Измерение ёмкости аккумулятора - простой и точный способ. Измеритель емкости автомобильного аккумулятора


Как проверить емкость аккумулятора мультиметром

Содержание:
  1. Основные понятия емкости аккумулятора
  2. Мультиметр и проверка емкости батареи
  3. Как узнать реальную емкость аккумулятора

В каждом свинцово-кислотном аккумуляторе через определенных промежуток времени снижается максимальная емкость. Происходит уменьшение эксплуатационных свойств, пластины покрываются налетом из продуктов окисления. Доля кислоты в общем количестве электролита понижается, что приводит к уменьшению плотности электролита.

В связи с этим часто возникают вопросы, касающиеся проведения проверки состояния устройства, в частности, как проверить емкость аккумулятора мультиметром. Данный прибор является универсальным и позволяет выполнять множество различных действий.

Основные понятия емкости аккумулятора

Данный показатель определяет, в течение какого периода времени аккумулятор сможет подавать полноценное питание к подключенной нагрузке. Измерение емкости производится в ампер-часах, а в устройствах с небольшими размерами – в миллиампер-часах.

Математическим способом этот показатель рассчитывается следующим образом: Е (А х час) = I (A) х Т (час), где I является постоянным током разряда, а Т – временем разряда. Иногда емкость сравнивается с энергией аккумулятора. Однако это два разных понятия, поскольку энергия определяется следующей формулой: W (Дж) = I(А) х U(В) х Т (с). Таким образом, аккумуляторная энергия представляет собой произведение емкости и номинального напряжения: W (Вт х час) = Е (А х час) х U(В).

В случае последовательного соединения сразу нескольких аккумуляторов, их общая емкость будет состоять из емкости каждого аккумулятора. Соответственно, общая энергия всей батареи, будет равна произведению энергии одного аккумулятора на их количество. В некоторых случаях проводится аналогия емкости и заряда или степени заряженности аккумулятора. Это также неправильно, поскольку заряд является не постоянной величиной, а емкость неизменна, независимо от того в каком состоянии находится батарея.

Таким образом, своевременная проверка этого важного показателя имеет большое значение для нормальной эксплуатации аккумуляторной батареи. Одним из способов такой проверки является использование мультиметра.

Как измерить емкость аккумулятора

Прежде всего, для проведения измерений нужно приобрести сам мультиметр. Кроме того, нужно подобрать нагрузку путем несложных вычислений. Она тоже будет принимать участие в определении емкости. Нагрузка должна забирать на себя примерно 50% всего тока аккумулятора. Например, при емкости 7 А/ч нагрузка должна быть примерно 3.5 вольта. Для этих целей лучше всего подойдет лампочка от фары, мощностью 35-40 ватт.

После подключения нагрузки необходимо подождать 2-3 минуты. Если в процессе проверки лампочка начинает постепенно тускнеть, это означает, что батарея давно не обслуживалась. На этом проверку можно прекратить. Но в большинстве случаев этого не происходит, и проверка продолжается.

Нужно установить напряжение на клеммах без отключения нагрузки. Если результаты измерений, отображенные на табло мультиметра, составляют 12,4 вольта и выше, значит емкость аккумулятора полная и сам он находится в исправном состоянии. Поэтому в случае проблем с запуском, необходимо проверять другие системы автомобиля на предмет возможных неполадок. Недостаточной считается емкость, при показаниях мультиметра от 12 до 12,4 В. Такие показатели указывают на небольшой оставшийся срок службы батареи, поэтому необходимо заранее планировать покупку нового аккумулятора.

При проверке емкости аккумулятора мультиметром, не следует забывать и о других не менее эффективных современных устройствах. Данные приборы подают на батарею специальные сигналы, позволяющие получить максимально точные результаты. Такие проверки можно проводить без отключения источника питания от автомобиля.

electric-220.ru

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Время разряда, часы Относительная емкость, %
0,1 37
1,3 48
0,7 53
1,9 76
4,2 84
9,2 92
20 100

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры PITE

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE: модель PITE 3915 для измерения внутреннего сопротивления и модель PITE 3918 для оценки проводимости батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Анализаторы Fluke

Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

  • Прибор позволяет измерять следующие параметры:

  • Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).

  • Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

  • Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)

  • Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).

 

 

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

Анализаторы Vencon

Промежуточное положение занимает анализатор Vencon UBA5, предназначенный для работы с аккумуляторными батареями, используемыми в портативных средствах связи (мобильных телефонах, носимых радиостанциях, разнообразных гаджетах и т. п.), портативных инструментах и других устройствах напряжением до 18.5 В, емкостью от 10 мА·ч до 100 А·ч. Анализатор Vencon UBA5 совмещен с зарядным устройством и может использоваться в ремонтных мастерских, центрах обслуживания компьютерной техники, мобильной электроники и других устройств.

Прибор предназначен для различных типов АКБ (никель-кадмиевых, никель-металл-гидридных, литий-ионных, литий-полимерных, свинцовых кислотных и др.), позволяет задавать токи зарядки и разрядки, изменять алгоритмы работы устройства, тестировать емкость батарей при помощи однократных и многократных измерений, сохранять результаты измерений в памяти и выводить их через порт USB, готовить графические отчеты при помощи программного обеспечения.

Характерная особенность устройства – два измерительных канала (по 2 измерительных провода каждый), причем для проведения различных измерений их можно комбинировать, в том числе и от нескольких устройств UBA5. Дополнительно могут заказываться датчики температуры.  

Прибор способен генерировать зарядный ток до 2А на каждом канале, ток нагрузки – до 3А (45 Вт) на каждом канале (в комплект входит адаптер питания). Более точные характеристики зависят от конкретной модели устройства – в серию UBA5 входит 5 различных моделей приборов.  

В данном типе прибора, как и во всех описанных ранее, ключевым для определения состояния батареи является сопоставление измеренных показателей с параметрами, заявленными производителями АКБ.

4. Полная разрядка/зарядка

На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ Преимущества Недостатки
Подкл ючение нагрузки Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры

Портативность устройств

Простота использования

Быстрое проведение измерений, особенно многократных

Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации

Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов

Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита Способ применяется только для обслуживаемых батарей

См. также:

Материал подготовлен техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

skomplekt.com

Измерение ёмкости аккумулятора - простой и точный способ

Для того, что бы измерить ёмкость какого-нибудь аккумулятора, обычно поступают так: подключают к этому аккумулятору резистор определённого номинала, который разряжает этот аккумулятор, и записывая величины тока, протекающего через резистор и напряжение на нём, дожидаются полной разрядки аккумулятора. По полученным данным строится график разряда, из которого и выясняют ёмкость. Проблема только в том, что по мере снижения напряжения на аккумуляторе ток через резистор так же будет уменьшаться, так что данные придётся интегрировать во времени, поэтому точность такого способа измерения ёмкости аккумулятора оставляет желать лучшего.

Если же разряжать аккумулятор не через резистор, а через источник стабильного тока, то это позволит определить ёмкость аккумулятора с очень большой точностью. Но здесь есть одна проблема - напряжение на аккумуляторе (1,2..3,7 В) недостаточно для работы источника стабильного тока. Но эту проблему можно обойти, добавив в схему измерения дополнительный источник напряжения.

Рис. 1. Схема для измерения ёмкости аккумулятораV1 - исследуемый аккумулятор; V2 - вспомогательный источник напряжения; PV1 - вольтметр;LM7805 и R1 - источник стабильного тока; VD1 - защитный диод.

На рисунке 1 изображена принципиальная схема установки для измерения ёмкости аккумулятора. Здесь видно, что измеряемый аккумулятор V1 включён последовательно с источником тока (его образуют интегральный стабилизатор LM7805 и резистор R1) и вспомогательным источником питания V2. Поскольку V1 и V2 соединены последовательно, то сумма их напряжений оказывается достаточной для работы источника тока. Так как минимальное напряжение, необходимое для работы источника тока составляет 7 В (из них 5 В - это напряжение на выходе микросхемы LM7805, т.е. в данном случае это падение напряжения на резисторе R1, и 2 В - это минимально допустимое падение напряжения между входом и выходом LM7805), то для работы источника тока суммы напряжений V1 и V2 хватает с некоторым запасом.

Вместо стабилизатора LM7805 можно использовать другой интегральный стабилизатор, например, LM317 с выходным напряжением 1,25 В и минимальным падением напряжения 3 В. Так как минимальное рабочее напряжение источника тока будет равно 4,25 В, то напряжение второго источника напряжения V2 можно снизить до 5 В. В случае использования стабилизатор LM317 величина тока стабилизации будет определяться по формуле I = 1,25/R1

Тогда для разрядного тока 100 мА величина сопротивления R1 должна быть примерно 12,5 Ом.

Как производить измерение ёмкости аккумулятора

Вначале подбором резистора R1 нужно установить разрядный ток - обычно величину разрядного тока выбирают равной рабочему току разряда аккумулятора. Следует так же иметь в виду, что некоторые модели интегральных стабилизаторов напряжения 7805 могут потреблять небольшой управляющий ток порядка 2...8 мА, так что величину тока в схеме рекомендуется проверять амперметром. Далее полностью заряженный аккумулятор V1 устанавливают в схему, и замкнув выключатель SA1 начинают отсчёт времени до того момента, когда напряжение на аккумуляторе снизится до минимальной величины - для разных типов аккумуляторных батарей эта величина различна, например, для никель-кадмиевых (NiCd) - 1,0 В, для никель-металлогидридных (NiMH) - 1,1 В, для литий-ионных (Li-ion) - 2,5...3 В, для каждой конкретной модели аккумулятора эти данные нужно смотреть в соответствующей документации.

После достижения минимального напряжения на аккумуляторе выключатель SA1 размыкают. Следует помнить, что разряд аккумулятора ниже минимального напряжения может вывести его из строя. Перемножив величину разрядного тока (в Амперах) на время разряда (в часах) получаем ёмкость аккумулятора (А*ч):

C = I * t

Рассмотрим практическое применение этого способа измерения ёмкости аккумулятора на конкретном примере.

Измерение ёмкости аккумулятора NB-11L

Аккумулятор NB-11L (рис. 2.) был приобретён в интернет-магазине DealeXtreme за 3,7 доллара (SKU: 169532). На корпусе аккумулятора указана его ёмкость - 750 мА*ч. На сайте его ёмкость указана уже скромнее - 650 мА*ч. Какая же реальная ёмкость этого аккумулятора?

Рис. 2. Li-ion аккумулятор NB-11L ёмкостью якобы 750 мА*чFits CAN.NB-11L 3.7V 750mAhUse specified charger only

Что бы подключить проводники к контактам аккумулятора потребуются две скрепки, которые следует изогнуть так, как показано на рисунке 3, и подключить их к "+" и "-" выводам аккумулятора (рис. 4.). Необходимо избегать замыкания контактов, лучше их заизолировать.

Рис. 3. Самодельные контакты дляподключения к аккумулятору

Рис. 4. Самодельные контакты,подключённые к аккумулятору

Для измерения ёмкости аккумулятора NB-11L его разрядный ток был принят равным 100 мА. Для этого величина резистора R1 была выбрана чуть больше 50 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе R1 определяется по формуле P = V2/R1, где V - напряжение на резисторе R1. В данном случае P=52/50=0,5 Вт. Стабилизатор LM7805 следует установить на радиатор, если же под рукой нет подходящего радиатора, то микросхему можно частично погрузить в стакан с холодной водой, но так, что бы выводы остались сухими (в случае корпуса TO-220).

После установки полностью заряженного аккумулятора NB-11L в схему и замыкания выключателя SA1 начался отсчёт времени с периодическим контролем напряжения по вольтметру PV1. Данные заносились в таблицу, по которой был построен график разряда аккумулятора NB-11L (рис. 5).

Рис. 5. График напряжения на аккумуляторе NB-11L в процессе его разряда током 100 мА

Отсюда видно, что за 5 часов разряда током 0,1 А напряжение на аккумуляторе снизилось до 3 вольт и стало быстро падать дальше.

C = I * t = 0,1 * 5 = 0,5 А = 500 мА*ч.

Так что реальная же ёмкость аккумулятора NB-11L оказалась в 1,5 раза ниже указанной на нём.

BACK

zpostbox.ru

Alhimed -- Цифровой измеритель ёмкости аккумуляторов на базе велокомпьютера

А какая у нас ёмкость?

Цифровой измеритель ёмкости свинцово-кислотных 12 В аккумуляторов на базе велокомпьютера (или как измерить ёмкость аккумулятора)

Устройство предназначено для измерения реальной ёмкости свинцово-кислотных 12 В аккумуляторных батарей, которые широко используются в разных приборах и агрегатах, начиная от кассового аппарата, UPS, детского мотороллера и кончая автомобилем. Особенностью данной конструкции является её простота и хорошие параметры.  

Основные технические данные и характеристики:
Тестируемые аккумуляторные батареи свинцово-кислотные 12 В
Ток разряда (переключается ступенчато) 0,2 ... 3 А
Пороговое напряжение разряда 10,5 В
Измеряемая ёмкость 0,1...99,9 А*ч
Цифровая индикация Ток разряда, ёмкость, время разряда

 В данном устройстве для измерения ёмкости используется метод контрольного разряда полностью заряженного аккумулятора на некоторую нагрузку до достижения предельного напряжения разряда (10,5 В) и подсчёт отданного при этом количества электричества. Ток во время цикла разряда не стабилизируется, так как схема осуществляет вычисление интеграла тока по времени. Внешний вид прибора показан на рис.1.

Рис.1. Внешний вид прибора

Ёмкость аккумулятора зависит от многих факторов: температуры, режима разряда, состояния аккумулятора и т.д.

Однако, вернемся к нашей конструкции.

Попадался ли Вам программируемый частотомер со счетчиком импульсов, часами, автономным питанием и ЖК-индикатором - и всё это размером со спичечный коробок и ценой 500р. ? Оказывается, такой прибор существует! Это велосипедный компьютер (в дальнейшем - ВК).  В данной конструкции ВК используется в качестве блока измерения и индикации. Блок-схема прибора приведена на рис.2, а принципиальная электрическая схема на рис.3.

Рис.2. Блок-схема измерителя ёмкости

Рис.3. Принципиальная электрическая схема измерителя ёмкости

Пороговое устройство обеспечивает первоначальное включение устройства и его отключение по окончании цикла разряда. Содержит опорный источник R3-VD4, компаратор DA1 и реле управления нагрузкой K1. Цепочка R4,R5 создает небольшой гистерезис в работе компаратора. Резистором R2 регулируется порог отключения устройства. Резистор желательно применить многооборотный типов СП5-2, СП5-3.

Блок нагрузок состоит из нескольких автомобильных ламп разной мощности. Включая эти лампы в разных комбинациях, можно задать различные токи разряда.

Преобразователь напряжение-частота U-F собран на микросхеме AD654. Входное напряжение снимается с датчика тока R1 типа С5-16МВ мощностью 5 Вт. Коэффициент преобразования определяется цепочкой R9-C2. Частота сигнала на входе ВК должна составлять 1...25 Гц. AD654 лучше работает на более высокой частоте. Чтобы обеспечить эти требования, введен делитель частоты на микросхеме DD1. Транзистор VT1 служит для согласования с ВК. Регулировочных элементов преобразователь не имеет. Калибровка прибора осуществляется выбором коэффициента пропорциональности в ВК.

 Устройство подключается к аккумулятору проводами, имеющими на концах зажимы типа "крокодил". Питание осуществляется непосредственно от тестируемого аккумулятора.

Немного о других элементах схемы. Диоды VD1...VD3 (КД521А) защищают устройство при неправильной полярности подключения к аккумулятору. Конденсатор С2 определяет постоянную времени преобразователя и должен быть высококачественным: типа К71-7, К73-15 и т.п. Реле должно коммутировать ток до 5 А и срабатывать при напряжении 5...9 В, соответственно подбирается номинал гасящего резистора R6. Измерение напряжения производится по четырехпроводной схеме, т.е. силовые и измерительные проводники соединяются непосредственно на зажимах "крокодил".

Несколько слов о велокомпьютере. Датчиком для работы ВК на велосипеде является пара геркон-магнит, на каждый оборот колеса геркон замыкается один раз. Даже самые простые модели ВК имеют функции измерения мгновенной скорости, пройденного пути за день, времени в пути, общего пройденного пути, максимальной скорости, текущего времени. Для настройки ВК под конкретную модель велосипеда имеется возможность задания длины окружности колеса в миллиметрах. Более подробно об этом можно почитать в другом разделе данного сайта. Этот набор функций как нельзя лучше подходит для нашей задачи, только индицируемые параметры будут иметь другой смысл.

Соответствие параметров
Мгновенная скорость Ток разряда
Дневной пробег Ампер-часы
Время в пути Время разряда
Максимальная скорость Максимальный ток разряда
Длина окружности колеса Коэффициент пропорциональности

 В конструкции использован ВК компании Sigma Sport модель ВС600. Обычно ВК имеет 2 или более контактов для подключения к нему датчиков (рис.4). Для правильного подключения к прибору необходимо определить полярность контактов, что легко сделать с помощью вольтметра. Порядок работы с ВК смотрите в инструкции к нему.

Рис.4. Вид на велокомпьютер снизу

Блок нагрузок размещен в перфорированном кожухе от импульсного блока питания (рис.5).

Рис.5. Блок нагрузок

 Основная схема собрана в отдельном корпусе (рис.6). Печатная плата не разрабатывалась. На рисунке показан прототип схемы, в котором некоторые элементы отличаются от приведенной принципиальной схемы.

Рис.6. Вид на монтаж

 ВК имеет съёмное крепление на самодельном держателе (рис.7). Так как блок нагрузок при работе сильно нагревается, то он соединен с основной схемой через стеклотекстолитовую пластину.

Рис.7. Самодельный держатель ВК из стеклотекстолита

Регулировка и калибровка прибора

Регулировка заключается в установке порога отключения 10,5 В с помощью резистора R2. Первоначально движок резистора R2 установите в верхнее (по схеме) положение. Прибор подключите к регулируемому источнику постоянного напряжения, установите на его выходе напряжение 10,5 В. Нажмите кнопку включения прибора, при этом должно сработать реле К1. Регулировкой резистора R2 найдите положение, когда реле только что отключилось.

Калибровка заключается в установке константы преобразования в ВК. Можно выбрать два диапазона измерения. Если предполагается работа с аккумуляторами ёмкостью до 10 А*ч, то первоначально в ВК установите константу "длина окружности колеса" равной 3700. Далее, подключите прибор к аккумулятору последовательно с амперметром на 10 А. Запустите цикл разряда, нажав кнопку. Включите максимальную нагрузку. Амперметр при этом покажет потребляемый ток, а ВК в качестве параметра "Мгновенная скорость" тоже покажет значение тока. Изменяя константу, добейтесь совпадения показаний амперметра и ВК. Для работы в диапазоне до 100 А*ч установите константу 370 и действуйте аналогично. На этом калибровка заканчивается.

При аккуратной калибровке погрешность измерений составляет 1...2 %.

Порядок работы с прибором

1. Установите показания ВК на ноль. 2. Подключите прибор к полностью заряженному аккумулятору, соблюдая полярность. 3. Нажмите кнопку, при этом запустится процесс разряда. 4. С помощью переключателей выберите необходимую нагрузку, при этом ВК будет показывать потребляемый ток и отданные ампер-часы. 5. По окончании цикла разряда прибор выключится, а на индикаторе ВК будут показаны ёмкость, время разряда и т.д.

Чтение показаний имеет некоторые особенности (надо знать, где поставить десятичную точку). На рис.8 индицируется величина тока = 2,7 А, отданная ёмкость 6,025 А*ч. Прибор откалиброван на диапазон 99 А*ч.

Рис.8. Прибор в работе

Сентябрь 2010 г.

Литература.

"Цифровой измеритель ёмкости аккумуляторов" http://www.radioland.net.ua/sxemaid-426.html

Сайт, посвященный аккумуляторам http://www.at-systems.ru/.

Описание микросхемы AD654 http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD654.pdf

allhimed.narod.ru


Смотрите также