Меню

Прибор для измерения внутреннего сопротивления аккумулятора своими руками

Как замерить внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление это одна из важнейших характеристик аккумулятора. Чем меньше этот показатель, тем больший ток аккумулятор способен отдавать в нагрузку.

Если взять два аккумулятора одинаковой ёмкости с разным внутренним сопротивлением и разрядить их на одинаковую мощную нагрузку, энергии на нагрузке выделится не одинаковое количество. Часть энергии выделится на аккумуляторе в виде тепла. Аккумулятор с бОльшим внутренним сопротивлением будет греться больше и отдаст меньше энергии. При сборке аккумуляторной батареи также важно подобрать элементы по внутреннему сопротивлению, как и по ёмкости, чтобы добиться максимально эффективной работы.

Как внутреннее сопротивление влияет на производительность аккумулятора.

Схема цепи с внутренним сопротивлением аккумулятора

Схема из аккумулятора и резистора, как на рисунке выше поможет объяснить то, для чего мы здесь собрались.

Напряжение аккумулятора U=3,7 В, ёмкость 3 А/ч (для упрощения расчетов аккумулятор будет выдавать на всём протяжении разряда одинаковое напряжение), сопротивление резистора Rнагр=1 Ом. Условно представим что они соединены идеальными проводами с нулевым сопротивлением. Сопротивление амперметра также нулевое. Сопротивление вольтметра бесконечно велико. То есть амперметр, вольтметр и провода никаких влияний на нашу цепь не оказывают. Ток течет только через аккумулятор и нагрузку.

По закону Ома сила тока в цепи должна быть I=U/Rнагр, то есть 3,7/1=3,7А, но амперметр покажет меньший ток, к примеру 3 ампера. Это произошло из-за того, что в цепи есть ещё одно сопротивление – сопротивление аккумулятора. Идеальных источников тока, как и идеальных проводов, амперметров и других вещей в реальности не бывает.

Мы можем найти это сопротивление используя тот же закон Ома:

Rвн=U/I-Rнагр=3,7/3-1=0,23 Ом

А теперь посчитаем сколько мощности выделится на аккумуляторе в виде тепла за 1 час (за такое время он отдаст весь заряд):

P=I 2 *Rвн=3*3*0,23=2,07 Вт

На резисторе в то же время выделится:

3*3*1=9 Вт, (а могло бы быть, в случае с идеальным аккумулятором – 3,7*3,7*1=13,69 Вт)

Общий выход мощности на аккумуляторе и нагрузке составит Pобщ=2,07+9=11,07 Вт

Учитывая то, что в ячейке 18650 может быть запасено около 9 – 12,5 Вт энергии, из которых 2 Вт уйдут в нагрев, перспектива использования оказывается непривлекательной. Аккумулятор будет перегреваться. В реальных условиях аккумулятор с таким большим внутренним сопротивлением уже пора отправить на покой, либо разряжать низким током. Например при разряде током 1А картина будет немного лучше:

P=I 2 *Rвн=1*1*0,23=0,23 Вт, за время полного разряда (3А/ч израсходуется за 3 часа) 0,23*3=0,69 Вт

Такой ток будет в цепи с нагрузкой сопротивлением Rнагр=3,47 Ом и на нагрузке мощности выделится уже больше:

P=I 2 *Rнагр=1*1*3,47=3,47 Вт, за 3 часа – 3,47*3=10,41 Вт (вместо 9 как прошлый раз)

В сумме получим такую же общую мощность Pобщ=0,69+10,41=11,1 Вт (погрешность в 0,03 Вт получилась из-за округления при расчетах)

Именно из за этого необходимо учитывать внутреннее сопротивление аккумулятора и чем мощней нагрузка, тем оно должно быть ниже для эффективной и безопасной работы.

Более реалистичные сопротивления у современных среднетоковых литий ионных аккумуляторов, например формата 18650 составляет порядка 40 мОм (милли Ом), у высокотоковых – менее 30 мОм.

Измерение внутреннего сопротивления.

Существует несколько методик измерения внутреннего сопротивления. Две из них прописаны в ГОСТ Р МЭК 61960-2007. Перед замером любым из приведенных ниже методов аккумулятор должен быть полностью заряжен. Испытания проводятся при температуре 20±5ºC.

Измерение внутреннего сопротивления методом переменного тока (а.с.)

С помощью этого метода измеряется импеданс, который на частоте 1000 Гц приблизительно равен сопротивлению.

Электрический импеданс (комплексное электрическое сопротивление) (англ. impedance от лат. impedio «препятствовать») — комплексное сопротивление между двумя узлами цепи или двухполюсника для гармонического сигнала.

Описание методики из ГОСТ

В течение одной – пяти секунд измеряем среднеквадратичное значение переменного напряжения Urms, возникающего при прохождении через аккумулятор переменного тока со среднеквадратичным значением Irms , следующего с частотой 1000 Гц. Внутреннее сопротивление Ra.c., Ом рассчитываем по формуле Ra.c.= Urms / Irms .

Irms (rms – Root Mean Square – среднеквадратичное значение).

Переменный ток должен иметь такое значение, чтобы пиковое напряжение не превышало 20 мВ.

Этот метод сложно воплотить в домашних условиях без специального оборудования. Популярный прибор YR1035 отлично справляется с измерениями с точностью 0,01 мОм. Зарядные устройства SKYRC MC3000 ,Opus BT-C3100V2.2, Liitokala Lii-500 также измеряют методом АС, но весьма с посредственной точностью.

