Uniwersalny tester
baterii i akumulatorów
Do czego to służy?
Opisany dalej prosty układzik spraw-
dza stopień naładowania baterii lub aku-
mulatora w niecodzienny sposób. Nie
mierzy napięcia danej baterii, tylko jej re-
zystancję wewnętrzną. Napięcie nomi-
nalne badanej baterii (akumulatora) nie
gra żadnej roli - tester może pracować
2376
z bateriami o dowolnym napięciu w za-
kresie 1...50V. Jako wskaz
nik służy... wol-
tomierz napięcia zmiennego! Czym więk-
sze napięcie odczytane na tym woltomie-
rzu, tym większa rezystancja badanej ba-
terii czy akumulatora. Jak słusznie można zaciskach baterii, czyli pojawienie się 2. Częstotliwość przebiegu powinna
się spodziewać, rezystancja wewnętrzna składowej zmiennej. Czym większa rezy- być możliwie mała - przy większych czę-
takich z
ródeł rośnie wraz z wyczerpywa- stancja wewnętrzna, tym większa skła- stotliwościach akumulator może się zacho-
niem się energii. Opór rośnie też stopnio- dowa zmienna. Aby uniezależnić wielkość wywać jak kondensator i wyniki będą inne.
wo wskutek procesów starzenia. składowej zmiennej od napięcia baterii, za- Blok T1, T2, R3 tworzy proste z
ródło
Inne proste sposoby sprawdzania sta- miast rezystora obciążenia zastosowano prądowe. Dzięki obecności tego z
ródła
r
y
s
u
n
k
u
1
b
nu baterii (akumulatora) nie dają dobrych z
ródło prądowe według rysunku 1b. Na- prądowego, prąd pomiarowy (obciążenia)
rezultatów. Na przykład sam pomiar napię- pięcie na zaciskach baterii pokazane jest jest zawsze taki sam, niezależnie od na-
r
y
s
u
n
k
u
1
c
cia stałego baterii nie daje praktycznie żad- na rysunku 1c. Amplituda składowej pięcia badanej baterii.
nej informacji o ilości zgromadzonej tam zmiennej zależy tylko od rezystancji
energii i możliwościach jej praktycznego wewnętrznej badanej baterii. Przyj-
wykorzystania. Z kolei pomiar prądu zwar- mując uproszczony schemat zastęp-
r
y
s
u
n
k
u
1
cia, choć rzeczywiście wskazuje na właści- czy akumulatora wg rysunku 1:
wości baterii, nie zawsze może być stoso- Uzm = I * Rw
wany (akumulatory kwasowe, bloki baterii stąd:
z wbudowanym bezpiecznikiem). Opisany Rw = Uzm / I
dalej prosty układ nadaje się do sprawdza- Woltomierz napięcia zmiennego
nia wszelkich baterii i akumulatorów. mierzy tylko tę składową zmienną.
Poszczególni Czytelnicy będą używać Przy dokładnych pomiarach okaże
testera do badania jednego lub co najwy- się, iż należałoby przyjąć bardziej zło-
żej kilku typów z
ródeł napięcia - w zależ- żony schemat zastępczy akumulato-
ności od właściwości badanej baterii ra, jednak w praktyce wcale nie jest
w prosty sposób dobiorą optymalny prąd to potrzebne. Wystarczy ogólna za-
pomiarowy (obciążenia). Wskazówki po- leżność: wartość składowej zmiennej
dane są w dalszej części artykułu. jest proporcjonalna do rezystancji
Układ nadaje się nie tylko do spraw- wewnętrznej.
dzenia stopnia naładowania, ale także po- Schemat ideowy układu pomiarowe-
r
y
s
u
n
k
u
2
zwoli określić stopień zużycia różnych go pokazany jest na rysunku 2. Urządze-
akumulatorów przez porównanie rezy- nie zasilane jest 9-woltową baterią
stancji wewnętrznej poszczególnych 6F22. Na bramce U1A zbudowany jest
(świeżo naładowanych) egzemplarzy. generator o częstotliwości około
50...100Hz. Taka częstotliwość jest wła-
Jak to działa? ściwa z co najmniej dwóch względów:
Zasada pomiaru pokazana jest w upro- 1. Popularne woltomierze napięć
r
y
s
u
n
k
u
1
a
szczeniu na rysunku 1a. Badana bateria zmiennych często mają bardzo wąski
obciążana jest w sposób impulsowy. Cy- zakres częstotliwości mierzonych, ale
kliczne dołączanie i odłączanie obciążenia zawsze pracują w podanym zakresie
powoduje cykliczne zmiany napięcia na częstotliwości.
