PROJEKTY
AVT
5270
Mikroprocesorowy
miernik pojemności
ogniw AA/AAA.
Ogniwa AA / AAA Dodatkowe materiały
na CD i FTP
(jednorazowego użytku
i akumulatory) to obecnie
najbardziej popularny typ
ogniw służący do zasilania
różnorodnych urządzeń
powszechnego użytku. Ze
względu na szeroką ofertę
rynkową niejednokrotnie
zachodzi potrzeba wyboru
najlepszych marek i typów.
Dodatkowo w przypadku
akumulatorów długoczasowa
eksploatacja ogniw może
wpływać na pogorszenie ich
parametrów.
Rekomendacje: tester
pomaga w stwierdzeniu, które
ogniwa są lepsze od innych,
a które zostały nadmiernie
wyeksplowatowane i wymagają
wymiany.
Miernik służy do pomiaru pojemności
ogniw typu AA/AAA jednorazowego użytku
oraz akumulatorów. Charakteryzuje go pro-
stotą konstrukcji oraz użytkowania. Zastoso-
wanie mikrokontrolera pozwoliło całkowicie
zautomatyzować proces pomiaru oraz na
wygodną prezentację wyników. Tester umoż-
liwia pomiar takich parametrów ogniwa, jak
pojemności wyrażonej w miliamperogodzi-
nach, uśrednionej wartości napięcia oraz
wyznaczenie charakterystyki jego rozłado-
wania.
Dwa pierwsze parametry obrazowane są
bezpośrenio na wyświetlaczu LCD. Charak-
terystyka rozładowania przygotowana jest do
przesłania do komputera PC.
Metoda pomiaru.
Metodę pomiaru zilustrowano na ry- Rys. 1. Informacja prezentowania na wyświetlaczu LCD po zakończeniu pomiaru: (od
sunku 2. Przyjęto założenie, że pojemność góry) czas pomiaru, pojemność ogniwa, uśrednione napięcie ogniwa
ogniwa to ilość energii elektrycznej, którą to
ogniwo jest w stanie odłożyć na rezystancji za umowną granicę rozładowania ogniwa działów czasowych jest mierzone napięcie
obciążenia od stanu pełnego naładowania przyjęto wartość napięcia ogniwa wynoszącą odkładane na rezystorze obciążenia. Przy
do stanu rozładowania. Zgodnie z literaturą 0,9 V. W procesie pomiaru dla danych prze- znanej wartości rezystancji obciążenia jest
22 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011
Mikroprocesorowy miernik pojemności ogniw AA/AAA.
AVT-5270 w ofercie AVT:
Ważnym kryterium przy wyborze mi-
AVT-5270A  płytka drukowana
krokontrolera była wartość wewnętrznego
AVT-5270B  płytka drukowana + elementy
napięcia referencyjnego przetwornika A/C,
Podstawowe informacje:
która powinna być wyższa, niż maksymalna
" Nieniszczący pomiar pojemności baterii
wartość napięcia ogniw, które będą mierzone
i akumulatorów typu AA/AAA
w układzie. Wybór padł na ATmega8.
" Zasilanie z zewnętrznego zasilacza 9...12 VDC
lub z portu USB
Układ sterujący składa się głównie
" Współpraca z modułem AVTMOD09
z przekaz
nika Pu sterowanego przez mikro-
(translator UART/USB)
kontroler za pomocą tranzystora T1 oraz
" Mikrokontroler ATmega8
rezystora obciążającego 4,7 V. Wartość rezy-
" Prosta konstrukcja i zasada działania
stora została tak dobrana, aby prąd obciąże-
Dodatkowe materiały na CD i FTP:
Rys. 2. Idea pomiaru pojemności ogniwa nia mieścił się w zakresie 180...300 mA. Ze
ftp://ep.com.pl, user: 10142, pass: 5x7bu87r
względu na dokładność pomiaru jest ważne,
" wzory płytek PCB
wyliczana wartość prądu chwilowego płyną- aby rezystor obciążający miał małą toleran- " karty katalogowe i noty aplikacyjne
elementów oznaczonych w wykazie
cego przez ogniwo w danej jednostce czasu. cję oraz stałość parametrów w czasie.
