Зарядные устройства с определением емкости аккумулятора. Приборы для измерения емкости аккумулятора

На этот раз - интеллектуальное зарядное устройство для Ni-Mh аккумуляторов типоразмера AAA и AA.
Почему интеллектуальное?

В отличие от обычных зарядных устройств, которые продаются задешево китайцами или входят в комплекты типа «10 дешевых аккумуляторов и дешевая зарядка за 2000 рублей», и заряжают «капельным» способом, это зарядное устройство имеет в себе контроллер, в который заложены программы быстрой зарядки аккумуляторов, и некоторые другие фишки - вроде определения емкости и «тренировки» аккумуляторов для восстановления емкости.

О терминологии

Ni-Cd , никель-кадмиевый аккумулятор. Аккумулятор, катодом в котором выступает Ni(OH) 2 , анодом Cd(OH) 2 , электролитом - KOH. Отличаются большим количеством циклов заряд-разряд, и возможностью хранения в разряженном виде.
Ni-MH , Никель-металл-гидридный аккумулятор. Катод - оксид никеля(NiO), анод - сплав Лантан-Никель-Кобальт, электролит - такой же как и в Ni-Cd.

99% аккумуляторов, продающихся в магазинах формфакторов АА или ААА - Ni-MH. Обусловлено это более привлекательными для потребителя качествами - менее заметный эффект памяти, большая емкость. Правда, вместе с этими характеристиками в комплекте идет и быстрый саморазряд (когда через некоторое время неиспользованные аккумуляторы приходится заряжать заново).

LSD Ni-MH - Ni-MH с низким саморазрядом. Несмотря на интригующую аббревиатуру в названии, она всего лишь сокращение от Low Self-Discharge:) Несмотря на это, они обладают еще несколькими преимуществами - бОльшими токами разряда, возможностью работать при низких температурах, увеличенным количеством рабочих циклов.

Еще термины, для тех, кто не читал статью о зарядке литиевых аккумуляторов.

О умном и глупом заряде

Заряжать никелевые аккумуляторы можно разными способами. Кстати, следует учитывать что зарядка, предназначенная для Ni-MH, сможет зарядить и Ni-Cd, но не наоборот. Если вам удастся найти в закромах зарядку, специально предназначенную для никель-кадмиевых аккумуляторов, не стоит пытаться заряжать ей Ni-MH - может плохо кончиться. Но я уже лет 5, наверное, не видел таких зарядных устройств.
Так вот, о способах заряда. Самый простой - капельный, или малым током.
В этом режиме аккумулятор заряжается фиксированным током, составляющим 1/10C, или 0.1С. Как мы помним из терминологии, С - это численное значение емкости аккумулятора, а значит, даже теоретически, зарядка должна длиться никак не менее 10 часов. На практике, никто не обладает 100% КПД, а значит, время заряда увеличивается как минимум до 15 часов. В реальности, это время будет еще больше, так как зарядки «тупые», и способны только контролировать ток. Соответственно, нельзя заранее узнать, какой аккумулятор будет заряжаться - 600mAh или 2700mAh. Для первого нужный ток составит 60mA, а для второго - 270mA.
Процессы, протекающие в во время заряда таковы, что как раз ток в 0.1С аккумулятор после набора полной емкости способен переваривать без последствий в виде взрывов и огня - просто превращая в тепло, которое без последствий уносится потоками воздуха. А если этот ток превысить, аккумулятор начнет нагреваться слишком сильно, и вполне может рвануть.
Вы понимаете, к чему я клоню? Нельзя заряжать аккумулятор в 600mAh током 270mA, а вот аккумулятор в 2700mAh током в 60mA - вполне. Впоследствии этого, все зарядки такого типа ограничивают ток заряда в 60-100mA. И если для аккумулятора в 600mAh время полного заряда и составит рекомендуемые 15 часов, то для более емкого аккумулятора в 2700mAh вам потребуется уже около полутора суток минимум. В общем, все понятно, и пользоваться таким зарядным устройством могут только те, кто использует аккумуляторы в пультах для телевизоров.

Заряд средним током с контролем температуры.
В этом режиме аккумулятор заряжается уже токами от 1/3C до 1/2C, которые позволяют зарядить уже за приемлемое время - от 5 часов. При заряде такими токами аккумулятор начинает нагреваться после окончания заряда, что может привести к его взрыву. Поэтому, в таких зарядках рядом с аккумулятором находится температурный датчик, который отслеживает резкое повышение температуры, и останавливает заряд. Если зарядка еще чуть «умнее», она сначала разряжает аккумулятор для избавления от эффекта памяти, а потом начинает заряжать его. Некоторые модели еще считают время от начала заряда, что позволяет косвенно судить о исправности аккумулятора - если зарядка закончилась на гораздо меньшее время (час или полтора), то аккумулятор неисправен, о чем зарядка сигнализирует.

Заряд высокими токами с контролем -ΔV и температуры
Самая быстрая технология заряда. Аккумулятор заряжается высокими токами (от 1C до 2С), позволяя заряжать аккумулятор за час или два.

Основной принцип такой технологии заключается в том, что до окончания заряда напряжение всегда растет, а сразу после полного заряда - снижается. Ненамного, на десятки или даже единицы милливольт. Контроллер в зарядном устройстве постоянно мониторит напряжение на аккумуляторе и после скачка напряжения вниз - снижает ток заряда примерно до 10mA - для компенсации саморазряда - чтобы аккумуляторы всегда были готовы, даже если их оставят в зарядке на день.
Существует опасность не заметить этот момент, и серьезно перегреть аккумулятор на таких токах, поэтому во все зарядные устройство дополнительно встроена защита по температуре - термодатчики на каждый аккумулятор, которые временно выключают процесс заряда, если аккумулятор сильно нагрелся.

