อุปกรณ์สำหรับวัดความจุของแบตเตอรี่จาก AliExpress เครื่องวัดความจุแบตเตอรี่รถยนต์ อุปกรณ์สำหรับกำหนดความจุของแบตเตอรี่ 6v
เจ้าของรถทุกคนสงสัยว่าต้องใช้อุปกรณ์ประเภทใดในการวัดความจุของแบตเตอรี่ ค่านี้มักถูกวัดในระหว่างการบำรุงรักษาตามกำหนดการ แต่จะมีประโยชน์ในการเรียนรู้วิธีระบุด้วยตนเอง
อุปกรณ์วัดความจุแบตเตอรี่
ความจุของแบตเตอรี่เป็นพารามิเตอร์ที่กำหนดปริมาณพลังงานที่จ่ายโดยแบตเตอรี่ที่แรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนในหนึ่งชั่วโมง มีหน่วยวัดเป็น A/h (แอมแปร์ต่อชั่วโมง) และขึ้นอยู่กับว่าอุปกรณ์ใดถูกกำหนดโดยอุปกรณ์พิเศษ - ไฮโดรมิเตอร์ เมื่อซื้อแบตเตอรี่ใหม่ ผู้ผลิตจะระบุพารามิเตอร์ทางเทคนิคทั้งหมดในกล่อง แต่คุณสามารถกำหนดค่านี้ได้ด้วยตัวเอง มีอุปกรณ์และวิธีการพิเศษสำหรับสิ่งนี้
วิธีที่ง่ายที่สุดคือใช้ผู้ทดสอบพิเศษ เช่น "จี้" นี่คืออุปกรณ์ที่ทันสมัยสำหรับการวัดความจุของแบตเตอรี่รถยนต์รวมถึงแรงดันไฟฟ้า ในกรณีนี้ คุณจะใช้เวลาขั้นต่ำและรับผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ ในการตรวจสอบ คุณต้องเชื่อมต่ออุปกรณ์เข้ากับขั้วแบตเตอรี่และภายในไม่กี่วินาที อุปกรณ์จะระบุไม่เพียงแต่ความจุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่และสภาพของแผ่นด้วย อย่างไรก็ตาม ยังมีความจุของแบตเตอรี่อื่นๆ
วิธีแรก (คลาสสิก)
ตัวอย่างเช่น มัลติมิเตอร์สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ในการวัดความจุของแบตเตอรี่รถยนต์ได้ แต่คุณจะไม่ได้รับการอ่านที่แม่นยำ ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับวิธีนี้ (เรียกว่าวิธีการควบคุมการคายประจุ) คือแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว ขั้นแรก คุณต้องเชื่อมต่อผู้บริโภคที่ทรงพลังเข้ากับแบตเตอรี่ (หลอดไฟ 60W ปกติจะทำได้)
หลังจากนั้นคุณจะต้องประกอบวงจรซึ่งประกอบด้วยมัลติมิเตอร์ แบตเตอรี่ คอนซูเมอร์ และจ่ายโหลด หากหลอดไฟไม่เปลี่ยนความสว่างภายใน 2 นาที (มิฉะนั้นจะไม่สามารถคืนแบตเตอรี่ได้) เราจะอ่านค่าจากอุปกรณ์ในช่วงเวลาหนึ่ง ทันทีที่ตัวบ่งชี้ลดลงต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่มาตรฐาน (ภายใต้โหลดคือ 12V) การคายประจุจะเริ่มขึ้น ตอนนี้เมื่อทราบระยะเวลาที่ต้องใช้ในการทำให้พลังงานสำรองและกระแสโหลดของผู้บริโภคหมดสิ้นลงอย่างสมบูรณ์จึงจำเป็นต้องคูณค่าเหล่านี้ ผลคูณของปริมาณเหล่านี้คือความจุที่แท้จริงของแบตเตอรี่ หากค่าที่ได้รับแตกต่างจากข้อมูลหนังสือเดินทางในระดับที่น้อยกว่าจะต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ วิธีนี้ทำให้สามารถกำหนดความจุของแบตเตอรี่ได้ ข้อเสียของวิธีนี้คือใช้เวลานานมาก
วิธีที่สอง
คุณยังสามารถใช้วิธีการคายประจุแบตเตอรี่ผ่านตัวต้านทานโดยใช้วงจรพิเศษ เมื่อใช้นาฬิกาจับเวลา เราจะกำหนดเวลาที่ใช้ในการคายประจุ เนื่องจากพลังงานจะสูญเสียไปที่แรงดันไฟฟ้าภายใน 1 โวลต์ เราจึงสามารถระบุได้อย่างง่ายดายโดยใช้สูตร I=UR โดยที่ I คือกระแส U คือแรงดันไฟฟ้า R คือความต้านทาน ในกรณีนี้ จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการคายประจุแบตเตอรี่จนหมด เช่น การใช้รีเลย์พิเศษ
