verwendet – eine Softwareimplementierung der SPI-Schnittstelle für das Modell AT90S1200 aus dem Buch [2].

Das Mikrocontroller-Programm kann von ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/06/testbat_v2.zip heruntergeladen werden.

Literatur

1. Tester für Batterien ("Ausland"). - Radio, 1991, Nr. 6, p. 86.
2. Trumpert W. AVR-RISC-Mikrocontroller. - Kiew: "MK-Press", 2006.

Autor: N. Salimov

Siehe andere Artikel Abschnitt Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen.

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