Как правило, производители не ограничиваются только таким режимом - если уж встраивать контроллер, то на него можно повесить еще несколько функций - контроль тока, для определения реальной емкости аккумулятора, функцию тренировки - когда аккумулятор несколько раз заряжается и разряжается для компенсации эффекта памяти, и другие функции.

О самой зарядке

Коробка из плотного картона:

С надписями на трех языках:

Внутри коробки можно обнаружить блок питания, само зарядное устройство, и руководство. Все комплектующие имеют собственную упаковку, а зарядное устройство - даже личные пупырышки на пакетике.

Блок питания на 3 вольта и аж 4 ампера.

Руководство, и само зарядное устройство:

На обратной стороне зарядки - описание, модель, значки. Остальное пространство покрыто рядами вентиляционных отверстий.

На задней стороне - разъем блока питания:

С боков ничего интересного нет:

Все органы управления сосредоточены на передней панели, там же гнезда под аккумуляторы:

Управление осуществляется тремя кнопками - Mode, Display, Current. Первая отвечает за выбор режимов, вторая - за отображение на экране параметров, а третья устанавливает ток заряда.

Внутренности:

Как обычно, полюбопытствуем, что же находится внутри. Выкручиваем 4 винта по периметру:

После чего снимаем заднюю крышку:

Взору предстает плата, так же прикрепленная 4 винтами:

Но вытащить плату, только выкрутив винты не удастся. Еще надо отпаять в 4 точках, отмеченных стрелками провода термодатчиков.

А вот и они:

Следует отметить, что они не просто прижимаются, а намертво приклеены (скорее даже вклеены) в металлические пластинки теплопроводным герметиком. Датчиков два - каждый отвечает за два аккумулятора.
Именно к этим пластинкам прижимаются аккумуляторы - для лучшего контроля температуры.

Белое - как раз термогерметик. Вот и плата:

Верхняя сторона не очень интересная - одни полигоны, контакты, разъем, три кнопки и экран. Который можно без проблем снять с платы:

А вот обратная сторона гораздо интереснее, там расположен микроконтроллер(синий), управляющий всеми функциями зарядки:

Чуть ниже - балластные резисторы (красные) для режимов тестирования и восстановления (на них разряжаются аккумуляторы), желтые - шунты, точные резисторы на которых измеряется падение напряжения для контроля тока при заряде и разряде, голубой - операционный усилитель для термодатчиков.

Быстрый старт:

После включения без аккумуляторов на всех 4 дисплеях загорается надпись null.

Если вставить заряженный аккумулятор - загорится надпись Full. Если не полностью заряженный - то покажет текущее напряжение, и режим по умолчанию - Charge.

Если не нажимать никаких кнопок, то через 4 секунды покажет ток - по умолчанию 200mA, а через еще 4 - мигнет и перейдет в режим зарядки. Таким образом, можно просто всунуть туда аккумуляторы и уйти - режим зарядки включится автоматически.

При работе кнопкой Display можно циклически переключать режимы ток-напряжение-заряд-время с начала процесса

Если в течении 5 секунд нажать Current - можно выбрать ток заряда или разряда - 200-500-700-1000mA. Если в зарядку установлены 1 или 2 аккумуляторы в первый или последний отсеки - становится возможным выбрать ток 1500 или 1800mA.

После выбора ничего делать не надо - через 10 секунд после нажатия последней кнопки включится режим с выбранным током.

Кнопкой Mode можно выбрать режим работы - Charge, Discharge, Test, Refresh. Для выбора надо подержать кнопку 2 секунды, после чего можно выбрать режим одиночными нажатиями. Первый режим - Заряд. Он установлен по умолчанию и просто заряжает аккумуляторы до полной емкости. Второй - Разряд, разряжает, а затем заряжает аккумулятор. Третий - заряжает аккумулятор, если он был не заряжен, потом разряжает, в процессе измеряя емкость, потом опять заряжает. Восстановление - четвертый режим, циклично разряжает и заряжает аккумуляторы, до тех пор, как емкость не перестанет изменяться.

Как я понимаю, смысл использования такой - если надо зарядить аккумуляторы быстро, то достаточно их вставить, и выбрать ток заряда. А если время терпит - например, если аккумуляторы пригодятся только утром, то лучше выбрать режим разрядки или тестирования - аккумуляторы разрядятся, а потом автоматически полностью зарядятся. Таким образом, и волки сыты, и овцы целы - аккумуляторы будет заряжены без вашего вмешательства, а сценарий разряд-заряд избавит от эффекта памяти.
Режим тестирования по времени длительнее, потому что для определения емкости надо сначало полностью зарядить аккумуляторы. Но зато после его окончания вы получите информацию о емкости аккумултятора, и в случае чего, вовремя сможете заменить резко умерший аккумулятор(это всяко лучше, чем узнать об этом во время работы).

О основных функциях я рассказал, все остальное - есть в руководстве:

Тестирование функции восстановления:

Очень «удачно» на распродаже в компьютерном магазине я наткнулся на новую упаковку аккумуляторов GP2700 за 200 рублей. Купив, вставив в зарядку я понял, что не зря они стоили так дешево:

«Не гонялся бы ты поп, за дешевизной...» Вместо обозначенных 2700mAh аккумуляторы показали совсем иные цифры - два около 1000mAh, а два остальных - всего 100mAh. Может хранили неправильно, может они сами от саморазряда скончались. Терять мне было нечего, обратно распродажный товар не принимали, и я не особо надеясь включил режим Refresh, положил зарядку на полку и забыл про нее.
Через три дня, когда мне понадобилось зарядить комплект аккумуляторов из вспышки, я взял зарядку с полки, и увидел совсем другие цифры:

Вот так. Аккумулятор показавший результат 984mAh, превратился в 2150mAh, 117mAh - в 2040mAh, 116mAh - в 2200mAh, а 1093mAh в 2390mAh.
Конечно, не указанная производителем емкость, но я не поручусь, что измеренная емкость у совершенно новых аккумуляторов будет равна заявленной - все врут.
Главное - что функция восстановления работает отлично. Пойду пройдусь по знакомым фотографам, заберу у них кучу «дохлых» аккумуляторов. Наверняка часть из них окажется вполне рабочей:)

Стоимость:

В магазине la-crosse.ru это зарядное устройство стоит 1300 рублей .

Вывод:

Удобное, хорошо собранное устройство для для заряда аккумуляторов. Думаю, цена устройства быстро окупится удобством работы и несколькими восстановлениями аккумуляторов, вместо покупки новых.

Посмотреть все фотографии, включая не вошедшие в обзор, в оригинальном разрешении можно в Picasa-альбоме . Там же можно задать вопрос или оставить комментарий.

Если у вас нет аккаунта на Хабрахабре, вы можете читать и комментировать наши статьи на сайте BoxOverview.com

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите , пожалуйста.

16-11-2008

Гуляев Сергей Николаевич
kvant19 [ a ] rambler.ru

Применение микроконтроллеров в электротехнике позволяет значительно упростить конструкцию, придать устройству такие функции, реализовать которые на отдельных логических элементах очень трудно а то и вообще невозможно.Примером может служить следующая конструкция.

Данное устройство подключается как приставка к зарядному устройству, разнообразных схем которых в интернете уже описано немало. Оно выводит на жидкокристаллический дисплей значение входного напряжения, величину тока зарядки аккумулятора, время зарядки и емкость зарядного тока(которая может быть или в Ампер-часах или в миллиампер-часах - зависит только от прошивки контроллера и примененного шунта). Выходное напряжение зарядного устройства не должно быть менее 7 вольт, иначе для данной приставки потребуется отдельный источник питания. Основу устройства составляет микроконтроллер PIC16F676 и жидкокристаллический 2-строчный индикатор SC 1602 ASLB-XH-HS-G. Максимальная зарядная емкость составляет 5500 ма/ч и 95,0 А/ч соответственно.

Принципиальная схема приведена на Рис 1.

Подключение к зарядному устройству - на Рис 2.

При включении микроконтроллер сначала запрашивает требуемую емкость зарядки. Устанавливается кнопкой SB1. Сброс - кнопкой SB2.

Если кнопку не нажимать более 5 секунд - контроллер автоматически переходит в режим измерений. На выводе 2 (RA5)устанавливается высокий уровень.

Алгоритм подсчета емкости в данной приставке следующий:

1 раз в секунду микроконтроллер измеряет напряжение на входе приставки и ток, и если величина тока больше единицы младшего разряда - увеличивает счетчик секунд на 1. Таким образом часы показывают только время зарядки.

Далее микроконтроллер высчитывает средний ток за минуту. Для этого показания зарядного тока делятся на 60. Целое число записываются в счетчик, а остаток от деления потом прибавляется к следующему измеренному значению тока,и уже потом эта сумма делится на 60. Сделав, таким образом, 60 измерений в счетчике будет число среднего значения тока за минуту.

Далее среднее значение тока в свою очередь делится на 60(по такому же алгоритму). Таким образом, счетчик емкости увеличивается 1 раз в минуту на величину одна шестидесятая от величины среднего тока за минуту.

После этого счетчик среднего значения тока обнуляется и подсчет начинается сначала. Каждый раз, после подсчета емкости зарядки, производится сравнение измеренной емкости и заданной, и при их равенстве на дисплей выдается сообщение - "Зарядка завершена", а во второй строке - значение этой емкости зарядки и напряжение. На выводе 2 микроконтроллера (RA5) появляется низкий уровень, что приводит к гашению светодиода. Данный сигнал можно использовать для включения реле, которое, например, отключает зарядное устройство от сети (см Рис 3).

Наладка устройства сводится только к установке правильных показаний зарядного тока (R1 R3)и входного напряжения (R2)с помощью эталонного амперметра и вольтметра. Для точной установки показаний приставки рекомендуется использовать многооборотные подстроечные резисторы или ставить дополнительные резисторы последовательно с подстроечными (подобрать экспериментально).

Теперь о шунтах.

Для зарядного устройства на ток до 1000 мА можно использовать блок питания на 15 в, в качестве шунта резистор на 5-10 Ом мощностью 5Вт, и последовательно с заряжаемым аккумулятором переменное сопротивление на 20-100 Ом, которым и будет выставляться величина зарядного тока.

Для зарядного тока до 10 А (max 25,5 A) потребуется изготовить шунт из высокоомной проволоки подходящего сечения на сопротивление 0,1 Ом. Проведенные испытания показали, что даже при сигнале с токового шунта равным 0,1 вольт настроечными резисторами R1 и R3 можно легко установить показания тока в 10 А. Однако, чем больше сигнал с датчика тока, тем легче настроить правильные показания.

В качестве шунта для приставки на 10 А я пробовал использовать кусок аллюминиевого провода сечением 1,5 мм длиной 30 см -прекрасно работает.

Печатная плата для данного устройства из-за простоты схемы не разрабатывалась, оно собрано на макетной плате таких же размеров как и жидкокристаллический индикатор и закреплен сзади. Микроконтроллер устанавливается на панельку и позволяет быстро поменять прошивку для перехода на другой ток зарядного устройства.