วิธีทำอุปกรณ์ด้วยตัวเอง
หากไม่สามารถซื้ออุปกรณ์สำเร็จรูปได้คุณสามารถประกอบอุปกรณ์สำหรับวัดความจุของแบตเตอรี่ด้วยมือของคุณเองได้ตลอดเวลา
เพื่อกำหนดสถานะการชาร์จและความจุของแบตเตอรี่คุณสามารถใช้ มีปลั๊กสำเร็จรูปจำหน่ายหลายรุ่น แต่คุณสามารถประกอบเองได้ หนึ่งในตัวเลือกมีการกล่าวถึงด้านล่าง
รุ่นนี้ใช้สเกลแบบขยาย ซึ่งรับประกันความแม่นยำในการวัดสูง มีตัวต้านทานโหลดในตัว สเกลแบ่งออกเป็นสองช่วง (0-10 V และ 10-15 V) ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดในการวัดเพิ่มเติม อุปกรณ์นี้ยังมีสเกล 3 โวลต์และเอาต์พุตของอุปกรณ์ตรวจวัดอีกอัน ทำให้สามารถตรวจสอบขวดแบตเตอรี่แต่ละอันได้ สเกล 15V ทำได้โดยการลดแรงดันไฟฟ้าบนไดโอดและซีเนอร์ไดโอด กระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์จะเพิ่มขึ้นหากค่าแรงดันไฟฟ้าเกินระดับเปิดของซีเนอร์ไดโอด เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าที่มีขั้วไม่ถูกต้อง ไดโอดจะทำหน้าที่ป้องกัน
ในแผนภาพ: R1- ถ่ายโอนกระแสที่ต้องการไปยังซีเนอร์ไดโอด R2 และ R3 - ตัวต้านทานที่เลือกสำหรับไมโครแอมมิเตอร์ M3240 R4 - กำหนดความกว้างของช่วงสเกลแคบ R5 - ความต้านทานโหลดเปิดโดยสวิตช์สลับ SB1
กระแสโหลดถูกกำหนดโดยกฎของโอห์ม คำนึงถึงความต้านทานโหลดด้วย
เครื่องวัดความจุแบตเตอรี่ AA
ความจุของแบตเตอรี่ AA มีหน่วยเป็น mAh (มิลลิแอมแปร์ต่อชั่วโมง) ในการวัดแบตเตอรี่ดังกล่าว คุณสามารถใช้เครื่องชาร์จพิเศษที่กำหนดกระแส แรงดัน และความจุของแบตเตอรี่ได้ ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าวคืออุปกรณ์วัดความจุของแบตเตอรี่ AccuPower IQ3 ซึ่งมีแหล่งจ่ายไฟที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 100 ถึง 240 โวลต์ ในการวัดคุณจะต้องใส่แบตเตอรี่เข้าไปในอุปกรณ์และพารามิเตอร์ที่จำเป็นทั้งหมดจะปรากฏบนจอแสดงผล
การกำหนดความจุโดยใช้เครื่องชาร์จ
ความจุสามารถกำหนดได้โดยใช้เครื่องชาร์จแบบธรรมดา เมื่อพิจารณาปริมาณกระแสไฟชาร์จแล้ว (ระบุไว้ในลักษณะของอุปกรณ์) จำเป็นต้องชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มและจดบันทึกเวลาที่ใช้ในสิ่งนี้ จากนั้นเมื่อคูณสองค่านี้ เราจะได้ความจุโดยประมาณ
การอ่านที่แม่นยำยิ่งขึ้นสามารถทำได้โดยใช้วิธีอื่น ซึ่งคุณจะต้องใช้แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็ม นาฬิกาจับเวลา มัลติมิเตอร์ และผู้บริโภค (คุณสามารถใช้เช่น ไฟฉาย) เราเชื่อมต่อผู้บริโภคเข้ากับแบตเตอรี่และใช้มัลติมิเตอร์เพื่อกำหนดปริมาณการใช้กระแสไฟฟ้า (ยิ่งค่าต่ำเท่าใดผลลัพธ์ก็จะยิ่งน่าเชื่อถือมากขึ้นเท่านั้น) เราสังเกตเวลาที่ไฟฉายส่องแสง และคูณผลลัพธ์ที่ได้ด้วยการสิ้นเปลืองกระแสไฟ
ความจุของแบตเตอรี่วัดได้อย่างไรและทำไม?
ประจุ Q ตามปริมาณไฟฟ้าวัดเป็นคูลอมบ์ (C) ความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ C อยู่ในหน่วยฟารัด ไมโครฟารัด (μF) แต่ด้วยเหตุผลบางประการ จึงไม่วัดเป็นฟารัด แต่เป็นแอมแปร์-ชั่วโมง (มิลลิแอมป์ -ชั่วโมง).
