Tester baterií
Battery tester

Tester was designed to fast test primary (zinc, alcaline) cell. Contains simple voltage converter and level indicator. Tester is powered from tested cell. Supply current is depend of cell voltage and at 1.5 V is approx. 200 mA. For high efficiency voltage converting must be low saturation voltage transistor T1 used. Tester has polarity tolerant input (max. 3 V).

Přístroj slouží k rychlému orientačnímu zjištění stavu napájecích článků. Postavil jsem jej pro svoje děti, aby si mohly samostatně zjistit stupeň vybití baterií v různých hračkách.

Popis zapojení

Obr. 1. Zapojení testeru baterií
Fig. 1. Battery tester circuit

Tester je napájen z měřeného článku, který zatíží proudem až 200 mA. Rozliší tak „čerstvý“ článek od starého, který sice má dostatečné napětí naprázdno, ale také velký vnitřní odpor. Maximální vstupní napětí je 3 V, do tohoto napětí je tester odolný i proti přepólování. Tester je určen pro primární články. Při měření akumulátorů NiCd a NiMH se vzhledem k menšímu napětí rozsvítí nejvýše LED2. U akumulátorů se také při vybíjení zmenšuje napětí velmi pomalu a testerem lze pouze zjistit není-li akumulátor zcela vybit.

K testování článků by bylo možno použít i zkoušečku – „kleštičky“ se žárovkou, ovšem takové řešení by elektronika amatéra těžko uspokojilo. Zde popsaný tester indikuje stav baterie počtem rozsvícených LED. V zapojení testeru (obr. 1) lze rozlišit dvě části: měnič napětí a indikátor napěťových úrovní. Protože LED potřebuje napájecí napětí asi 2 V a čerstvá baterie má jen asi 1,55 V, bylo třeba použít v zapojení měnič. Měnič je samokmitající a neřízený, výstupní napětí má velmi závislé na napětí vstupním. Tato závislost je záměrně zvětšena použitím děliče R1, R2 v obvodu báze. Kritickou součástí měniče je tranzistor T1, který musí mít malé saturační napětí. V opačném případě se účinnost velmi rychle zhoršuje. Jako transformátor slouží běžná radiální tlumivka, na kterou přivineme sekundární vinutí – asi 30 závitů lakovaným drátem o průměru asi 0,2 mm. Přes vinutí přetáhneme kousek smršťovací bužírky a transformátor je hotov. Provedení cívky je zřejmé z fotografie na obr. 2.

Obr. 2. Výroba transformátoru
Fig. 2. Secondary coil transformer winding

Druhou částí je indikátor napětí. Při malém napětí jsou tranzistory T2 a T3 otevřeny přes rezistory R3 a R4, tranzistory T4 a T5 jsou zavřeny. Zvětšuje-li se napětí, rozsvítí se nejdříve LED1. Při dalším zvětšování napětí se zvětšuje proud LED, dokud se úbytkem napětí na R5 neotevře T5 (asi při 16 mA). Tranzistor T2 se uzavírá a napětí na LED2 se zvětšuje tak dlouho, dokud nezačne svítit. Zvětšuje-li se dále napájecí napětí, při proudu asi 20 mA se otevře i T4. Tranzistor T3 se zavírá a rozsvěcí se LED3. Při ještě větším napětí již není proud u samostatného indikátoru nijak omezen, v testeru je však omezen výkonem měniče. Výkon měniče, a tím i vstupní napětí, při kterém se rozsvítí LED3, lze částečně ovlivnit změnou odporu R1.

Obr. 3. Deska s plošnými spoji testeru. Použijete-li pravé tlačítko myši a zvolíte-li "Uložit obrázek jako", získáte předlohu spojů v rozlišení 600 dpi (16 kB)
Fig. 3. Battery tester PCB layout. Click right mouse button and choose "Save image as" to get 600 dpi resolution image (16 kB)

Obr. 4. Rozmístění součástek na desce
Fig. 4. Locations of components on board

Tester jsem vestavěl do malé krabičky KP32, tomu je přizpůsoben i návrh desky s plošnými spoji, která je částečně osazena součástkami SMD. Cívka je z rozměrových důvodů naležato. Pro LED vyvrtejte nejdříve díry do krabičky, pak desku i s LED naaranžujte do krabičky a teprve potom LED připájejte do desky. Zadní víčko krabičky jsem u oživeného testeru přilepil tavným lepidlem. Osazení tak malé desky je pracnější, nic vám však nebrání navrhnout si desku vlastní, osazenou jen klasickými součástkami nebo použít kousek univerzální desky.

Oživení

K oživení je nejlépe použít regulovatelný napájecí zdroj, dále potřebujete nějaký univerzální měřicí přístroj, stačí i ten nejjednodušší multimetr. Připojte tester ke zdroji a pomalu zvětšujte napájecí napětí od nuly do asi 1,6 V. Po osazení desky může tester pracovat na první pokus, podle Murphyho zákonů je však velmi pravděpodobné, že bude špatně zapojeno vinutí n2. Polaritu vinutí lze totiž dopředu zjistit jen obtížně. Proto nebude-li měnič kmitat, přičemž bude tester odebírat proud, přehoďte nejdříve konce vinutí n2. Pokud by ani po tomto zásahu tester nefungoval, oživte postupně jeho jednotlivé části.

Nejdříve připojte napájecí zdroj ke kondenzátoru C1 a pomalu zvětšujte napětí. Při napětí asi 3 V se rozsvítí LED1, při napětí asi 5,5 V LED2 a při 8 V i LED3. Až do rozsvícení LED3 by napájecí proud neměl být větší než 20 mA. Nefunguje-li indikátor popsaným způsobem, bude chyba v něm.

Je-li indikátor v pořádku, zkontrolujte měnič. Při zvětšování napájecího napětí od 0 do 1,6 V by se na C1 mělo objevit napětí postupně až 8 V. Nekmitá-li a prohození vývodů sekundárního vinutí cívky nepomohlo, může být vadný T1 nebo dioda.

Může se také stát, že tester sice funguje, ale při napětí 1,5 V nedodá dostatečný výkon, aby se rozsvítily všechny LED. Pak můžete zkusit opatrně změnit odpor rezistoru R1. Nepomůže-li to, je ještě možné zvětšit odpor R5. K rozsvícení všech LED pak bude stačit menší dodaný proud.

Seznam součástek

Obr. 5, 6, 7. Fotografie vnějšího a vnitřního provedení testeru
Fig. 5, 6, 7. Exterior and interior view

Jaroslav Belza

Tester byl otištěn v Praktické elektronice č. 7/03 na s. 22 pod názvem "Tester článků".

2. 8. 2003