решение задачи всегда начинается с самого простого варианта - взять готовое. а купить это и есть - готовое. а потом все сложнее и сложнее, вплоть до разработки и изготовления с нуля. это самый сложный вариант
Хуже другое - он самый опасный. Тестировать-то придется на собственной голове...
Возможно это и так. Только написанное на акб иногда подозрительно близко совпадает с показаниями, а вот иногда совсем нет. На основании этого можно смело утверждать, что от прибора польза есть. На чём ваше утверждение основано - не знаю. И вы узнаете, что показания, снятые таким(очень не быстрым) способом отличаются от тех, которые вы получите тем прибором сразу же. И наверняка в большую сторону - т.е например на акб написано 2600, но если его зарядить\разрядить несколько раз(а это равносильно уже функции refresh) то получим 2800 и более. И что в результате - разница - мизер, времени убито много, мы узнали "идеальную" ёмкость. Если же речь об авто акб, то в автомобиле он так не будет заряжаться. Соответственно этот прибор показывает, скорее косвенно накопленный заряд, а не ёмкость. Но для практики и этого достаточно. Некоторые приборы подобного назначения измеряют и внутреннее сопротивление батареи. При наличии же множества однотипных батарей - отсортировать вполне позволит. Да это ужасно. А ещё большая часть страны пользуется не лицензионной ОС и не хочет платить налоги, чтобы очередной захарченко их украл. Я как то всю жизнь обходился без госреестра. И большинству граждан, пользующихся измерительными приборами в электронике, ЦСМ без надобности. Ваш госреестр и поверки нужны примерно как техосмотр автолюбителю. Но это я так к слову. А то запахло тут официозом. С чем я согласен - так с мнением kovigor. Безопастность прежде всего.
Тема плавно перетекает в обсуждение безопасности)))). Уважаемый kovigor с чего-то взял что те, кто хочет измерять этим прибором накопленную ёмкость аккумулятора - обязательно использует говноаккумуляторы и непонятную зарядку. И начинается: бэзопасность, а вы знаете что жизнь... Знаю, знаю. Предлагаю прекратить этот флуд, и писать в тему. Знающих я прошу внести изменения в прошивку для поднятия до 45 вольт контролируемые напряжения заряда разряда.
ни один из знающих не знает, что ты сваял? на чем ты сваял? и какой прошивкой пользуешься в данный момент
ну каждому свое раз вы пользуетесь псевдо приборами то и показания при измерениях у вас будут такие расплывчатые, а вообще даже проверенные приборы я стараюсь перепроверять на эталонных, хоть вы и гуру но скорее всего приборами которыми вы пользуетесь это дешевый сегмент оборудования которые не подлежат поверки из-за больших погрешностей измерения, а вообще для крупных проектов на крупных предприятиях связанных с электронным оборудованием все приборы подлежат поверки не для того что-бы кого-то кормить а для проведения точных измерений.
абсолютно в дырочку. как поверитель - поверителю могу сказать. что все измерительное оборудование, абсолютно все, делится на два больших класса: 1. измерительное оборудование, любого класса точности 2. показометры первые, в зависимости от класса точности, могут быть либо стандартами, либо эталонами,либо измерителями с четко оговоренным классом точности. вторые - показывают, что измеряемая величина присутствует. тоже с различной точностью, причем под час эта точность может превосходить точность приборов из первой группы. с этого места возникает вопрос - в чем тогда разница. разница в том, что приборы из первой группы перечислены в госреестре измерительных средств. и все официальные данные, имеющие юридическую ценность, могут предоставлятся только на основе измерения этими приборами. а приборы из второй группы такими возможностями, юридического обоснования, не обладают. но и цена приборов из этих групп существенно разная. вот возмем к примеру Ц20 и в7-36. воткнем их в розетку и измерим напряжение сети. ц 20 покажет 217в., а в736 - 220в (все это в один и тот же момент времени). и что мне эта разница даст при ремонте например любого электрического прибора. эти приборы оба в реестре присутсвовали одновременно. у первого 20 ком\в входное сопротивление, а у второго 11 мом\в. поэтому разнятся показания при измерениях при одинаковых заявленных погрешностях. вот стоит передо мной, на домашнем столе, не на казенном, с 1-114, последний раз он поверялся лет 20 назад, но ни точнее, ни грубее от этого он не показывает. но на нем я не смогу сделать заключение эксперта (не важно для кого) потому как в заключении я должен буду указать дату поверки, поверителя и заводской номер прибора. отсюда вывод - не важно какой прибор, дешевый сегмент, самодельный на коленке или из супер лаборатории, в которой стоят пылевые фильтры. главное это понимание - что измеряем, для чего измеряем, что прибор показывает, и что есть на самом деле... ну не все, хотя это очень хорошо, когда все. даже на предприятия не связанных с электронным оборудование поверка производится тоже (правда на многих только когда петух в темечко поклюет) на некоторых существуют свои поверочные лаборатории, на некоторых через ЦСМ прогоняются приборы.
Реверс-инжиниринг прошивки будет стоить как десяток самых дорогих гиробордов с лучшими в мире аккумуляторами. А специалисты, которые способны на это, на форумах не появляются...
По ходу это вы пользуетесь говноприборами и живёте в своём воображаемом мире, который уже в дешёвых приборах давно ушёл вперёд. А для большинства приборов, потребляющих 220 без разницы - 220 или 223 в розетке. Похоже вы больше теоретик Там есть исходник в асме. Ничего реверсировать не надо. Нужно всего лишь кое-что переделать. Для этого надо быть практическим юзером микрочипа.
По просьбе inosat выкладываю модернизированную прошивку с повышеным напряжением контроля, до 50В. Не забудьте пересчитать входной делитель вольтметра, по моей схеме R4. Прошивка для микроконтроллера 16F684. Меню выбора режимов присутствует.
Ну и обещаные прошивки для 676, с одним режимом заряда и удвоеным контрольным напряжением.
Один из моих любимых МК! Есть считатель емкости USB . Замер тока 10 раз в секунду, ну и расчёт ёмкости соответственно. Ну а если для автомобильного то на atmega8 , все режимы - заряд - разряд, тренировка, подсчёт ёмкости при постоянном заряде (разряде) , ассиметричный заряд, в любом режиме. Ток устройство не регулирует, а управляет лишь мосфет ключами по заданному с клавиатуры напряжению.
А все поверки приборов - это надо лишь для военки, ну что бы пиндосов сбивать в воздухе и на море! А для всего остального - это дармоеды, которые хотят доказать свою "нужность" ... А по сути нафиг не нужны как и 90 процентов начальства. Как то так!
... сейчас приборы регулировки хранят в памяти, нет уплывающих по номиналу резисторов подстройки и регулировать там нечего. А лошара из ЦСМ, хотевший срубить с меня бабла, даже не смог включить мой осцил SONY\TEKTRONIX(которого в 1998 году стопудово не было в госреестре - ни фига хуже он от этого не работал Гыыы). Молодец Иван_79. Я микрочип забросил давно - после того как MPLAB скомпилировала не существующую команду для кристалла. Да и на тот момент пик существенно проигрывал атмелу(хотя которого потом купил - Гыыы).
Спасибо! Вот только в протеусе с прошивкой для 16F684 не отключается реле при достижении выставленного напряжения для заряда. Для разряда - отключается, я для заряда нет)). Прошивка для PIC16F676 - все гуд. Кому интересно - выкладываю разводку платы для PIC16F676 с функцией заряда (в моем случае - для 42 вольт, поэтому чуть переделал схему). В железе еще не делал, за правильность не ручаюсь
Про ЭТУ приставку можно забыть раз и на всегда.... Собирал ее очень давно, толковой прошивки ни одной, и ее не может быть из-за выбранного пика... Для меня она уже не существует...тем более что есть НАМНОГО больше лучшая альтернатива если решено собрать своими руками, вот она: https://www..html?di=66280 смотреть полностью статью, там все есть... Думаю что многие со мной согласятся..
Кстати последний проект - вольтметр переменного тока сети. На PIC16F684 и одном регистре 595 4-х сегментный индикатор. без трансформатора. И точность 0,5 - 1 вольт!
Реле не очень подходят для зарядных устройств при больших токах. Потому что имеет место быть неприятный казус с залипанием контактов (причём даже если токи меньше заявленных в паспорте реле) . Потому для надёжной работы пришлось придумать схему пОлевых ключей. Схемка прилагается. Она для токов не более 3-х ампер, для бОльших поставить более мощные ключи.
На днях проверю, исправлю отключение при заряде. Вроде в протеусе все работало.
Иван? Может дело не в протеусе? Может и правда реле залипает? Ты посмотри на схемку выше! А у меня проблемы ушли, с внедрением оной! И всё стало работать как часы! Правда контроллер на атмеге8 , но это уже не важно.

