Содержание
назначение устройства, области применения и способы изготовления своими руками.
Незаменимый компонент автомобиля – аккумуляторная батарея (АКБ): она питает бортовую электросеть, когда двигатель не работает, и нужна для его запуска. Ресурс её ограничен, со временем происходит снижение ёмкости. Нагрузочная вилка для аккумулятора позволяет диагностировать состояние батареи. Назначение устройства – определить исправность источника питания и примерно оценить остаточный ресурс. Исходя из области применения, существует несколько способов изготовления простого тестера своими руками.
Конструкция нагрузочной вилки
Устройство тестера обусловлено его назначением: для диагностики батареи необходимо создать электрическую цепь, по которой будет протекать ток большой силы. В общем случае нагрузочная вилка состоит из двух силовых контактов, нагрузочного сопротивления, вольтметра. Компоненты, а особенно резистор, помещают в корпус для защиты пользователя от ожога. Нагревается в тестере сопротивление, когда через него протекает ток.
Подключение к порталам батареи осуществляют через силовые контакты, которые закреплены на корпусе либо на медном проводе большого сечения.
В вилке устанавливают один или два резистора номиналом 0,1 Ом. В первом случае прибор используют при диагностике аккумулятора ёмкостью до 100 А∙ч, во втором – до 240 А∙ч. Показания снимают на стрелочном или цифровом вольтметре. Механические приборы более надёжны, но считывать данные с них сложнее. Электронные вольтметры компактны, значение напряжения они выводят на небольшой экран.
Работа тестера
Принцип работы нагрузочной вилки основан на протекании через неё тока большого номинала. При подключении тестера происходит имитация запуска двигателя, когда стартер соединён с АКБ.
Если ёмкость батареи достигла минимального значения, полностью заряженный источник питания не сможет выделить необходимое количество энергии. В этом случае вольтметр покажет критическое падение напряжения.
Работать вилка может в 2 режимах. В первую очередь проверяют напряжение на порталах батареи без подключенной нагрузки. На вольтметре должно высветиться значение 12,6-12,7 В, что свидетельствует о полном заряде. Если напряжение меньше 12,5 В, дальнейшее тестирование не проводят. Во втором режиме тестер подсоединяют с нагрузкой. На исправной батарее напряжение не должно опускаться ниже 9 В.
Типы вилок
Существует несколько видов тестеров, контролирующих состояние источников тока. Основное разделение – по типу батареи. Выделяют вилки для кислотных и щелочных аккумуляторов. Последние имеют меньший номинал тестирования. Кроме того, в конструкции тестеров для щелочных батарей может быть предусмотрена возможность ступенчатого регулирования нагрузки для высокой точности диагностики.
Кроме того, есть тестеры для диагностики отдельных «банок» аккумулятора. Они востребованы при ремонте источников питания путём замены вышедших из строя пластин на заведомо исправные. Для тестирования батарей большой ёмкости применяют вилки с дополнительной нагрузкой. Её подключают выключателем, расположенным на корпусе прибора.
Сфера применения
Тестер предназначен для проверки аккумулятора. Это актуально для элементов питания, которые находятся в эксплуатации более двух лет. Метод определения заряда под нагрузкой даёт более точные показания по сравнению с обычным замером напряжения. Простые измерения мультиметром не отобразят полные данные о состоянии АКБ, когда прибор показывает, что батарея полностью заряжена, но она неспособна провернуть стартер для запуска двигателя.
Если владелец автомобиля планирует не обслуживать батарею, а просто утилизировать её, когда она исчерпает ресурс, тестер ему может не понадобиться. Но, когда есть необходимость периодической проверки работоспособности, без нагрузочной вилки не обойтись.
Кроме того, она понадобится автоэлектрикам, которые занимаются диагностикой и ремонтом электрооборудования автомобилей.
Изготовление нагрузочной вилки
Цена фабричных тестеров сопоставима со стоимостью новой аккумуляторной батареи, что делает покупку прибора для разового применения необоснованной. Однако сделать простое диагностическое оборудование можно самостоятельно из доступных комплектующих. При сборке прибора важно точно подобрать сопротивление нагрузки, чтобы получить корректные показания.
Необходимые материалы
Основной компонент тестера – резистор. Через него будет проходить ток большой величины, что нагреет его до высоких температур. Для самодельного изготовления нагрузки можно взять отрезок сопротивления для сварочных аппаратов.
Внешне оно выглядит как спиральная пружина, выполненная из металлической полосы толщиной 2 и шириной 10 мм.
Для сборки прибора понадобится отрезок не больше 20 см. Более точно определить длину можно мультиметром, измеряя сопротивление на разных участках проводника. Когда параметр приблизится к значению 0,1 Ом, это будет означать, что щупы находятся на нужном расстоянии друг от друга. К обозначенной длине необходимо прибавить 2 см для формирования зажимов.
Величину напряжения показывает вольтметр. Его можно заменить мультиметром, но в этом случае вилка не станет полноценным тестером. Вольтметр можно использовать стрелочный или цифровой. Предел измерения напряжения должен быть не меньше 16 В. Слишком завышенный номинал также нежелателен: с увеличением шкалы растёт погрешность измерения.
Внимание!
Правильно оценить степень заряженности батареи поможет таблица соответствия плотности электролита, напряжения до подключения нагрузки и во время испытания.
Коммутацию выполняют через токоведущие наконечники. Это может быть силовой зажим типа «крокодил» или металлические заизолированные пластины. Удобно использовать прибор с гибким выводом. С одной стороны к проводу сечением 10-12 мм2 крепят зажим соответствующего размера, другой конец закрепляют на сопротивлении. На свободном краю резистора размещают жёстко зафиксированный токоведущий наконечник. Кроме основных компонентов понадобятся:
- Металлический корпус. Его можно взять от фабричного электроприбора подходящего размера или сделать самостоятельно из тонколистового металла.
- Рукоятка. Её делают из любого материала, но лучше использовать негорючие.
- Тонкие провода с зажимами для подключения вольтметра.
- Крепёж.
Сборка вилки
Изготовление тестера подразумевает объединение его составляющих в единое целое:
- К резистору крепят токоведущий наконечник, кабель. Место контакта должно быть плотным и зачищенным от следов коррозии.
Большой ток и температура могут ослабить контакт, что повлияет на точность прибора и его долговечность. - В корпусе подготавливают отверстия для монтажа вольтметра, крепления ручки и резистора с наконечником. Места, отведённого под сопротивления, должно хватать для беспрепятственного отвода тепла.
- Вольтметр соединяют тонким проводом с резистором в месте крепления кабеля и с небольшим зажимом, предназначенным для коммутации с АКБ.
- Устанавливают все компоненты в корпус, проверяют, что провода не касаются друг друга и резистора.
- Ко второму концу кабеля крепят силовой зажим.
- Тестируют прибор. Если обнаружатся слабые контакты (металл в этих местах будет сильно нагреваться), их обжимают или усиливают.
Большой ток и температура могут ослабить контакт, что повлияет на точность прибора и его долговечность.Диагностика
Самодельная вилка, как и фабричная, позволяет проверить аккумулятор в двух режимах: под нагрузкой и без неё. В первом случае тестирование проводят для измерения напряжения на порталах батареи после её простоя. Полученное значение будет характеризовать уровень заряда источника питания.
Проверить батарею нагрузкой необходимо для определения её ёмкости. Величина напряжения во время теста покажет работоспособность АКБ. Для получения корректных показаний вилки её и аккумулятор необходимо правильно подготовить к работе.
Внимание!
Тест под нагрузкой не выполняют дольше 6-10 секунд. Продолжительное воздействие приводит к перегреву резистора, может навредить аккумулятору и вывести из строя нагрузочную вилку.
Подготовка батареи к диагностике
Перед тем как приступить к тестированию, АКБ необходимо полностью зарядить. Для этого необходимо ездить на автомобиле не менее 30 минут, чтобы генератор восполнил заряд. Можно оставить батарею на 12 часов заряжаться от сети с помощью соответствующего оборудования. Подготовленный источник питания оставляют в покое минимум на 10 часов без подключения нагрузки. Если АКБ стоит на автомобиле, с неё снимают обе клеммы. Перед тестированием проверяют плотность и уровень электролита, при необходимости доводят его до нормы, доливая дистиллированную воду.
Проверка без нагрузки
Первый этап тестирования – диагностика без приложения нагрузки. Проверку выполняют при температуре батареи 20-25 °C. Если аккумулятор находился на морозе, ему дают прогреться при комнатной температуре. Порядок тестирования:
- Силовой зажим на гибком проводе крепят к плюсовому выводу АКБ.
- Вывод с вольтметра закрепляют на минусовом портале.
- Считывают показания прибора, сверяют их со сводной таблицей и оценивают состояние батареи.
- Неудовлетворительные данные свидетельствуют о неисправности. В этом случае аккумулятор полностью «садят», затем заряжают малым током и тестируют снова.
С нагрузкой
После успешного первого испытания аккумулятор проверяют под нагрузкой.
Последовательность тестирования:
- Коммутацию вилки не меняют или подключают прибор согласно схеме испытания без нагрузки.
- Токоведущим наконечником касаются минусового вывода батареи.
- Через 5 секунд фиксируют показания вольтметра, сравнивают их с табличными значениями.
- Дают аккумулятору 10 минут на восстановление, повторяют тест.
- Падение напряжения на клеммах ниже 9 В свидетельствует о критическом состоянии АКБ.
Нагрузочной вилкой легко пользоваться, она имеет простую конструкцию. Её можно изготовить самостоятельно, чтобы она всегда была под рукой автовладельца для оперативной диагностики состояния аккумуляторной батареи.
Тестер емкости аккумулятора на Atmega8. Схема и описание
Главная » Источники питания, Микроконтроллеры » Тестер емкости аккумулятора на Atmega8. Схема и описание
Это тестер емкости аккумулятора позволяет измерять емкость аккумулятора или аккумуляторной батареи (измерение в мА/ч или А/ч) и энергию разряда (в Вт/ч).
Схема подходит для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных элементов и аккумуляторов (1-12 элементов), свинцово-кислотных (заливных, VRLA, SLA) аккумуляторов до 12 В, литий-ионных и литий-полимерных (1-4 элемента), а также для других типов, таких как LiFePO4, NiZn, щелочные и т. д., с общим напряжением до 20 В.
Тестер емкости позволит вам проверить, например, состояние аккумулятора, эффективность метода зарядки или обнаружить поддельные аккумуляторы (к сожалению, в последние годы рынок наводнен подделками).
Данное устройство также позволяет обслуживать аккумулятор – разрядить его до необходимого напряжения перед зарядкой, или разрядить аккумулятор до оптимального напряжения, чтобы подготовить его к длительному хранению.
Описание
В основе этого измерителя емкости аккумулятора лежит микроконтроллер ATmega8A, ATmega8 или ATmega8L (DD1). Принцип работы тестера прост: подключите полностью заряженный аккумулятор к устройству. После окончания разряда аккумулятора вы получите значения его емкости и энергии.
Ток разряда выбирается цифровым способом в диапазоне от 0,01 до 2,56 A с шагом 0,01 A. Разряд прекращается при достижении конечного напряжения (напряжения отключения), которое также выбирается цифровым способом.
Микроконтроллер Atmega8 синхронизируется внутренним RC-генератором с частотой 8 МГц. Поскольку точность измерения зависит от точности измерения времени, поэтому в схеме используется внешний кварцевый резонатор на 32768 Гц.
Напряжение аккумулятора (максимальное значение 20 В) измеряется с помощью делителя напряжения на резисторах с R10, R13, R16. Отрегулируйте подстроечный резистор R16 так, чтобы значение на дисплее (в режиме отображения фактического напряжения) было равным реальному напряжению аккумулятора.
Аккумулятор разряжается через транзистор VТ1 (IRLB8743). Ток разряда измеряется на шунте R19 (0,24 Ом). Ток разряда стабилизируется операционным усилителем (ОУ) DD2 MC33171. Опорное напряжение получается с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с вывода OC1A (PB1 — вывод 15) микроконтроллера.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Сигнал ШИМ проходит через делитель напряжения (R12, R14, R17) и низкочастотный фильтр (C7), создавая постоянное напряжение, пропорциональное желаемому току разряда. Далее напряжение на затворе VT1 контролируется ОУ, так что напряжение на шунте R19 соответствует этому опорному напряжению.
Процесс калибровки
Установите подстроечный резистор R18 в центральное положение. Последовательно подключите аккумулятор с разрядным током не менее 2,56 А и амперметр. Установите желаемый ток разряда на уровне 2,56 А, начните разряд (долгое нажатие кнопки SA1). Затем установите подстроечный резистор R17 так, чтобы фактический ток разряда был равен выбранному значению (2,56 А).
