バッテリーパラメータを測定するためのマルチメーターへの取り付け。スキーム、説明

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バッテリーパラメータを測定するためのマルチメーターアタッチメント。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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セットトップボックスは、MY-63 マルチメータに接続するように設計されており、このマルチメータは、他のパラメータの中でも、直流電圧と交流電圧、コンデンサの静電容量、バイポーラトランジスタの電流伝達係数を測定します。これらのモードの存在は、セットトップボックスの動作に必要です。その図を図に示します。 1. オペアンプ DA1 で。図１と電界効果トランジスタＶＴ１とによって、電圧制御電流安定化装置が組み立てられる。

バッテリーパラメータを測定するためのマルチメータへのアタッチメント
図。 1

同調抵抗器 R5 のエンジンからの入力には基準電圧 Urev = 0,1 V が供給され、トランジスタ VT1 にはバッテリの放電電流となる電流 Ia が流れます。これは、基準電圧と電流センサー (Rt) の抵抗 (抵抗 R8、R9、または R10) に依存します: Ia = Urev/Rt。放電電流はスイッチSA1を使用して選択されます。位置 3 では放電電流は 1 A、位置 2 では 0,1 A、位置 1 では約 10 μA (ゼロとみなすことができます) です。オペアンプ DA1.2 を使用して、直流で 1 の伝達係数 (K== 100)、交流で約 100 (K = 2) の伝達係数を持つアンプを組み立てます。スイッチ SA3 はバッテリーを測定回路から切り離します。セットトップボックスのすべての要素は、マルチメータの内部電圧安定化装置 (+35 V) によって電力を供給され、セットトップボックスによって消費される電流は 40 ～ 293 μA を超えません。この効率は、マイクロパワーデュアルオペアンプ OPAXNUMX の使用によって達成されます。

バッテリー電圧を測定するには、マルチメーターを 2 V の制限で DC 電圧測定モードに切り替えます。ホルダーに取り付けられたバッテリーは、スイッチ SA2 を使用して測定回路に接続されます。スイッチ SA1 で放電電流を変更することにより、電圧計の測定値 Ua0 (Ia = 0 の場合)、Ua0,1 (Ia = 0,1 A の場合)、および Ua1 (Ia = 1 A の場合) が取得されます。これらのデータから、静的と言えるバッテリーの内部抵抗が計算されます。たとえば、Ia = 1 A の場合、Rct = (Ua0 - Ua1)/1 となります。このモードでは、バッテリー容量を決定できます。これを行うには、完全に充電されたバッテリを安定した電流 Ia で電圧 0,9 V まで放電する時間 ttimes を測定し、その容量を計算します: C = Ia * trtimes (Ah)。放電中は電流安定器もオフになるため、マルチメータをオフにすることはできません。

内部抵抗の計算を実行しないようにするために、セットトップボックスには測定モードが用意されています。このモードでは、B. Stepanov の記事「バッテリーパラメーターの測定」(Radio、2001、No. 9、 p.42）を使用します。これは、交流成分が電流安定器の基準電圧に追加されるという事実に基づいています。バッテリーの交流電圧成分を測定することで、バッテリーの内部抵抗を求めることができます。セットトップボックスの交流電圧源は、周波数約 400 Hz、振幅 50 mV の信号です。この信号は、「Cx」コネクタの左ピンにある MY-bZ マルチメータに存在し、以下を目的としています。測定するコンデンサを接続します。交流電圧が電圧制御電流安定器の入力に供給されると、放電電流 (Ia n) とバッテリー電圧 Ua = IaRd (Rd は内部微分抵抗) の両方の交流成分が発生します。セットトップボックスは Ia = 10 mA に設定されています。電流の交流成分が異なる放電電流でも同じであることを保証するために、「Cx」ソケットから来る交流電圧（Ia = 1 A）により、同調抵抗器 R1 がさらに減少します。

電圧 Ua はオペアンプ DA1.2 を増幅し、マルチメータの入力に供給され、マルチメータは 2 V の限界で交流電圧測定モードに切り替わります。このオペアンプの出力の交流電圧は、 -amp は、UОУ、= UаК = IaRдK と等しくなります。放電電流の交流成分 (Ia、) とオペアンプ DA1.2 のゲイン (K、) は、セットトップボックスの出力で測定された交流電圧 (UОУ、) が数値的に等しくなるように選択されます。バッテリーの内部微分抵抗 (Rd) に影響します。たとえば、Rd = 0,1 オームの場合、UOU = 0,01*0,1*100 = 0,1 V となります。電圧計が示すのはこの電圧です。内部抵抗の計算値と測定値はわずかに異なることに注意してください。最初の場合は開回路電圧と負荷時の差によって決まり、XNUMX番目の場合は負荷の傾きによって決まります。特定の時点でのバッテリーの特性。

バッテリーパラメータを測定するためのマルチメータへのアタッチメント
図。 2

コンソールのほとんどの要素は、片面が厚さ 1,5 ～ 2 mm のグラスファイバーフォイルで作られたプリント基板上に配置されています。その図を図に示します。 2. 表面実装用の固定抵抗器は標準サイズ 1 の RN12-1206 (標準サイズ 10 の抵抗器 R2512)、トリマ - SPZ-19 を使用しました。酸化物コンデンサは表面実装用のタンタル、サイズ B または C、残りはセラミック、サイズ 1206 (C2、C4) および 0805 (C3) です。電界効果トランジスタは D2Pak パッケージ内にある必要があり、放熱を改善するために金属化パッドにはんだ付けされています。さらに、いわゆる「論理レベル制御」を使用する必要があります。つまり、ゲート・ソース間電圧が 2,5 V の場合、ドレイン電流は少なくとも 2.3 A である必要があります。これらのトランジスタの名前には、L の文字が含まれるものもあります。 IRL2505S 図で指定されているものに加えて、たとえば、IRLR2905 も適しています。

スイッチ SA2 は閉状態での接触抵抗が低く、少なくとも 1.2 A の電流に耐えられるように設計されている必要があります。たとえば、B3009 が適しています。このようなパラメータを備えたスイッチが利用できない場合は、それを削除し、代わりにジャンパ線を取り付けることをお勧めします。少なくとも 1 A の電流を流す 1 つの位置と 23 方向のスイッチ SA07 - SS23F1,5。 SS23E24、SS23E28、SS23E29 など、XNUMXA スイッチング定格の他の SSXNUMX シリーズも動作しますが、これらのスイッチはピン配置が異なるため、PCB を変更する必要があります。

オペアンプは、LMV358DR2G などの同様のマイクロパワーレールツーレールに置き換えることができます。 XP1 プラグは、直径 1、長さ 15 mm の錫メッキ銅線で、絶縁ワイヤで基板に接続されています。このプラグは、バイポーラトランジスタを接続するための「C NPN」ソケットに挿入されます。プラグ XP2 および XP3 は、直径 4、長さ 35 mm のピンで、基板の穴に固定されます。 XP4 プラグは、厚さ 0,5 mm、幅 4 mm、長さ 20 mm の錫メッキ真鍮または銅のストリップで、プリント導体の側面から基板上の接触パッドにはんだ付けされます。セットトップボックスを取り付けるとき、プラグ XP2 と XP3 はマルチメータの対応するソケットに適合し、XP4 はコネクタ「C」の左側のソケットに適合する必要があります。セットトップボックスを確認して調整した後、プラグ XP1 ～ XP3 は適切な位置にあります。電池ホルダー（カセット）は接触抵抗が低いため、接点はゼンマイ状ではなく板状にしてください。

微分抵抗測定モードとそれに対応する要素を削除することでデバイスを簡素化できます。この場合、スイッチ SA1 は一方向および 1.2 ポジションにすることができ、オペアンプはシングルにすることができます (DA321 は必要ありません)。LMV3SQ2T1G が適しています。電界効果トランジスタのドレインと接点 X2 はプラグ XP1 に接続され、抵抗 R2、R4、R11、R12、R4 は除外されます (R2 の代わりにワイヤージャンパーが取り付けられます)、コンデンサ C4、C83 が接続されます。このバージョンでは、設計が変更されたセットトップボックスは、バイポーラトランジスタの直流電圧および電流伝達係数を測定するモードを備えた、よりシンプルで手頃な価格の M-83x fT-XNUMXx シリーズのマルチメータと組み合わせて使用できます。。

以下の手順でアタッチメントを設定します。これをマルチメーターに接続し、完全に充電されたバッテリーをホルダーに置き、SA1 を位置 1 (「0 A」) に切り替えます。抵抗器 R2 のスライダーを図に従って下の位置に移動し、マルチメータを 2 V リミットで DC 電圧測定モードに切り替え、電源をオンにします。マルチメータの読み取り値は、標準の電圧計で監視されるバッテリ電圧に対応している必要があります。マルチメーターの電源をオフにした後、厚さ 0,5 mm、幅 10 mm、長さ約 15 mm の両面ガラス繊維ホイルで作られたプレートインサートを、バッテリー端子の 1 つとホルダー接点の間に取り付けます。まず、太い絶縁ワイヤがプレートの各側面にはんだ付けされ、そこに DC 電流計が接続されます。スイッチ SA3 は位置 1 (「5 A」) に設定され、マルチメーターがオンになります。トリマー抵抗器 R1 は、対応するスタビライザー電流 (2 A) を設定します。スイッチ位置 0,1 (「1 A」) では、電流はこの値まで減少する必要があり、位置 0 (「20 A」) では、電流は XNUMX μA を超えてはなりません。

マルチメーターの電源を切り、ワイヤの代わりに、抵抗値 0,1 オームの抵抗器 R をプレートにはんだ付けします。抵抗器 R2 と R11 のモーターを中間の位置に設定し、マルチメータを 2 V の制限で AC 電圧測定モードに切り替えてから、電源をオンにします。放電電流を 0,1 A に設定します。この場合、電圧計は、バッテリーの内部微分抵抗と追加の抵抗 Rd + Radd の合計に比例する電圧 (U2) を示します。たとえば、抵抗Raddをピンセットで閉じると、放電電流が流れる回路から除外され、電圧計の測定値が減少します(U1)。抵抗 R2 スライダーは、U2-U1 = 0,1 V の位置に設定されます。

バッテリーパラメータを測定するためのマルチメータへのアタッチメント
図。 3

この場合、抵抗器 R11 スライダーの位置を変更する必要がある場合があります。放電電流1Aでも同様に調整を行いますが、抵抗R1のみを使用します。調整は3〜XNUMX回行うことをお勧めします。コンソールの外観を図に示します。 XNUMX.

著者: I. ネチャエフ

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