Делюсь мыслью, как проще всего измерить емкость аккумулятора, не покупая дорогостоящих измерительных приборов. В качестве подопытного взят литий-ионный аккумулятор 18650, но мой способ измерения емкости подойдет и других элементов питания.
В первой части статьи описывается бюджетный вариант .
Во второй — (без мультиметра и USB-тестера).
В завершении статьи приведен небольшой .

Аккумуляторы Li-Ion.

В современных электронных устройствах массово используются литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы различных форм и размеров.
Независимо от типоразмера все они имеют схожие характеристики и по большому счету отличаются лишь емкостью.
Как правило, встречаются аккумуляторы с номинальным напряжением 3,7 Вольт (хотя бывют и на 3,8 Вольт).
Li-Ion аккумуляторы на 3,7 В нельзя заряжать выше напряжения 4,23 В и нельзя разряжать ниже 2,5 В, в противном случае возникнет необратимый процесс и элемент останется только выбросить. Разряжать и заряжать аккумулятор можно до любого значения (он не обладает эффектом памяти), лишь бы напряжение находилось в диапазоне от 2,5 до 4,23 В. Однако полностью разряженный аккумулятор следует как можно скорее зарядить, чтобы он преждевременно не утратил свою емкость.
Также литий-ионные аккумуляторы отличаются друг от друга наличием защиты. Аккумулятор может быть без электронной защиты (просто гальванический элемент), а может иметь встроенную схему, которая защищает элемент от чрезмерного разряда, перезаряда и перегрева.
Но как-бы вы ни оберегали и ни следили за состоянием аккумулятора, емкость его со временем будет неуклонно падать. Чем выше температура эксплуатации и больше циклов заряда-разряда производится, тем быстрее аккумулятор стареет.

Литий-ионный аккумулятор 18650.

Аккумуляторы 18650 из батареи ноутбука

18650 — это обозначение наиболее часто встречающегося Li-Ion аккумулятора, размеры которого немного больше обычной пальчиковой батарейки (18×65 мм). Все что относится к аккумулятору 18650, применимо и к другим литий-ионным аккумуляторам!
Типоразмер аккумуляторов 18650 часто используется в мощных фонариках, лазерах, различной электронике. Из элементов 18650 собраны аккумуляторные батареи ноутбуков, некоторых шуруповертов и даже электромобилей.
Если вы покупаете фирменный аккумулятор, то он скорее всего имеет встроенную электронную защиту. Дешевые же китайские аккумуляторы, заказанные например на Aliexpress, не имеют защиты. Кроме того их ёмкость обычно в несколько раз ниже заявленной.

