Это устройство предназначено для измерения ёмкости аккумуляторов и их батарей напряжением в заряженном состоянии 1…25 В при разрядном токе 0,1… 10 А. Оно отличается от разработанных автором ранее [1,2] более точным измерением ёмкости за счёт того, что в процессе разрядки контролируется и учитывается текущее значение разрядного тока. Измеряемая ёмкость может находиться в пределах от 0,001 до 65,536 А·ч.
Схема измерителя показана на рисунке. К нему подключают заряженный аккумулятор (батарею), ёмкость которого предстоит определить. Напряжение и разрядный ток аккумулятора измеряет АЦП микроконтроллера DD1. Значения этих величин отображаются в разрядах 8—10 (крайних правых) ЖКИ HG1 и сопровождаются буквами U для напряжения или I для тока в разряде 7 индикатора. Переключение отображаемой величины выполняют нажатием и удержанием кнопки SB1.
Схема измерителя ёмкости аккумуляторных батарей
Процесс измерения ёмкости аккумулятора запускают нажатием на кнопку SB2 длительностью не менее 0,5 с. Если в этот момент напряжение аккумулятора больше 0,8 В, программа микроконтроллера устанавливает на его выводе 11 (РА7) высокий логический уровень напряжения. Это открывает ключ на полевом транзисторе VT1, подключающий к проверяемому аккумулятору нагрузочный резистор R1. Резистор R6 — датчик разрядного тока.
При начальном напряжении аккумулятора менее 0,8 В на выводе РА7 будет установлен низкий логический уровень и транзистор VT1 не откроется. Сигнализируя об этом, светодиод HL1 станет мигать с частотой 2 Гц. В разрядах 7—10 индикатора будет выведена надпись «Еrr2».
В случае, если напряжение более 0,8 В, но измеренный ток разрядки превышает 10 А, транзистор VT1 будет закрыт.
Светодиод начнёт мигать с частотой 8 Гц, а на индикаторе появится надпись «Еrr1». Как при слишком низком напряжении аккумулятора, так и при слишком большом разрядном токе измерение ёмкости аккумулятора выполняться не станет.
О нормально идущем процессе измерения ёмкости свидетельствует мигание светодиода HL1 с частотой 0,5 Гц. При этом текущее количество электричества, отданное аккумулятором в нагрузку, отображается в разрядах 1—5 индикатора (крайних левых) в ампер-часах с тремя десятичными знаками после запятой. Незначащий ноль в разряде десятков ампер-часов программно гасится.
Сигналом завершения процесса измерения служит непрерывное свечение светодиода. По его окончании транзистор VT1 закрывается, а выведенное на индикатор отданное аккумулятором количество электричества (его ёмкость) сохранится на нём до выключения питания.
Алгоритм измерения следующий. При нажатии на кнопку SB2 к аккумулятору подключается нагрузка, измеряется напряжение на ней, вычисляется напряжение, до которого нужно разрядить аккумулятор (оно меньше начального на 25 %), и измеряется ток разрядки по падению напряжения на резисторе R6. Если ток не превышает 10 А, то каждые 36 с (0,01 часа) выведенное на индикатор значение отданного количества электричества увеличивается на 1/100 текущего значения разрядного тока.
Разрядный ток зависит от сопротивления нагрузочного резистора R1. Номинал и мощность этого резистора выбирают в зависимости от типа проверяемого аккумулятора или их батареи. Для плавной регулировки тока здесь можно применить реостат. Максимальное падение напряжения на датчике тока не превышает 100 мВ.
Налаживание устройства сводится к калибровке его измерителей тока и напряжения по образцовым приборам. Сначала подборкой резистора R2 устанавливают на индикаторе HG1 значение, равное показанию образцового вольтметра. Затем, замкнув контакты кнопки SB1, подборкой резистора R6 устанавливают измеренное значение тока по образцовому амперметру.
Программа микроконтроллера написана на языке ассемблера в среде разработки AVR Studio 4.19. Младший байт конфигурации микроконтроллера должен быть запрограммирован равным 0хЕЕ, старший байт — 0x17.
Скачать архив к проекту (прошивка, исходник).
ЛИТЕРАТУРА
- Озолин М. Измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере. — Радио, 2009, №3, с. 28,29.
- Озолин М. Цифровой измеритель ёмкости и внутреннего сопротивления аккумулятора. — Радио, 2012, № 3, с. 20.
Автор: М. ОЗОЛИН, с. Красный Яр Томской обл.
Источник: Радио №7, 2015