實(shí)用的多用測試儀

一、可充電池的自動(dòng)充電和放電

本測試儀可對多種可充電池(不同節(jié)數(shù)的鎳隔、鎳氫及鋰離子等電池)進(jìn)行自動(dòng)恒流充電、放電和計(jì)時(shí)。充電時(shí)可選用外接配套的充電器或內(nèi)接恒流充電的方式。

1．電池自動(dòng)放電

(1)恒流放電電流的設(shè)置。在開關(guān)處于恒流輸出的狀態(tài)下，將K6上撥到電池充電位置，K4左撥到接通內(nèi)置的9V穩(wěn)壓電源的位置，將數(shù)字萬用表的電流擋接到B、C接線柱上，調(diào)節(jié)K2-1和RPl即可設(shè)定放電時(shí)的恒流電流。然后將K4右撥到外接穩(wěn)壓電源的位置。

(2)放電終止電壓的設(shè)定。放電終止電壓由并聯(lián)型可調(diào)精密基準(zhǔn)電壓源IC2(TIA31)、電壓粗調(diào)開關(guān)K3(雙刀雙位)和精密線繞多圈電位器RP2等元器件構(gòu)成。當(dāng)將K3下?lián)軙r(shí)，終止電壓粗調(diào)范圍為0.48～2．5伏。將K3上撥時(shí)，終止電壓粗調(diào)范圍為2．5～6．1V�？蓾M足常用不同類型(鎳鎘、鎳氫、鋰離子)、不同節(jié)數(shù)（鎳鎘、鎳氫1～6節(jié)，鋰離子1～2節(jié))電池放電的需要。為方便終止電壓的設(shè)定，從，RP2的動(dòng)觸點(diǎn)上引出一根粗銅線于面板上，作為測試點(diǎn)，將數(shù)字萬用表電壓擋的正負(fù)極接在測試點(diǎn)和地之間，調(diào)節(jié)K3、RP2即可設(shè)定好放電終止電壓。

(3)電池放電的啟動(dòng)和終止。該部分由運(yùn)放A2、撥動(dòng)開關(guān)K5、按鈕AN、三極管VT2和微型繼電器J(4098)以及發(fā)光二極管LED等組成。將K5-1上撥．運(yùn)放反相輸入端接設(shè)定的放電終止基準(zhǔn)電壓，控制部分處于電池放電狀態(tài)。將K1下?lián)艿?quot;1"位置，需要放電的電池接在D、E接線柱上。按下按鈕AN，當(dāng)電池電壓高于放電的終止電壓時(shí)，運(yùn)放的同相輸入端高于反
相輸入端，于是運(yùn)放輸出高電平，三極管VT2導(dǎo)通，繼電器吸合，轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)J-1接通"1"、"3"，AN自保，電池按設(shè)定的恒流電流放電。同時(shí)，紅色發(fā)光二極管點(diǎn)亮．顯示電池開始放電。當(dāng)電池電壓達(dá)到或略低于設(shè)定的放電終止電壓時(shí)，運(yùn)放反相輸入端的電壓高于同相輸入端，于是運(yùn)放輸出低電平，繼電器J釋放。轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)J-1斷開電池放電，放電顯示LED熄滅，放電結(jié)束。電池又進(jìn)入外接的自動(dòng)充電狀態(tài)。

2．電池充電的啟動(dòng)和終止。

電池的充電有外接式和內(nèi)置式兩種。

(1)外接式。將外接充電器的輸出正極接F接線柱，負(fù)極接E接線柱，電池通過繼電器的常閉接點(diǎn)和K6接通F接線柱，處于外接充電器的自動(dòng)充電狀態(tài)，充滿自停。

(2)內(nèi)置式。將K5-3右撥，運(yùn)放A2的同相輸入端接設(shè)定的充電終止基準(zhǔn)電壓源，反相輸入端接充電電池，K2-2接IC5(LM317)和RP3精密線繞多圈電位器組成的恒流源。首先設(shè)定充電電流，將數(shù)字萬用表電流擋的正負(fù)表筆分別接D、E接線柱上，按下按鈕AN，因萬用表上的電壓低于A2同相輸入端設(shè)定的終止充電基準(zhǔn)電壓，則A2輸出高電平，于是VT2導(dǎo)通，繼電器J 吸合，轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)"l"、"3"接通，AN自保，LM317 的恒流電流流過萬用表，調(diào)節(jié)RP3設(shè)定恒流值（例如：100或200mA）。然后取下萬用表，換上待充電池，按一下S鍵，計(jì)時(shí)器清零。同上，按一下AN將按設(shè)定的恒流電流向電池充電。當(dāng)充電電池的電壓達(dá)到或超過設(shè)定的基準(zhǔn)電壓時(shí)，VT2截止，繼電器J釋放，LED熄滅，充電結(jié)束。電流范圍從12～200mA連續(xù)可調(diào)。

二、電池容量的測試

電池容量C的測試是基于充滿電的電池在設(shè)定的恒流放電電流1(mA)下，對電池從開始放電到終止放電進(jìn)行計(jì)時(shí)H(小時(shí)h)，將所測得的結(jié)果相乘而得到，即C=I×H，單位一般用mAh表示。

計(jì)時(shí)部分由電容C2、光電耦合器IC4(TLP621-4)和帶秒表功能的BB機(jī)式的電子表(KK-613D)組成。配合設(shè)定的恒流放電電流，可準(zhǔn)確地測試電池的實(shí)際容量。為自動(dòng)測定放電時(shí)間，采用了電容C2的充、放電和T1、T2光電耦合器的分別導(dǎo)通，相當(dāng)于兩次手動(dòng)按下D鍵的功能，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測定電池放電的時(shí)間。

在開關(guān)設(shè)置處于電池放電的狀況下，設(shè)定好放電的恒流電流，手動(dòng)按一下S鍵，計(jì)時(shí)表清零。按下按鈕AN，運(yùn)放A2輸出約7．7V的高電平，在對電容C2充電的過程中，有電流流過光電耦合器T1的發(fā)光二極管，于是對應(yīng)的光電三極管導(dǎo)通，相當(dāng)于手動(dòng)按一下計(jì)時(shí)器的D鍵，電池放電計(jì)時(shí)開始。當(dāng)電池放電剛低于設(shè)定的終止放電電壓時(shí)，運(yùn)放A2輸出翻轉(zhuǎn)，輸出低電平。電容C2上約7．7V的電壓通過A2的輸出端、地線向光電耦合器T2的發(fā)光二極管放電。于是對應(yīng)的光敏三極管導(dǎo)通，相當(dāng)于手動(dòng)又按一下D鍵，于是計(jì)時(shí)停止。電池的容量就等于設(shè)定的恒流放電電流(mA)與記下的放電時(shí)間(h)的積。按下S鍵，計(jì)時(shí)器清零，為下一次電池容量的測試作好準(zhǔn)備。

三、大容量電容的測試

普通數(shù)字萬用表一般測電容的容量最大為20μF，高檔的最大也只有200μF。本測試儀采用定壓或恒流兩種對電容充電計(jì)時(shí)的方法(愛好者在實(shí)際制作時(shí)可選一種)，可測量幾到幾十萬μF的大電容。

1．定壓充電測量方法。根據(jù)直流電路串聯(lián)電阻、電容的過渡過程，電容上的充電電壓與回路中元件的時(shí)間常數(shù)T=RC成指數(shù)關(guān)系，即：640實(shí)用-1.jpg U為直流電路串聯(lián)電路的端電壓。經(jīng)過一個(gè)τ的時(shí)間，即t=τ電容上的電壓ut=0．63212×U。本測試儀的穩(wěn)壓電壓U為9．000V，于是通過K3和RP2將電容的充電終止電LE用4位半的數(shù)字萬用表設(shè)定為Uc=O．63212×9=5．689V，則c=t／R。取R為1MΩ、100kΩ、10kΩ，則倍率分別為1、10、100。于是電容容量C=倍率×測得的時(shí)間f秒)μF。將K6下?lián)艿诫娙莘烹娢恢谩�K5-3右撥到充電位置，D、E接線柱上接上待測電容。通過繼電器J-1的常閉觸點(diǎn)和K6、R7將電容的剩余電量放完。根據(jù)電容容量的大小，通過K2-2選定合適的倍率。按一下汁時(shí)器的S鍵清零，按下按鈕AN，9伏穩(wěn)壓電源通過K2-2、R8～R10以及K5-3和AN對電容充電。因電容的電壓不能突變，因此，運(yùn)放A2的反相輸入端接地，輸出為高電平，VT2導(dǎo)通、繼電器J吸合，轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)中的常開觸點(diǎn)閉合，AN自保，電容開始充電。同時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)電容充電電壓充到設(shè)定的終止電壓Uc=5．689V以上時(shí)，運(yùn)放反相輸入電壓高于同相輸入電壓，于是運(yùn)放輸出翻轉(zhuǎn)為低電平，繼電器釋放，停止對電容充電，計(jì)時(shí)停止。按公式即可求出電容容量C=倍率×測得的時(shí)間(秒)μF。

2．恒流充電測量方法。是基于電容恒流充電時(shí)，電容上的電壓：640實(shí)用-2.jpg，其中I(μA)是對電容充電的恒流電流，t是充電的時(shí)間(秒)，C是待測的電容容量(μF)。為計(jì)算方便，將充電終止電壓U設(shè)定為5．000V。充電電流I可設(shè)置為5μA、50μ、500μA三擋。于是三擋的倍率分別為1、l0、100。C=倍率×測得的時(shí)間(秒)μF。測試時(shí)，開關(guān)設(shè)置處于電容容量測試狀態(tài)，將K2-2接到由三端可調(diào)集成基準(zhǔn)電流源LM334和RP4組成的可調(diào)恒流源擋。LM334的工作電壓范圍是1-40V，輸出恒流的調(diào)節(jié)范圍是lμA～10mA。在室溫條件下，輸出的恒流≈68mV／RP5。將數(shù)字萬用表的電流檔接到D、E接線柱上，按下按鈕AN，因電流表上的電壓遠(yuǎn)小于對電容充電的終止電壓5V，因此，運(yùn)放A2的同相輸入電壓遠(yuǎn)高于反相輸入電壓，A2輸出高電平。VT2導(dǎo)通，繼電器J吸合，轉(zhuǎn)換觸頭接通"1"、"3"，AN自保，進(jìn)入充電恒流設(shè)定狀態(tài)。調(diào)節(jié)RP4使輸出的恒流電流選為5、50或500μA，充電終止電壓設(shè)定為5．000V后，取下萬用表，接上待測電容并放電。按一下S鍵，計(jì)時(shí)表清零。按一下AN，電容開始充電，自動(dòng)計(jì)時(shí)開始。當(dāng)電容上的電壓充到設(shè)定的5．000V時(shí)計(jì)時(shí)停止。C=倍率×測得的時(shí)間(秒)μF。

經(jīng)實(shí)測，上述兩種方法對漏電流小的電容測量非常準(zhǔn)確，而且重復(fù)性也非常好。

四、其他功能。

利用線性可調(diào)寬量程精密恒流源和數(shù)字萬用表的200mV擋測試小電阻。恒流電流設(shè)定為100．00mA，將待測小電阻接在B、C接線柱上，從并聯(lián)的數(shù)字萬用表讀出的電壓(mV)／100(mA)等于待測電阻的阻值，可精確到0．01Ω，等等。

利用運(yùn)放LM324和光電耦合器TLP621-4的另一半元件，加上繼電器J2和計(jì)時(shí)器KK-613D制成了雙通道電池自動(dòng)充電、放電和容量測試儀，且成本低襄，可作為電子愛好者的補(bǔ)充測試儀。

制作時(shí)，對于基準(zhǔn)電壓以及取樣中的電阻等元件應(yīng)選用金屬膜精密電阻，RS8、RS9的功率分別選1W、3W。電池充放電的連接線盡量粗短，減小在連接線上均壓降，提高測試的精度。精密線繞多圈電位器RP1、RP2、RP3、RP4可選用WXD3-13的型號，K2-l、：K2-2為3x11大號陶瓷波段開關(guān)，R7為電容放電電阻。功率可選3W。穩(wěn)壓電源可自制或用電腦的開關(guān)電源改制，高壓發(fā)生器可自制，也可選用東明電子的DCl2V斗4000V的高壓發(fā)生器。