Прибор для проверки аккумуляторов

В. КУЗЬМИН, г. Чебоксары

При использовании аккумуляторов могут быть допущены две характерные ошибки: эксплуатация почти разряженного аккумулятора и постановка на зарядку уже заряженного. В первом случае аккумулятор может "сесть " в самый неподходящий момент, во втором — возможна перезарядка аккумулятора, которая может привести к снижению срока службы, потере емкости, а в самых тяжелых случаях — к его разрушению. Этих ошибок можно избежать, если оценить остаточный заряд аккумулятора.

Прибор предназначен для проверки NiCd и NiMH аккумуляторов емкостью до 2 Ач. Принцип его действия состоит в том, что аккумулятор в течение 10 с разряжают током, численно равным (в амперах) 1,5...2С, где С — емкость аккумулятора в Ач. Напряжение на аккумуляторе непрерывно контролируют цифровым вольтметром. Остаточный заряд (в процентах от С) оценивают по таблице в зависимости от напряжения в конце интервала разрядки (в пересчете на один элемент).

Напряжение в конце 10-секундной разрядки, В

1,2...1,22

1.1...1,12

1,07...1,09

1,02...1,04

1

Остаточный заряд, % от С

100

75

50

25

0

Прибором можно проверять аккумуляторы других типов, а также гальванические элементы и батареи. Однако приведенные данные справедливы только для NiCd и NiMH аккумуляторов. Они получены экспериментально при снятии характеристики разрядки заведомо исправной, новой, полностью заряженной батареи током 2С в течение 30 мин при комнатной температуре. Эксперимент был повторен несколько раз.

Cxema
Рис. 1

Схема прибора показана на рис. 1. Микросхема DA1 вырабатывает стабильное напряжение 9 В для питания внутренних цепей устройства. Интегральный таймер DA2 формирует измерительный интервал, длительность которого определяют сопротивление резистора R3 и емкость конденсатора С4. Эта длительность должна быть равна 10 с. При нажатии на кнопку SB1 происходит запуск таймера, который вырабатывает на выходе (вывод 3) импульс длительностью 10 с и амплитудой не менее 7,5 В. Резистор R2 и конденсатор С2 предотвращают удлинение импульса в случае, если время удержания кнопки SB1 в нажатом состоянии превышает 10 с. Переменным резистором R5 регулируют ток базы транзистора VT1. На этом транзисторе собрана предварительная ступень усиления тока. Далее ток усиливает транзистор VT2. Именно его ток коллектора разряжает испытуемый аккумулятор. В цепь коллектора транзистора VT2 включен амперметр РА1. Диод VD1 обеспечивает протекание тока только в одном направлении. Резистор R9 необходим для уменьшения нестабильности тока через транзистор VT2 из-за его нагревания при проведении измерений. Конденсатор С5 предотвращает самовозбуждение.

Напряжение питания ступени на транзисторе VT2 не должно быть менее 6 В, поэтому элементы и батареи с меньшим напряжением подключают к выходу 1. В этом случае напряжение проверяемого аккумулятора складывается с напряжением питания. Батареи с напряжением от 6 до 24 В подключают к выходу 2. В этом случае ступень на транзисторе VT2 получает питание только от проверяемой батареи. Не следует к выходу 1 подключать батареи с напряжением более 6 В, так как при этом транзистор VT2 будет неоправданно перегружен по мощности, что вызовет повышенный дрейф тока в процессе измерений.

Конструкция и детали. Большинство компонентов смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 2.

Cxema
Рис. 2

Конденсатор С5 установлен непосредственно на выводах транзистора VT2. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть указанных на схеме серий с любыми буквенными индексами. Также можно применить транзисторы КТ315Б, КТ315Г (VT1), подобрав экземпляр, имеющий коэффициент передачи тока не менее 100. Допустимо применить транзисторы КТ8131А—КТ8131В (VT2). Резистор R9 — проволочный, его сопротивление может находиться в пределах О,5...1 Ом. Транзистор VT2 и диод VD1 должны быть установлены на общем теплоотводе площадью не менее 60 см2. Для питания устройства необходим источник напряжения от 12 до 25 В, можно нестабилизированного, способный отдавать в нагрузку ток не менее 3 А.

В зависимости от конкретных условий использования прибор может быть упрощен. Например, можно не вводить амперметр РА1 в состав устройства, а снабдить переменный резистор R5 шкалой со значениями разрядного тока. Если нужно проверять аккумуляторы только одной емкости, резистор R5 может быть подстроенным. Его движок устанавливают один раз при налаживании в положение, соответствующее требуемому значению разрядного тока.

Налаживание прибора заключается в установке требуемой длительности импульса тока и пределов регулирования его амплитуды. Вначале замыкают выход 1, нажимают на кнопку SB1 и измеряют длительность импульса (например, секундомером). Подбирают резистор R3, при котором длительность импульса, генерируемого микросхемой DA1, равна 10 с. Затем измеряют ток в крайних положениях движка переменного резистора R5. Если минимальный ток слишком велик, увеличивают сопротивление этого резистора. Если максимальный ток слишком мал, подбирают резистор R9 меньшего и резистор R8 большего сопротивления.

Проведение измерений. Вначале замыкают выход 1, нажимают на кнопку SB1 и движком переменного резистора R5 устанавливают по амперметру РА1 требуемое значение тока коллектора транзистора VT2. Затем параллельно выводам проверяемого элемента или батареи подключают цифровой вольтметр (например, мультиметр). Если он покажет напряжение более 6 В, то проверяемую батарею подключают к выходу 2, в противном случае — к выходу 1. Далее нажимают на кнопку SB 1, контролируя показания вольтметра. Не следует разряжать аккумуляторы, имеющие напряжение холостого хода менее 1 В на элемент. Такие аккумуляторы требуют немедленной постановки на зарядку. Не следует подключать элемент в обратной полярности. Это может привести к существенному сокращению его срока службы или даже к аварийному разрушению.

Радио 12-2004