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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Testador de bateria. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Carregadores, baterias, células galvânicas Folheando as revistas de rádio dos últimos anos, você sempre pode ter uma ideia para um novo design. Neste caso, o artigo [1] sob o título "Exterior" serviu como fonte da ideia. O dispositivo descrito executa uma função semelhante e foi projetado para verificar rapidamente as baterias galvânicas mais comuns em equipamentos domésticos. O testador mede a capacidade residual da bateria galvânica no momento da medição como uma porcentagem do nominal. A capacitância de um elemento é a quantidade de eletricidade que ele pode fornecer a uma carga. Ao descarregar com uma corrente constante I, seu valor em ampères-hora é igual à corrente de descarga multiplicada pela duração da descarga do elemento a uma tensão mínima predeterminada. Ao descarregar para uma resistência de carga constante, a corrente diminui com o tempo devido a uma diminuição na tensão da célula. Neste caso, a capacidade do elemento é calculada pela fórmula
onde t é a duração da descarga; i(t) - corrente de descarga, que muda durante o processo de descarga; Rн - resistência de carga; U é a tensão do elemento, que muda durante o processo de descarga; vocêQua é a tensão média da célula ao longo do tempo de descarga. Na fig. A Figura 1 mostra a curva experimentalmente medida da descarga de um elemento alcalino "Energizer" tamanho AA em um resistor com resistência de 15 ohms. Na fig. 2 - obtido por integração gráfica desta curva, a dependência da capacidade residual do elemento em sua tensão. A capacidade de um novo elemento não descarregado acabou sendo de 2 Ah.
O esquema do testador é mostrado na fig. 3. Usando o ADC embutido no microcontrolador DD1 (ATtiny 13A-SU), ele mede a tensão na bateria Gx testada quando ela é carregada com um resistor selecionado pela chave SA2. O valor medido é comparado com as constantes armazenadas na memória do microcontrolador, a unidade de software de comparação acende um certo número de LEDs na escala linear do indicador de capacidade do elemento.
Este indicador consiste em sete LEDs verdes e um LED amarelo. O número de LEDs acesos é proporcional à capacidade da célula: 100% - todos os LEDs HL1-HL8 estão acesos, 0% - apenas um LED HL8 amarelo está aceso. Se a tensão da célula for inferior a 1 V, o LED vermelho HL9 acende. Isso indica que a bateria testada não é adequada para uso posterior. Ao verificar, são feitas dez medições da tensão do elemento com pausas entre elas de 0,2 s. Em seguida, o programa calcula o valor médio do resultado, que compara com as constantes armazenadas na memória. Para leituras corretas do instrumento, o divisor de tensão no resistor de ajuste R1 deve ser ajustado para que a tensão em seu contato móvel (na entrada do ADC do microcontrolador) seja de 1 V a uma tensão de 1,5 V no elemento sob teste. O registrador de deslocamento 74HC164 (DD2) comuta os LEDs HL1-HL8 do indicador, o LED vermelho HL9 é conectado à saída PB1 do microcontrolador. Ao ligar a energia, todos os LEDs piscam por 2 s, depois de apagados, o dispositivo está pronto para operação. O botão SB1 é usado para iniciar a sub-rotina de medição e conecta a saída negativa do elemento em teste a um fio comum. Durante a medição (até que o indicador mostre o valor da capacidade do elemento que está sendo verificado), o botão deve ser mantido pressionado. A chave SA2 para três posições é usada para selecionar um resistor que define a corrente de carga, dependendo do tamanho da bateria testada. As correntes de descarga iniciais são as seguintes: AA, AAA - 100 mA, C - 250 mA, D - 400 mA. O resistor trimmer R1 calibra o dispositivo. O procedimento para isso é o seguinte. Uma nova célula galvânica Gx com tensão de 1,5 V é conectada ao testador. Com a chave SA2 na posição "AA, AAA" e o botão SB1 pressionado, girando o resistor trimmer R1 na entrada PB4 do microcontrolador, um tensão de 1 V é definida em relação ao pino 4 do microcontrolador. No estado inicial do botão SB1, o pino 3 do conector XP1 é conectado a um fio comum, que, ao programar o microcontrolador, causa uma falha ou falha do programador. Para evitar isso, durante a programação é necessário desconectar o fio do pino 1 do botão SB1 ou manter este botão pressionado até que a programação seja concluída. Como mostra a prática, o LED HL9, conectado por meio de um resistor R15 ao pino 6 do conector XP1, não afeta o correto funcionamento do programador STK500. O testador é alimentado por duas células galvânicas G1 e G2, tamanho AA. A chave liga/desliga do SA1 possui três posições (duas delas "On") e é conectada entre as baterias. É bastante aceitável usar outra fonte de alimentação com tensão estabilizada de até 5 V e uma chave convencional. A placa de circuito impresso do testador é mostrada na fig. 4, e a disposição dos elementos nele - na Fig. 5. A placa foi projetada para ser colocada no estojo do carregador "Varta". Os lóbulos de contato são soldados nos orifícios retangulares fornecidos nele, que, quando a placa é instalada no gabinete, conectam seus circuitos às baterias G1, G2 localizadas nos locais de montagem regulares do gabinete e ao elemento testado Gx. Para testar elementos maiores, um bloco de terminais é instalado na parte superior do invólucro. A aparência do dispositivo montado é mostrada na fig. 6.
Resistores R2 e R7-R15 - tamanho 1206 para montagem em superfície, R3-R5 - 0,25 W, R6 - 0,5 W para montagem em superfície. O resistor trimmer R1 é multivoltas. Capacitores de óxido podem ser usados de qualquer tipo. Capacitor C2 - cerâmico KM-6 ou similar importado. Em vez de LEDs discretos HL1-HL9, você pode usar uma escala de LED linear pronta, por exemplo, DC-7G3HWA. Conector XP1 - plugue PLD-6. Para aumentar a confiabilidade do resultado, recomenda-se verificar os elementos com uma resistência de carga próxima àquela com a qual se supõe que seja operado no futuro. Uma precisão ainda maior pode ser alcançada se vários blocos de constantes forem fornecidos no programa, com os quais a tensão do elemento será comparada dependendo do seu tipo. Ao programar o microcontrolador, seus bits de configuração para operação a partir do gerador de clock interno de 4,8 MHz devem ser definidos da seguinte forma: CKSEL = 01; SUT=10; CKDIV8 = 1. No desenvolvimento do software, foi utilizado o arquivo 16121572.asm - uma implementação de software da interface SPI para o modelo AT90S1200 do livro [2]. O programa do microcontrolador pode ser baixado em ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/06/testbat_v2.zip. Literatura
Autor: N. Salimov
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