Đồng hồ đo dung lượng ắc quy ô tô. Thiết bị đo dung lượng pin

Làm thế nào để sử dụng máy kiểm tra pin?

Rất đơn giản. Bạn kết nối kẹp Coulomb với pin và sau một giây, thiết bị sẽ hiển thị điện áp.

Tại sao tôi cần một mặt dây chuyền? Tôi đã làm việc với pin được một thời gian dài và có thể đánh giá tình trạng của pin bằng cách đo điện áp khi tải hoặc thậm chí chỉ bằng ánh sáng của bóng đèn nối với pin.

Tất nhiên bạn có thể hiểu rõ về pin. Nhưng nó giống như kiểm tra điện áp của pin bằng lưỡi. - ngay cả một người có kinh nghiệm cũng sẽ không thể gọi tên con số - điện áp tính bằng vôn (hoặc, trong trường hợp của chúng tôi, tính bằng ampe-giờ). Ngoài ra, hãy tưởng tượng cần bao nhiêu cục pin để truyền đạt trải nghiệm của bạn cho nhân viên. Và Mặt dây chuyền hoạt động ngay cả trong tay thiếu kinh nghiệm. Do đó, giống như bạn sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện áp của pin, bạn sẽ sử dụng Coulomb.

Mặt dây chuyền có thể được sử dụng để kiểm tra pin NiCad hoặc Lithium không?

KHÔNG. Chỉ báo Coulomb chỉ nhằm mục đích kiểm tra pin axit chì.

Sai số của phép đo Coulomb là gì?

Kulon không phải là dụng cụ đo lường chính xác. Nó không đo lường mà ước tính dựa trên phản ứng của pin với tín hiệu kiểm tra. Đây là một chỉ báo dùng để phân biệt pin tốt với pin đã bị hỏng một phần. Lỗi đo lường không được chỉ định trong danh sách các đặc tính kỹ thuật của nó và không được tiêu chuẩn hóa. Mặt dây chuyền đã được thử nghiệm trên một số công ty truyền thống khác nhau bằng chất điện phân lỏng (được hấp thụ vào các tấm và thiết bị phân tách) - công nghệ AGM. Đối với các loại pin này, sai số ước tính không vượt quá 10-15%. Nhưng trong những năm gần đây, một số nhà sản xuất pin đã bắt đầu sản xuất loại pin có đặc tính điện khác biệt rõ rệt. Ví dụ, đây là những loại pin dùng để phóng điện trong thời gian ngắn (thường được đặt ở vị trí) hoặc nhiều loại pin “không tên”, thường được lắp trong hệ thống báo động với giá thành thấp (với hy vọng rằng hỏa hoạn sẽ không xảy ra). Vì vậy, ngày nay, trên những loại pin không rõ nguồn gốc, ngay cả khi chúng được sản xuất bằng công nghệ AGM, lỗi có thể lớn hơn. Để giảm lỗi này, người dùng có thể định cấu hình máy kiểm tra để kiểm tra một loại cụ thể, về cơ bản thay thế hiệu chuẩn xuất xưởng của thiết bị bằng hiệu chuẩn thu được bằng pin và trong các điều kiện của thiết bị.

Tất cả các phép đo và đánh giá được thực hiện liên quan đến một số tiêu chuẩn. Ví dụ, một vôn kế so sánh điện áp của pin với điện áp của pin sơ cấp tham chiếu. Và Coulomb so sánh pin đang được thử nghiệm với pin chì mà nó đã được thử nghiệm. Bằng cách thay thế hiệu chuẩn tại nhà máy bằng hiệu chuẩn của riêng bạn, bạn có thể biến pin của mình thành tham chiếu và mọi ước tính dung lượng sẽ trở nên chính xác hơn. Hướng dẫn vận hành gợi ý một số cách để hiệu chỉnh thiết bị. Bạn chỉ cần lựa chọn và sử dụng phương pháp phù hợp với mình nhất

Làm thế nào để sử dụng nếu không thể tự hiệu chỉnh?

Trong hầu hết các trường hợp, sai số là nhỏ và mặt dây chuyền có thể được sử dụng mà không cần chuẩn bị gì. Nếu trường hợp của bạn không xảy ra trường hợp này và không có cách nào để hiệu chỉnh, bạn có thể sử dụng PULON làm thiết bị để đo tương đối. Ví dụ: bạn có hàng tá cục pin giống hệt nhau với dung lượng danh nghĩa là 10 A*giờ. Trên chín trong số đó, PENDANT hiển thị 9 A*giờ và vào ngày thứ mười - 3 A*giờ. Kết luận - pin thứ mười bị lỗi và cần được thay thế ngay lập tức.

Ngay cả khi chỉ có một loại pin nhất định, bạn có thể kiểm tra nó bằng Coulomb trước khi đưa nó vào hoạt động. Trong quá trình bảo trì thêm, bạn có thể ghi lại số đọc ở những khoảng thời gian nhất định (ví dụ: mỗi quý một lần). Khi Coulomb cho thấy nó đã xuống dưới 70% công suất ban đầu (bạn có thể tự chọn giới hạn này) thì cần phải thay pin.

Pin axit-chì thoạt nhìn có thiết kế rất đơn giản. Nhưng nhược điểm của sự đơn giản như vậy là cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc nhất định khi vận hành pin. Chỉ khi đó nó mới thực hiện được số chu kỳ sạc-xả do nhà sản xuất công bố và đôi khi sẽ cho kết quả tốt nhất. Điều này sẽ yêu cầu thiết bị bổ sung, sẽ được thảo luận trong bài viết.

Sự sunfat hóa các tấm pin

Mối nguy hiểm chính tồn tại đối với pin axit chì là bảo quản thiết bị ở trạng thái đã xả điện. Trong trường hợp này, quá trình gọi là sunfat hóa xảy ra - sự lắng đọng của chì sunfat (PbSO4), một chất điện môi, trên các tấm. Điện áp tối thiểu cho phép ở các cực của pin thường được nêu trong tài liệu của nó. Ví dụ, đối với hầu hết các loại pin axit chì có điện áp danh định là 12,6 V, điện áp tối thiểu sau đó quá trình sunfat hóa mạnh của các tấm pin bắt đầu là 10,8 V.

Đo điện áp và điện trở trong của pin

Loại giám sát pin đơn giản nhất là đo EMF ở các cực của nó. Khi EMF nhỏ hơn mức tối thiểu cho phép, pin sẽ được sạc lại đến điện áp định mức ở các cực. Nhưng phương pháp này chỉ phù hợp với những loại pin tốt đã được biết đến. Nếu các tấm đã được phủ một lớp chì sunfat dày thì pin sẽ có điện trở trong cao. Trong trường hợp này, EMF ở các cực có thể ở mức danh nghĩa, nhưng pin sẽ nhanh chóng phóng điện hoặc không thể cung cấp dòng điện cần thiết cho tải. Một vôn kế sẽ không thể phát hiện ra điều này. Tuy nhiên, nếu phát hiện kịp thời quá trình sunfat hóa trên các tấm thì vẫn có thể cứu được pin, vấn đề này sẽ được thảo luận dưới đây.

Để giám sát pin với khả năng phát hiện nhanh sự cố cần có một thiết bị đặc biệt. Ngoài điện áp đầu cực, nó phải đo điện trở trong (hoặc độ dẫn điện) của pin. Bằng cách so sánh các giá trị đo được với giá trị được nêu trong tài liệu về pin, chúng ta có thể rút ra kết luận về sự phù hợp của pin để sử dụng tiếp. Một ví dụ về thiết bị như vậy là PITE 3915. Ưu điểm quan trọng của nó là sự hiện diện của màn hình LCD màu lớn và bàn phím thoải mái.

Thông thường, việc tăng tốc công việc không chỉ đòi hỏi dữ liệu mà còn phải đánh giá xem liệu nó có nằm ngoài giới hạn chấp nhận được hay không. Trong trường hợp này, đồng hồ đo dòng Fluke BT500 là một lựa chọn tốt.