นั่นหมายความว่าอย่างไร? หนึ่งแอมแปร์คือคูลอมบ์ในหนึ่งวินาที เรารู้จากหลักสูตรฟิสิกส์ว่าหากประจุไฟฟ้าเท่ากับ 1 คูลอมบ์ผ่านตัวนำใน 1 วินาที กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์จะไหลผ่านตัวนำ
แล้วแอมแปร์ชั่วโมงเป็นเท่าใด? แอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) คือความจุของแบตเตอรี่ โดยอิงจากกระแสไฟที่ลดลง 1 แอมแปร์ แบตเตอรี่จะคายประจุภายใน 1 ชั่วโมงตามแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำที่อนุญาต
1 แอมแปร์ชั่วโมง เท่ากับ 3600 คูลอมบ์ สมมติว่าเราต้องการนำตัวเก็บประจุที่มีคุณลักษณะการคายประจุเทียบเท่ากัน แม้ว่าจะเป็นส่วนสั้นๆ ให้กับแบตเตอรี่ 12 โวลต์ที่มีความจุ 55 แอมแปร์-ชั่วโมง 55 แอมแปร์ต่อชั่วโมงคือ 55 * 3600 คูลอมบ์
สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนจาก 13 เป็น 11 โวลต์ จากนั้นตั้งแต่ Q = C(U1-U2) จากนั้น C = 55 * 3600/2 = 99000 F เกือบ 100 กิโลฟารัดเป็นความจุไฟฟ้าเทียบเท่าของแบตเตอรี่รถยนต์ ถ้า ลักษณะการคายประจุจะเหมือนกับที่ตัวเก็บประจุ
มีวิดีโอบนอินเทอร์เน็ตที่มีซุปเปอร์คาปาซิเตอร์หกตัวขนาด 3000 F, 2.7 V ต่ออนุกรมกันเพื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่สตาร์ทของรถยนต์ ปรากฎว่า 500 F ที่ประมาณ 16 V
ลองประเมินว่าชุดประกอบดังกล่าวสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้นานแค่ไหน ให้ช่วงการทำงานถูกนำอีกครั้งจาก 13 ถึง 11 โวลต์ คุณสามารถนับกระแส 200 A (โดยมีระยะขอบ) ได้นานแค่ไหน? I = C(U1-U2)/t จากนั้น t = C(U1-U2)/I = 500*2/200 = 5 วินาที เพียงพอที่จะสตาร์ทเครื่องยนต์
เมื่อมองแวบแรกแบตเตอรี่กรดตะกั่วมีการออกแบบที่เรียบง่ายมาก แต่ข้อเสียของความเรียบง่ายดังกล่าวคือต้องปฏิบัติตามกฎเกณฑ์บางประการในการใช้งานแบตเตอรี่อย่างเคร่งครัด จากนั้นจึงจะใช้จำนวนรอบการคายประจุที่ประกาศโดยผู้ผลิต และบางครั้งจะแสดงผลลัพธ์ที่ดีที่สุด จะต้องมีอุปกรณ์เพิ่มเติมซึ่งจะกล่าวถึงในบทความ
การเกิดซัลเฟตของแผ่นแบตเตอรี่
อันตรายหลักที่มีอยู่สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือการจัดเก็บอุปกรณ์ไว้ในสถานะที่คายประจุหมดแล้ว ในกรณีนี้กระบวนการที่เรียกว่าซัลเฟตเกิดขึ้น - การสะสมของตะกั่วซัลเฟต (PbSO4) ซึ่งเป็นอิเล็กทริกบนจาน แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำที่อนุญาตที่ขั้วแบตเตอรี่มักจะระบุไว้ในเอกสารประกอบ ตัวอย่างเช่นสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดส่วนใหญ่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 12.6 V แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำหลังจากนั้นกระบวนการซัลเฟตเข้มข้นของแผ่นแบตเตอรี่เริ่มต้นคือ 10.8 V
การวัดแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานภายในของแบตเตอรี่
การตรวจสอบแบตเตอรี่ประเภทที่ง่ายที่สุดคือการวัด EMF ที่ขั้วแบตเตอรี่ เมื่อ EMF น้อยกว่าระดับต่ำสุดที่อนุญาต แบตเตอรี่จะถูกชาร์จใหม่ตามแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่ขั้วต่อ แต่วิธีนี้เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ที่ทราบว่าดีเท่านั้น หากแผ่นเคลือบด้วยชั้นตะกั่วซัลเฟตหนาอยู่แล้ว แบตเตอรี่ก็จะมีความต้านทานภายในสูง ในกรณีนี้ EMF ที่ขั้วอาจอยู่ที่ระดับที่กำหนด แต่แบตเตอรี่จะคายประจุอย่างรวดเร็วหรือไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ต้องการให้กับโหลดได้เลย โวลต์มิเตอร์จะไม่สามารถตรวจจับสิ่งนี้ได้ อย่างไรก็ตาม หากตรวจพบซัลเฟตบนเพลตในเวลาที่เหมาะสม ก็ยังสามารถประหยัดแบตเตอรี่ได้ ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง
ในการตรวจสอบแบตเตอรี่ด้วยความสามารถในการตรวจจับความผิดปกติได้อย่างรวดเร็ว จำเป็นต้องมีอุปกรณ์พิเศษ นอกจากแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อแล้ว ยังต้องวัดความต้านทานภายใน (หรือค่าการนำไฟฟ้า) ของแบตเตอรี่ด้วย โดยการเปรียบเทียบค่าที่วัดได้กับค่าที่ระบุในเอกสารประกอบของแบตเตอรี่ เราสามารถสรุปเกี่ยวกับความเหมาะสมของแบตเตอรี่สำหรับการใช้งานต่อไปได้ ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าวคือ PITE 3915 ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือการมีจอ LCD สีขนาดใหญ่และแป้นพิมพ์ที่สะดวกสบาย
