PROJEKTY
AVT
5270
Mikroprocesorowy
miernik pojemności
ogniw AA/AAA.
Ogniwa AA / AAA Dodatkowe m
Dodatkowe m
Dodatkowe m
odatk we m
odatk we m
odatkowe m
odatk we m
odatkowe m
atk we ma
atk we ma
tk w ma
kowe
kowe
kowe
kowe
kowe
kowe materiały
k ma
k ma
k ma
na CDi F
n CD F
n CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
na CD i F
CD F
CDi F
CD F
CD F
CDi F
CD F
CD F
D
Di
D
D FTP
Di F
Di F
(jednorazowego użytku
i akumulatory) to obecnie
najbardziej popularny typ
ogniw służący do zasilania
różnorodnych urządzeń
powszechnego użytku. Ze
względu na szeroką ofertę
rynkowÄ… 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 sÄ… lepsze od innych,
a które zostały nadmiernie
wyeksploatowane i wymagajÄ…
wymiany.
Miernik służy do pomiaru pojemności
ogniw typu AA/AAA jednorazowego użyt-
ku oraz akumulatorów. Charakteryzuje go
prostotą budowy oraz użytkowania. Zasto-
sowanie mikrokontrolera pozwoliło całko-
wicie zautomatyzować proces pomiaru oraz
uprościć prezentowanie wyników. Tester
umożliwia pomiar takich parametrów ogni-
wa, jak pojemności wyrażonej w miliampe-
rogodzinach, uśrednionej wartości napięcia
oraz wyznaczenie charakterystyki jego rozła-
dowania.
Dwa pierwsze parametry są wyświetlane
bezpośrenio na wyświetlaczu LCD (rysu-
nek 1). Charakterystyka rozładowania jest
przygotowana do przesłania do komputera
PC.
Metoda pomiaru. Rys. 1. Informacja prezentowania na wyświetlaczu LCD po zakończeniu pomiaru: (od
Metodę pomiaru zilustrowano na rysun- góry) czas pomiaru, pojemność ogniwa, uśrednione napięcie ogniwa
ku 2. Przyjęto założenie, że pojemność ogni-
wa jest ilością energii elektrycznej, którą to do stanu rozładowania. Zgodnie z literaturą 0,9 V. W procesie pomiaru dla danych prze-
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 na rezystorze obciążenia. Przy znanej war-
22 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011
Mikroprocesorowy miernik pojemności ogniw AA/AAA.
miejsce na zainstalowanie opcjonalnego Równocześnie sygnalizuje zakończenie pro-
modułu AVTMOD09. cedury pomiaru. Aktualna wartość miliam-
Ważnym kryterium wyboru mikrokon- perogodzin prezentowana na wyświetlaczu
trolera była wartość wewnętrznego napięcia odpowiada zmierzonej wartości pojemności
referencyjnego przetwornika A/C, która po- ogniwa. Dodatkowo po zakończeniu pro-
winna być wyższa, od maksymalnej wartości cedury pomiaru wyświetlana jest średnia
napięcia ogniw, które będą mierzone w ukła- arytmetyczna napięcia mierzonego na rezy-
dzie. Wybór padł na ATmega8. storze obciążającym stanowiąca dodatkowy
Układ sterujący składa się głównie wyznacznik jakości ogniwa.
z przekaz
nika Pu, sterowanego przez mi-
AVT-5270 w ofercie AVT:
krokontroler za pomocÄ… tranzystora T1 oraz
AVT-5270A  płytka drukowana
Rys. 2. Idea pomiaru pojemności ogniwa rezystora obciążającego 4,7 V. Wartość rezy-
AVT-5270B  płytka drukowana + elementy
stora została tak dobrana, aby prąd obciąże-
Podstawowe informacje:
tości jego rezystancji jest wyliczana wartość nia mieścił się w przedziale 180...300 mA. Ze
" Nieniszczący pomiar pojemności baterii
prądu chwilowego płynącego przez ogniwo względu na dokładność pomiaru jest ważne,
i akumulatorów typu AA/AAA
w danym czasie. W czasie całego pomiaru są aby rezystor obciążający miał małą toleran-
" Zasilanie z zewnętrznego zasilacza 9...12 VDC
lub z portu USB
sumowane cząstkowe wartości ładunku i jest cję oraz stałą rezystancję w czasie.
" Współpraca z modułem AVTMOD09
wyliczany Å‚adunek za okres Dt, co w wyniku
(translator UART/USB)
daje pojemność ogniwa. Procedura pomiaru
" Mikrokontroler ATmega8
Po włożeniu w pełni naładowanego ogni- " Prosta konstrukcja i zasada działania
Budowa miernika. wa do koszyczka pomiarowego należy włą-
Dodatkowe materiały na CD i FTP:
Miernik składa się z dwóch zasadni- czyć napięcie zasilania miernika.
ftp://ep.com.pl, user: 10142, pass: 5x7bu87r
czych bloków: sterującego i wykonawczego. Po włączeniu zasilania następuje inicja-
" wzory płytek PCB
Jego schemat ideowy pokazano na rysun- lizacja miernika. Przekaz
nik włącza rezystor
" karty katalogowe i noty aplikacyjne
elementów oznaczonych w wykazie
ku 3. obciążający w obwód mierzonego ogniwa.
elementów kolorem czerwonym
Układem sterującym jest mikrokon- W stałych, 15-sekundowych odstępach mi-
troler, którego głównym zadaniem jest krokontroler odczytuje spadek napięcia na
Projekty pokrewne na CD i FTP:
pomiar napięcia, wykonywanie obliczeń, rezystorze obciążenia. Przy znanej warto- (wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)
AVT-771 Miernik pojemności akumulatorów
prezentacja danych oraz sterowanie włą- ści Robc, przelicza zmierzone napięcie na
NiMH i NiCd (EdW 12/2008)
czaniem rezystancji obciążenia. W celu natężenie prądu płynącego przez ogniwo
AVT-2443 Rozładowywarka ogniw NiCd
przesłania wyniku pomiaru napięć do w 15-sekundowym przedziale czasowym. Na
(EdW 9/2000)
komputera PC na dwa porty mikrokontro- bieżąco sumuje zmierzone, cząstkowe warto- AVT-1374 Rozładowywarka /tester ogniw
NiCd (EP 8/2003)
lera, pracujące jako wyjścia, jest wypro- ści ładunku rozładowania, a wynik pokazuje
wadzany sygnał Tx w standardzie RS232/ na wyświetlaczu LCD wraz z czasem, który
Wykaz elementów
TTL. Sygnał prosty wyprowadzany jest na upłynął od momentu rozpoczęcia pomia-
Rezystory:
linię PC1 (24), a sygnał zanegowany na ru. Po osiągnięciu dolnej granicy napięcia R1: 30 V
R2: 4,5 V/5 W
linię PC2 (25). Ponieważ jest wymagany ogniwa (0,9 V) mikrokontroler odłącza re-
Kondensatory:
translator napięć lub przejściówka RS232/ zystor obciążający od testowanego ogniwa,
C1, C4, C6: 100 mF
USB, na płytce drukowanej przewidziano zapobiegając w ten sposób jego uszkodzeniu.
C2, C3, C5, C7: 100 nF
Półprzewodniki:
U1: Atmega8
US2: 7805
D1: 1N4148
T1: BS107
Inne:
L1: 4,7 mH
CON2: ARK2
CON4: goldpin 4×1
P: porencjometr 1 kV
P1: przekaz
nik
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
W mikrokontrolerze zaimplementowa-
no procedurę rejestrującą w logu pamięci
RAM w odstępach 3-minutowych chwilową
wartość napięcia zmierzoną na rezystorze,
którą z dużym przybliżeniem można przy-
jąć za wartość napięcia ogniwa. Po zakoń-
czeniu pomiaru, niezależnie od informacji
prezentowanej na wyświetlaczu, informacja
ta w nieskończonej pętli jest wysyłana w for-
macie RS232/TTL na dwie linie PC1 i PC2
mikrokontrolera (sygnał prosty i niezanego-
wany). Po dołączeniu opcjonalnego trans-
latora napięć lub translatora RS232/USB
można dane te przesłać do komputera PC np.
w celu utworzenia charakterystyki rozłado-
wania mierzonego ogniwa.