Người dùng có thể đặt giá trị ngưỡng cho 10 tham số, sau mỗi tham số đó thiết bị sẽ đưa ra cảnh báo. Một tính năng khác của dòng Fluke BT500 là tính năng đo gợn sóng của bộ sạc. Có thể đo chu kỳ sạc-xả của nhiều pin cùng một lúc. Trong trường hợp này, đối với mỗi pin, cấu hình riêng của nó sẽ được tạo trong bộ nhớ của thiết bị, trong đó dữ liệu của các phép đo tuần tự được tích lũy. Ngoài Fluke BT510 cơ bản, dòng sản phẩm còn có Fluke BT520 để đo pin được lắp trong tủ và các khu vực khó tiếp cận khác, cũng như Fluke BT-521 với các tính năng nâng cao. Fluke BT520 và BT521 đi kèm với đầu dò tương tác (tương ứng là BTL20 và BTL21) và hộp đựng. Điểm đặc biệt của Fluke BT521 là chức năng đo nhiệt độ cũng như liên lạc không dây với thiết bị di động.

Sự phụ thuộc của dòng điện chạy qua pin vào hiệu điện thế ở các cực của nó là một đại lượng phi tuyến. Do đó, điện trở trong của pin, được đo bằng dòng điện một chiều, chỉ là ước tính vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Đối với nhiều ứng dụng thực tế, độ chính xác như vậy là đủ - quyết định được đưa ra là pin đang hoạt động hay bị lỗi. Tuy nhiên, nếu bạn muốn hiểu liệu có đáng để bận tâm đến việc khôi phục pin hay không, bạn cần đo điện trở trong chính xác hơn. Bạn có thể tăng độ chính xác của việc đo điện trở trong của pin nếu thực hiện bằng dòng điện xoay chiều. Đây chính xác là phương pháp được thực hiện trên thiết bị PITE BT-301. Một tính năng quan trọng khác của thiết bị là sự hiện diện của chức năng bổ sung để kiểm tra pin niken-cadmium.

Dụng cụ đo dung lượng pin

Các thiết bị được liệt kê ở trên yêu cầu số đọc của chúng phải được giải thích theo một cách nhất định để đưa ra quyết định. Để làm được điều này, trước hết, bạn cần có nhân viên có trình độ cao và thứ hai là tài liệu về pin để có thứ gì đó để so sánh các thông số đo được. Nhưng cũng có những máy kiểm tra pin dễ sử dụng để đo điện áp và dung lượng pin. Trong trường hợp này, chỉ cần gắn máy kiểm tra vào các cực của pin trong vài giây là đủ. Tiếp theo, dung lượng và điện áp được so sánh với giá trị ghi trên vỏ pin.

Nhược điểm của phương pháp kiểm tra pin này là nó sử dụng phương pháp đo công suất, có đặc điểm là độ chính xác thấp và hoạt động trong phạm vi công suất hạn chế. Tuy nhiên, khả năng của một người thử nghiệm như vậy là khá đủ để sử dụng thực tế.

Một ví dụ về máy đo dung lượng pin nhỏ gọn, dễ sử dụng là dòng thiết bị “Pendant” được sản xuất trong nước. Thời gian đo là 4 giây. Trong quá trình đo, tín hiệu có hình dạng đặc biệt sẽ được gửi đến pin. Dựa trên phản hồi, diện tích hoạt động của các tấm được xác định, từ đó tính toán điện dung.

Cần lưu ý rằng đối với các ứng dụng quan trọng, việc đo dung lượng pin phải được thực hiện bằng tải chuyên dụng, chẳng hạn như PITE-3980. Thiết bị này có khả năng truyền dữ liệu xả pin không dây.

Giải pháp thông minh để kiểm tra pin

Nếu pin liên quan đến các hệ thống quan trọng, tốt nhất bạn nên liên tục theo dõi chúng. Các công nghệ hiện đại có thể giải quyết vấn đề này:

Chúng tôi trình bày một dự án về tải điện tử chủ động tự chế. Bản thân tải điện trở không có gì đặc biệt, nhưng phần mở rộng của đế ở đây là một vi điều khiển dùng để đo dòng điện, điện áp, công suất và kiểm tra dung lượng của bất kỳ loại pin nào từ 100 mAh đến 99 Ah với chức năng tự động ngắt tải khỏi nguồn sau khi đạt điện áp phóng điện đã đặt. Một hành động bổ sung của bộ vi điều khiển là điều khiển tốc độ quạt tùy thuộc vào nhiệt độ của bộ tản nhiệt.

