主题:【第十六届原创】TB-168 PR0数字电池检测器电路解析及使用注意事项

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sc360xp
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    实验室的小工具,一款数字电池检测器,只需将被检测电池的正负极接触检测电极两端,就会立即显示出被测电池的电压值。作为对实验室仪器、办公电器电池的电量检测,十分快捷方便。下面对其电路原理进行解析,提出使用注意事项。

一、外貌及测量方式
TB-168 PR0数字电池检测器外貌见下图,正规厂家产品。仪器上全英文标识(难道是出口转内销产品?)。


仪器正面的两检测触点,用于检测1号、2号、5号、7号干电池,柱形锂离子电池,锂纽扣电池,检测电压范围1.2V~4.8V:


仪器侧面的两检测触点,用于检测6F22/9V叠层电池的电压情况:



仪器背面是对1.5V及9V电池检测结果的提示,也是英文:


二、仪器电路结构及工作原理

1、电路结构

卸下仪器背面两颗固定螺丝,打开后端盖,看见内部结构,一块玻纤PCB板背面,真是太简单!有一股山寨风迎面而来,还以为是假货。



继续卸下电路板两颗固定螺丝:



将电路板翻面,看见只有寥寥个位数的元件,内部结构非常精简,元件很少。电路板上的16脚IC被抹去了型号,应该是一款专用IC:



下图,电路板上的三端贴片元件V2TH,是3V稳压IC;红色圆玻璃柱贴片元件是二极管:


下图,电路板上的三端贴片元件W5UK,是DC-DC电源管理IC;标示101的元件是续流电感(100uH):



2、电路工作原理

根据PCB上的元件分布,整理出电路图如下:



工作原理:U1是DC-DC电源管理IC,它与电感L、电容C组成电压变换电路,将1.2~4.8V电池触点所连接的电池电压变换为3V给U3供电;U2是三端线性稳压IC,将9V电池触点所连接的电池电压降压为3V给U3供电;D是防9V电池反接二极管;C是3V滤波电解电容;U3是专用IC,它与LCD液晶显示屏构成数字直流电压表。接上被测电池后,仪器内部的电源电路工作,给U3提供3V直流工作电源(VCC)。R1、R2、R3、R4是被测电池电压取样电阻,分别将所测电池电压信号送入U3的14、15脚,经过计算后,结果由LCD显示屏显示出来。

3、仪器工作电流
根据电路原理图,该电池检测器内部无工作电池,需要由被测电池提供电能,才能正常工作。
在检测工作中,将数字万用表电流档串联接入被测电池回路,测量被测电池向电池检测器输入的工作电流。不同被测电池(电池不全是新电池)的工作电流如下:



从上面列表看到,1.5V电池向检测器提供的工作电流2.37mA,随着被测电池电压提高,工作电流减小;被测电池电压降低,工作电流将增大。

4、仪器测量准确度
  先使用准确度较高的数字万用表测量被测电池电压,然后再用电池检测器测量被测电池电压,结果对比见下表。除了纽扣锂电池CR2032外,电池检测器对其余类型电池的测量准确度较高,可以放心使用。



  通过上面列表看到,该电池检测器向被检测电池“索取”的工作电流虽然只是1~3mA,但对于纽扣电池来讲,也是不小的负载。特别是测量使用过一段时间的旧纽扣电池,准确度较差。见下面图片,一枚旧CR2032纽扣电池,用万用表测量为3.132V,电池检测器测量无显示。这枚旧电池剩余的电量很少、内阻增大,根本无法带动电池检测器工作:



三、使用注意事项
  这款数字电池检测器没有内置电池,即使长时间搁置,也没有电池漏液腐蚀问题。检测的准确度较高,满足常规使用。
  但在使用时,由于该款数字电池检测器使用被测电池提供的电能进行检测工作,对7号(AAA)、5号(AA)电池、叠层电池、锂电池检测都没有问题。
  鉴于纽扣锂电池CR2032本身电量小,哪怕工作电流只有1.68mA,也是一个重负载,对电池电量消耗很大,故对新CR2032纽扣电池进行测量应短时、单次进行,以免过多消耗被测纽扣电池的电量,缩短电池使用寿命。相应地,在检测旧CR2032电池时,只要检测器不工作(无显示),就不要在仪器上使用这个电池,因为它的寿命已经不长了。
  而对一些更微小尺寸的纽扣电池(例如手表电池),禁止使用该仪器对其进行测量,避免测量数据不真实及损坏电池。
  使用数字万用表测量电池电压,虽然比较准确,但也不完全是电池真实电量的反映。往往旧电池的电量几乎耗尽、带不动负载,但电池空载的端电压用数字万用表测量却基本正常,在实际运用中,要注意到这个问题。
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