Тестер для контроля энергоемкости элементов питания
Простейшее устройство, рис. 1.22, предназначено для быстрой проверки напряжения и емкости, что дает возможность легко оценить качество приобретаемого гальванического элемента питания или степень заряда аккумулятора с номинальным напряжением 1,2. 1,5 В. Это позволит в магазине выбрать батарейку, которая прослужит значительно дольше, а также выявить явный и скрытый брак. Следует знать, что аккумуляторы обычно продаются в магазине не заряженными и их нужно проверять уже после зарядки.
Для удобства подключения устройство имеет четыре пары контактных зажимов Х1. Х8 под установку разных типоразмеров элементов питания: миниатюрных гальванических для часов, R6 (элемент 316), R14 (343) и R20 (373). Конструкция зажимов зависит от того, с какими элементами чаще всего приходится иметь депо (их можно приобрести уже готовые). Пользоваться устройством довольно просто. Схема состоит из измерителя напряжения и тока. При установке проверяемого элемента (соблюдая полярность) в соответствующие зажимы стрелочный измерительный прибор РА1 будет показывать напряжение «холостого хода». Для новой батарейки оно должно быть около 1,5 В (у заряженного аккумулятора 1,2. 1.5 В). При помощи переключателя SA1 («нагрузка») устанавливаем нужную нагрузку для конкретного элемента и нажимаем кнопку SB3 (U). Прибор РА1 будет показывать напряжение на элементе в рабочем состоянии. Оно не должно сильно уменьшаться по сравнению с предыдущим режимом. Номиналы сопротивлений R6. R10 подбираются с учетом максимального допустимого тока через элементы. -начение разрядного тока в цепи выбраны из условия не более 0,1Q, где Q — энергоемкость, выраженная в ампер-часах. Так как на самом элементе часто не указывают энергоемкость, то, чтобы сориентироваться, какую нагрузку следует использовать, можно воспользоваться табл. 1.1. Более подробная информация по гальваническим источникам питания и их особенностях приведена в литературе [например, Л24 стр. 220; Л25; Л26]. Энергоемкость у элемента можно проверить при помощи двух кнопок «ток». При нажатии кнопки SB1 или SB2 индикатор РА1 работает как амперметр со шкалой измерения 5 или 1 А соответственно. Обычно приходится пользоваться кнопкой SB2 (шкала 1 А) для проверки миниатюрных элементов, применяемых в часах. По показаниям тока легко оценить реальную емкость заряда у элементов и сравнивать их между собой. При этом если ток начинает сильно «ползти» вниз (уменьшаться) — это говорит о браке. Такой элемент долго работать не будет. Диоды VD1, VD2 предотвращают повреждение стрелочного индикатора при неправильной полярности подключения гальванического элемента. В качестве индикатора РА1 можно использовать стрелочный микроамперметр с током полного отклонения 150 или 100 мкА, например М4247, М4248. Подойдет также любой другой малогабаритный индикатор от бытовых приборов, например М476.
Источник
Тестер для оперативной проверки гальванических элементов
| Андрей Шарый, E-mail andrij_s (at) mail.ru с.Кувечичи, Черниговская область, Украина |
В наше время рынок заполнен самыми разнообразными батарейками: дорогими, дешевыми, хорошими и не очень, свежими и не совсем. Для определенности далее словом «батарейка» будем называть гальванический элемент на 1,5 В типоразмеров от ААА до D, другие типы в этой статье рассматривать не станем ввиду значительно меньшего объема продаж. Продавцы этих самых батареек при продаже проверяют их мультиметром, измеряя ЭДС. При такой проверке даже самые несвежие элементы выглядят довольно неплохо: мультиметр регистрирует напряжение 1,5 В, как и написано на батарейке, но часто при установке в плеер или радиоприемник такая батарейка работает очень мало, либо вообще не работает, потому как под нагрузкой дать даже 1,4 В не в состоянии.
Для оперативной диагностики состояния разряда батарейки надо измерять напряжение на ней под нагрузкой, тогда результат будет правдоподобным. Но всегда брать с собой мультиметр с резистором на рынок неудобно, значительно практичнее использовать какой-нибудь пробник. Более того, значительная часть потребителей вообще с тудом отличает напряжение от силы тока и обмануть их может практически любой нечестный продавец.
В литературе описано немало довольно неплохих пробников-индикаторов для проверки батареек и аккумуляторов, представляющие собой по сути вольтметры с цветовой светодиодной индикацией напряжения и нагрузочным резистором [1], но и указанный, и все остальные аналогичные устройства имеют общий недостаток: они нуждаются в дополнительном источнике питания от 6 В и выше для питания логических и измерительных цепей, что делает их эксплуатацию несколько неудобной и дорогой.
В предлагаемом устройстве нет собственного источника питания, он питается непосредственно от проверяемой батареи напряжением 1,5 В. Это стало возможным благодаря применению преобразователя напряжения, обеспечивающего ОУ двуполярным напряжением +/- 3 В при питании всего от 1,5 В.
Рисунок 1 Принципиальная схема тестера для батареек
Работает устройство следующим образом:
Сразу при подключении испытуемой батарейки к щупам устройства Х1 и Х2 с соблюдением полярности начинает работать генератор на VT1 и VT2. Не знаю точно автора схемы такого преобразователя, но встречается она в публикациях довольно давно, мне впервые встретилась в [3]. Переменное напряжение частотой около 20 кГц выпрямляется диодным мостом VD1-VD4, пульсирующее напряжение фильтруется емкостями С2 и С3, стабитроны ограничивают рост выпрямленного напряжения при малых нагрузках. Таким образром из 1,5 В получаем стандартное двуполярное питание для ОУ относительно общего провода (соединен с «-» проверяемой батареи) порядка +/- 3-3,5 В.
На операционных усилителях реализованы два компаратора без гистерезиса, нагруженные на двухцветный светодиод. Компараторы соединены таким образом, что при напряжении батарейки более 1,5 В под нагрузкой светится только «зеленый» кристалл светодиода. Напряжение батареи при этом (оно приложено к выводам 1 и 6 ИМС относительно общего провода) оказывается выше образцового на прямом входе DA1.1 (вывод 2), равного точно 1,5 В и потому на выходе этого ОУ появляется отрицательное напряжение, ток через «красный» переход светодиода не течет. На выходе же второго ОУ DA 1.2 оказывается положительное напряжение, потому что образцовое напряжение 1,4 В подано на его инверсный вход, таким образом светодиод VD9 светится зеленым цветом. При снижении напряжения ниже 1,5 В но не ниже 1,4 В светятся уже оба кристалла светодиода, создавая желто-оранжевый цвет свечения. При напряжении менее 1,4 В светодиод горит красным цветом. Если елемент питания совсем разряженный, то он не в состоянии создать ток, достаточный для работы преобразователя напряжения, и тогда светодиод не светится вообще. Такое схемное решение отличается от традиционных отсутствием дополнительной обработки сигналов компараторов логическими элементами, что существенно упрощает схему.
Отдельно скажу о формировании опорного напряжения. Поскольку довольно проблематично найти стабилитрон или стабистор с напряжением стабилизации 1,5 — 1,7 В да еще и с малой зависимостью напряжения стабилизации от температуры было решено использовать аналог низковольтного стабилитрона на транзисторах [2]. Хотя данное решение нельзя назвать простым, но все детали, использованные для аналога стабилитрона сейчас очень дешевы, а электрические параметры получаются значительно выше любого готового стабилитрона. Для достижения максимальной термостабильности можно попробовать точнее подобрать цепочку VD5, VD6. Тут возможны варианты: один или два германиевых диода, один германиевый, другой кремниевый и т.п. У автора при деталях, указанных на схеме получился такой результат стабильности опорного напряжения: 1502 мВ при температуре +50 градусов цельсия и 1498 мВ при -30 градусах.
О деталях.