Rys. 1.
R
y
s
.
1
.
58 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99
450mAh wynosi on 450mA, dla pojemno-
ści 1,2Ah wynosi 1,2A, itd.). Z drugiej stro-
ny prąd obciążenia nie powinien być zbyt
mały, bo zmiany napięcia będą małe i po-
miar będzie obarczony błędem.
W przypadku akumulatorów, zwła-
szcza kwasowych (w tym żelowych) prąd
obciążenia może być większy, nawet do
5C (czyli liczbowo pięciokrotna wartość
pojemności - np.: dla akumulatora
700mAh będzie to 5 x 700mA = 3,5A).
W przypadku znacznego prądu obciąże-
nia i znacznego napięcia badanej baterii,
podłączona). Dołączenie kondensatora tranzystor T2 będzie się grzał. Trzeba go
Rys. 2. Schemat ideowy
R
y
s
.
2
.
S
c
h
e
m
a
t
i
d
e
o
w
y
C2 o pojemności 0,22...1�F równolegle wyposażyć w radiator. Wielkość radiatora
do tranzystora T2 radykalnie zmniejsza będzie zależna od prądu, napięcia badanej
Bramka U1B jest buforem, włączają- poziom takich "śmieci". baterii oraz czasu pomiaru. Ponieważ czas
cym cyklicznie tranzystor polowy T2. pomiaru zazwyczaj będzie krótki - kilka czy
W układzie z
ródła prądowego zastosowa- Montaż i uruchomienie kilkanaście sekund, więc nie musi być du-
no tranzystor polowy MOSFET ze wzglę- Układ można zmontować na niewiel- ży radiator, wystarczy kawałek blachy alu-
r
y
du na łatwość jego wysterowania. Co kiej płytce drukowanej, pokazanej na ry- miniowej o powierzchni kilkudziesięciu
s
u
n
k
u
3
prawda z tego powodu konieczne jest za- sunku 3. Montaż jest klasyczny. Najpierw centymetrów kwadratowych.
silanie układu napięciem zapewniającym należy zmontować elementy bierne, po- W tym artykule nie sposób zamieścić
całkowite otwarcie tranzystora (powyżej tem półprzewodniki. Układ scalony na informacji o rezystancji wewnętrznej ty-
6V), jednak pobór prądu z 9-woltowej ba- wszelki wypadek należy wlutować (lub powych z
ródeł. Zresztą informacja o do-
terii zasilającej jest bardzo mały i bateria włożyć do podstawki) na samym końcu. kładnych wartościach tej rezystancji wca-
wystarczy na wiele miesięcy pracy. Przy Układ zbudowany ze sprawnych ele- le nie jest potrzebna. W praktyce chodzi
zastosowaniu tranzystora bipolarnego mentów nie wymaga uruchamiania i od o porównanie ze sobą właściwości róż-
wymagany byłby znacznie większy prąd razu będzie pracował poprawnie. nych egzemplarzy danego typu. Przykła-
sterujący, a układ i tak nie mógłby być za- Przy wartości rezystora R3 jak w mo- dowo posiadacz kilkunastu akumula-
silany z badanej baterii, która w skrajnym delu (4,7&!), prąd obciążenia wynosi oko- tor(k)ów zechce określić, które z nich są
przypadku może mieć napięcie tylko 1V. ło 100...120mA najlepsze, a które najgorsze. Aby to
Tranzystor T1 wraz z rezystorem R3 Ponieważ Czytelnicy zechcą wykorzy- sprawdzić, musi jedynie porównać zmie-
wyznaczają prąd z
ródła prądowego, czyli stać ten pożyteczny układ do sprawdza- rzone napięcia (odpowiadające rezystan-
płynący przez tranzystor T1. Jego war- nia akumulatorów i baterii różnych rodza- cji wewnętrznej). Jak z tego widać, war-
tość wynosi mniej więcej: jów, o różnej pojemności, w większości tość prądu obciążenia nie jest krytyczna.
