★★

★

★★

2448

Modelarski tester

akumulatorów NiCd

Do czego to służy?

Jeśli po (udanym) locie ciągle świeci

typowy. Napięcie akumulatora zmniejszone

Opisywane urządzenie powstało “na za−

czerwona kontrolka, znaczy to, że podczas

przez dzielnik R1, R2, R3 podawane jest na

mówienie” zaprzyjaźnionej Redakcji Młode−

lotu napięcie przynajmniej raz spadło poniżej

wejście pomiarowe (nóżka 5). Zwora Z1 po−

go Technika. Przeznaczone jest dla modela−

ustawionego progu bezpieczeństwa. Dalsza

zwala dostosować się do napięcia akumulato−

rzy, którzy wykorzystują akumulatorki NiCd,

praca tego zestawu akumulatorów grozi kata−

ra (4,8V lub 6V). Na końcówkach 6 i 7 wy−

zazwyczaj w zestawach o napięciu 4,8V (4

strofą. Akumulatory należy naładować lub

stępuje napięcie odniesienia, wynoszące oko−

ogniwa) oraz 6,0V (pięć ogniw). Problem po−

wymienić.

ło 1,27V, bo końcówka REFA (n. 8) jest

lega na tym, że poszczególne ogniwa NiCd

zwarta do masy. Różnica napięć między koń−

zużywają się i wyładowują w różnym stop−

Jak to działa?

cówkami RHI, RLO (nóżki 6, 4) określa za−

niu. Pomiar napięcia bez obciążenia nie po−

Schemat ideowy testera pokazany jest na ry−

kres napięć wskazywanych przez linijkę. Na−

zwala ocenić stanu akumulatora.

sunku 1. Sercem urządzenia jest popularny

pięcie na końcówce RLO (n. 4) wyznacza też

W miarę dobrą metodą sprawdzenia jest

sterownik linijki świetlnej LM3914. Pracuje

kontrola napięcia pod obciążeniem, zwła−

tu on w trybie punktowym (nóżka 9 nie−

szcza przy obciążeniu maksymalnym. Jeśli

podłączona). Układ aplikacyjny kostki jest

Rys. 1 Schemat ideowy

bowiem przy maksymalnym obciążeniu (np.

kilkoma serwami) napięcie spadnie poniżej

granicy dopuszczalnej dla współpracującej

aparatury elektronicznej, model może stracić

sterowność. Szczególnie groźne jest to

w przypadku modeli latających – nietrudno

przewidzieć, jak skończy się utrata kontroli

nad modelem choćby na kilka sekund.

Opisany tester zawiera linijkę diod

LED, która pokazuje aktualne napięcie

akumulatora. Ten niewielki moduł należy

umieścić wewnątrz modelu i podłączyć na

stałe do obwodów zasilania – najlepiej, by

można było obserwować z zewnątrz diody

LED. Po uruchomieniu modelu, a przed lo−

tem można sprawdzić wzrokowo, na ile na−

pięcie zasilania zmniejsza się przy włącze−

niu poszczególnych obciążeń (serw). Przy

odrobinie wprawy pozwoli to określić stan

akumulatorów.

Tester zawiera także dodatkowy ważny

obwód – pamięć obniżenia napięcia poniżej

ustalonej granicy bezpieczeństwa. Obecność

tego obwodu pozwala wykryć chwilowe

spadki napięcia zasilania już w trakcie nor−

malnej pracy modelu (w czasie lotu), gdy ob−

sługa nie może obserwować linijki świetlnej.

84

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

dolną dopuszczalną granicę bezpieczeństwa,

ty jest tranzystor T1. Prąd płynie w obwodzie

Po udanym zmontowaniu wszystkich ele−

poniżej której włączy się układ pamiętający.

R12, T1, R13. Ponieważ wartość R13 jest

mentów SMD należy wlutować układ scalo−

Łańcuch rezystorów R5...R9 wraz ze

znacznie większa od R12, spadek napięcia na

ny, diody i microswitch.

współpracującymi zworami pozwoli użyt−

R12 będzie niewielki, co pozwoli utrzymać

W modelu jako C1 zmontowano konden−

kownikowi dobrać zakres mierzonych napięć

T1 w stanie nasycenia, a także na pewno nie

sator przewlekany, ale z powodzeniem może

i dopuszczalną granicę bezpieczeństwa. Za−

wystarczy do zaświecenia diody D11. Ponie−

to być kondensator SMD.

stępują one potencjometr montażowy.

waż tranzystor T1 jest nasycony, tranzystor

Układ po zmontowaniu nie wymaga uru−

W układzie przeznaczonym do stosowania

T2 nie będzie przewodził.

chomienia i od razu powinien pracować.

w modelach latających, gdzie występują du−

Jeśli napięcie akumulatora spadnie, prze−

Trzeba jednak ustalić stan zwory Z1 w za−

że wibracje, zastosowanie potencjometru jest

stanie płynąć prąd przez R10. Spowoduje to

leżności od napięcia akumulatora:

ryzykowne. Może on łatwo ulec uszkodzeniu

zatkanie tranzystora T1 i otwarcie T2, który

4,8V (cztery ogniwa) − zwora Z1 zwarta

pod wpływem drgań. Zwory pozwalają jedy−

otworzy się dzięki prądowi płynącemu przez

6,0V (pięć ogniw) – nie montować zwory Z1

nie na regulację skokową, jednak są odporne

R13.

Zazwyczaj dwie spośród zwór Z6..Z9 będą

na wibracje. Szczegóły dotyczące regulacji

Przez diodę popłynie znaczny prąd o war−

zwarte, a dwie otwarte, co da rezystancję mię−

napięcia granicznego za pomocą zwór

tości wyznaczonej przez R14. Prąd popłynie

dzy punktem RLO a masą równą 1,44k. Taka

Z6...Z9 opisane są w dalszej części artykułu.

też przez R12, ale nie ma to znaczenia.

rezystancja wynikała z obliczeń, zakładają−

Wartość C2 decyduje, jak krótkie zaniki

W każdym razie na diodzie D11 i emiterze

cych próg zadziałania układu pamiętającego

napięcia spowodują reakcję układu pamię−

T1 napięcie wyniesie około 1,6...1,9V wzglę−

przy napięciu około 0,8...0,85V/ogniwo. Po−

tającego. Przy podanej wartości 100nF bę−

dem plusa zasilania. Aby w takiej sytuacji

nieważ jednak elementy R1...R5 oraz napięcie

dą krótkie, kilkunastomilisekundowe spad−

otworzyć tranzystor T1, na jego bazie powin−

odniesienia kostki będą mieć wartości różne

ki napięcia poniżej wyznaczonej granicy.

no pojawić się napięcie jeszcze o około

od nominałów, przewidziano cztery rezystory

Krótsze zaniki nie powinny spowodować

0,6V większe (względem plusa zasilania).

R6...R9 i cztery zwory, które pozwolą wyeli−

błędnej pracy układów elektronicznych, bo

Jest to niemożliwe, bo napięcie na bazie jest

minować wpływ rozrzutu elementów oraz do−

te powinny mieć własne obwody filtracji

praktycznie równe napięciu na diodzie D1

brać potrzebne minimalne napięcie graniczne.

z kondensatorami o znacznych pojemno−

i wynosi 1,6...1,9V, jak na diodzie D11.

W razie potrzeby po próbnym okresie eks−

ściach, rezystorami szeregowymi i dławika−

Oznacza to, że dioda D11 zaświeci się na sta−

ploatacji testera można zmienić wartość C2

mi. Zmniejszanie pojemności C2 powodu−

łe, sygnalizując, że napięcie zasilania choć na

według wcześniej podanych wskazówek.

je, że tester będzie reagował także na bar−

chwilę obniżyło się poniżej wyznaczonego

dzo krótkie zaniki napięcia (ujemne szpil−

progu.

Dobór napięcia granicznego

ki), co może spowodować reakcję na za−

Diodę można wyłączyć naciskając przy−

Jak wiadomo, napięcie nominalne akumulatora

kłócenia impulsowe, a nie rzeczywisty spa−

cisk S1. Dodatkowy kondensator C3 chroni

NiCd wynosi 1,2V. W praktyce podczas łado−

dek napięcia zasilania. Najprawdopodob−

układ pamiętający przed ewentualnymi krót−

wania i po jego zakończeniu jest znacznie wy−

niej podana wartość C2 okaże się odpowie−

kim zakłóceniami impulsowymi, które mogą

ższe, a potem podczas rozładowania – znacznie

dnia, jednak w razie potrzeby można ja

się pojawić w modelu.

niższe. Trzeba też pamiętać, że napięcie zależy

zmieniać

w

szerokich

granicach

od poboru prądu. Duży prąd obciążenia wywo−

(1nF...1µF).

Montaż i uruchomienie

ła znaczny spadek napięcia na (niewielkiej) re−

Układ z tranzystorami T1, T2 ma za zada−

Układ można zmontować na małej płytce

zystancji wewnętrznej akumulatora. Rezystan−

nie wykryć i zapamiętać obniżenie napięcia

drukowanej, pokazanej na rysunku 2. Jak

cja wewnętrzna nie jest stała – rośnie w trakcie

zasilania poniżej dolnej dopuszczalnej grani−

widać, większość elementów jest typu

cyklu rozładowania, a także zwiększa się stop−

cy. Jest to możliwe dzięki specyficznym ce−

SMD i te elementy należy wlutować

niowo w kolejnych cyklach pracy.

chom układów LM391X, wykorzystywanym

w pierwszej kolejności. Dzięki temu płytka

Akumulator uważa się za całkowicie roz−

tylko w bardziej wyrafinowanych układach.

jest niewielka i bez wątpienia zmieści się

ładowany, gdy jego napięcie spada do

Wiadomo, że przez diodę D1 prąd będzie

w modelu.

0,7...0,8V na ogniwo.

płynął przy napięciu akumulatora zbliżonym

W modelu jako R6...R9 wlutowano

do dolnej granicy bezpieczeństwa. Nie wszy−

rezystory o nominale 100Ω. Dało to za−

scy jednak wiedzą, że w trybie punktowym

kres regulacji dolnego napięcia gra−

przez wyprowadzenie 1 płynie niewielki prąd

nicznego, czyli progu zaświecenia dio−

(typowo 0,15mA) także wtedy, gdy świeci

dy D11 od 0,70V/ogniwo (rezystory

się którakolwiek z diod D2...D10. Ten mały

zwarte) do 0,82V/ogniwo (rezystory

prąd nie płynie tylko wtedy, gdy napięcie

rozwarte). Przy zwarciu dwóch (do−

wejściowe spada poniżej dolnej granicy, wy−

wolnych) zwór spośród Z6...Z9, napię−

znaczonej przez napięcie na nóżce RLO.

Rys. 2 Schemat montażowy

cie graniczne wyniosło 0,77V/ogniwo.

Oznacza to, że napięcie na rezystorze R10

Przy zwarciu zwory Z1 (4,8V – cztery

jest większe niż 1V przez cały czas, gdy

Montaż małych elementów SMD wy−

ogniwa) i wszystkich zwór Z6...Z9, dioda

świeci którakolwiek z diod D1...D10, czyli

maga staranności i uwagi. Konieczna jest

D11 zaświecała się przy obniżeniu napięcia

wtedy, gdy napięcie akumulatora jest wyższe

pinceta oraz lutownica z małym grotem (lub

zasilania poniżej 2,82V (0,70V/ogniwo), na−

od dolnej granicy. Jeśli napięcie akumulatora

nakładka na grot np. z grubego drutu mie−

tomiast dioda D10 zaświecała się przy napię−

zanadto spadnie, przez rezystor R10 przesta−

dzianego). Elementy SMD można zidentyfi−

ciach większych niż 5,18V.

nie płynąć prąd. Spowoduje to zaświecenie

kować na podstawie opisu, a w razie wątpli−

Po rozwarciu zwór Z6..Z9 (Z1 – zwarta),

diody D11.

wości zmierzyć omomierzem – przy kon−

gdy rezystancja R6...R9 wyniosła 400Ω, za−

Działanie układu pamiętającego opiera się

densatorach omomierz wykaże przerwę. Po−

świecanie D11 następowało dla napięć poni−

na typowym dwutranzystorowym przerzutni−

mocą w montażu będzie też fotografia mo−

żej 3,27V (0,82V/ogniwo), a D10 zaświecała

ku Schmitta.

delu. Na wszelki wypadek kit AVT−2448 za−

się powyżej 5,37V.

W stanie spoczynku, gdy napięcie na re−

wiera dwie płytki drukowane i dwa komple−

zystorze R10 wynosi co najmniej 1V, otwar−

ty elementów SMD.

Ciąg dalszy na stronie 87.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

85

Okazało się, że regulacja dolnego progu powoduje też zmiany progu świe−

cenia lampki D10, jednak nie ma to istotnego znaczenia – użytkownik jedno−

razowo ustawi według potrzeb dolne napięcie graniczne za pomocą zwór Z6...Z9, a potem już nic nie będzie zmieniał. W trakcie prób sprawdzono też, że nawet przy chwilowym obniżeniu napięcia akumulatora do 1,3V, układ pra−

cował poprawnie, to znaczy

świeciła lampka D11.

Wykaz elementów

Nabywcy zestawu AVT−

2448 Otrzymają w komplecie

C1−C

C3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100nF S

SMD ((6szt.)

rezystory R6...R9 o nominale

D1−D

D3,D11 .. .. .. .. .. ..dioda LLED cczerwona 33mm ((4szt.)

220. Umożliwi to regulację

D4−D

D6 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..dioda LLED żżółta 33mm ((3szt.) progu zadziałania diody D1

D7−D

D10 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..dioda LLED zzielona 33mm ((4szt.) w zakresie około 0,7V/ogni−

R1,R3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100k S

SMD ((4szt.)

wo (zwory Z6...Z9 zwarte) do

R2 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..300k S

SMD ((2szt.)

0,95V/ogniwo (zwory roz−

R4,R5 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1k S

SMD ((4szt.)

warte). Kto chce, może za−

R6−R

R9 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..220 S

SMD ((8szt.)

miast jednakowych rezysto−

R10 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10k S

SMD ((2szt.)

rów R6...R9 zastosować rezy−

R11,R13 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..51k S

SMD ((4szt.)

story o nominałach 470, 220,

R12 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3,3k S

SMD ((2szt.)

100 i 47. Umożliwi to bardziej

R14 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..470 S

SMD ((2szt.)

precyzyjne dobranie dolnego

S1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..microswitch ((1szt.) napięcia granicznego.

T1,T2 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..tranzystor ppnp S

SMD ((4szt.)

Kto natomiast chciałby

U1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LM3914 ((1szt.) zmniejszyć zakres pomiaru,

Płytka ddrukowana ((2szt.)

by dioda D10 zaświecała się

przy napięciach niższych niż

W nnawiasach ppodano zzawartość zzestawu A

AVT−22448.

1,25...1,3V/ogniwo,

musi

zwiększyć wartość R3, pa−

miętając, iż zmieni to też na−

Komplet podzespołów z płytką jest

pięcie progowe lampki D11.

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT − 2448

Piotr Górecki

86

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h