Схема не критична к деталям, можно применять практически все, что давно валяется без дела. Нежелательно только менять VT1 и VT2, поскольку немногие pnp-транзисторы имеют такое малое напряжение насыщения как КТ209. Трансформатор изготавливают самостоятельно. Он содержит одну обмотку из 80 витков с отводами через каждые 20 витков. Получаются по сути 4 одинаковые обмотки соединенные последовательно. Все мотают внавал проводом диаметром 0,2 — 0,3 мм на ферритовом кольце К10х6х3 из феррита 2000НМ. Если лень мотать 80 витков, можно сложить жгут из 4 проводов и им намотать 20 витков, но тогда придется повозиться с правильным последовательным соединением частей обмотки в единое целое.
Диоды VD1-VD4 — кремниевые, высокочастотные например, КД522, КД521, КД503, 1N4148 и им подобные. VT3, VT4 могут быть любыми малогабаритными кремниевыми транзисторами. Сдвоенный операционный усилитель может быть заменен парой одинарных ОУ. Главное, чтобы выходные каскады ОУ допускали непосредственное подключение светодиодов, тоесть обеспечивали выходной ток более 10 мА. Двухцветный светодиод можно заменить двумя отдельными светодиодами разного цвета.
Настройка прибора
Настройка заключается в первую очередь в установке опорного напряжения на выводе 2 ИМС равном 1,5 В. Это сделать довольно легко подстроечным резистором R5, который после настройки все же лучше заменить постоянным точно такого же сопротивления. Проще сначала подстроечник установить вместо всей цепочки R4R5, а потом из двух резисторов скомбинировать нужное сопротивление. Далее резистором R10 устанавливают необходимый ток нагрузки (ток потребления всего устройства), которым хотят тестировать батарейку. Обычно этот ток устанавливают в пределах 80 — 100 мА для проверки батарей типоразмера АА, что соответствует нагрузке плеера или какой-нибудь игрушки. Если в качестве R10 применить резистор сопротивлением 1,5 — 2 Ом, то можно отобрать достойные батарейки для фотоапарата, ток потребления которого в момент начала заряда фотовспышки может достигать 3 А.
Если светодиод обладает повышенной светоотдачей, то сопротивление резисторов R11 и R12 можно увеличить до 200 — 300 Ом.
Конструкция
Все детали устройства размещаются на печатной плате из одностороннего фольгированого стеклотекстолита размером 35х45 мм, которая помещается в подходящую пластмассовую коробочку. Щуп Х1 представляет собой контактную площадку, наклеенную на корпус устройства, рядом с ней наносят маркировку «+». Х2 — гибкий провод сечением 0,5 мм2 длиной примерно 10 см со снятой на конце изоляцией.
Рисунок 2 Чертеж печатной платы и схема расположения элементов
Работа с прибором очень проста: проверяемую батарейку присоединяют согласно полярности к устройству, если при этом светодиод загорается зеленым цветом — батарейка «свежая», если желто-оранжевым — допустимо разряженная, красным — практически разряжена, отсутствие свечения — полный разряд. Если случайно спутать полярность, устройство просто не работает, из строя не выходит. Не следует пытаться проверить этим пробником батареи с другим напряжением! Оно рассчитано только на проверку батареек с напряжением 1,5 В.
Описанный тестер можно приспособить и для проверки никель-кадмиевых и никель-металлгидритных аккумуляторов размера АА и ААА, только надо изменить опорное напряжение и установить его равным 1,28 В. Возможно понадобиться также увеличить количество витков в первой и последней секции обмотки трансформатора намотав его по схеме 25+20+20+25. Установив вместо R10 набор сопротивлений с переключателем можно получить универсальный тестер с возможностью нагружать батарейки разными токами.
Литература
- Тестер Роберта Кнора // РадиоХобби №4 1998 с.20 (Дайджест)
- И. Александров Регулируемый аналог стабилитрона // Радио, №11 1993 с.39; РадиоАматор, №2 1994 с.14
- Н.Хухтиков Зарядное устройство // Радио №5 1993 с.37
Источник
Как проверить батарейки
К тому же.
В разных устройствах, где применяются батарейки, используется их разное количество. От одной до нескольких. И в тех устройствах, где батареек больше одной, разряд элементов питания происходит крайне неравномерно в большинстве случаев.
Часто получается, что «садится» одна батарейка, а удалять их из устройства приходится все, потому что прибор уже не может нормально функционировать, так как элементы питания, как правило соединяются последовательно и повреждение одного из них влечёт за собой отказ всей цепочки питания.
Кто – то использованные батарейки сразу выкидывает, а большинство всё же складывает их в укромный уголок и это оправдано, потому что их, если нормально рассортировать, то можно ещё использовать в устройствах «рангом» пониже.
Насобираем все батарейки, какие найдём, не зависимо от размера и формы, чтобы устроить нечто вроде конвейера проверки или «кастинга», кому как нравится.
На любом рынке продаётся большое количество всевозможных тестеров для проверки батареек. Например, такой.
Светодиодный тестер для батареек.
Такой тестер совершенно бесполезен, он не может дать никакого представления об оставшемся заряде батарейки, и светодиод в нём будет светиться даже на полностью не пригодном элементе питания. Годен он только в качестве брелка.
Более совершенный цифровой тестер, показаниям которого уже можно немного верить, но и стоит он гораздо дороже и по стоимости приближается к мультиметру.
Ну а самые точные данные по состоянию ваших батареек может дать вам мультиметр, пусть даже не профессиональный и дешёвый, купленный на рынке, но лучше, если у него будет функция измерения тока до 10 ампер, как на фотографии ниже.
Не очень дешёвый мультиметр и годится для тестирования батареек не только по напряжению, но и по току.
Чтобы начать тестирование наших элементов питания, проведём предварительный «кастинг». Удалим все батарейки со следами утечки электролита и с помятыми корпусами.
Для предварительной сортировки батареек на рабочие и утиль, ставим переключатель на измерение напряжения, на 2 вольта. И в зависимости от показаний мультиметра производим сортировку.
Прибор показывает 0.8 вольт и менее — в утиль, без всякой жалости.
От 0.8 до 1.1 — пока отложим в отдельное место, в следующей статье и видео я расскажу, что с ними можно делать дальше.
Если напряжение 1.1 — 1.2 вольта — ещё немного послужит, например, в светодиодном фонарике с маломощными светодиодами или каком-то не очень важном пульте, но нужно учитывать, что пульт будет работать на пониженной дистанции.
Батарейки ограниченно годные требуют постоянного контроля, потому, что электролит из них может вытечь в любой момент и повредить устройство, в котором они находятся. По этой причине такие батарейки не рекомендуется оставлять в приборах на длительный период.
Хранить такие батарейки следует в пластиковой ёмкости, во избежание утечки электролита.
Ограниченно годная батарейка.
1.2 до 1.35 вольта — будет работать дольше.
От 1.35 вольта и выше – можно применять без ограничений.
Сортировка батареек по напряжению не может точно ответить на вопрос о степени заряда оставшегося в батарейке и даёт представление всего об одном параметре, о напряжении этого элемента.
Можно на много более точно определить состояние элемента питания, если замерить ток, который может дать батарейка. Этот параметр гораздо лучше характеризует возможность батарейки для дальнейшего использования.
Для измерения этого, переключаем мультиметр на режим измерения тока до 10 ампер (если в приборе есть эта функция) и переставляем щуп в соответствующее гнездо. К батарейке присоединяем щупы максимум на 2 секунды (батарейка фактически работает в режиме короткого замыкания и это для неё очень вредно). И смотрим ток.
Даже самую «дохлую» батарейку можно кратковременно «оживить», если хорошо помять её корпус. Но опасность утечки электролита из этой батарейки возрастает многократно и поэтому пользоваться этим методом можно только в самом крайнем случае, когда другого выхода нет, например на рыбалке.
Также «взбодрить» на короткое время батарейку можно, если её прогреть, но осторожно. Помните, что эти действия ведут к повышению риска утечки электролита, а значит и порчи прибора, в котором находятся эти «оживлённые» батарейки, потому что электролит является очень едким веществом и очень быстро разъедает разные конструкционные материалы.
Батарейку можно зарядить, но это тема следующей публикации.
Смотрите видео проверки батареек, в котором наглядно показано преимущество сортировки батареек по току.
Источник