Sơ đồ mạch đo dung lượng ắc quy có tải điện tử

Hoạt động của mạch tải hoạt động cơ bản khá đơn giản - một bóng bán dẫn điện được mắc nối tiếp với một điện trở cảm biến nguồn có nguồn điện (ví dụ: nguồn điện, pin). Bóng bán dẫn được điều khiển bởi tín hiệu lỗi được tạo ra trong bộ khuếch đại thiết bị dựa trên tín hiệu điện áp nhận được từ điện trở cảm biến và tín hiệu điện áp được cung cấp từ chiết áp điều khiển. Sự khác biệt giữa các tín hiệu này làm cho bóng bán dẫn bật hoặc tắt thông qua bộ khuếch đại thiết bị để cân bằng chúng. Điều này ảnh hưởng đến lượng dòng điện chạy qua bóng bán dẫn và do đó ảnh hưởng đến dòng điện đến từ nguồn đang được thử nghiệm. Một điện áp tỷ lệ với dòng điện chạy qua nó theo định luật Ohm được đặt vào điện trở đo.

Tất nhiên, mạch cơ bản này có nhiều sửa đổi khác nhau, chẳng hạn như nhiều bóng bán dẫn điện, bóng bán dẫn điều khiển bổ sung, MOSFET thay vì bóng bán dẫn lưỡng cực, phiên bản cải tiến của op amp, v.v.

Dự án này sử dụng tùy chọn đơn giản nhất với một bóng bán dẫn hiệu ứng trường STW20NB50 trong gói TO-247. Bóng bán dẫn được điều khiển trực tiếp bởi một op-amp LM358 kép được cấp nguồn bằng một điện áp 9V duy nhất. Điện áp cảm nhận được từ điện trở nguồn (2 điện trở 0R1 5W song song) được đưa vào thông qua bộ lọc RC đơn giản tới đầu vào đảo ngược của bộ khuếch đại đầu tiên và đến đầu vào không đảo của op-amp khác để khuếch đại điện áp trước khi truyền sang vi điều khiển - đo dòng điện.

Điện áp của hai chiết áp điều khiển mắc nối tiếp cũng được đưa vào đầu vào của bộ khuếch đại không đảo thứ nhất, tạo ra hệ thống điều chỉnh thô và tinh được hấp thụ bởi tải dòng điện. Op-amp đầu tiên tạo ra tín hiệu lỗi điều khiển bóng bán dẫn điện. Bóng bán dẫn hoạt động tuyến tính, điều này hơi bất thường đối với MOSFET, nhưng hoàn toàn bình thường trong trường hợp này.

Cảnh báo: Mạch tải điện trở này có thể không chịu được kết nối ngược của nguồn điện đang được thử nghiệm!

Dự án dựa trên bộ vi điều khiển ATtiny26. Nó được điều khiển bởi bộ tạo dao động 8 MHz bên trong, trong một số chuyến đi đầu tiên được hiệu chỉnh "thủ công" bằng cách thử và sai bằng cách thay đổi tham số được nhập vào thanh ghi bộ tạo dao động OSCCAL khi bắt đầu chương trình (điều chỉnh, biên dịch và lập trình nhiều lần) . Mặc dù mạch có chức năng đo dung lượng pin, bao gồm tính toán tải được chấp nhận theo hàm của thời gian, nhưng chúng tôi cho rằng không cần thiết phải ổn định thời gian bằng thạch anh, vì đây không phải là thiết bị thí nghiệm và có độ lệch nhỏ trong thời gian đếm (sau khi hiệu chỉnh máy phát điện) ít ảnh hưởng đến kết quả đo pin. Nếu ai đó muốn ổn định bộ đếm thời gian bằng thạch anh, bạn cũng có thể làm điều đó.