บ่อยครั้งที่การเร่งงานไม่เพียงแต่ต้องอาศัยข้อมูลเท่านั้น แต่ยังต้องประเมินด้วยว่าอยู่นอกขีดจำกัดที่ยอมรับได้หรือไม่ ในกรณีนี้ มิเตอร์ Fluke BT500 Series เป็นตัวเลือกที่ดี
ผู้ใช้สามารถตั้งค่าเกณฑ์สำหรับพารามิเตอร์ 10 ตัวหลังจากที่อุปกรณ์แต่ละตัวออกคำเตือน คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของ Fluke BT500 series ก็คือคุณสมบัติการวัดการกระเพื่อมของเครื่องชาร์จ สามารถวัดรอบการคายประจุของแบตเตอรี่หลายก้อนได้ในคราวเดียว ในกรณีนี้สำหรับแบตเตอรี่แต่ละก้อน โปรไฟล์ของตัวเองจะถูกสร้างขึ้นในหน่วยความจำของอุปกรณ์ ซึ่งจะมีการรวบรวมข้อมูลการวัดตามลำดับ นอกเหนือจาก Fluke BT510 พื้นฐานแล้ว ซีรีส์นี้ยังมี Fluke BT520 สำหรับการวัดแบตเตอรี่ที่ติดตั้งในตู้และพื้นที่ที่เข้าถึงยากอื่นๆ รวมถึง Fluke BT-521 ที่มีคุณสมบัติขั้นสูง Fluke BT520 และ BT521 มาพร้อมกับโพรบแบบโต้ตอบ (BTL20 และ BTL21 ตามลำดับ) และกระเป๋าพกพา คุณสมบัติพิเศษของ Fluke BT521 คือฟังก์ชันการวัดอุณหภูมิ รวมถึงการสื่อสารไร้สายกับอุปกรณ์เคลื่อนที่
การขึ้นอยู่กับกระแสที่ไหลผ่านแบตเตอรี่กับความต่างศักย์ที่ขั้วของแบตเตอรี่นั้นเป็นปริมาณที่ไม่เป็นเชิงเส้น ดังนั้นความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ที่วัดโดยกระแสตรงจึงค่อนข้างเป็นการประมาณเนื่องจากขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย สำหรับการใช้งานจริงหลายประเภท ความแม่นยำดังกล่าวก็เพียงพอแล้ว - จะต้องตัดสินใจว่าแบตเตอรี่ทำงานหรือชำรุดหรือไม่ แต่ถ้าคุณต้องการเข้าใจว่าการเรียกคืนแบตเตอรี่นั้นคุ้มค่าหรือไม่ คุณต้องวัดความต้านทานภายในให้แม่นยำยิ่งขึ้น คุณสามารถเพิ่มความแม่นยำในการวัดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ได้หากวัดโดยใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ นี่เป็นวิธีการที่ใช้ในอุปกรณ์ PITE BT-301 อย่างแน่นอน คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการของอุปกรณ์คือการมีฟังก์ชั่นเพิ่มเติมสำหรับการทดสอบแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม
เครื่องมือวัดความจุของแบตเตอรี่
อุปกรณ์ที่ระบุไว้ข้างต้นจำเป็นต้องตีความการอ่านด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งเพื่อประกอบการตัดสินใจ ในการดำเนินการนี้ ประการแรก คุณต้องมีบุคลากรที่มีคุณสมบัติสูง และประการที่สอง เอกสารประกอบเกี่ยวกับแบตเตอรี่ เพื่อให้คุณมีสิ่งที่จะเปรียบเทียบพารามิเตอร์ที่วัดได้ แต่ยังมีเครื่องทดสอบแบตเตอรี่ที่ใช้งานง่ายซึ่งวัดแรงดันและความจุของแบตเตอรี่อีกด้วย ในกรณีนี้ ให้ติดเครื่องทดสอบเข้ากับขั้วแบตเตอรี่สักสองสามวินาทีก็เพียงพอแล้ว ถัดไป เปรียบเทียบความจุและแรงดันไฟฟ้ากับที่ระบุไว้บนกล่องแบตเตอรี่
ข้อเสียของวิธีทดสอบแบตเตอรี่นี้คือใช้วิธีการวัดความจุซึ่งมีความแม่นยำต่ำและทำงานภายในช่วงความจุที่จำกัด อย่างไรก็ตามความสามารถของผู้ทดสอบนั้นเพียงพอสำหรับการใช้งานจริง
ตัวอย่างของมาตรวัดความจุแบตเตอรี่ขนาดกะทัดรัดและใช้งานง่ายคืออุปกรณ์ซีรีส์ "จี้" ที่ผลิตในประเทศ เวลาในการวัดคือ 4 วินาที ในระหว่างขั้นตอนการวัด สัญญาณรูปทรงพิเศษจะถูกส่งไปยังแบตเตอรี่ ขึ้นอยู่กับการตอบสนอง พื้นที่แอคทีฟของเพลตจะถูกกำหนดโดยพิจารณาจากการคำนวณความจุ
ควรสังเกตว่าสำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญต่อภารกิจ การวัดความจุของแบตเตอรี่ควรทำโดยใช้โหลดเฉพาะ เช่น PITE-3980 อุปกรณ์นี้สามารถส่งข้อมูลการคายประจุแบตเตอรี่แบบไร้สาย
โซลูชันอัจฉริยะสำหรับการทดสอบแบตเตอรี่
หากแบตเตอรี่เกี่ยวข้องกับระบบที่สำคัญ วิธีที่ดีที่สุดคือตรวจสอบแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีสมัยใหม่เข้ามาช่วยเหลือในเรื่องนี้:
ในการวัดความจุของแบตเตอรี่ พวกเขามักจะทำดังนี้: เชื่อมต่อตัวต้านทานที่มีค่าหนึ่งเข้ากับแบตเตอรี่นี้ ซึ่งจะคายประจุแบตเตอรี่นี้ และบันทึกกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานและแรงดันไฟฟ้าที่คร่อมตัวต้านทานนั้น รอจนกระทั่งแบตเตอรี่หมด ปลดประจำการอย่างสมบูรณ์ จากข้อมูลที่ได้รับ จะมีการสร้างกราฟการปล่อยซึ่งกำหนดความจุ ปัญหาเดียวคือเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลง กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานก็จะลดลงเช่นกัน ดังนั้นข้อมูลจะต้องถูกรวมเข้าด้วยกันเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นความแม่นยำของวิธีการวัดความจุของแบตเตอรี่นี้จึงเป็นที่ต้องการอย่างมาก
