精密电池容量测试电路-备份时间测试器

下面介绍的精密电池容量测试电路，可以实时测试任何可充电电池的最大备用容量。

蒂莫西·约翰

基本概念

该电路的工作原理是通过恒流对测试中充满电的电池进行放电，直到其电压达到深放电值。

在这一点上电路自动切断电池从电源，而连接的石英钟提供了经过的时间，电池提供了备份。时钟上经过的时间通知用户关于电池的精确容量与设定的放电电流。

下面我们从以下几个方面来了解一下所提出的电池容量测试仪电路的具体工作原理:

赛道的主要阶段

参考上述电池备份时间测试仪原理图，设计可分为3个阶段:

• 使用IC1b恒流放电级
• 深度放电切断阶段使用IC1a
• 外部1.5 V石英钟电源截止

采用单片双运放芯片LM358实现恒流放电和深度放电的切断。

集成电路的两个运算放大器都被配置为隔室。

比较器运算放大器IC1b工作起来就像一个精确的电池恒流放电控制器。

恒流电池放电是如何工作的

假放电负载以电阻R8到R17的形式连接在MOSFET源端和接地线之间。

根据首选放电电流，通过这些并联电阻组产生等效电压降。

注意到这个电压降，通过预置的P1，在IC1b运放的非反相输入端调节完全相同的电位。

现在，只要通过电阻的电压降低于这个设定值，运放输出继续保持高，MOSFET保持接通，电池放电在首选的恒流率。

然而，如果假设电流由于某种原因趋于增加，则通过电阻组的电压降也会增加，导致IC1b的反相引脚2的电位越过非反相引脚3。这立即将运放的输出翻转到0V，关闭MOSFET。

当MOSFET关闭时，通过电阻的电压也瞬间下降，运放再次打开MOSFET，这个ON/OFF循环继续以一个快速的速率，确保恒流放电完美地维持在预定的水平。

如何计算恒流电阻

并联电阻组连接在MOSFET T1的源端决定了电池的恒流放电负载。

这模拟了电池在正常工作期间可能受到的实际负载和放电率。

如果一个铅酸电池则我们知道其理想放电率应为其Ah值的10%。假设我们有一个50ah的电池，那么放电率应该是5安培。电池也可以以更高的速率放电，但这可能会严重影响电池的寿命，因此5安培成为理想的首选。

现在，对于一个5安培的电流，我们必须设置电阻器的值，使其在5安培电流的响应下，在自身两端产生大约0.5 V的电阻器。

这可以通过欧姆定律快速计算:

R = V/I = 0.5 / 5 = 0.1欧姆

因为有10个并联电阻，每个电阻的值为0.1 × 10 = 1欧姆。

瓦数可以计算为0.5 × 5 = 2。5瓦

由于10个电阻并联，每个电阻的瓦数可以是= 2.5 / 10 = 0.25瓦特或简单的1/4瓦特。然而，为了确保精确工作，每个电阻的瓦数可以增加到1/2瓦。

如何设置深卸截止

深放电切断决定电池备份的最低电压阈值由运放IC1a处理。

可以通过以下方式设置:

假设12v铅酸电池的最低放电水平为10v。预先设置的P2使K1连接器上的电压产生精确的10v。

这意味着运算放大器的反相引脚现在设定在一个精确的10 V参考点。

现在，在开始的时候，电池电压将高于这个10v的水平，导致pin3非反相输入引脚高于pin2。由于这一点，IC1a的输出将是高的，允许继电器被接通。

这将反过来允许电池电压达到MOSFET放电过程。

最后，当电池放电低于10 V标记时，IC1a的pin3电位高于pin2，导致其输出为零，继电器关闭。电池被切断并停止进一步放电。

如何测量备份时间

为了获得电池容量的视觉测量在电池达到完全放电水平所花费的时间，有一个时间指示器将显示从开始到电池达到深度放电水平所经过的时间是非常必要的。

这可以简单地实现通过连接任何普通石英挂钟与它1.5 V的电池移除。

首先，从时钟取下1.5 V电池，然后将电池端子连接到K4连接器点，极性正确。

接下来，将时钟调整到12点。

现在，当电路启动时，第二对继电器触点从R7/D2结连接到时钟的1.5 V DC。

这给石英钟供电，这样它就可以显示电池放电过程经过的时间。

最后，当电池深度放电，继电器切换和断开电源的时钟。时钟上的时间会冻结，记录准确的电池容量或电池的真实备份时间。

测试过程

电池容量测试仪组装完成后，您需要将以下配件连接到从K1到K4的各种连接器上。

K1接电压表，通过P2调节设置深放电电压等级。

K2可以连接一个安培计来检查电池的恒流放电，尽管这是可选的。如果在K2时不使用电流表，请确保在K2点上增加导线连接。

被测电池应跨K3连接，极性正确。

最后，石英钟的电池端子应该连接到K4上一节解释。

当上述各项适当集成，并按照前面的说明设置好预置的P1/P2后，即可按下开关S1进行电池容量测试过程的初始化。

如果连接了安培计，它将立即开始显示由MOSFET源电阻设置的精确的恒流放电，石英钟将开始记录电池的运行时间。

音响电池测试仪

这个简单的可听电池测试仪电路检查从1.5 V到12 V的所有类型电池的状况。该电路中有一个标准振荡器，其输出频率与电源电压基本无关，但随电源阻抗的变化而变化很大。因此，随着单个电子元件的显示，一个新的电池或电池将提供大约500hz的声音。

当一个耗尽的电池被放置时，一个大约1khz的音符被提供。该设备已在1.5 V到14 V的电池电压下进行了测试，使用BC547作为Q1, BC557作为Q2。

你也可以使用电池在反向极性，仍然使电路工作没有任何问题。