Chương trình được viết hoàn toàn bằng hợp ngữ và chiếm bộ nhớ bộ xử lý có sẵn, chỉ 2 KB.

Các ADC được cấp điện qua một tụ điện chặn ở cuối AVCC và sử dụng điện áp bên trong 2,56 V làm nguồn điện áp tham chiếu. Các phép đo được thực hiện theo chu kỳ cứ sau 200 ms trong vòng lặp chương trình chính.

Để xem dòng điện và điện áp với độ chính xác 0,01, độ chính xác xử lý ADC được phần mềm tăng từ 10 lên 12 bit. Nếu không có quy trình này, độ chính xác của chỉ báo điện áp trong phạm vi 30V giả định là 30V/1023 (ADC) = ~0,03V, không tốt lắm.
Nhờ lấy mẫu quá mức đến 12 bit, độ chính xác của số đọc điện áp là 30 V / 4095 (ADC)<0,01 В. Для тока с предполагаемым диапазоном 10 А избыточная дискретизация была по существу ненужной, потому что 10 А / 1023 (АЦП) = ~ 0,01 А, что достаточно.

Mỗi phép đo lấy nhiều số đọc "nhanh" từ ADC, từ đó lấy giá trị trung bình, sau đó đưa vào bộ đệm tròn "miễn phí" được lấp đầy theo chu kỳ với mỗi phép đo. Giá trị trung bình của bộ đệm này chỉ được lấy để tính toán chính xác hơn về dòng điện hoặc điện áp. Kết quả là các kết quả đo khá ổn định và phản ứng khá nhanh với những thay đổi trong giá trị đo được.

Nhiệt độ của bộ tản nhiệt được đo bằng một mạch trên cảm biến Dallas (có thể là 18B20 hoặc 18S20 - chương trình nhận dạng và điều chỉnh) với độ chính xác đến từng độ gần nhất và trên cơ sở đó xác định tốc độ quay của quạt tản nhiệt - trời càng nóng thì quay càng nhanh. Khi bật nguồn, quạt khởi động ở tốc độ cao và sau một thời gian sẽ đạt tốc độ tối thiểu tùy theo nhiệt độ.

Đo dung lượng pin về cơ bản bao gồm việc tính tổng các số đọc hiện tại tại các khoảng thời gian xác định (ở đây là 1 giây) và sau đó tích hợp tổng này trong các khoảng thời gian xác định (ở đây 1 h = 3600 s). Ví dụ: lấy số đo dòng điện là 1 A; nếu chúng ta cộng nó lại hơn một giờ mỗi giây, chúng ta sẽ nhận được tổng số đọc = 1 A x 3600 s = 3600 Ac; nếu chúng ta chia nó cho một chu kỳ tích phân không đổi bằng 3600 s (1 giờ), chúng ta nhận được 3600 Ac / 3600 s = 1 A mỗi giờ.

Hãy kiểm tra xem dòng điện = 4 A trong 10 giờ thì chuyện gì sẽ xảy ra? 4 A x 36000 giây = 144000 Ac -> 144000/3600 = 40 Ah.

Để đo dung lượng pin, nó phải được kết nối với một tải có chiết áp thô và tinh tối thiểu (cắt tải) và chiết áp điều chỉnh điện áp cắt tối đa. Màn hình sẽ hiển thị điện áp pin, chẳng hạn như 12,15 V và dòng điện không tải. Đơn vị của điện áp phải viết là “V” (có chữ in hoa), nếu là chữ “v nhỏ” thì nhấn nhanh nút này để kích hoạt chức năng sa thải phụ tải để trở về chữ “V” lớn.

Bây giờ, hãy điều chỉnh điện áp cắt cho chiết áp, ví dụ đối với pin axit 12V, tổng điện áp phóng điện sẽ là 10,20V (1,7V/cell, các nguồn khác nhau có thể cho kích thước hơi khác nhau, đặc biệt tùy thuộc vào nhà sản xuất). Nhấn nút chức năng ngắt tải trong một thời gian dài (hơn 3 giây) cho đến khi chữ “V” chuyển thành chữ “v” nhỏ. Xoay chiết áp điện áp về giá trị tối đa và để nguyên - với tải cách điện, chúng sẽ trở về chế độ chờ.

Bây giờ, chỉ cần đặt dòng tải mong muốn là đủ, tốt nhất là trong 20 giờ (thường là theo khuyến nghị dành cho pin axit), ví dụ: 2,5 A cho pin 50 A/h và đợi tín hiệu kết thúc - tiếng bíp. Tùy thuộc vào tình trạng của pin, quá trình này có thể mất vài giờ. Nhờ tính năng ngắt tải, bạn không phải lo lắng về việc không xả hết pin và làm hỏng pin - tải sẽ tự động tắt. Trên màn hình chúng ta có thể đọc được giá trị của điện dung và thời gian đo đã trôi qua.

Cảm biến điện dung được kích hoạt tự động sau khi phát hiện dòng điện ít nhất 50mA mà không cần bất kỳ thao tác nhấn nút nào và điều chỉnh điện áp cắt được mô tả ở trên - chúng chỉ dùng để kích hoạt chế độ điều khiển điện áp và cắt tải.

Một trong các đầu ra của bộ xử lý chứa phần mềm USART truyền ở tốc độ 9600 8N1 trong chu kỳ một giây, bao gồm thông tin giống hệt với thông tin hiển thị trên màn hình dưới dạng mã ASCII. Ví dụ: bạn có thể gửi truyền dữ liệu tới máy tính thông qua bất kỳ bộ chuyển đổi RS232-TTL/USB nào và đọc thông tin trực tiếp trên bất kỳ thiết bị đầu cuối nào bằng cách chỉ định cổng COM thích hợp của bộ chuyển đổi. Dữ liệu được truyền bao gồm các mã ASCII điều khiển thiết bị đầu cuối, cụ thể là mã CR + LF ở cuối đường truyền và mã CLRSCR để xóa màn hình khi bắt đầu mỗi lần truyền, để dữ liệu được hiển thị trong cửa sổ đầu cuối ở dạng một vị trí cố định (cửa sổ không cuộn khi nhận dữ liệu).

Bộ vi điều khiển trực tiếp điều khiển màn hình LCD chữ và số 2x16 ở chế độ 4 bit. Màn hình hiển thị 6 thông số

• ở dòng trên cùng: điện áp, dòng điện, nhiệt độ bộ tản nhiệt;
• ở dòng dưới cùng: công suất, công suất, thời gian đo.

Có một số chiết áp trong mạch. Chúng được sử dụng để hiệu chỉnh các phép đo điện áp và dòng điện, cũng như độ tương phản hiển thị và điều chỉnh mức dòng tải (thô và mịn), cũng như để đặt điện áp cắt cho các phép đo A/h.

Nguồn điện là máy biến áp 3W, 12V. Bộ điều chỉnh tích hợp tiêu chuẩn trong phiên bản SMD cung cấp 5V để cấp nguồn cho toàn bộ mạch, trong khi bộ điều chỉnh 9V trong gói op-amp TO-92 được hàn ở phía vết, điện áp được lọc bằng một số tụ điện và gốm sứ.

Mạch điện tử được chia thành hai bảng mạch in: bảng xử lý với các mạch tương tác và bảng tải có bóng bán dẫn và điện trở. Chúng được thiết kế để có thể chia thành hai phần hoặc để lại như một tấm bảng lớn. Trong trường hợp tách biệt, các bảng được kết nối bằng các đoạn dây ngắn, tốt nhất là cáp và được đặt trong hộp sao cho chúng càng gần nhau càng tốt (dây kết nối càng ngắn càng tốt). Bóng bán dẫn điện được kết nối với một bộ tản nhiệt khá lớn có quạt.

Toàn bộ mạch được đặt trong một hộp kim loại điển hình từ nguồn điện máy tính ATX. Một bảng mặt trước có lỗ để hiển thị được gắn vào một trong các bức tường. Ngoài màn hình hiển thị còn có các đầu nối chuối để kết nối nguồn đang kiểm tra và điều chỉnh chiết áp. Do đây là trường hợp từ nguồn điện máy tính nên đã có sẵn đầu nối cho dây nguồn 220 V.