I = 0,6V / R3 przypadków trzeba będzie samodzielnie Wartość R3 można z powodzeniem
Dodatkowy przełącznik (lub jumper) dobrać prąd obciążenia, by uzyskać sen- dobrać eksperymentalnie, by przy dołą-
S1 i rezystor R4 pozwalają szybko zwięk- sowny zakres wskazań woltomierza. czeniu świeżej baterii (w pełni naładowa-
szyć prąd pomiarowy, co umożliwia za- Nie ma tu żadnych ścisłych reguł - nego akumulatora), napięcie zmienne na
równo dokładniejsze sprawdzenie w peł- wartość R3 można zmieniać w bardzo woltomierzu wynosiło kilkanaście...kilka-
ni naładowanych akumulatorów, jak i te- szerokich granicach, od 0,1&! do 100&!. dziesiąt miliwoltów. Gdy bateria (akumu-
stowanie z
ródeł napięcia o innych właści- Trzeba wziąć pod uwagę, iż generalnie lator) będzie częściowo rozładowana, na-
wościach. Wartość rezystora R4 powinna baterie jednorazowe (w szczególności pięcie to będzie większe.
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
być kilkakrotnie (2...10-krotnie) mniejsza zwykłe węglowe, nie alkaliczne) mają Piotr Górecki
Z
b
i
g
n
i
e
w
O
r
ł
o
w
s
k
i
od wartości R3. większą rezystancję wewnętrzną niż aku- Zbigniew Orłowski
Jak widać, w układzie generatora nie za- mulatory. Akumulatory, zarówno zasado-
stosowano kondensatorów filtrujących zasi- we, a jeszcze bardziej kwasowe, mają re-
lanie - ze względu na bardzo mały pobór prą- zystancję wewnętrzną zdecydowanie Wykaz elementów
Rezystory
du nie jest to konieczne - rolę pojemności fil- mniejszą niż jakiekolwiek baterie.
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
trującej pełni 9-woltowa bateria zasilająca. Chodzi o to, by nie przesadzić z wartością
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
W trakcie badań modelu okazało się, prądu obciążenia. Z jednej strony w przypad-
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7&!
że warto dodać kondensator C2 równole- ku baterii nie powinno się przekraczać prądu
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .* (patrz tekst)
gle do tranzystora T2. Bez tego konden- tzw. jednogodzinnego (równego liczbowo
Półprzewodniki
satora układ też poprawnie mierzy rezy- pojemności - dla baterii o pojemności
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
stancję wewnętrzną dołączonego aku- C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BUZ10
mulatora (baterii). Jednak przy braku kon-
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548B
densatora C2, po odłączeniu baterii,
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
współpracujący woltomierz wykazuje
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper
obecność napięcia zmiennego o wartości
kilkudziesięciu miliwoltów. Związane to
jest z przenoszeniem "szpilek" z wyjścia
Komplet podzespołów z płytką
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
ł
ó
w
z
p
ł
y
t
k
ą
bramki U1B na dren tranzystora przez po-
jest dostępny w sieci handlowej
j
e
s
t
d
o
s
t
ę
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
jemność wewnętrzną między bramką
AVT jako kit AVT-2376
A
V
T
j
a
k
o
k
i
t
A
V
T
2
3
7
6
a drenem MOSFET-a T2 (dotyczy to tylko
Rys. 3. Schemat montażowy
R
y
s
.
3
.
S
c
h
e
m
a
t
m
o
n
t
a
ż
o
w
y
sytuacji, gdy badana bateria nie jest
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99 59