J'ai toujours été intéressé par le fonctionnement et le fonctionnement de l'indicateur de charge des batteries Duracell:
Et aussi pourquoi il est indiqué en dessous qu'il faut tester à 21 ° C. Mais avant de regarder la solution utilisée dans les batteries, essayons d'y arriver par nous-mêmes.
Comme vous le savez, l'un des moyens de vérifier la charge de la batterie est de mesurer la tension à ses bornes, et plus elle est élevée, meilleure est la batterie. La façon la plus simple et la plus courante de mesurer la tension est la méthode indirecte, dans laquelle le courant traversant une résistance avec une valeur nominale connue est mesuré.
Dans ce cas, le courant traversant la résistance R sera:
- créer un champ électromagnétique constant;
- chauffer la résistance.
Le premier effet n'est pas très intéressant pour nous, car nous devons obtenir l'appareil le plus simple possible, mais avec une erreur de mesure. Mais ensuite, il est largement utilisé dans les voltmètres électromécaniques analogiques.
Le deuxième effet est plus intéressant car avec son aide, en combinaison avec de la thermo-peinture, vous pouvez obtenir l'indicateur simple dont nous avons besoin. Considérez cette solution. Une bande de couleur vive est appliquée sur le film isolant de la batterie de l'extérieur, qui servira d'indicateur, et est recouverte de thermo-peinture, qui deviendra transparente en se réchauffant. A l'intérieur du film isolant, une couche de matériau conducteur avec une certaine résistance est appliquée. Et l'indicateur semble être prêt?
Examinons les limites de cette solution et essayons de les résoudre. Premièrement, la résistance à l'arrière de l'isolation chauffera uniformément et, par conséquent, le degré de charge ne peut être déterminé que par la luminosité de la bande indicatrice visible à travers la peinture thermique. Nous pouvons supposer que lorsque la bande n'est pas visible, la batterie est complètement déchargée et lorsque la charge est entièrement visible, la charge est de 100%. Dans ce cas, il est nécessaire d'appliquer des échantillons de couleur pour plusieurs niveaux de charge, avec lesquels il sera nécessaire de comparer la lecture actuelle de l'indicateur. Cela peut entraîner des difficultés de lecture des valeurs intermédiaires.
Est-il possible de faire apparaître la bande indicatrice non pas à la fois, mais à partir d'une certaine fin? Il sera alors plus facile de déterminer le niveau de charge, car le niveau de charge peut, par exemple, correspondre au pourcentage de l'indicateur qui apparaît.
D'après la loi de Joule-Lenz pour le courant continu et la résistance, la quantité de chaleur dégagée dans le conducteur dépend des valeurs de courant, de résistance et de temps. Parce que il n'y a qu'une seule résistance dans le circuit, puis un seul courant le traverse. L'indicateur de temps est défini par l'utilisateur. Parmi les quantités modifiables, seule la résistance subsiste. Et si la résistance de la résistance est rendue inégale? Par exemple, comme ceci:
La largeur de la résistance sur la figure détermine la largeur de la résistance sur l'isolation. Plus la section de la résistance est large, plus sa section est grande et donc moins elle a de résistance. Le schéma peut être redessiné comme suit:
Où une résistance non uniforme est représentée par quatre résistances connectées en série, telles que R1> R2> R3> R4. De plus, l'augmentation de la largeur de la résistance augmente la zone avec laquelle la chaleur est dissipée, c'est-à-dire les zones moins résistantes chaufferont plus lentement et se refroidiront plus rapidement.
Ainsi, en utilisant une résistance non uniforme, il est possible d'obtenir un indicateur dans lequel la bande indicatrice apparaîtra d'un côté donné (du côté ayant une plus grande résistance) et à un niveau donné (déterminé par un équilibre thermique constant). Un exemple est la version précédente de l'indicateur:
Deuxièmement, le boîtier de la batterie est en métal, c'est-à-dire Il a une capacité thermique spécifique et conduit bien la chaleur. Il s'avère que le boîtier servira de bon radiateur pour notre indicateur. Par conséquent, il est nécessaire de mettre une isolation thermique entre l'indicateur et le boîtier, car chauffer l'ensemble du boîtier de la batterie à la température requise n'est pas la meilleure option. En tant que tampon isolant thermique, vous pouvez utiliser du papier, du carton ou de l'air. Par exemple, faites un substrat uniquement autour du périmètre de l'indicateur.
Troisièmement, afin d'économiser de l'énergie, l'indicateur ne peut pas être constamment allumé. Vous avez donc besoin d'un bouton pour l'activer. Nous avons un boîtier de batterie en métal et une couche de résistance conductrice isolée par un joint du boîtier. Le design est très similaire à un bouton à membrane, il ne reste plus qu'à faire un trou dans l'isolation et le bouton sera prêt:
Au total, l'indicateur que nous avons trouvé consiste en une bande d'indicateur, à l'extérieur de l'isolation de la batterie, enduite de peinture thermo. Une résistance à résistance inégale est appliquée à l'intérieur et est séparée du boîtier de la batterie par un tampon thermique, à l'aide duquel un bouton à membrane est fait pour allumer l'indicateur. Nous sommes donc arrivés à la solution utilisée dans les batteries Duracell, et maintenant vous pouvez voir comment elle est implémentée dans ces batteries:
Désormais, l'obligation d'utiliser cet indicateur à 21 ° C est claire. Et enfin, l'indicateur de batterie de type AAA, en fonction du courant qui coule: