Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 0

Тестер свинцовых и литиевых аккумуляторов. Или всё же индикатор заряженности батареи?

Любая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея имеет две основные характеристики: напряжение и емкость, определяющие способность отдавать количество электрической энергии в заданных промежутках времени.

Периодический контроль напряжения и емкости аккумуляторов позволяют своевременно выявить негативные процессы старения батарей, предотвратить возможность внезапного отключения нагрузки и избежать рисков выхода из строя оборудования в электрической сети.

Напряжение и емкость измеряются разными методами, среди которых есть традиционные и современные.

Напряжение аккумуляторной батареи измеряется приборами «вольтметр». Стандартные свинцово-кислотные аккумуляторы для ИБП производятся с напряжением 6 и 12 вольт. Первые встречаются довольно редко и практически не используются в источниках бесперебойного питания в виду их «морального устаревания».

Номинальное напряжения рабочего аккумулятора находится в пределах от 11 до 13 вольт и зависит от состояния заряда.

Обращаем Ваше Внимание: Следует учитывать следующий факт, что наличие напряжения 12 вольт не гарантирует наличия емкости, соответственно, работоспособности и качества аккумулятора.

Емкость аккумулятора измеряется в ампер часах и характеризует заряд отдаваемый батареей в пределах рабочих напряжений. В процессе работы, аккумулятор подвержен естественному старению и утере рабочей емкости.

К традиционным методам измерения емкости относят методы проверки «нагрузочной вилкой», принцип которой основан на измерении напряжения батареи, при подключенной эталонной нагрузке. Недостатком данного метода является необходимость полного заряда аккумулятора для проведения измерений, отключение потребителей, во время измерения и относительная точность показаний результатов измерений.

Нагрузочная вилка

Нагрузочно-диагностический прибор

Современные методы позволяют определять емкость аккумуляторов специализированными индикаторами емкости без отключения нагрузки за пару секунд. Принцип измерения основан на посылании сигнала специализированной формы и определение полезной площади свинцовых пластин батареи, что в свою очередь указывает на максимальную емкость аккумулятора.

Индикатор емкости свинцовых аккумуляторов (тестер аккумуляторов) Кулон-12/6p

Индикатор емкости свинцовых аккумуляторов (тестер аккумуляторов) Кулон-12/6p

Возможность определения емкости без отключения нагрузки всего за пару секунд, без создания помех в электронику устройства делают индикаторы незаменимым прибором в сфере ремонта и технического обслуживания источников бесперебойного питания.

Так работает тестер аккумуляторов:

Контроль емкости аккумуляторов перед продажей позволяет продавать исключительно качественные батареи и не беспокоиться о состоянии их работоспособности от трех до пяти лет.

Проверить емкость аккумулятора для ИБП в домашних условиям можно просто подключив автомобильную лампочку большой мощности (галогенку) — по яркости свечения можно косвенно судить о степени заряда аккумулятора. Если проверить напряжение на клеммах батареи — оно должно быть не менее 11 вольт на протяжении пары минут. Слабое свечение лампы накаливания или резкое падение напряжения ниже 11 вольт при подключении лампочки, свидетельствует о малом заряде батареи или утере емкости в следствия старения.

Также, можно собрать прибор для проверки емкости аккумулятора в домашних условиях, типа нагрузочной вилки:

Схема устройства для проверки аккумуляторов

Предлагаемый прибор имеет повышенную точность за счёт применения расширенной шкалы. Встроенное нагрузочное сопротивление позволяет проверять напряжение и под нагрузкой в режиме нагрузочной вилки. При использовании деталей данного типа и номинала прибор будет иметь суженный диапазон от 0 В до 10 В примерно на четверть шкалы, а остальную часть шкалы будет занимать диапазон от 10 В до 15 В, что значительно повышает точность измерений. Автомобильный аккумулятор считается полностью заряженным при напряжении 14 В и полностью разряженным при напряжении 11 В, но при низких температурах ёмкость автомобильного аккумулятора несколько уменьшается, а напряжение полного заряда будет больше. Для проверки отдельных банок аккумулятора предусмотрена шкала на 3 В и другой вывод прибора.

Расширенная шкала на 15В получается благодаря падению напряжения на стабилитроне VD1 и диоде VD2. При напряжении больше, чем напряжение открывания стабилитрона прямое падение напряжения на диоде, ток через прибор увеличится. Диод VD2 также защищает прибор от перегрузки при подаче напряжения неправильной полярности.

От номинала резистора R4 зависит ширина узкого диапазона шкалы прибора. Через него небольшой ток будет проходить и при запертом стабилитроне.

Резистор R1 позволяет подавать на стабилитрон VD1 небольшой необходимый ток стабилизации. Сопротивления резисторов R2 и R3 подобраны для микроамперметра М4256 с током полного отклонения 50 мкА. От номинала резистора R4 зависит ширина суженного диапазона.

Резистор R5 нагрузочное сопротивление большой мощности для проверки аккумулятора под нагрузкой включается кнопкой SB1 или переключателем на соответствующий ток, а о подключении нагрузки сигнализирует лампа NL2. Ток нагрузки зависит от величины нагрузочного сопротивления и расчитывается по закону Ома:

I = U/R;  R = U/I.

Обязательно рассчитываем мощность, которую определяем по формуле:

P = UI

Поскольку стрелочный индикатор не реагирует на подключение неправильной полярностью из-за диода VD2, об этом будет сигнализировать лампа NL2. Все лампы типа МН13,5-0,16, но можно использовать и на меньшее напряжение с дополнительным резистором или светодиоды с последовательно подключенным резистором номиналом 1 — 2 кОм.

При замене стабилитрона VD1 на стабилитрон с другим напряжением, а также изменении номиналов некоторых резисторов можно использовать прибор для проверки аккумуляторов другого напряжения как без нагрузки, так и под нагрузкой.

Фактически получается схема нагрузочной вилки, которую можно изготовить своими руками. Ёмкость аккумулятора зависит от напряжения заряда. Высокая точность измерения при расширенной шкале позволяет достаточно точно определить степень заряда, а значит и ёмкость проверяемого аккумулятора.

📆13.02.11 🙋alx25v 👀57 096 💬6 Модульный вариант наглядного и точного измерителя Ампер-часов аккумуляторов, собранный с минимальными затратами из компьютерного мусора. Это мой отклик на статью Устройство для проверки ёмкости герметичных аккумуляторов 12V.1297611067_1269584246_doseng.org_1.jpgНебольшая прелюдия… Под моим покровительством находится парк из 70 компов, разных годов выпуска и состояния. Естественно на подавляющем количестве имеются источники бесперебойного питания (по тексту – ИБП). Организация бюджетная, денег конечно не дают, типа — делай, что хочешь, но должно всё работать. После коротких тестов с нагрузкой в виде лампочки на 150 Ватт выявил что 70% ИБП не держат нагрузку больше 1 минуты, ИБП фирмы АРС грешат контактами реле переключения (он переходит на АКБ, гудит-пищит, а на выходе полный ноль). Конечно никто мне не давал все ИБП проверить разом. Выход оказался прост: раз в пол года – год забирал компы на чистку, смазку, заодно и ИБП на тест и осмотр потрохов.Конечно ИБП разных марок и мощностей (есть старичек на 600 Ватт 1992 года выпуска, АКБ родная сдохла этой осенью, до этого делал реанимацию 4 года назад). Если кто не в курсе в бытово-оффисных ИБП применяются АКБ разных типов, корпусов, напряжений и ёмкостей. Типовой представитель — это GP1272F2 (12 Вольт, 7 А/ч). Но попадаются и на 6В — 4,5 А/ч. Цены на аккумуляторы часто превышаю половину цены нового ИБП. Да ещё в конторке (в которой подрабатываю) тоже скапливаются дохлые батарейки. Возник вопрос, а какова реальная ёмкость до и после поднятия из мусорной корзины, сколько минут работы можно ожидать от ИБП. И тут попалась на глаза статейка И. Нечаева в журнале «Радио» 2/2009 о подобном измерителе. Конечно, некоторые моменты мне не понравились, такая вот я сволочь wink.png .И так начнём-с…

Содержание / Contents

↑ Это оригинальная схема из статьи

ТТХ: ток разряда 50, 250, 500 ма, напряжение отсечки 2,5-27,5 Вольт. Перечислю, что не понравилось: ток разряда максимальный всего 0,5а (да и ждать когда разрядится 7 ач не интересно), диапазон отсечки слишком широк и его легко сбить, на пуск через кнопку идёт весь ток, стабилизатор тока на полевике для светодиода это перебор, диод в управляющем выводе LM317 увеличивает требуемое падение на токовых резисторах до 1,8В и в случае пробоя 317 ходикам каюк.Про ток разряда: у аккумов бывает что активная масса как бы запечатывается в намазке (не путать с сульфатацией), при этом подвижность электролита снижается и если разряжать его малым током, то он может отдать ёмкость полностью, а при установке в ИБП тест не пройдёт. Ну тогда надо разряжать его малым током и заряжать, т.е. лечить.Модульность того, что у меня получилось, хороша тем что можно изготовить 2 и больше разрядных модуля (можно 1 и переключать токовые резисторы) разной мощности или даже типа и 2 отсекателя для 6-ти и 12-вольтовых батарей или 1 с переключателем.

↑ Фотки моего измерителя:

Видим: блок отсекателя, токовая нагрузка, ходики китайские.Повторюсь, работаю сисАДмином, починяю иногда материнские платы, поэтому имеется некоторая горка дохлого железа.Начну в обратном порядке: ходики маленько модифицируются, что бы ходили при питании от 1,5 до 25 Вольт. Схема модификации ходиков: 1117 дёрнул с дохлой материнской платы.Резистор на 2 кОм это минимальная нагрузка стабилизатора.Токовая нагрузка:

соответственно схема:Это на 2 ампера. Так как R1 оказался больше 0,75 ом пришлось добавить 2 сопротивления (это R3, два в одном на фото) что бы ток был 2 ампера. Если кто то не заметил, прокладок между микрой с транзистором на радиатор нету. Можно конечно использовать и другую схему, типа как в радио 3/2007 стр. 34, только добавьте опорное напряжение.Токовая и термозащита в 317 (настоящей) есть.Ну и самая страшная часть, это отсекатель.
Супер 3D-монтаж, зато всего 3см кубических, на печатке будет гораздо крупнее. Полевик, если на 6В АКБ, то очень желательно с логическим управленим.Данная часть почти не отличается от первоначальной, кнопка пуск перенесена с сток-исток на коллектор-эммитер, переменник заменён на фиксированный делитель, китайский сверхяркий светодиод через резистор.Возможные вариации: верхнее плечо (по исходной схеме это R4) заменить на сопротивление + переменник, ограничив таким образом диапазон настройки (требуется когда ток разряда соизмерим с ёмкостью АКБ); возможны иные идеи.Для формул Uref=2.5v для обычных 431, а для 431L оно равно 1.25v.Отсекатель с фиксированным напряжением:Формула для расчета: Uотс= Uref(1+R4/R5) или R5=( Uотс- Uref)/( Uref*R4)Отсекатель с регулируемым напряжением:Формула для расчета: Uотс = Uref(1+(R4+R6)/R5) или R5 = (Uотс- Uref) / (Uref*(R4+R6))Но тут надо считать от переменника, на нём при разряде 0,1с должно падать (Uдельта) 1,15v для 6в акб и 2,30v для 12v акб. Поэтому формулы преобразуются и расчет несколько иной. Uмин смотрим в таблице ниже.R5 = Uref * R6 / Uдельта R4 = ((Uмин -Uref) * R5) / UминЕсть ещё схема отсекателя с регулируемым напряжением на 6 и 12 вольтовые батареи, но там расчет мудренее, можно просто поставить два делителя и переключатель с двумя группами которые будут коммутировать раздельные R4, R5.Можно запихнуть в корпус ходиков, а под кнопкой блокировки будильника поставить кнопку старта.Минусы: греется токовая нагрузка, часы надо самому в 00-00 ставить.Плюсы: включил и ушел, пришел увидел и понял.Напоследок маленькая табличка…Видно плохо, но вроде понятно. А если не понятна табличка, то спрашивайте.Александр (alx25v)Россия, п.НовосергиевкаСписок всех статейПрофиль alx25vЗанимаюсь ремонтом и модернизацией техники, разработкой небольших устройств. Паяльник самодельный — мой основной инструмент дома и всегда на столе. Напаял так, по мелочи, сего не перечислить и не вспомнить. Хочу обмениваться опытом.

Читательское голосование

Статью одобрили 10 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.