Измерение емкости аккумулятора 18650.

Емкость литий-ионных аккумуляторов обычно обозначается в миллиампер-часах (mAh). Если на вашем элементе 18650 есть надпись вида «1800» или «2200», это и есть его заявленная емкость. Более корректно измерять емкость в Ватт-часах, но при маркировке элементов указывают исключительно миллиампер-часы.
Для измерения емкости АКБ, зарядки и прочих изысканий существует множество специальных устройств в широком ценовом диапазоне. Наиболее известное из них, IMAX, стоит порядка 2000 рублей. Такая покупка оправдает себя, только если вы ежедневно занимаетесь зарядкой аккумуляторов разных типов.

Бюджетный вариант измерения ёмкости литий-ионного аккумулятора.

Ради чего все затевалось? Аккумулятор моего ноутбука стал очень быстро разряжаться. Как правило, аккумуляторная батарея состоит из 6 элементов 18650. Если даже один элемент выйдет из строя, это сказывается на работоспособности батареи в целом. Поэтому я решил выяснить, емкость какого из элементов уменьшилась, чтобы заменить его на новый. Элементы из батареи из ноутбука, а также большинство бюджетных аккумуляторов типоразмера 18650 не имеют индивидуальной защиты, поэтому при работе с ними нельзя допускать сильного разряда или перезаряда.

Порядок работы

Перед замером емкости исследуемый элемент 18650 следует отсоединить от других элементов схемы и полностью зарядить (до 4,23 В). Посмотрел у китайцев недорогие зарядные устройства и по отзывам понял, что по причине их низкого качества многие люди уже испортили свои аккумуляторы. Для своих же целей я купил самый дешевый Powerbank. Это коробка с электронным преобразователем на 1 или несколько аккумуляторов 18650, которая кроме прямого назначения позволяет заряжать аккумулятор до напряжения 4,23 В и разряжать до 2,5 В.
Для зарядки достаточно поставить внутрь Powerbank аккумулятор и подключить его к обычной зарядке от мобильного телефона.
Когда аккумулятор полностью зарядился, отключаем Powerbank от телефонной зарядки.
Аккумулятор готов для замера емкости. Что нам теперь нужно, так это купленные на том же Aliexpress USB-тестер (220 рублей) и нагрузочный резистор (50 рублей).
Просто подключаем USB-тестер одним концом к Powerbank, а другим — к нагрузочному резистору . Будьте внимательны при покупке, USB-тестеры бывают разные. Некоторые USB-тестеры показывают только ток и напряжение, но нам нужен тот, который кроме в добавок к ним измеряет еще и емкость !

Несколько фотографий и небольшой обзор USB-тестера в конце статьи

Измерение емкости аккумулятора без измерительных приборов.

Схема самодельного USB-тестера, измерение емкости Li-ion аккумулятора 18650

Намеревался узнать емкость аккумулятора вышеописанным способом, но пришедший через 2 месяца из Китая USB-тестер оказался неисправным, поэтому решил измерить емкость без измерительных приборов.
К счастью Powerbank у меня уже был. Устройство его таково, что с одной стороны он не дает разрядить аккумулятор ниже допустимого напряжения, а с другой, поддерживает постоянные 5 Вольт на своем выходе. Если подключить к выходу 5 Вольт резистор величиной 5 Ом, то получим ток разряда 1 ампер. И эта величина теоретически должна поддерживаться на протяжении всего времени разряда. Ток (1 А) и напряжение (5 В) известны, осталось засечь время. Чтобы не сидеть час с таймером в руке, к выходу Powerbank параллельно пятиомному резистору следует присоединить обычный бытовой электромеханический будильник (часы). Но часам требуется 1,5 вольта (напряжение пальчиковой батарейки), а у нас целых 5. Поэтому подключаем часы через делитель напряжения, состоящий из двух резисторов — 470 и 1070 Ом. Если у вас есть мультиметр, можно вместо этих резисторов использовать переменный резистор на 470 Ом — 1,5 кОм, выставив на входе часов 1,5-1,8 Вольт.
Итак, ставлю стрелки на 12:00 и подключаю балласт с часами к Powerbank. Через некоторое время аккумулятор разрядится до 2,5 Вольт. Powerbank при этом отключается, часы останавливаются и стрелки запечатлевают время. В моем случае время разряда составило 50 минут (50 мин/60= 0,83 часа).

Теперь вычисляем емкость аккумулятора.
Если бы мы хотели рассчитать емкость Powerbank, как самостоятельного устройства, просто перемножили бы ток и время: 1А*0,83ч=0,83 Ач или 830 миллиампер-часа.
Но нам нужно знать емкость аккумулятора 18650 , поэтому следует умножить результат на соотношение напряжения Powerbank (U.pwb) к номинальному напряжению элемента 18650 (U.акб). Вдобавок, для более точного результата всё разделим на коэффициент полезного действия преобразователя Powerbank, равный примерно 0,95.
С учетом вышесказанного окончательная формула вычисления емкости аккумулятора примет вид:

I * t * U.pwb / U.акб / КПД = 1А * 0,83ч * 5В / 3,7В / 0,95 = 1.18 Ач (1180 миллиампер-час)

Наблюдения и поправки.

В ходе эксперимента обнаружилось возникновение пульсаций, мешающих работе часов. Поэтому параллельно их входу (на место батарейки) пришлось припаять конденсатор. Емкость, при которой схема работает стабильно — 100 микрофарад (можно больше), напряжение конденсатора любое, но не меньше 5 вольт.
Во время разряда балластный резистор величиной 5 Ом раскаляется выше 100 градусов, поэтому не хватайтесь за него. Паяйте схему так, чтобы этот резистор не касался корпуса Powerbank’a или конденсатора, иначе они расплавятся.
Если хотите, чтобы разряд шел быстрее, используйте 2 резистора по 5 Ом спаянных параллельно, ток в этом случае удвоится а время разряда вдвое сократится. На видео в ускоренном режиме продемонстрирована работа часов с шаговым двигателем, которые тоже оказались китайскими и в лежачем положении периодически заклинивали. Для дальнейших для опытов подключил советские часы с маятниковым механизмом, которые работают абсолютно стабильно.
Для удобства можно рассчитать цену деления циферблата в соответствии со своей схемой и разметить шкалу в Амер-часах и/или в Ватт-часах. В этом случае на часах всегда будет готовый результат и дополнительные расчеты никогда не понадобятся.

Небольшой обзор USB-тестера

Итак, краткий обзор USB-тестера купленного в Китае через сайт Aliexpress — всё что удалось заснять до его выхода из строя.

После получения и распаковки решил проверить работоспособность тестера. Для этого подключил его между зарядным устройством и смартфоном. Можно увидеть, что при этом устройство показывает напряжение, ток, текущую потребляемую мощность, время работы и израсходованную энергию (Ватт-час). Для замера емкости аккумулятора достаточно включить USB-тестер между аккумулятором и нагрузочным резистором, после полного разряда аккумулятора USB-тестер отключится и измеренная емкость сохранится в его памяти. Однако дальше теории дело не пошло, т.к. тестер оказался бракованным. При подключении нагрузки в 5 Ом, что соответствует 1 амперу, устройство перестало отображать ток и прочие подлежащие замеру параметры, хотя заявленный допустимый ток нагрузки — 3 Ампера. В конце видеоролика демонстрируется работа мышки, подключенной к ноутбуку через USB-тестер. Здесь тестер уже в неисправном состоянии. Ранее замеренный им же ток мышки составлял от 10 до 30 миллиампер для состояния покоя и активности соответственно, теперь ток не отображается.

USB-тестер в разобранном виде:

Оцени статью:

Как-то недавно появилась необходимость замерять емкость одного аккумулятора в смартфоне, так как слишком быстро он стал разряжаться, да и заказать очередную мелочь на AliExpress, конечно же хотелось. В итоге, потратив пару минут на поиски, нами на AliExpress был найден , точно , но на алиэкспресс была очередная акция и цена оказалась выгодней. Если будите покупать, то проверьте сами, возможно на тот момент ситуация изменится, однако не забывайте, что , поэтому не поленитесь и сами посчитайте где вам будет выгоднее совершить покупку. Но не будем отходить от темы и вернемся собственно к самому обзору самого устройства.

Обзор прибора для измерения емкости аккумулятора

К счастью прибор для измерения емкости аккумулятора удалось найти у , который продал уже более двух тысяч этих тестеров и причем отзывы покупателей о товаре только положительные. Если будите искать сами, то вот вам для справки оригинальное название данного тестера « », возможно на момент вашей покупки подвернется более выгодное предложение. На момент заказа, цена тестера для замера емкости аккумулятора составила $4.26, так как попали мы на какую-то акцию, обычная цена была $7.10, но нам удалось купить его еще дешевле, благодаря кэшбэк сервису на алиэкспресс. В конечном счете, заплатили мы $3.90, доставка была указана , заказ был сделан, оставалось только ждать.

В итоге, спустя около 20 дней, посылка дошла. К слову трек-код был без букв, обычный цифровой и отслеживался только до момента экспорта из Китая, после чего оставалось только ждать, благо посылка приехала быстро, но мелочь обычно всегда доходит быстрее крупных посылок, поэтому ничего удивительного. Продавец упаковал прибор для измерения емкости аккумулятора в стандартный желтый международный конверт, предварительно обернув его несколькими слоями пупырчатой пленки, за что ему отдельное спасибо.Внутри конверта все оказалось ровно так, как было указано в описании к товару. На обратной стороне нашего прибора для замера емкости аккумуляторов имеется информация и допустимом входном и выходном напряжении и максимальном уровне емкости показателя. Эта информация в основном для любителей экспериментов, которые любят игры с розетками, но так как мы покупали его для простых бытовых нужд, вроде – замерять емкость аккумулятора в смартфоне, планшете, камере, то просто приняли данную информацию к сведенью и решили проверить работоспособность тестера.

Первым делом, мы подключили тестер к , посредством USB кабеля, который у него встроен в корпус с одной стороны, а с другой вставили USB кабель от телефона. Сразу же на экране появилась вся нужная информация, о вольтаже, силе тока и заработал счетчик, указывающий на объем переданного заряда, который измеряется mAh (миллиампер-часы ). Собственно свою главную функцию прибор для измерения емкости аккумулятора уже выполняет и справляется с ней довольно хорошо. Но если вы присмотритесь, то заметите рядом с дисплеем небольшую кнопку. Нужна она для сравнительных замеров, другими словами эта память из 10 ячеек, в которую сохраняются показатели ваших замеров. Работает данная функция по следующему принципу – короткими нажатиями на кнопку можно листать показания сохраненных замеров, активировать просмотр ячеек можно одним двойным нажатием, а сбросить одним долгим. Как по нам функция сама по себе не особо то и нужная, но возможно кому-то и пригодится.

Тестировали мы прибор для измерения емкости аккумуляторов как на смартфонах, планшетах, так и на (Original Xiaomi Power Bank 16000mAh), которое недавно заказывали в . Из заявленных 16000mAh, в почти новом внешнем зарядном устройстве нам удалось насчитать 15874, что очень даже неплохо. Подключали и к , результаты также порадовали, за 3 месяца пользования, емкость аккумулятора сократилось всего на 2%, впрочем оригинальная продукция Xiaomi давно не вызывает нареканий.

Если вы хотите точно замерять объем вашего аккумулятора, то рекомендуем подключать прибор для измерения емкости аккумулятора к полностью разряженному устройству, и только потом ставить его на зарядку.

Конечно, нельзя ожидать сверх точных показаний от прибора за пару долларов, однако в быту вещь нужная, особенно для всяких гиков любящих ставить всякие эксперименты. Однозначно, для замера емкости аккумуляторов в ваших смартфонах и планшетах функций данного тестера более чем достаточно.

Аккумуляторы используются во многих аспектах повседневной жизни человека: автотранспорт, электроинструмент, системы бесперебойного питания, смартфоны, ноутбуки и прочее.

Общая информация о емкости АКБ

Главной целью проверочных мероприятий по состоянию любого типа АКБ является выяснение ёмкости аккумулятора и определение прочих характеристик. Однако существующими средствами измерения можно точно определить лишь силу электротока и напряжение в аккумуляторной батарее, а также замерить плотность электролитного вещества.

Емкость же измеряется косвенно по конкретной для каждого типа АКБ методике либо, применяя прибор для измерения емкости аккумулятора, который дает лишь приблизительный результат.

Важно! На точность результатов любых измерений в аккумуляторной батарее могут влиять внешние факторы, например, температура воздуха.

Единственным достоверным способом для определения емкости аккумулятора является его многочасовая полная разрядка, сопровождающаяся постоянной фиксацией многих параметров. Но не каждый человек готов проделывать такую продолжительную процедуру, ведь для установления приблизительных данных о емкости батареи может быть достаточно и краткосрочных измерений.

Способы определения емкости АКБ автомобиля:

традиционный метод – контрольный разряд (долгий и объемный по процедурам процесс);
замер плотности и уровня электролитной жидкости в автоаккумуляторе;
посредством воздействия нагрузочной вилки на батарею;
тестер емкости.

Интересно. Емкость популярных литий-ионных, никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов измерить можно тем же контрольным разрядом (АКБ может выйти из строя при несоблюдении всех правил) либо покупкой на китайских торговых площадках специальных USB-тестеров, точность и правильность измерений которых находятся под большим вопросом.

Контрольный разряд

Длительный контрольный разряд – традиционный лабораторный метод установления емкости аккумулятора. Суть метода состоит в том, что полностью заряженную АКБ разряжают воздействием постоянных электротоков, сила которого зависит от параметров изделия.

Между тем ежечасно проводят замеры разряда аккумуляторной батареи и вольтажа, которые фиксируются. Емкость АКБ вычисляется по формуле: произведение силы электротока на прошедшее конкретное время. Такой замер может занять до суток постоянного наблюдения за аккумулятором, что не очень удобно для многих обывателей.

Нагрузочная вилка

Нагрузочная вилка – устройство для проверки АКБ при помощи контролируемой нагрузки, оснащенное вольтметром, нагрузочным резистором и двумя щупами. Такие приборы бывают различных видов: с аналоговым или цифровым вольтметром, простая схема с одним нагрузочным элементом или усложненные устройства с несколькими спиралями нагрузки и амперметром, также есть нагрузочные вилки для тестирования напряжения в отдельных банках АКБ.

Суть измерений проста и описана в инструкции к прибору. Полученные данные по вольтажу необходимо сопоставить с нижеследующей таблицей.

Таблица соответствия вольтажа с емкостью АКБ

Замер плотности электролита

Измерить ёмкость составных частей АКБ (банок) можно, применяя прибор под названием «ареометр». Суть метода сводится к тому, что плотность электролита, находящегося в каждой банке аккумулятора, напрямую связана с его емкостной характеристикой.

Для измерения необходимо вскрыть все крышки банок автоаккумулятора и поочередно набирать электролит из каждого сосуда, записывая данные о плотности с прибора. Далее плотность этого вещества сравнивается с таблицей соответствия плотности и емкости.

Таблица соответствия плотности электролита и емкости

Измерения посредством специальных приборов

Идея нагрузочный вилки была использована и усовершенствована в электронных портативных устройствах Кулон, которые созданы специально для проведения проверочных мероприятий по разным спектрам над свинцово-кислотными аккумуляторами.

Такими приборами можно быстро измерить вольтаж, определить примерную емкость АКБ, не прибегая к контрольному разряду, а также сохранять полученные измерения в памяти устройства.

Особенности приборов семейства «Кулон»:

питаются от АКБ, у которого берутся замеры;
в комплектацию устройств входят провода с клещами-крокодилами, что обеспечивает качественный зажим проводов на всех клеммах аккумулятора;
специальная методика определения емкости АКБ, которая не имеет аналогов;
рекомендуется для увеличения точности измерений произвести самостоятельно калибровку изделия на новом аккумуляторе схожего типа (процедура описана производителем в инструкции по эксплуатации).

Важно! Этот тестер емкости нужно использовать для установления емкости только в аккумуляторе, который полностью заряжен.

Также существуют и иные устройства от других производителей для этих же целей, методика установления емкости АКБ у которых отличается друг от друга. Например, приборы SKAT-T-AUTO, тестеры PITE, анализаторы Fluke, приспособления Vencon. Всеми этими приборами можно косвенно или напрямую измерить разнообразные параметры.

Зная состояние своего аккумулятора, а именно его емкость, можно избежать неприятных ситуаций на дорогах. Также вовремя среагировав на несоответствие измеренных показателей к заявленным производителем, можно реанимировать или продлить жизнь АКБ, проведя разнообразные мероприятия.