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Akku-Kapazitätstester ZB2L3
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Akkudino - mAh Counter 1,2V / 1Amp.
7.12 Akkudino — das Kapazitätsmessgerät für Akkus
Wenn sie leer sind, können sie wieder aufgeladen werden. Der Betrieb von mobilen elektronischen Geräten mit Batterien, wäre in den meisten Fällen sehr unökonomisch. So müssten beispielsweise für Mobiltelefone nahezu wöchentlich neue Batteriesätze gekauft werden. Der Betrieb von Laptops mit Einmalbatterien ist praktisch undenkbar.
Das bekannte Problem bei Akkus ist aber ihre relativ rasche Alterung.
So können zwar NiMH-Akkumulatoren laut Herstellerangaben bis zu 1000x wieder aufgeladen werden, jedoch zeigt die Praxis, dass dieser Wert häufig nicht erreicht wird.
Es wäre also in jedem Falle wünschenswert, wenn man die Kapazität eines Akkus bestimmen könnte.
Dann sind unangenehme Überraschungen durch vorzeitig entladene Energiespeicher vermeidbar.
Hier setzt der Akkudino an.
Er liefert ein präzises Ergebnis, wie viele Milliamperestunden ein Akku noch liefern kann.
Dazu wird der betreffende Akkumulator vorschriftsgemäß vollgeladen. Dann wird er mit dem Akkudino verbunden.
Nun beginnt die Entladung des Akkus. Die Entladestromstärke kann über die Lastwiderstände (s. Bild 7.18) eingestellt werden.
Ein Gesamtwiderstand von 10 Ohm liefert so einen Entladestrom von ca. 120mA für eine 1,2V NiCd-Zelle.
Die Serien/Parallel-Schaltung von vier einzelnen 5W Widerständen dient der Lastverteilung.
Hier sollte man immer eine großzügige Sicherheitsreserve vorsehen.
Auch auf eine zusätzliche Sicherung (z. B. Polyfuse mit 1Amp. ) darf keinesfalls verzichtet werden.
Zur Darstellung der Messwerte ist ein einzeiliges LCD-Display ausreichend.
Der Anschluss erfolgt wieder gemäß Bild 6.9.
Bild 7.18: Schaltbild zum Millampere-Stundenzähler
Nach dem Einschalten des Akkudinos meldet dieser zunächst die Betriebsbereitschaft und den Abschaltstrom.
Dieser ist im Programm in der Variablen i_min festgelegt und kann den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden.
Da Akkus nicht bis auf Null Volt entladen werden dürfen, schaltet der Akkudino bei einem bestimmten Minimalstrom ab.
Diesem Strom entspricht, aufgrund des Lastwiderstandes von 10 Ohm, einer Minimalspannung von 2,5 V.
Bild 7.19: Entlade-kurve eines 180-mA-Akkus
Das Programm zählt dann im 30-Sekunden-Rhythmus die entnommene Ladung.
Zusätzlich wird der aktuelle Stromwert auch auf die serielle Schnittstelle ausgegeben.
Damit sind zwei Betriebsmodi möglich.
In der Stand-alone-Anwendung, kann das Gerät unabhängig von einem PC betrieben werden und liefert nach der Messung einen Gesamt-mAh-Wert im LC-Display.
Das Gerät kann in diesem Fall über ein externes Netzteil betrieben werden.
Möchte man dagegen eine vollständige Entladekurve aufnehmen, so kann man den Ent-ladestrom mit einem Rechner im seriellen Monitor mitloggen.
Nach Abschluss der Messung, können die Daten dann in einem Tabellenverarbeitungsprogramm ausgewertet werden.
Die berechneten Entladekurven liefern eine hervorragende Basis für die Beurteilung der Akku-Qualität (siehe z. B . Bild 7.19).
Ideal sind dabei nahezu flache Entladekurven mit einem steilen Abbruch am Ende der Entladezeit.
Von Anfang an steil abfallende Graphen dagegen, deuten meist auf eine reduzierte Leistungsfähigkeit des Prüflings hin.
Weist die Entladekurve eines mehrzelligen Akkus Stufen auf, so haben die einzelnen Akkus unterschiedliche Kapazitäten.
In diesem Falle sollten die geschädigten Zellen ausgetauscht werden.
In der einschlägigen Literatur zu diesem Thema finden sich umfangreiche Informationen zur Beurteilung von Akkumulatoren.
Durch aufsummieren der Messwerte, kann auch aus der Entladekurve wiederum, die Gesamtkapazität des Akkus sehr präzise ermittelt werden.
Bild 7.20: Aufbauvorschlag zum Akkudino
Listing 7-12: mAh Counter
// mAh counter for accu measurement
#include <LiquidCrystal.h>
int Cur_swtch =6; // digital pin for current switch float Cal_ADC =2.2*5/10.23; // calibatrion constant for ADC to current converstion R_L = 10 Ohm // and 50% voltage divider float i =0; // current float c =0; // capacity float acc_i =0; // accumulated current long ctr =0; // counter for average int max_ctr =30; // print acc_i to RS232 every "max_ctr" seconds long ADC_val; int i_min =250; // minimum discharge current in mA
// initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup()
{ pinMode(Cur_swtch, OUTPUT);// set up the LCD's number of rows and columns: lcd.begin(16, 2); Serial.begin(9600); // send startup string to LCD lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("AkkuChec"); delay(3000); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("T="); lcd.setCursor(2, 0); lcd.print(max_ctr); lcd.print("s"); lcd.setCursor(7, 0); lcd.print("M"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("in="); lcd.setCursor(3, 1); lcd.print(i_min); lcd.print("mA"); delay(3000); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" "); // send startup string to serial interface Serial.println("Akku-Chec"); Serial.print("dT="); Serial.print(max_ctr); Serial.println("s"); Serial.print("I_min="); Serial.print(i_min); Serial.println("mA");
digitalWrite(Cur_swtch, LOW); // switch on discharge current LOW = on }
void loop()
{ ADC_val = analogRead(ADC0);i=ADC_val*Cal_ADC;
// dispaly current i
{lcd.setCursor(2, 1); lcd.print(" ");}if (i<10) {lcd.setCursor(5, 1); lcd.print(i);} if (i>=10 & i<100) {lcd.setCursor(4, 1); lcd.print(i);} if (i>=100 & i<1000) {lcd.setCursor(3, 1); lcd.print(i);} if (i>=1000) {lcd.setCursor(2, 1); lcd.print(i);} lcd.setCursor(6, 1); lcd.print("mA"); // add up capacity c=c+i/3600; // display total capacity {lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" ");} if (c<10) {lcd.setCursor(3, 0); lcd.print(c);} if (c>=10 & c<100) {lcd.setCursor(2, 0); lcd.print(c);} if (c>=100 & c<1000) {lcd.setCursor(1, 0); lcd.print(c);} if (c>=1000) {lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(c);} lcd.setCursor(4, 0); lcd.print("mAh");
// calculate average current
acc_i=(acc_i+i); ctr++;if (ctr >= max_ctr) { Serial.println(acc_i/max_ctr); // swich off current if minimum average current is reached if ((acci/maxctr) <= imin) { digitalWrite(Cur_swtch, HIGH); Serial.println("Minimum discharge current reached"); while(1); } acc_1=0; ctr=0; }
// wait one second and blink ":"
lcd.setCursor(7, 0); lcd.print(":");delay(500); lcd.setCursor(7, 0); lcd.print(" "); delay(500); }
Quelle:
BUCH: Arduino Schaltungsprojekte für Profis Seite 112
Siehe auch
https://www.elv.at/akku-ri-messgeraet-rim-1000-fertiggeraet.html
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