Далее установите ток разряда на 0,01 А. Затем скорректируйте смещение входов операционного усилителя DD2 с помощью R18 — установите R18 так, чтобы фактический ток составлял 0,01 А.
Силовой транзистор VT1 должен быть размещен на радиаторе, соответствующий максимально необходимой рассеиваемой мощности во время разряда (P = U*I). Транзистор VT1 (IRLB8743) — это MOSFET с TTL-логикой, который может работать с напряжением 5 В. Если используется стандартный тип MOSFET, то теоретически запитать ОУ можно и от более высокого напряжения (это может быть напряжение на входе 7805), но я рекомендую логический MOSFET.
Светодиод HL1 показывает, что идет разряд и измерение. Диоды VD1 и VD2 (1N4148) обеспечивают полное запирание транзистора VT1, когда процесс разрядки не активен.
Для управления контроллером используются кнопки SA1…SA3. В качестве устройства отображения используется 4-х разрядный светодиодный дисплей с общим анодом. Катоды дисплея подключены к порту D, аноды — к битам 2-5 порта B. В качестве дисплея можно использовать LD-D036UPG-C, LD-D028UR-C, LD-D036UR- C или LD-D056UR-C (типы с очень высокой яркостью). Сверхяркий дисплей позволяет отказаться от обычных транзисторов для усиления анодного тока.
Управление дисплеем мультиплексное. Частота мультиплексирования составляет около 100 Гц. Резисторы R1 … R8 определяют ток сегментов дисплея и, следовательно, его яркость. Они подобраны так, чтобы ток не превышал максимальный выходной ток вывода микроконтроллера (40 мА).
Тестер емкости аккумуляторных батарей питается от источника питания с напряжением 8 — 30В. Ток потребления составляет около 15-45 мА, в зависимости от количества подсвеченных сегментов индикатора и сопротивления резисторов R1 … R8. Конденсаторы C1, C2 и C3 должны быть расположены как можно ближе к микроконтроллеру.
Последовательно с проверяемой батареей подключите соответствующий предохранитель, в противном случае отказ тестера (например, отказ контроля тока или короткое замыкание VT1) или неправильная полярность подключения аккумулятора могут вызвать возгорание! Также рекомендуется использовать предохранитель на входе + блока питания.
Управление тестером
Тестер аккумулятора управляется 3-мя кнопками: «Mode» «+» и «-».
Кнопка «Mode» переключает между шестью пунктами меню:
- Отображение фактического напряжения аккумулятора (0,00 В — 20,4 В).
- Измеренная энергия в Вт/ч (ватт-часах). Отображает символ «En», а затем значение. В процессе разряда значение увеличивается. После окончания разряда показывает окончательный результат.
- Измеренная емкость в А/ч (ампер-часах). Отображает символ «Ah», а затем значение. В процессе разряда значение увеличивается. После окончания разряда показывает окончательный результат.
- Прошедшее время разряда в часах (0,00 ч — 655 ч).
- Желаемый ток разряда. Используйте + и — для выбора от 0,01 A до 2,56 A.
- Выбранное конечное напряжение. Используйте кнопки + и -, чтобы выбрать напряжение, при достижении которого процесс разряда должен завершиться (диапазон от 0,80 В до 20,0 В).
Нажав «-» на пунктах 2, 3 и 4, вы можете сбросить значения энергии, емкости и времени (работает только в том случае, если процесс разряда не активен).
Длительное нажатие кнопки «Mode» запускает или останавливает процесс разряда.
Когда процесс разрядки активен, то горит светодиод. После выключения светодиода вы можете просмотреть измеренные данные (энергия, емкость, время). Перед новым измерением необходимо сбросить данные. (Данные не сбрасываются автоматически в начале процесса разряда и измерения. Это позволяет возобновить прерванное измерение.)
Конечное напряжение разряда обычно выбирается в районе 0,8 — 1 В для NiCd и NiMH аккумуляторов, 2,5 — 3 В для литий-ионных и литий-полимерных и 8-10 В для свинцово-кислотных аккумуляторов.
Скачать прошивку (2,2 KiB, скачано: 503)
Блок питания 0…30В/3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Подробнее
Очень простой тестер аккумуляторов своими руками
Очень простой тестер аккумуляторов своими руками — Главная
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тестер аккумуляторов своими руками
Очень простой тестер аккумуляторов своими руками
..