หากคุณคายประจุแบตเตอรี่ไม่ผ่านตัวต้านทาน แต่ผ่านแหล่งกระแสไฟฟ้าที่เสถียร สิ่งนี้จะช่วยให้คุณสามารถกำหนดความจุของแบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำสูงมาก แต่มีปัญหาอยู่ประการหนึ่ง - แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ (1.2..3.7 V) ไม่เพียงพอที่จะใช้งานแหล่งจ่ายกระแสไฟที่เสถียร แต่ปัญหานี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการเพิ่มแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมให้กับวงจรการวัด
ข้าว. 1. วงจรวัดความจุแบตเตอรี่
V1 - แบตเตอรี่อยู่ระหว่างการศึกษา; V2 - แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเสริม PV1 - โวลต์มิเตอร์;
LM7805 และ R1 - แหล่งกระแสที่เสถียร VD1 - ไดโอดป้องกัน
รูปที่ 1 แสดงแผนผังการตั้งค่าสำหรับการวัดความจุของแบตเตอรี่ คุณจะเห็นได้ว่าแบตเตอรี่ V1 ที่วัดได้เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแหล่งกระแสไฟ (ประกอบขึ้นจากตัวกันโคลงและตัวต้านทาน R1 ของ LM7805) และแหล่งพลังงานเสริม V2 เนื่องจาก V1 และ V2 เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าจึงเพียงพอต่อการทำงานของแหล่งกำเนิดกระแส เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการทำงานของแหล่งจ่ายกระแสคือ 7 V (โดยที่ 5 V เป็นแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของไมโครวงจร LM7805 เช่น ในกรณีนี้คือแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน R1 และ 2 V เป็นค่าต่ำสุด แรงดันไฟฟ้าตกที่ยอมรับได้ระหว่างอินพุตและเอาต์พุตของ LM7805) ดังนั้นผลรวมของแรงดันไฟฟ้า V1 และ V2 ก็เพียงพอแล้วโดยมีระยะขอบบางส่วนในการใช้งานแหล่งกำเนิดกระแส
แทนที่จะใช้โคลง LM7805 คุณสามารถใช้ตัวควบคุมแบบรวมอื่นได้เช่น LM317 ที่มีแรงดันเอาต์พุต 1.25 V และแรงดันไฟฟ้าตกขั้นต่ำ 3 V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำของแหล่งกำเนิดปัจจุบันคือ 4.25 V แรงดันไฟฟ้าของ แหล่งจ่ายแรงดันที่สอง V2 สามารถลดลงเหลือ 5 B หากใช้โคลง LM317 ค่าของกระแสรักษาเสถียรภาพจะถูกกำหนดโดยสูตร ผม = 1.25/R1
จากนั้นสำหรับกระแสคายประจุ 100 mA ค่าความต้านทาน R1 ควรอยู่ที่ประมาณ 12.5 โอห์ม
วิธีวัดความจุของแบตเตอรี่
ขั้นแรกโดยการเลือกตัวต้านทาน R1 คุณต้องตั้งค่ากระแสคายประจุ - โดยปกติแล้วค่าของกระแสคายประจุจะถูกเลือกเท่ากับกระแสคายประจุในการทำงานของแบตเตอรี่ นอกจากนี้ โปรดทราบว่าตัวปรับแรงดันไฟฟ้าในตัวรุ่น 7805 บางรุ่นสามารถใช้กระแสควบคุมเล็กน้อยที่ระดับ 2...8 mA ได้ ดังนั้นจึงแนะนำให้ตรวจสอบค่ากระแสในวงจรด้วยแอมมิเตอร์ จากนั้นจะมีการติดตั้งแบตเตอรี่ V1 ที่ชาร์จจนเต็มแล้วในวงจร และเมื่อปิดสวิตช์ SA1 พวกเขาจะเริ่มนับเวลาถอยหลังจนกว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะลดลงเหลือค่าต่ำสุด - สำหรับแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ค่านี้จะแตกต่างออกไป เช่น สำหรับนิกเกิล-แคดเมียม (NiCd) - 1, 0 V สำหรับนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ (NiMH) - 1.1 V สำหรับลิเธียมไอออน (Li-Ion) - 2.5...3 V สำหรับแบตเตอรี่แต่ละรุ่น ข้อมูลเหล่านี้ ต้องดูในเอกสารประกอบที่เหมาะสม
หลังจากถึงแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำของแบตเตอรี่แล้ว ให้เปิดสวิตช์ SA1 ควรจำไว้ว่าการคายประจุแบตเตอรี่ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ การคูณกระแสคายประจุ (เป็นแอมแปร์) ตามเวลาคายประจุ (เป็นชั่วโมง) ทำให้ได้ความจุของแบตเตอรี่ (A*h):
ค=ฉัน*ท
ลองพิจารณาการใช้งานจริงของวิธีการวัดความจุของแบตเตอรี่โดยใช้ตัวอย่างเฉพาะ
การวัดความจุของแบตเตอรี่ NB-11L
แบตเตอรี่ NB-11L (รูปที่ 2) ซื้อจากร้านค้าออนไลน์ DealeXtreme ในราคา 3.7 ดอลลาร์ (SKU: 169532) ในกล่องแบตเตอรี่มีการระบุความจุ - 750 mAh บนเว็บไซต์ความจุระบุอย่างสุภาพมากขึ้น - 650 mAh ความจุที่แท้จริงของแบตเตอรี่นี้คือเท่าใด?
ข้าว. 2. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน NB-11L ที่มีความจุประมาณ 750 mAh
เหมาะกับ CAN.NB-11L 3.7V 750mAh
ใช้เครื่องชาร์จที่ระบุเท่านั้น
ในการเชื่อมต่อตัวนำเข้ากับหน้าสัมผัสแบตเตอรี่ คุณจะต้องใช้คลิปหนีบกระดาษสองอันซึ่งควรงอดังแสดงในรูปที่ 3 และเชื่อมต่อกับขั้ว “+” และ “-” ของแบตเตอรี่ (รูปที่ 4) จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการลัดวงจร ควรป้องกันไว้ดีกว่า
ในการวัดความจุของแบตเตอรี่ NB-11L กระแสไฟคายประจุจะอยู่ที่ 100 mA เพื่อจุดประสงค์นี้ ค่าของตัวต้านทาน R1 ถูกเลือกให้มากกว่า 50 โอห์มเล็กน้อย กำลังที่กระจายโดยตัวต้านทาน R1 ถูกกำหนดโดยสูตร ป = วี 2 /R1โดยที่ V คือแรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวต้านทาน R1 ในกรณีนี้ P=5 2 /50=0.5 W. ควรติดตั้งโคลง LM7805 บนหม้อน้ำ แต่หากไม่มีหม้อน้ำที่เหมาะสมอยู่ในมือก็สามารถแช่ชิปบางส่วนในแก้วน้ำเย็นได้ แต่เพื่อให้ขั้วยังคงแห้ง (ในกรณีของ TO-220 กรณี).
หลังจากติดตั้งแบตเตอรี่ NB-11L ที่ชาร์จเต็มแล้วลงในวงจรและปิดสวิตช์ SA1 การนับถอยหลังจะเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าเป็นระยะโดยใช้โวลต์มิเตอร์ PV1 ข้อมูลถูกป้อนลงในตารางตามกราฟของการคายประจุของแบตเตอรี่ NB-11L ที่ถูกสร้างขึ้น (รูปที่ 5)
ข้าว. 5. กราฟแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ NB-11L ระหว่างการคายประจุด้วยกระแส 100 mA
จากนี้จะเห็นได้ว่าหลังจากการคายประจุเป็นเวลา 5 ชั่วโมงด้วยกระแส 0.1 A แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงเหลือ 3 โวลต์และเริ่มลดลงอย่างรวดเร็วอีก
C = I * t = 0.1 * 5 = 0.5 A = 500 mAh
ดังนั้นความจุจริงของแบตเตอรี่ NB-11L จึงต่ำกว่าที่ระบุไว้ 1.5 เท่า
ความจุเป็นค่าใช้จ่าย ถามแบตเตอรี่ใหม่หรือแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้ว ประจุ (ปริมาณไฟฟ้า) วัดเป็นคูลอมบ์: 1 คูลอมบ์ = 1 แอมแปร์ × 1 วินาที- โดยทั่วไปความจุจะวัดเป็นหน่วยแอมแปร์ชั่วโมงหรือ มะชั่วโมงความจุโดยทั่วไปของแบตเตอรี่ AAA คือ 1,000 mAh, AA - 2000 mAh แบตเตอรี่ 1,000mAh สามารถผลิตกระแสไฟฟ้า 1,000mA เป็นเวลา 1 ชั่วโมง หรือ 100mA เป็นเวลา 10 ชั่วโมง เมื่อพิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้า ยูจากนั้นเราสามารถประมาณพลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ E = Q × U ได้
เพื่อกำหนดความจุของแบตเตอรี่ จะต้องชาร์จจนเต็มแล้วจึงคายประจุตามกระแสที่กำหนด ฉันและการวัดเวลา ตซึ่งเขาถูกปลดประจำการ สินค้าของปัจจุบัน ฉันเป็นเวลาหนึ่ง, ซักพัก ตและมีความจุของแบตเตอรี่ Q = I × T วัดความจุของแบตเตอรี่ด้วย แต่หลังจากคายประจุจนหมดแล้ว สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้อีกครั้ง แต่จะไม่สามารถใช้แบตเตอรี่ได้อีกต่อไป ประเด็นก็คือคุณวัด ความจุของแบตเตอรี่ประเภทนี้- โดยวิธีการความจุ อัลคาไลน์แบตเตอรี่มีค่าเท่ากับความจุของแบตเตอรี่ NiMh สมัยใหม่ที่มีขนาดเท่ากันโดยประมาณ - AA (2000 mAh), AAA (1,000 mAh)