elementów kolorem czerwonym
W czasie całego pomiaru są sumowane cząst-
kowe wartości rozładowania, co w wyniku Procedura pomiaru
Projekty pokrewne na CD i FTP:
daje pojemność ogniwa. Po włożeniu w pełni naładowanego ogni- (wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)
AVT-771 Miernik pojemności akumulatorów
wa do koszyczka pomiarowego należy włą-
NiMH i NiCd (EdW 12/2008)
Konstrukcja miernika. czyć napięcie zasilania urządzenia.
AVT-2443 Rozładowywarka ogniw NiCd
Miernik składa się z dwóch zasadni- Po włączeniu zasilania następuje inicja-
(EdW 9/2000)
czych bloków sterującego i wykonawczego. lizacja miernika. Przekaz
nik włącza rezystor AVT-1374 Rozładowywarka /tester ogniw
NiCd (EP 8/2003)
Jego schemat ideowy pokazano na rysun- obciążający w obwód mierzonego ogniwa.
ku 3. W stałych, 15-sekundowych odstępach mi-
Wykaz elementów
Układ sterujący to mikrokontroler, które- krokontroler odczytuje spadek napięcia na
Rezystory:
go głównym zadaniem jest pomiar napięcia, rezystorze obciążenia. Przy znanej warto- R1: 30 V
R2: 4,5 V/5 W
wykonywanie obliczeń, prezentacja danych ści Robc, przelicza zmierzone napięcie na
Kondensatory:
oraz sterowanie włączaniem rezystancji ob- natężenie prądu płynącego przez ogniwo
C1, C4, C6: 100 mF
ciążenia. W celu przesłania logu pomiaru w 15-sekundowym przedziale czasowym. Na
C2, C3, C5, C7: 100 nF
napięć do komputera PC na dwa porty mi- bieżąco sumuje zmierzone, cząstkowe war- Półprzewodniki:
U1: Atmega8
krokontrolera, pracujące jako wyjścia, jest tości prądu rozładowania, a wynik pokazuje
US2: 7805
wyprowadzany sygnał Tx w standardzie na wyświetlaczu LCD wraz z czasem, który
D1: 1N4148
RS232/TTL. Sygnał prosty wyprowadzany upłynął od momentu rozpoczęcia pomia-
T1: BS107
Inne:
jest na port PC1 (24) a sygnał zanegowany ru. Po osiągnięciu dolnej granicy napięcia
L1: 4,7 mH
na port PC2 (25). Ponieważ jest wymagany ogniwa (0,9 V) mikrokontroler odłącza re-
CON2: ARK2
translator napięć lub przejściówka RS232/ zystor obciążający od testowanego ogniwa,
CON4: goldpin 4�1
USB, na płytce drukowanej przewidziano zapobiegając w ten sposób jego uszkodzeniu.
P: porencjometr 1 kV
miejsce na zainstalowanie opcjonalnego mo- Równocześnie sygnalizuje zakończenie pro- P1: przekaz
nik
dułu AVTMOD09. cedury pomiaru. Aktualna wartość miliam-
R E K L A M A
Rys. 3. Schemat ideowy miernika pojemności akumulatorów
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011 23
Na CD: karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym
PROJEKTY
perogodzin prezentowana na wyświetlaczu
odpowiada zmierzonej wartości pojemności
ogniwa. Dodatkowo po zakończeniu pro-
cedury pomiaru wyświetlana jest średnia
arytmetyczna napięcia mierzonego na rezy-
storze obciążającym stanowiąca dodatkowy
wyznacznik jakości ogniwa.
W mikrokontrolerze zaszyta jest proce-
dura rejestrująca w logu pamięci RAM w od-
stępach 3-minutowych chwilową wartość
napięcia zmierzoną na rezystorze, którą z du-
żym przybliżeniem można przyjąć za wartość
napięcia ogniwa. Po zakończeniu pomiaru
niezależnie od informacji prezentowanej na
wyświetlaczu, informacja ta w nieskończonej
pętli jest wysyłana w formacie RS232/TTL
na dwa porty PC1 i PC2 mikrokontrolera (sy-
gnał prosty i niezanegowany). Po dołączeniu
opcjonalnego transatora napięć lub transla-
tora RS232/USB można dane te przesłać do
komputera PC np. w celu utworzenia charak-
terystyki rozładowania mierzonego ogniwa.
Montaż i uruchomienie Rys. 4. Schemat montażowy miernika pojemności akumulatorów
Montaż miernika jest bardzo prosty. Układ
nie wymaga strojenia. Jedynie zastosowanie re- Na rezystorze Robc wydziela się ciepło du rozładowania, temperatura ogniwa w czasie
zystora Robc o innej wartości niż podana wy- dlatego obudowa miernika powinna posia- pomiaru jak również dolna granica rozładowa-
musza zmianę parametru Robc w programie dać otwory wentylacyjne. nia. Dlatego wartości mierzone przez miernik
z
ródłowym mikroprocesora. Ponieważ jest to Układ powinien być zasilany napięciem należy traktować jako wartości dla  zadanych
ingerencja w oprogramowanie mikrokontrole- stabilizowanym 5 V. Odchyłki napięcia są do- warunków pomiaru . Miernik doskonale na-
ra, odradzam takie postępowanie. puszczalne w niewielkich granicach. Wydaj- daje się do pomiarów referencyjnych, gdzie
ność prądowa z
ródła w grę wchodzi np. porównanie stopnia zużycia
R E K L A M A
zasilania powinna kompletu akumulatorów wykorzystywanych do
wynosić ok. 200 mA. zasilania danego urządzenia. Pozwala zidentyfi-
Stabilizator 7805 kować ogniwa słabsze lub uszkodzone.
rozgrzewa się w cza- Pomiar pojemności ogniw akumulato-
sie pracy, więc  za- rów i ogniw jednorazowego użycia przebiega
leżnie od zastosowa- identycznie przy czym w przypadku akumu-
nego wyświetlacza latorów należy je uprzednio całkowicie na-
LCD i wejściowego ładować. Z oczywistych względów pomiar
napięcia zasilania  ogniw jednorazowego użycia jest destrukcyj-
może wymagać za- ny. Przeprowadza się go w celu oszacowania
stosowania radiato- pojemności innych egzemplarzy tego same-
ra. Celowo umiesz- go producenta, typu i serii. Warto pamiętać
czono go tuż przy o tym, że pomiar trwa do kilku godzin.
krawędzi płytki, aby Autor projektu przeprowadził testy
można było w tym praktyczne na pewnej grupie akumula-
celu wykorzystać torów różnych producentów, o różnych
obudowę miernika. pojemnościach znamionowych oraz róż-
W przypadku nym stopniu zużycia. W zmierzonych aku-
instalacji modułu mulatorach stwierdzono występowanie
AVTMOD09 nie pewnej prawidłowości. Markowe akumu-
należy montować latory o mniejszych pojemnościach rzędu
zworki ZW3. 1800...2000 mAh miały pojemność zbliżoną
do znamionowej. Przy większych pojemno-
Uwagi ściach rzędu 2500...2700 mAh rozbieżność
i wnioski była rzędu kilkunastu procent. W przypadku
Należy pamię- niemarkowych akumulatorów o pojemności
tać, że pojemność 3500 mAh, rzeczywista pojemność była niż-
ogniwa jest w pew- sza o nawet kilkadziesiąt procent. Prawidło-
nym sensie wartością wo eksploatowane akumulatory, pracujące
umowną. Zależy od wcześniej w urządzeniu jako komplet wyka-
wielu czynników ta- zywały bardzo zbliżoną pojemność.
kich jak metoda po- Maciej Rak
miaru, wielkość prą- [e-mail]
24 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011