Montaż i uruchomienie
Układ nie wymaga strojenia. Jedynie
zastosowanie rezystora Robc o innej warto-
ści niż podana wymusza zmianę parametru
Robc w programie z
ródłowym mikroproce-
sora. Ponieważ jest to ingerencja w oprogra-
mowanie mikrokontrolera, odradzam takie
postępowanie.
W rezystorze Robc wydziela się ciepło Rys. 4. Schemat montażowy miernika pojemności akumulatorów
dlatego obudowa miernika powinna mieć
otwory wentylacyjne. Stabilizator 7805 rozgrzewa się w czasie tości dla  zadanych warunków pomiaru .
Układ powinien być zasilany napięciem pracy, więc  zależnie od zastosowanego Miernik doskonale nadaje się do pomiarów
stabilizowanym 5 V. Wydajność prądowa z
ró- wyświetlacza LCD i wejściowego napięcia porównawczych, gdy w grę wchodzi np.
dła zasilania powinna wynosić ok. 200 mA. zasilania  może wymagać zastosowania porównanie stopnia zużycia kompletu aku-
radiatora. Celowo mulatorów wykorzystywanych do zasilania
R E K L A M A
umieszczono go tuż danego urządzenia. Pozwala zidentyfikować
przy krawędzi płyt- ogniwa słabsze lub uszkodzone.
ki, aby można było Pomiar pojemności ogniw akumulato-
w tym celu wyko- rów i ogniw jednorazowego użycia prze-
rzystać obudowę biega identycznie przy czym w przypadku
miernika. akumulatorów należy je uprzednio całko-
W przypadku wicie naładować. Z oczywistych względów
instalowania modu- pomiar ogniw jednorazowego użycia jest
Å‚u AVTMOD09 nie destrukcyjny. Przeprowadza siÄ™ go w celu
należy montować oszacowania pojemności innych egzempla-
zworki ZW3. rzy tego samego producenta, typu i serii.
Warto pamiętać o tym, że pomiar trwa do
Uwagi kilku godzin.
i wnioski Autor przeprowadził testy praktycz-
Należy pamię- ne pewnej grupy akumulatorów różnych
tać, że pojemność producentów, o różnych pojemnościach
ogniwa jest w pew- znamionowych oraz różnym stopniu zu-
nym sensie war- życia. W badanych akumulatorach stwier-
tością umowną, a dzono występowanie pewnej prawidłowo-
wynik jej pomiaru ści. Markowe akumulatory o mniejszych
zależy od wielu pojemnościach (rzędu 1800...2000 mAh)
czynników, takich miały pojemność zbliżoną do znamiono-
jak: metoda pomia- wej. Przy większych pojemnościach (rzędu
ru, wielkość prądu 2500...2700 mAh) rozbieżność była rzę-
rozładowania, tem- du kilkunastu procent. W przypadku nie-
peratura ogniwa markowych akumulatorów o pojemności
w czasie pomiaru, 3500 mAh, rzeczywista pojemność była niż-
jak również dolna sza nawet o kilkadziesiąt procent. Prawidło-
granica rozładowa- wo eksploatowane akumulatory, pracujące
nia. Dlatego warto- wcześniej w urządzeniu jako komplet miały
ści zmierzone przez bardzo zbliżoną pojemność.
miernik należy Maciej Rak
traktować jako war- [e-mail]
24 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011