0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тестер емкости аккумуляторных батарей

Простой тестер ёмкости аккумуляторов на Arduino

В последнее время я начал замечать, что мой смартфон стал разряжаться быстрее. Поиски программного «пожирателя» энергии плодов не принесли, поэтому стал задумываться, не пришло ли время заменить АКБ. Но абсолютной уверенности в том, что причина в батарее не было. Поэтому прежде чем заказывать новый аккумулятор решил попробовать измерить реальную емкость старого. Для этого было решено собрать простой измеритель емкости АКБ, тем более что идея эта вынашивалась уже давно – уж очень много батареек и аккумуляторов окружает нас в повседневной жизни, и было бы неплохо иметь возможность время от времени тестировать их.

Сама идея, лежащая в основе работы устройства, крайне проста: есть заряженный аккумулятор и нагрузка в виде резистора, нужно лишь измерять ток, напряжение и время в ходе разряда АКБ, и по полученным данным рассчитать его емкость. В принципе, можно обойтись вольтметром и амперметром, но сидеть за приборами несколько часов удовольствие сомнительное, поэтому намного проще и точнее можно сделать это используя регистратор данных. Я в качестве такого регистратора использовал платформу Arduino Uno.

С измерением напряжения и времени в Arduino проблем нет – есть АЦП, но чтобы измерить ток нужен шунт. У меня появилась идея использовать сам нагрузочный резистор в качестве шунта. То есть, зная на нем напряжение и предварительно измерив сопротивление, мы всегда можем рассчитать ток. Поэтому простейший вариант схемы будет состоять лишь из нагрузки и АКБ, с подключением к аналоговому входу Arduino. Но было бы неплохо предусмотреть отключение нагрузки по достижению порогового напряжение на батарее (для Li-Ion это обычно 2,5-3В). Поэтому я предусмотрел в схеме реле, управляемое цифровым пином 7 через транзистор. Конечный вариант схемы на рисунке ниже.

Все элементы схемы я разместил на кусочке макетной платы, которая устанавливается прямо на Uno. В качестве нагрузки использовал спираль из нихромовой проволоки толщиной 0,5мм, имеющей сопротивление около 3 Ом. Это дает расчетное значение тока разряда 0,9-1,2А.

2. Измерение тока

Как было сказано выше ток рассчитывается исходя из напряжения на спирали и её сопротивления. Но стоит учесть, что спираль нагревается, а сопротивление нихрома довольно сильно зависит от температуры. Чтобы компенсировать ошибку я просто снял вольт-амперную характеристику спирали, используя лабораторный блок питания и давая ей прогреться перед каждым измерением. Далее вывел в Excel уравнение линии тренда (график ниже), которое дает довольно точную зависимость i(u) с учетом нагрева. Видно, что линия не прямая.

3. Измерение напряжения

Поскольку точность данного тестера напрямую зависит от точности измерения напряжения, я решил уделить этому особое внимание. В других статьях уже неоднократно упоминали метод, позволяющих наиболее точно измерять напряжение контроллерами Atmega. Повторю лишь вкратце – суть состоит в определении внутреннего опорного напряжения средствами самого контроллера. Я пользовался материалами данной статьи.

Код не представляет из себя ничего сложного:

Каждые 5 секунд данные о времени, напряжении батареи, токе разряда, текущей емкости в мАч и ВтЧ, а также напряжении питания передаются в последовательный порт. Ток рассчитывается по полученной в п. 2 функции. По достижении порогового напряжения Voff тест прекращается.
Единственным, на мой взгляд, интересным моментом в коде я бы выделил использование цифрового фильтра. Дело в том, что при считывании напряжения значения неизбежно «пляшут» вверх-вниз. Сначала я пытался уменьшить этот эффект просто сделав 100 измерений за 5 секунд и взяв среднее. Но результат по-прежнему меня не удовлетворил. В ходе поисков я наткнулся на такой программный фильтр. Работает он похожим образом, но вместо усреднения он сортирует все 100 значений измерений по возрастанию, выбирает центральные 10 и высчитывает среднее из них. Результат меня впечатлил – флуктуации измерений полностью прекратились. Я решил использовать его и для измерения внутреннего опорного напряжения (функция readVcc в коде).

Читать еще:  Наказание за езду в пьяном виде

Данные из монитора последовательного порта в несколько кликов импортируются в Excel и выглядят следующим образом:

Далее легко построить график разряда АКБ:

В случае с моим Nexus 5 заявленная ёмкость аккумулятора BL-T9 – 2300 мАч. Измеренная мной – 2040 мАч при разряде до 2,5 В. В реальности контроллер вряд ли позволяет сесть батарее до такого низкого напряжения, скорее всего пороговое значение 3В. Ёмкость в этом случае 1960 мАч. Полтора года службы телефона привели к просадке емкости примерно на 15%. С покупкой новой АКБ было решено повременить.
С помощью данного тестера было разряжено уже несколько других Li-Ion аккумуляторов. Результаты выглядят очень реалистично. Измеренная емкость новых АКБ совпадает с заявленной с отклонением менее 2%.
Данный тестер подойдет и для металл-гидридных пальчиковых аккумуляторов. Ток разряда в этом случае составит около 400 мА.

Тестеры емкости АКБ в Балашихе

Тестер для АКБ и генератора JTC JTC-J027

Зарядное устройство WESTER CH30 для АКБ 700Вт 12/24В 20.

Тестер аккумуляторных батарей Ring Automotive RBAG500

Индикатор емкости свинцовых аккумуляторов (тестер аккум.

Тестер Бастион СКАТ-SKAT-T-auto

Тестер емкости АКБ Бастион SKAT-BatTeSS

SKAT-T-AUTO, Тестер емкости аккумулятора автоматический

Тестер аккумуляторных батарей ZB2L3 (0-15V, 3A, 9999Ah)

SKAT-T-AUTO тестер емкости АКБ Бастион

Тестер профессиональный для аккумуляторов АКБ BT002

IC-100 Тестер аккумуляторных батарей (АКБ) 12V

SKAT-T-AUTO тестер емкости АКБ Бастион

Тестер аккумуляторных батарей Ring Automotive RBAG700

Тестер батарей Airline, нагрузочная вилка, 6В/12В

Тестер для аккумуляторной батареи и генератора «JT.

Тестер Бастион SKAT-UTTV

Тестер емкости АКБ SKAT-T-AUTO Бастион

Тестер ёмкости АКБ Бастион SKAT-T-AUTO

Тестер Бастион SKAT-T-AUTO (автоматический) контроля ем.

Тестер Vettler Ba-Te 2000 2в1 АКБ, генератор .

IC-400 Тестер аккумуляторных батарей (АКБ) 12/24V

Тестер S-Line EM-577 для автомобильных аккумуляторных б.

SKAT — BatTeSS Тестер емкости АКБ

Тестер емкости аккумулятора Бастион SKAT-T-AUTO

Тестер Duwi 26042 4

Тестер аккумуляторных батарей Ring Automotive RBAG500

Тестер контроля емкости АКБ автоматический SKAT-T-AUTO

SKAT — T -AUTO Автоматический тестер контроля емкости А.

Тестер АКБ цифровой с графическим анализатором и принте.

Емкость аккумуляторной батареи

На каждой батарее указывают ее вместимость, но эти сведения не всегда правдивы. Для измерения емкости аккумулятора необходимо выполнить ряд действий. Для этого потребуются разные приборы и материалы.

Читать еще:  Mercedes gle 2020 new w167

Что такое емкость батареи или аккумулятора

Некоторое количество электричества, передаваемое от АКБ при его разряжении, называют энергоемкостью аккумулятора. При проведении расчетов характеристику выражают в ампер-часах (Ач) или ватт-часах (Втч). Большая вместимость батареи позволяет устройству долго работать без подзарядки, что важно при выборе АКБ для машины.

В этом случае вместимость будет зависеть от мощности генератора. В некоторых случаях емкость обозначается по-английски A/hour, т. е. Ач по-русски. Ее не нужно путать с таким параметром, как напряжение, выражаемое в вольтах (В).

Простая проверка емкости АКБ тестером с последующим уточнением

Для измерения вместимости батареи часто используют USB-тестер. У приспособления есть много функций, позволяющих узнать емкость АКБ смартфона, планшета и внешнего пауэрбанка.

Полученные показатели помогают определить изношенность аккумулятора. На тестере присутствует кнопка управления, предназначенная для измерения разных показателей. С ее помощью переключаются режимы работы и ячейки памяти устройства.

Когда подключаемый аппарат обладает необходимым напряжением, тестер начинает работать. Снизу в углу появляется значение вместимости батареи. Тестер не дает стопроцентно верного результата.

По этой причине можно воспользоваться математическими вычислениями по формуле: начальный показатель тока*3 = реальная вместимость АКБ. Некоторые производители указывают на устройстве номинальную емкость, превышающую фактический показатель. Эта информация неверная и является рекламой.

Как определить емкость батареек с помощью мультиметра

Мультиметр помогает определить показатель энергоемкости. Чтобы его узнать, потребуются умные зарядные приборы. У них высокая цена, поэтому приобретать устройства лишь для вычисления вместимости 2-3 аккумуляторов нет смысла.

Для измерения можно применить простой метод, предварительно воспользовавшись мультиметром, соблюдая некоторые тонкости. В процессе нужно определить значение тока любой батареи. При этом измеряется точное время, при котором элемент питания отдавал электрохимическую энергию.

Замеры не будут стопроцентно точными, но покажут максимально близкое число.

В литий-ионных АКБ присутствует своя шкала разрядов, показывающая зависимость напряжения от заряда. Чтобы она не отразилась на измерениях, собирают линейное приспособление в 2,7-3 В.

Использование линейного стабилизатора

При использовании линейного устройства необходимо установить значение тока, которое рассчитывают из напряжения (U) батарейки 2,7 В. С помощью стабилизатора проводят подключение резистора, который можно изготовить своими руками или приобрести готовый прибор в магазине.

После этого измеряют ток в цепи и устанавливают секундомер. В дальнейшем нужно следить за показателями U на клеммах. Секундомер отключают при достижении уровня в 2,7 В и записывают показания.

Использование переменного резистора

Чтобы тестирование прошло хорошо, понадобится небольшая батарейка, например 14500 с емкостью 300 мАч. Для проверки потребуется переменный резистор в 100 Ом. Если берут устройство с постоянным током, то процесс осложнится. Результаты нужно будет фиксировать и проводить расчеты потраченной вместимости на отдельных участках шкалы. Для определения значения высчитывают средний арифметический показатель тока.

Для измерения емкости батареи применяют резистор переменного тока, где сопротивление уменьшается постепенно, пока разряжается аккумулятор. В это время показатели тока должны находиться на одном уровне.

На мультиметре устанавливают положение вольтметра для измерения напряжения и замеряют его показатели на клеммах. При неполном уровне заряженности устройство разряжают с помощью тока 450-500 мА. При этом периодически снижают сопротивление и контролируют напряжение.

Читать еще:  Мощность двигателя в квт и л с

Секундомер отключают, когда уровень достигнет 2,7 В. Для полного разряжения батарейки при токе в 500 мА потребуется 25-30 минут. Полученный показатель умножают на время в часах и получают реальное значение вместимости АКБ. Этот способ измерения емкости является наиболее точным благодаря математическим вычислениям.

Как сделать прибор собственными руками

Когда необходимая техника отсутствует, прибор можно сделать самому, посмотрев видео. Из готовых приборов необходимо взять вольтметр, а оставшиеся детали сооружают из подручных средств. Трудности возникнут при расчетах и создании внутреннего сопротивления, для которого потребуется ток.

Для напряжения 12 В показатель тока должен находиться в рамках 80-120 Ампер, а сопротивление — 0,1-0,15 Ом. Прибор для измерения такого сопротивления сложно найти. По этой причине подбирают длину одного элемента и измеряют ток, который он пропускает. После этого совмещают несколько подобных деталей.

Самодельный аппарат делают последовательно:

  1. Подбирают нихромовую проволоку или нагревательную полосу и измеряют мультиметром до 15 А ток. Элемент должен пропускать 10-12 А.
  2. Соединяют 10 таких деталей, получая нагрузку в 100-120 А. Проволоку необходимо надежно скручивать.
  3. Полученный элемент помещают в подходящий корпус и фиксируют в нем. Если коробка небольшая, то проволоку несколько раз сгибают так, чтобы витки не касались друг друга. Параллельное соединение должно быть надежным, что обеспечивается изолирующими цилиндрами, которые устанавливают на изгибы.
  4. Концы скрутки припаивают к контактам на выходе, а снаружи — к соединительным проводам.
  5. Подключают вольтметр.
  6. Крепят на концы соединительного кабеля зажимы, которые потом подсоединяют к аккумулятору.

Когда устройство будет готово, можно проводить измерения в домашних условиях.

От чего зависит текущая емкость АКБ

В процессе эксплуатации удельная емкость АКБ меняется. Сначала пластины разрабатываются, поэтому показатели вместимости высокие. После этого прибор начинает работать стабильно, значение не отходит от одного уровня. Затем емкость начинает уменьшаться из-за изнашивания пластин.

На вместимость влияют активные материалы, конструкция электролитов, электродов, их температура и концентрация, амортизация батареи, величина разрядного и пускового тока, содержание налета в электролитах и прочие факторы.

Снижение начинается при увеличении разрядного тока. Если АКБ разряжают специально, то устройство теряет меньше вместимости, чем при плавном режиме с низким уровнем тока. Это позволяет зафиксировать на корпусе показатели для разного времени разряжения.

Емкость одинаковых аккумуляторов редко меняется. Низкие показатели характерны для небольших промежутков разрядки, а высокие — для больших временных отрезков.

Значение вместимости начинает меняться, когда повышается температура электролитов. Если из-за этого превышаются допустимые нормы, то срок службы снижается. Высокая температура электролитов понижает их вязкость, и они попадают в действующую массу. При этом сопротивление начинает расти.

По этой причине коэффициент использования активной массы при разряжении больше, чем при заряжении с низкой температурой. В связи с этим нужно проверять емкость АКБ на каждом этапе его эксплуатации.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×