Как да измерим капацитета на Li-ion акумулатор? Всеки специалист който се занимава с ремонт на елетрически инструменти се е сблъсквал с този проблем. За професионалистите който ремонтират такава техника има много голяма гама прибори за тестване на акумулатори от всякакъв форм-фактор, но те са доста скъпи. За любителите на електрониката е нужен евтин прибор с прилична точност. Разбира се такива евтини прибори можем да си купим от интернет магазините, но не е ли по-интересно да си направим такъв прибор сами и дали това е възможно? Да - възможно е! Има много любителски схеми на базата на Ардуино, но тук ще ви покажа мощтно аналогово устройство което има голяма точност на измерване .
Капацитетът е един от най-важните параметри на акумулаторите и се измерва в амперчасове. Тоест това е произведението от разрядният ток и времето през което той протича. Примерно ако в една верига от акумулатор и резистор протича ток от 1A за 1.5 часа (от заредено до разредено състояние), то капацитетът е 1.5 Ah (амперчасове). Тоест ако разреждаме акумулатор с стабилен ток и измерим времето за разреждане лесно можем да пресметнем капацитета. Най лесно може да го постигнем с тъй наречения генератор на ток.
Вариант № 1
Прост, но много ефективен генератор на ток можем да реализираме с помощта на линейният стабилизатор LM 317T. Ето типовата схема.
Тук резистора е около 1.25 ома и се наложи да го комбинирам от резистор 1 ом и парче съпротивителен проводник. А за да предпазя интегралната схема от прегряване я монтирах върху достатъчно голям радиатор.
В този вид ползвах тази схема като включвах изпитвания акумулатор и едновременно с това пусках хронометър. И след това следях напрежението на акумулатора, и когато то спадаше до 2,5V , спирах разреждането и хронометъра едновременно. Освен това можем да измерим вътрешното съпротивление на акумулатора като измерим напрежението без и със товар от 1A.
Тази установка ползвах няколко пъти , но когато ми се наложи да измеря няколко различни по големина акумулатора, разбрах че ми е нужен прибор с повече възможности.
Вариант №2
Желателно е схемата да регулира стабилния ток на разреждане от 0,1A до 10A за да може да се изпитват както слaботокови, така и високотокови акумулатори. Има най различни схеми, но аз се спрях на тази:
Тук регулирането се извършва от един операционен усилвател LM358, а елементът който разсейва енергията е полеви транзистор поставен на подходящ радиатор. Опорното напрежение се осигурява от стабилизатор реализиран с TL431. Захранващото напрежение може да бъде от 5V до 15V. Резултат - отлична стабилизация на разрядният ток .
Вариант №3
За максимално удобство тази схема трябва да се оразмери за по - голяма разсейвана мощност. Също така трябва да се направи синхронно пускане на хронометъра и рарядният ток и автоматично спиране при достигане на минималното безопасно напрежение на елемент. За измерване на времето за разреждане в предните две схеми ползвах смартфона като хронометър, но в тази схема исках процеса да се автоматизира. За измерване на времето използвах ръчен цифров часовник, който има функция "хронометър". При включване на режим "хронометър", пускането и спирането става с задействането на бутона "start/stop". Но можем да го управляваме също, като го дублираме с контактите на реле. И тук стигнах до следващата стъпка - да се конструира автоматика за пускане и спиране. Най просто е да се ползва R-S тригер чиито входове R и S да се управляват с два бутона - "start" и "stop" и след това да се формира импулс за управление релето на хронометъра. Двойният D тригер 4013 идеално подхожда за тази цел.
Тук C3 и D1 нулира тригера при включване на захранването. А через бутоните "start" и "stop"и
C1,C2,R1,R2,R3,R4 се формират къси импулси за управление на входовете R и S на тригера. Но за да можем да управляваме хронометъра через неговия бутон "start / stop", трябва да формираме импулс с продължителност 50-100mS при всяко задействане на R - S тригера. Това се постига с диодите D2 и D3 и вторият D тригер,който работи като чакащ мултивибратор.
На изхода на чакащия мултивибратор се получава импулс с продължителност 50 - 100mS и чрез контактите на реле1 задействаме бутона "start / stop" на хронометъра. Процесът на разреждане на тествания акумулатор трябва да се прекъсва ръчно от бутонът"stop" и автоматично - когато напрежението на разреждания акумулатор достигне 2,5 V на клетка. Ето последния вариант на схемата.
От изхода на RS тригера (stop) се подава напрежение на транзистора Т4 за задействане на реле 2, като разкъсват неговия нормално затворен контакт и по този начин се прекъсва управлението на силовите транзистори Т1 и Т2 . Така с натискането на бутона "stop" спираме едновременно разреждащия ток и хронометъра и съответно пускаме устройството със "start".
Аналоговата част е реализирана с двойният операционен усилвател LM 358. Единия операционен усилвател управлява генератора на ток, а другия работи като компаратор който сравнява текущото напрежение с зададеното минимално напрежение на разреждане. Когато изходното напрежение спадне под зададеното, компараторът чрез оптрона и C9 подава импулс на входа R на RS тригера с което се спира работата на устройството. Сега само трябва да видим времето което показва хронометъра и да сметнем капацитета на конкретния акумулатор.
Когато се разреждат мощни акумулатори се отделя голямо количество топлина и за това ползвах радиатор от процесор на компютър с вентилатор и два транзистора IRF 530 в паралел. За захранване ползвах платка от един стар проект и той дава +15V / -15V при 100mA което е предостатъчно. Напрежението -15V се ползва само за захранването на електронния часовник и осветлението на дисплея. Часовника се захранва с -1,5V спрямо маса, и това се осигурява от параметричен стабилизатор със червен светодиод и резистора R12. Опорното напрежение за компаратора и генератора на ток се осигурява от стабилитрона TL431 и е около 13V. Напрежението и тока се измерват от комбиниран цифров уред монтиран на лицевата полоча. Гнездото за един акумулатор 18650 е свързано в паралел на основните клеми.
Готовия прибор показа стабилна работа и удобство при експлоатация. Освен това може да се тестват и акумулаторни сборки 2S,3S,4S и 5S , както за капацитет, така и за вътрешно съпротивление на сглобената акумулаторна батерия.
Няма коментари:
Публикуване на коментар