Поделись с друзьями!

Связанные материалы

Автоматическое зарядно-тренирующее устройство и измеритель ёмкости для 12V герметичных аккумуляторов (ATMEGA8)… Приветствую всех читателей Датагор.ру и любителей электроники! Сегодня я хочу продемонстрировать… Зарядное устройство Li-Ion аккумуляторов с проверкой ёмкости, PIC12F675… У меня скопилось около двух десятков Li-Ion батарей от плееров, бритв, телефонов. Это и послужило… Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях… Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh… Тестер ёмкости автомобильного аккумулятора (ATmega8A + LM2575). Готовимся к зиме… Приветствую, граждане Датагории! Позвольте представить вам очередное моё творение — тестер емкости… Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675). Часть 2… Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к моему проекту на Датагоре «Автоматическое… Автоматическое зарядное устройство с циклическим и буфферным режимами для герметичных аккумуляторов малой ёмкости… Простое автоматическое зарядное устройство для зарядки свинцовых аккумуляторов небольшой емкости,… Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675)… 28-04-2014 ОБНОВЛЕНИЕ! Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к этому моему проекту на… Схемка в блокнот. Устройство для разрядки никель-кадмиевых аккумуляторов… При эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов перед тем как ставить их на зарядку, их надо… Зарядное устройство с циклическим током для восстановления кислотных аккумуляторных батарей, батареек АА, ААА, Крона и никель-кадмиевых аккумуляторов… Заряд кислотных аккумуляторных батарей сопряжен с выделением сероводородных соединений, эти… Простое зарядное устройство-автомат на LM317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения… Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до 10-15 Ампер-час, для… Замена Li-ion АКБ в Ectaco JetBook… Приветствую, сограждане! Несколько лет назад мне был дарован очень интересный девайс, который тогда… Устройство для проверки ёмкости герметичных аккумуляторов 12V… Дешёвые, малогабаритные и удобные в эксплуатации герметичные аккумуляторы напряжением 12 Вольт…

Общаемся по статье 💬

«Автомат для разрядки и измерения реальной ёмкости аккумуляторов»

Комментарии, вопросы, ответы, дополнения, отзывы

SKU261806_1.jpg

  • Цена: US$ 5.25 покупалось за 3.03

Здравствуйте. В сегодняшнем небольшом обзоре я хочу рассмотреть тестер свинцовых и литиевых аккумуляторных батарей. Давайте разберемся, что же скрывается на самом деле под этим громким названием и куда это можно применить. Если вам это интересно – добро пожаловать под кат. Заказ был сделан 8 января 2016 года с применением купона 5 от 10 полученном за поинты по акции новогодних носков. Поэтому товар мне обошелся всего в $3.03. Чем была дополнена корзина до 10 долларов, я расскажу в следующем обзоре. Тестер оперативно выслали в тот же день.Заказf5323c.jpg 2 февраля 2016 года я получил пакет на почте:Пакет438a77.jpg Внутри, в синем полиэтиленовом пакете находился сам тестер, провода и 4 самореза. Хотя крепёжных отверстий у тестера всего 2:79e712.jpg Посмотрим устройство тестера:cb843f.jpg Надпись на корпусе микросхемы заботливо сточена. Имеется одна кнопка для выбора типа аккумулятора. Переключаются типы аккумуляторов так. На выключенном тестере зажимаем кнопку, подключаем тестер к аккумулятору, после чего отпускаем кнопку. Тестер переходит к выбору типа аккумулятора. Кратковременным нажатием на кнопку выбираем нужный режим. Например, 2S литий:27bbd3.jpg Или 12 вольтовый свинцовый аккумулятор:b3a5a0.jpg После выбора нужного значения отключаем тестер. Настройки будут сохранены и в дальнейшем тестер всегда будет включаться для данного типа аккумулятора. Для изменения типа – повторяем вышеприведенные действия. Вот значения режимов с сайта магазина: Данная табличка выглядит странно по сравнению с описанием тестера: Куда же делся из таблицы 1S литий, раз в описании он заявлен? Это заинтересовало не только меня, но и одного из покупателей. И он задал этот вопрос представителю магазина на страничке товара. И был им получен ответ: Вам ничего не показалось странным в ответе? А если опять описание посмотреть? Данный тестер просто физически не может работать с 1S литием! Ведь большей частью полностью заряженный 1S литий имеет напряжение 4,2 вольта. А тестер, как выяснилось из реальных испытаний – включается только при подаче на него напряжения в 4,65 вольт. Первый, но не последний секрет раскрыт. Тестер имеет приятную равномерную зелёную подсветку:f3de36.jpg При достижении 5%, деления на аккумуляторе исчезают, контур аккумулятора начинает мигать, подсветка отключается:ef69b5.jpg Измерим 2 литиевых аккумулятора 18650. Это самый точный мой тестер, при проверке его при помощи ИОН до сотых он измеряет точно. Мне этой точности вполне достаточно. И вот, что мы видим:efd2a4.jpg И литиево-полимерный аккумулятор:87c39d.jpg И остается один вопрос, как же собственно тестирует аккумулятор данный тестер. Один из покупателей так же задал вопрос на странице товара. Он интересовался, как же, собственно, проходит тестирование аккумулятора? Тестер измеряет внутреннее сопротивление? Дает нагрузку на аккумулятор? Как это работает? И вот, барабанная дробь, ответ представителя магазина в гуглопереводе. С оригиналом можно ознакомится на странице товара: Не правда ли, это круто за такую то цену? Этот тестер – просто мечта всех аккумуляторщиков, автомобилистов и моделистов мира. Но какой же может быть тест короткого замыкания и разряда, если тестер при работе потребляет: А в реальности и того меньше. В 2 раза. Миф развенчан? Правильнее это было бы назвать не тестером, а индикатором заряда. Скорее всего в память индикатора зашиты значения напряжения и проценты заряда им соответствующие. Вот этим то мы сейчас и займемся. Посмотрим какое напряжение соответствует каким процентам. Для этого был собран испытательный стенд:e373cc.jpg Если тестер измеряет параметры аккумулятора, то он не должен работать от блока питания. Но мы и не будем проверять тестер, мы проверим индикатор. ))) Поскольку имеющийся блок питания выдаёт максимум 15 вольт, я ограничусь только измерениями 3 режимов индикатора. Это 12 вольтовый свинцовый аккумулятор, и 2S и 3S литий. Свинцовые аккумуляторы не рекомендуется разряжать ниже 11 вольт. Посмотрим, как поведёт себя индикатор в этом режиме работы. Я не хочу перегружать обзор лишними фотографиями, поэтому я просто дам таблички соответствия. Если кому-то нужны фото, подтверждающие это – я дам их. Но смысла в этом не вижу, на них абсолютно то же самое. Итак, включаем на индикаторе режим 1P: 13,01В – 100% 12,50В – 75% 12,20В – 50% 11,80В – 25% 11,01В – 0% Что же, достаточно неплохой результат. Литиевые батареи в полностью заряженном состоянии в основном имеют 4,2 вольта. 4,35В пока мало распространены. И литий не рекомендуется разряжать ниже 3 вольт. Для 2S это нужно умножить на 2. И для 3S – соответственно, на 3. Теперь проверим 2S литий, включив режим 2с: 8,30В – 100% 7,75В – 75% 7,37В – 50% 7,00В – 25% 6,00В – 0% И 3S литий. Режим 3с: 12,49В – 100% 11,65В – 75% 11,13В – 50% 10,53В – 25% 9,05В – 0% И снова хороший результат»! Несмотря на неточности описания – данный индикатор имеет место быть. Выглядит он красиво и может использоваться в автомобилях, ИБП, моделировании и многих других поделках, в которых для питания используются аккумуляторы. Тем более, что имеет достаточно скромные вес и габариты.

Степень заряженности в процентах, более наглядна, чем напряжение в вольтах. Особенно для далеких от этого людей. Как в мобильнике. Любой поймет, что, например, аккумулятор скоро сядет или наоборот зарядится. Для меня это нужная и полезная вещь, которая скоро будет использована по назначению. В принципе, я и ожидал получить индикатор заряда, а не мифический супер-пупер тестер, проанализировав перед покупкой описание и технические характеристики. 3 доллара он точно стоит. Используемые источники:

  • https://meandr.org/archives/25587
  • https://datagor.ru/practice/power/1563-izmeritel-yomkosti-akb-2.html
  • https://mysku.ru/blog/china-stores/38470.html

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации