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 wskaźnik 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 źródeł 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 źródło

Inne proste sposoby sprawdzania sta−

miast rezystora obciążenia zastosowano

prądowe. Dzięki obecności tego źródła

nu baterii (akumulatora) nie dają dobrych

źródło 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−

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−

cia, choć rzeczywiście wskazuje na właści−

czy akumulatora wg rysunku 1

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 źródeł 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−

zwoli określić stopień zużycia różnych

go pokazany jest na rysunku 2

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

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

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

2. S

Schemat iideowy

C2 o pojemności 0,22...1µF 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 źródła 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−

du na łatwość jego wysterowania. Co

kiej płytce drukowanej, pokazanej na ry−

miniowej o powierzchni kilkudziesięciu

prawda z tego powodu konieczne jest za−

sunku 3

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 źródeł. 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 (4,7Ω), 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 źródła 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 0,1Ω do 100Ω.

dziesiąt miliwoltów. Gdy bateria (akumu−

stowanie źródeł 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.

być kilkakrotnie (2...10−krotnie) mniejsza

zwykłe węglowe, nie alkaliczne) mają

Piotr G

Górecki

od wartości R3.

większą rezystancję wewnętrzną niż aku−

Zbigniew O

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

du nie jest to konieczne − rolę pojemności fil−

mniejszą niż jakiekolwiek baterie.

Rezystory

trującej pełni 9−woltowa bateria zasilająca.

Chodzi o to, by nie przesadzić z wartością

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ

W trakcie badań modelu okazało się,

prądu obciążenia. Z jednej strony w przypad−

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩ

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7Ω

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

mulatora (baterii). Jednak przy braku kon−

T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BUZ10

densatora C2, po odłączeniu baterii,

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548B

współpracujący woltomierz wykazuje

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093

S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper obecność napięcia zmiennego o wartości

kilkudziesięciu miliwoltów. Związane to

jest z przenoszeniem "szpilek" z wyjścia bramki U1B na dren tranzystora przez po−

Komplet p

podzespołów zz p

płytką

jemność wewnętrzną między bramką

jest d

dostępny w

w s

sieci h

handlowej

a drenem MOSFET−a T2 (dotyczy to tylko

AVT jjako k

kit A

AVT−2

2376

Rys. 3

3. S

Schemat m

montażowy

sytuacji, gdy badana bateria nie jest

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99

59