วงจรวัดความจุ
วงจรที่เสนอจะคายประจุแบตเตอรี่ผ่านตัวต้านทาน รถึงแรงดันไฟฟ้าของการคายประจุองค์ประกอบ NiCd หรือ NiMh ที่เกือบสมบูรณ์ - ประมาณ 1 โวลต์ กระแสคายประจุเท่ากับ I = U / R (เกี่ยวกับการเลือกกระแสคายประจุ) เพื่อวัดเวลาคายประจุ ตใช้นาฬิกาที่ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้า 1.5-2.5V เพื่อป้องกันแบตเตอรี่จากการคายประจุจนหมด จึงมีการใช้โซลิดสเตตรีเลย์ PVN012 มันจะปิดแบตเตอรี่เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลง ยูถึง Ue ขั้นต่ำที่อนุญาต = 1V
มันทำงานอย่างไร
ต้องชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มและเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ ต้องตั้งค่านาฬิกาเป็น 0 และกดปุ่ม เริ่ม .ในขณะนี้รีเลย์จะปิดหน้าสัมผัส 4-5 และ 5-6 แบตเตอรี่เริ่มคายประจุผ่านตัวต้านทาน รและแรงดันไฟฟ้าจะจ่ายให้กับนาฬิกา แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมแบตเตอรี่และตัวต้านทานจะค่อยๆ ลดลง เมื่อแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน รลดลงเหลือ 1V รีเลย์จะเปิดหน้าสัมผัส การคายประจุจะหยุดลงและนาฬิกาจะหยุดลง
ขณะที่แบตเตอรี่คายประจุ กระแสควบคุมผ่านหน้าสัมผัสรีเลย์ 1-2 จะลดลงจากประมาณ 8 เป็น 2mA ด้วยกระแสควบคุม 3mA ความต้านทานของหน้าสัมผัส 4-5 และ 5-6 จะน้อยกว่า 0.04 โอห์ม นี่มีขนาดเล็กพอที่จะไม่นำมาพิจารณาเมื่อคำนวณกระแส - หากคุณต้องการกระแสคายประจุที่ 1A ให้ใช้ตัวต้านทาน R=1.2 โอห์ม
หลังจากการคายประจุหยุดลง แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นเป็น 1.1-1.2V เนื่องจากความต้านทานภายในของเซลล์
การสูญเสียการติดต่อ
เมื่อทำซ้ำวงจรนี้ ให้ใช้มาตรการเพื่อลดความต้านทานของหน้าสัมผัสและขั้วต่อแบตเตอรี่ ด้วยกระแส 0.5-1A อาจสูญเสีย 0.1V ขึ้นไปบนหน้าสัมผัส ซึ่งจะทำให้ความแม่นยำในการวัดลดลง การสูญเสียประเภทเดียวกันนี้เกิดจากสปริงเหล็กที่ใช้ในที่ใส่แบตเตอรี่บางชนิด สปริงและหน้าสัมผัสเหล็กอื่นๆ จะต้องต่อด้วยลวดทองแดง ฉันทำหนึ่งในตัวเลือก เครื่องวัดความจุแบตเตอรี่ AA และ AAAในกรณีจากเครื่องชาร์จธรรมดาที่มีหน้าสัมผัสทองแดงที่ดี
คำถามเพิ่มเติม
การปลดปล่อยตัวเอง
โปรดทราบว่าความจุ ชาร์จใหม่แบตเตอรี่จะสูงขึ้น เนื่องจากเมื่อเวลาผ่านไปประจุบางส่วนจะสูญเสียไปเนื่องจาก ปลดปล่อยตัวเอง- หากต้องการทราบปริมาณการคายประจุเอง คุณต้องวัดความจุทันทีหลังจากการชาร์จ และวัดอีกครั้งในหนึ่งสัปดาห์ (เดือน) หลังจากการชาร์จ การคายประจุแบตเตอรี่ NiMh ด้วยตนเองสามารถทำได้ถึง 10% ต่อสัปดาห์หรือมากกว่า
ความจุวัดได้แม่นยำแค่ไหน?
