Saya selalu tertarik pada bagaimana indikator pengisian daya pada baterai Duracell bekerja dan bekerja:
Dan juga mengapa ditunjukkan di bawahnya bahwa perlu untuk menguji pada 21 ° C. Tetapi sebelum Anda melihat solusi yang digunakan dalam baterai, mari kita coba sendiri.
Seperti yang Anda ketahui, salah satu cara untuk memeriksa daya baterai adalah dengan mengukur tegangan di terminalnya, dan semakin tinggi, semakin baik daya baterai diisi. Cara paling sederhana dan paling umum untuk mengukur tegangan adalah metode tidak langsung, di mana arus yang mengalir melalui resistor dengan nilai nominal yang diketahui diukur.
Dalam hal ini, arus yang mengalir melalui resistor R adalah:
- buat medan elektromagnetik yang konstan;
- panaskan resistor.
Efek pertama tidak terlalu menarik bagi kami, karena kita perlu mendapatkan perangkat sesederhana mungkin, meskipun dengan beberapa kesalahan pengukuran. Tapi kemudian secara luas digunakan dalam voltmeter elektromekanis analog.
Efek kedua lebih menarik sejak itu dengan bantuannya, dikombinasikan dengan termo-cat, Anda bisa mendapatkan indikator sederhana yang kami butuhkan. Pertimbangkan solusi ini. Garis warna cerah diterapkan pada film isolasi baterai dari luar, yang akan berfungsi sebagai indikator, dan ditutupi dengan cat termo, yang akan menjadi transparan saat dipanaskan. Di bagian dalam film isolasi, lapisan bahan konduktif dengan resistensi tertentu diterapkan. Dan indikatornya sepertinya sudah siap?
Mari kita lihat keterbatasan dari solusi ini dan cobalah untuk menyelesaikannya. Pertama, resistor pada sisi sebaliknya dari insulasi akan memanas secara merata, dan karenanya tingkat pengisian hanya dapat ditentukan dengan seberapa terang strip indikator terlihat melalui cat termal. Kita dapat mengasumsikan bahwa ketika strip tidak terlihat, baterai benar-benar habis, dan ketika muatan sepenuhnya terlihat, muatannya 100%. Dalam hal ini, perlu untuk menerapkan sampel warna untuk beberapa level pengisian daya, yang dengannya perlu untuk membandingkan pembacaan indikator saat ini. Ini dapat menyebabkan kesulitan dalam membaca nilai antara.
Apakah mungkin untuk membuat strip indikator tidak muncul sekaligus, tetapi mulai dari akhir? Maka akan menjadi lebih mudah untuk menentukan tingkat pengisian, karena tingkat daya dapat, misalnya, sesuai dengan persentase indikator yang muncul.
Dari hukum Joule-Lenz untuk arus searah dan resistansi, jumlah panas yang dilepaskan dalam konduktor tergantung pada nilai arus, resistansi dan waktu. Karena hanya ada satu hambatan di sirkuit, maka satu arus mengalir melaluinya. Indikator waktu ditentukan oleh pengguna. Dari jumlah yang dapat diubah, hanya resistensi yang tersisa. Bagaimana jika resistansi resistor dibuat tidak rata? Misalnya, seperti ini:
Lebar resistor pada gambar menentukan lebar resistor pada insulasi. Semakin lebar bagian dari resistor, semakin besar bagian melintangnya, dan oleh karena itu semakin sedikit resistansi yang dimilikinya. Skema dapat digambar ulang sebagai berikut:
Di mana satu resistor yang tidak seragam diwakili oleh empat resistor yang terhubung seri, sehingga R1> R2> R3> R4. Selain itu, meningkatkan lebar resistor akan meningkatkan area dengan mana panas hilang, mis. area dengan sedikit tahanan akan memanas lebih lambat dan lebih cepat dingin.
Jadi, dengan menggunakan resistansi yang tidak seragam, dimungkinkan untuk memperoleh indikator di mana strip indikator akan muncul dari sisi tertentu (dari sisi yang memiliki resistansi lebih besar) dan ke tingkat tertentu (ditentukan oleh keseimbangan termal yang stabil). Contohnya adalah versi indikator sebelumnya:
Kedua, tempat baterai terbuat dari logam yaitu Ini memiliki kapasitas panas spesifik dan melakukan panas dengan baik. Ternyata casing akan berfungsi sebagai radiator yang baik untuk indikator kami. Oleh karena itu, perlu untuk menempatkan isolasi termal antara indikator dan rumah, sebagai memanaskan seluruh wadah baterai ke suhu yang dibutuhkan bukanlah pilihan terbaik. Sebagai bantalan isolasi panas, Anda dapat menggunakan kertas, kardus, atau udara. Misalnya, buat media hanya di sekeliling indikator.
Ketiga, untuk menghemat daya, indikator tidak bisa terus menyala. Jadi, Anda perlu tombol untuk menyalakannya. Kami memiliki kasing baterai logam dan lapisan resistor konduktif yang diisolasi oleh paking dari kasing. Desainnya sangat mirip dengan tombol membran, tetap hanya untuk membuat lubang di isolasi dan tombol akan siap:
Secara total, indikator yang kami buat terdiri dari strip indikator, di bagian luar isolasi baterai, dilapisi dengan cat termo. Sebuah resistor dengan hambatan yang tidak rata diterapkan di bagian dalam dan dipisahkan dari wadah baterai dengan panel termal, dengan bantuan tombol membran dibuat untuk menghidupkan indikator. Jadi kami sampai pada solusi yang digunakan pada baterai Duracell, dan sekarang Anda dapat melihat bagaimana penerapannya di dalamnya:
Sekarang persyaratan untuk menggunakan indikator ini pada 21 ° C sudah jelas. Dan akhirnya, indikator baterai jenis AAA, tergantung pada arus yang mengalir: