プロローグ
それはすべて、私の写真撮影者が充電器から取り外されたばかりのバッテリー-4個のAAサイズのNiMHで動作することをきっぱりと拒否したという事実から始まりました。 彼らはいつものように取られるべきですが、捨てられます。 しかし、何らかの理由で、今回は、常識よりも好奇心が勝っていた（または、ヒキガエルが声を出した）ことを理解したかった-これらのバッテリーから少なくとも何か他のものを絞り出すことは可能か？ カメラは非常にエネルギーに飢えていますが、控えめな消費者もいます-例えば、ワイヤレスマウスやキーボード。
実際、消費者が関心を持っているのは、バッテリー容量とその内部抵抗という2つのパラメーターです。 放電と充電-可能な操作もほとんどありません。 放電中の電流と時間を測定することにより、バッテリー容量を推定できます。 アイドル時と負荷時のバッテリー電圧の違いにより、内部抵抗を評価できます。 放電と充電のサイクルを繰り返すことにより（つまり、「トレーニング」を実行することにより）、このアクションが意味をなすかどうかを理解できます。
したがって、そのような計画が形成されました-プロセスパラメータの連続測定の可能性を持つ制御された避雷器と充電器を作成し、測定値に対して簡単な算術演算を実行し、必要な回数だけプロセスを繰り返します。 比較し、結論を導き、最終的にバッテリーを捨てます。
測定台
自転車の完全なコレクション。 これは、アナログ部分（下図）とマイクロコントローラーで構成されています。 私の場合、知的部分はarduinoでしたが、これは絶対に基本的ではありません-必要な入力/出力のセットがある場合のみです。
スタンドは、半径3メートルで見つかったものから作られました。 誰かが繰り返したい場合、パターンに正確に従う必要はありません。 要素のパラメーターの選択は非常に広い可能性があるため、これについて少しコメントします。
放電ユニットは、オペアンプIC1B（LM324N）および電界効果トランジスタQ1の電流制御レギュレータです。 十分な許容電圧、電流、および電力損失がある場合に限り、ほぼすべてのトランジスタ。 そして、それらはすべて小さいです。 バッテリーのフィードバック抵抗と負荷の一部（Q1およびR20を合わせた）はR1です。 その最大値は、必要な最大放電電流を提供するようなものでなければなりません。 バッテリーが最大1 Vまで放電できると仮定した場合、たとえば500 mAの放電電流を確保するために、抵抗R1は2オーム以下にする必要があります。 スタビライザーは、3ビット抵抗DAC（R12-R17）によって制御されます。 ここで計算はこれです-オペアンプの直接入力の電圧はR1の電圧に等しくなります（放電電流に比例します）。 直接入力の電圧を変更します-放電電流が変わります。 DACの出力を目的の範囲にスケーリングするために、調整抵抗R3があります。 マルチターンである方が良いです。 R12-R17の値は任意の値（数十キロオームの範囲）であり、主なことは、それらの値の比率が1/2であることです。 プロセスの放電電流（R1の電圧）はIC1D計器アンプによって直接測定されるため、DACに特別な精度は必要ありません。 そのゲインは、K = R11 / R10 = R9 / R8です。 出力は、マイクロコントローラー（A1）のADCに供給されます。 R8〜R11の値を変更することにより、ゲインを希望する値に調整できます。 バッテリーの電圧は、2番目のアンプIC1Cによって測定されます。K= R5 / R4 = R7 / R6。 放電電流を制御する理由 ここでのポイントは主にこれです。 一定の高電流で放電した場合、消耗したバッテリーの大きな内部抵抗により、バッテリーが実際に放電する前に1 Vの最小許容電圧（および放電を終了するための他のガイドラインはありません）が達成されます。 一定の小さな電流で放電すると、プロセスが長くなりすぎます。 したがって、放電は段階的に実行されます。 8つのステップで十分だと思われました。 ハントが多かれ少なかれ、DACのビット深度を変更できます。 さらに、負荷のオンとオフを切り替えると、バッテリーの内部抵抗を推定できます。 放電中のコントローラーの操作について、これ以上の説明は必要ないと思います。 プロセスの終了時に、Q1はロックされ、バッテリーは負荷から完全に切断され、コントローラーには充電ユニットが含まれます。
充電ブロック。 また、現在の安定装置は、制御不可能ですが、切断されています。 電流は、IC2の基準電圧源（2.5 V、データシートによると精度1％）および抵抗R21によって設定されます。 私の場合、充電電流は古典的で、公称バッテリー容量の1/10でした。 フィードバック抵抗-R20。 電圧リファレンスは、他のどのようなものでも使用できます-あなたの好みと詳細の存在に。 トランジスタQ2は、Q1よりも厳しいモードで動作します。 Vcc電圧とバッテリー電圧の顕著な差により、顕著な電力が消費されます。 これは、回路の単純さに対する料金です。 しかし、ラジエーターは状況を保存します。 トランジスタQ3は、Q2を強制的にロックする、つまり充電ユニットをオフにするために使用されます。 12個のマイクロコントローラーの信号によって制御されます。 ADCコントローラの動作には、別の基準電圧源（IC3）が必要です。 スタンドの測定精度は、そのパラメーターに依存します。 LED1-プロセスのステータスを示します。 私の場合、放電プロセス中に燃焼せず、充電すると燃焼し、サイクルが完了すると点滅します。
供給電圧は、トランジスタの開放と所望の範囲での動作を保証するように選択されます。 この場合、両方のトランジスタのゲートロック解除電圧は約2〜4 Vです。さらに、Q2はバッテリ電圧とR20によって「バックアップ」されるため、ゲートロック解除電圧は約3.5〜5.5 Vから始まります。 LM323は出力電圧をVccから1.5 Vを超えて上げることができません。したがって、Vccは十分大きく、私の場合は9 Vに等しくなければなりません。
充電制御アルゴリズムは、バッテリー全体の電圧降下が始まる瞬間を制御する古典的なバージョンに焦点を合わせていました。 しかし、実際にはすべてがそうではないことが判明しましたが、それについては後で詳しく説明します。
「研究」の過程で測定されたすべての値はファイルに書き込まれ、計算が行われ、グラフが作成されました。
測定台ですべてがはっきりしていると思うので、結果に移りましょう。
測定結果
そのため、蓄えられた容量を放電して測定し、同時に内部抵抗を測定するバッテリーを充電しました（ただし動作しません）。 こんな感じです。
最良のバッテリーと最悪のバッテリーの時間、時間（X）および電力、W（Y）の軸のグラフ。 蓄積されたエネルギー（グラフの下の領域）は大きく異なることがわかります。 数値的には、測定されたバッテリー容量は1196、739、1237、および1007 mAhでした。 公称容量（ケースに示されている）が2700 mAhであることを考えると、それほど多くはありません。 そして、散布は非常に大きいです。 しかし、内部抵抗はどうですか？ それぞれ0.39、0.43、0.32、0.64オームでした。 ひどい。 石鹸箱が動作を拒否した理由は明らかです-バッテリーは単に大電流を流すことができません。 それでは、トレーニングに取り掛かりましょう。
最初のサイクル。 繰り返しますが、最高と最低のバッテリーの出力。
進行状況は肉眼で確認できます！ 数値はこれを確認します：1715、1444、1762、1634 mAh。 内部抵抗もきれいですが、非常に不均一です-0.23、0.40、0.1、0.43オーム。 チャンスがあるようです。 しかし悲しいかな-さらなる放電/充電サイクルは何も与えませんでした。 キャパシタンス値と内部抵抗は、サイクルごとに約10％以内で変化しました。 測定精度の限界に近いところにあるもの。 つまり 少なくとも私のバッテリーのための長いトレーニングは何もしませんでした。 しかし、その後、バッテリーが容量の半分以上を節約し、低電流でも動作することが明らかになりました。 経済の少なくとも一部の経済。
次に、充電プロセスについて少し説明します。 おそらく私の観察は、インテリジェント充電器を設計しようとしている人にとって有用でしょう。
典型的な充電グラフを次に示します（左はバッテリー電圧の目盛りです）。
充電開始後、電圧低下が観察されます。 さまざまなサイクルで、深さは多かれ少なかれ、持続時間がわずかに異なり、場合によっては存在しません。 その後、約10時間、均一に成長し、ほぼ水平なプラトーになります。 理論によれば、低充電電流では充電終了時の電圧降下はありません。 私は辛抱強く、まだこの秋を待っていました。 それは小さく（グラフ上ではほとんど見えません）、待つのに非常に長い時間がかかりますが、常にそこにあります。 10時間充電した後、景気後退の前に、バッテリーの電圧は成長しますが、非常に小さくなります。 これは最終充電にほとんど影響を与えず、バッテリーの加熱などの不快な現象は観察されません。 したがって、低電流充電器を設計するとき、それらにインテリジェンスを装備することは意味がありません。 10〜12時間のタイマーで十分であり、特別な精度は必要ありません。
ただし、そのような牧歌は、要素の1つによって違反されました。 約5〜6時間の充電後、非常に顕著な電圧変動が発生しました。
最初は、これはスタンドの設計上の欠陥によるものです。 写真は、すべてが蝶番で取り付けられ、コントローラーがかなり長いワイヤーで接続されていることを示しています。 ただし、同じバッテリーでこのようなナンセンスが安定して発生し、他のバッテリーでは決して発生しないことを繰り返し実験で示しました。 残念なことに、私はこの行動の理由を見つけられませんでした。 それにも関わらず（そしてこれはグラフ上ではっきりと見える）、平均電圧値は本来あるべきように増加します。
エピローグ
その結果、4つのバッテリーがあり、正確な科学的手法を使用して生態学的なニッチを見つけるために使用されています。 トレーニングプロセスの可能性に失望しています。 そして、充電時に発生する原因不明の効果が1つあります。
次に並んでいるのは、より大きなバッテリー-カーバッテリーです。 しかし、負荷抵抗器は数桁強力です。 ユーラシア大陸を旅するどこか。
以上です。 ご清聴ありがとうございました。