ปริมาณไฟฟ้าที่แน่นอนสามารถกำหนดได้โดยการอินทิเกรตเมื่อเวลาผ่านไป dQ = 1/R × U(t) × dt
กราฟการคายประจุจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าในขณะที่การคายประจุดำเนินไป แรงดันไฟฟ้าจะลดลงจากประมาณ 1.4V เป็น 1.0V U/R กระแสคายประจุก็ลดลงเช่นกัน เมื่อใช้เป็นแรงดันไฟฟ้าปานกลาง ระบุค่า 1.2V ส่งผลให้มีความแม่นยำไม่ต่ำกว่า 10% กรณีนี้จะเป็นจริงหากใช้แบตเตอรี่โดยมีกระแสคายประจุประมาณเดียวกันกับเมื่อวัดความจุ
ตัวอย่างกราฟการปล่อย 
หากในระหว่างการวัดมีกระแส 0.5A และเมื่อใช้ 5A แบตเตอรี่จะคายประจุเร็วกว่าที่คาดไว้หลายเท่า เมื่อใช้กระแสไฟ 0.05A ความจุจะมากกว่าที่วัดได้ ที่กระแสไฟ 0.005A ความจุอาจน้อยกว่าที่วัดได้เนื่องจากการคายประจุแบตเตอรี่เองตลอดระยะเวลาการทำงานที่ยาวนาน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกระแสการวัดและกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานทำให้เกิดข้อผิดพลาดมากกว่า 10%
การใช้หน้าสัมผัสเหล็กในอุปกรณ์แทนทองแดงสามารถเพิ่มข้อผิดพลาดได้ 10% หรือมากกว่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีกระแสไฟฟ้าคายประจุสูง
ข้อผิดพลาดบางประการในค่าแรงดันไฟฟ้าตัดที่ 1.0V เกี่ยวข้องกับการพึ่งพาลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของรีเลย์โซลิดสเตตที่อุณหภูมิ ภายใต้สภาพห้องจะทำให้เกิดข้อผิดพลาด 1-2%
กระแสคายประจุควรเป็นอย่างไร?
จำเป็นต้องเลือกกระแสไฟที่แบตเตอรี่นี้มักใช้ หากกระแสคายประจุสูงเกินไป ความต้านทานภายในจะทำให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 1 โวลต์อย่างรวดเร็ว และค่าความจุที่วัดได้จะต่ำ หากคุณเลือกกระแสคายประจุต่ำเกินไป ความจุที่วัดได้จะมากกว่าที่แบตเตอรี่จะผลิตได้จริงเมื่อใช้งานในอุปกรณ์ของคุณ
ทำไมต้องมีไดโอดสองตัว?
ไดโอดใช้เพื่อป้องกันโซลิดสเตตรีเลย์ในกรณีที่ตัวต้านทานแตกโดยไม่ได้ตั้งใจ ร- หากคุณแน่ใจว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดการแตกหัก หรือคุณกำลังวัดความจุของแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า 1.4V ( องค์ประกอบ AA หรือ AAA หนึ่งรายการ) จากนั้นจึงสามารถถอดไดโอดออกได้ ในกรณีนี้วงจรจะวางไว้ภายในนาฬิกาปลุกเหมือนเมื่อก่อน ตัวต้านทาน 5 โอห์มช่วยปกป้องรีเลย์เมื่อกดปุ่ม Start นอกจากนี้ยังสามารถลบออกได้หากคุณเปิดปุ่มขนานกับพิน 4-5 เช่นเดียวกับในแผนภาพแบบง่าย
จะวัดความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้อย่างไร?
| อืม | อือ | ฉัน | ร | ร |
|---|---|---|---|---|
| 1.2 | 1.0 | 0.2 | 6.0 | 0 |
| 1.2 | 1.0 | 0.5 | 2.4 | 0 |
| 3.3 | 3.0 | 0.5 | 2.2 | 4.4 |
| 8.4 | 7.0 | 0.1 | 12 | 72 |
ในกรณีนี้ ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ตามตัวอย่างที่แสดงในแผนภาพ คุณสามารถวัดความจุของแบตเตอรี่หลายเซลล์หรือความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้โดยใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้าที่ต้องการ ฉันที่แรงดันไฟฟ้าปานกลาง อืมให้ผลรวมของตัวต้านทานสองตัว: R + r = Um / I
ตัวต้านทาน รถูกคำนวณในลักษณะที่แรงดันไฟฟ้าสุดท้ายบนแบตเตอรี่ อือ, แรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวต้านทาน รเท่ากับ 1V: R = (Um / I) × (1V / Ue)
จะตรวจสอบความจุของแบตเตอรี่ด้วยแรงดันไฟฟ้าได้อย่างไร?
ความจุไฟฟ้าไม่สามารถกำหนดได้ด้วยแรงดันไฟฟ้า แบตเตอรี่และหม้อสะสมไฟฟ้าแต่ละประเภทมีเส้นโค้งการคายประจุโดยทั่วไป จากนั้นคุณสามารถประมาณอัตราส่วนของค่าใช้จ่ายต่อความจุได้ ( เปอร์เซ็นต์การเรียกเก็บเงิน- ฉันใช้ที่ชาร์จอยู่ อันสมันน์ซึ่งสำหรับการประเมินดังกล่าวจะวัดแรงดันไฟฟ้าที่กระแสคายประจุที่กำหนด อย่างไรก็ตาม ในแบตเตอรี่ NiMh ไม่เพียงแต่ความจุเท่านั้น แต่แรงดันไฟฟ้าในการทำงานจะลดลงตามอายุด้วย ในบางกรณี Ansmann ให้ค่าประมาณ 30% ในขณะที่การวัดก่อนจำหน่ายหมดจะให้ 80%
จะวัดความจุของแบตเตอรี่โดยไม่มีวงจรนี้ได้อย่างไร?
เชื่อมต่อตัวต้านทานเข้ากับแบตเตอรี่ที่ชาร์จแล้ว รและโวลต์มิเตอร์ จับตาดูนาฬิกา ล่วงเวลา ตแรงดันไฟฟ้า ยูจะลดลงเหลือน้อยที่สุดที่ยอมรับได้ ณ จุดนี้ ให้ถอดตัวต้านทานออก ความจุคือ Q = T × U / R