Измерение внутреннего сопротивления методом постоянного тока (d.c.)

Этот метод возможно выполнить в домашних условиях с помощью обычных вольтметра и амперметра и пары подходящих нагрузочных сопротивлений. В качестве сопротивлений вполне можно использовать несколько автомобильных ламп накаливания или импровизированный резистор из нихромовой проволоки.

Читайте также:  Может аккумулятор терять мощность

Описание метода из ГОСТ

  • Разряжаем аккумулятор постоянным током I1= 0,2 Iн. На десятой секунде измеряем значение напряжения U1 на клеммах аккумулятора.
  • Увеличиваем разрядный ток до значения I2=Iн. На следующей секунде измеряем значение напряжения U2 на клеммах аккумулятора.

Внутреннее сопротивление Rd.c., Ом рассчитываем по формуле Rd.c. = (U1-U2)/(I2-I1)

внутреннее сопротивление методика dc

  • Iн – номинальный ток разряда аккумулятора.

Схема для измерения внутреннего сопротивления по методике постоянного тока (d.c.)

Сопротивление R1 и R2 подбирается таким образом, чтобы протекали токи I1 и I2 нужной величины. Ориентироваться нужно на номинальный разрядный ток аккумулятора.

Вольтметр необходимо подключать непосредственно на полюса источника, чтобы исключить влияние от падения напряжения на проводах .

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов.

Производство.

Изначально, на этапе производства аккумуляторов этот параметр конечно заложен в “рецепт”. Ячейка может быть либо мощной и отдавать большой ток (низкое внутреннее сопротивление), либо более энергоёмкой. При условии одинаковых прочих составляющих (компонентов электродов, химии электролита итд.) в более ёмких ячейках необходима бОльшая площадь обкладок. И для того, чтобы эта конструкция уместилась в предоставленный объём, необходимо эти обкладки сделать тоньше. И наоборот. Тонкие обкладки естественно имеют большее сопротивление.

Также влияют и расстояние между электродами, толщина и вещество их обмазки, толщина сепаратора, химия электролита и множество других факторов. Из-за производственного брака ячейки, сделанные по одному “рецепту” могут отличаться как по внутреннему сопротивлению, так и по ёмкости, сроку жизни итд. Из-за длительного и неправильного хранения по пути к потребителю качество также страдает.

Эксплуатация.

Rвн изменяется в зависимости от степени заряженности аккумулятора. При низком и высоком уровне заряда растёт, в среднем – минимально.

Температура электролита (чем холоднее тем выше сопротивление). При отрицательных температурах большинство литий-ионных и литий-полимерных ячеек на столько увеличивают внутреннее сопротивление, что использовать их становится невозможно. Литий-железо-фосфатные и литий-титанатные при таких условиях ведут себя гораздо лучше.

Также в процессе эксплуатации, по мере износа элемента Rвн будет увеличиваться.

Источник



10 полезных приборов и инструментов для тестирования аккумуляторов на Aliexpress

10 полезных приборов и инструментов для тестирования аккумуляторов на Aliexpress. В топике представлены интересные и полезные инструменты для полного тестирования литиевых аккумуляторов и не только. Они позволяют измерять емкость на разряд токами до 30А, замерять внутреннее сопротивление и прочее. Отличаются вполне демократичными ценами.

Измеритель внутреннего сопротивления YR1035+

Замечательный недорогой прибор для измерения внутреннего сопротивления аккумуляторов. Если вы занимаетесь сборками батарей, то он должен быть у вас в арсенале, ибо с помощью него можно отобрать банки с одинаковыми параметрами. Также он дает представление о «старении» банок и их подлинности.

По второй ссылке предыдущая модель еще дешевле.

Измеритель внутреннего сопротивления RC3563

Еще один полезный прибор для измерения внутреннего сопротивления аккумуляторов. Диапазон рабочего напряжения до 100V. Является аналогом LQ1060 для международного рынка. Используется четырехпроводное подключение для компенсации сопротивления щупов. Также можно измерять сопротивление электролитических конденсаторов и отсортировывать старые или подделки.

Зарядное устройство Liitokala Lii-500

Одно из лучших универсальных зарядных устройств для дома. Имеет четыре независимых слота, различные режимы, поддерживает практически все типы аккумуляторов. Из наиболее интересных режимов присутствуют тест емкости и замер внутреннего сопротивления. Последний не так точен, но общее представление дать может.

По второй ссылке новая версия Lii-500S

Электронная нагрузка-измеритель ZKE EBC-A20H

Оригинальная нагрузка-анализатор от известной компании. Помимо разряда с построением графиков, умеет корректно заряжать аккумуляторы и измерять внутреннее сопротивление. Ток разряда до 20А, а это значит, что можно делать тесты любых высокотоковых аккумуляторов 18650.

По второй ссылке альтернатива

Электронная нагрузка-измеритель Atorch DL24/P

По сравнению с предыдущим вариантом – очень бюджетный измеритель емкости. Может работать и как обычная нагрузка, но бонусом подсчет энергии. Заявленная мощность 180W и максимальный ток разряда 20А, но параметры немного завышены. Есть функция передачи показаний и графиков на смартфон. Очень интересная «игрушка».

По второй ссылке альтернатива, чуть больше заточенная под замер емкости

Зарядно-балансировочное устройство iCharger X8

Мощное и функциональное зарядно-балансировочное устройство от одного из лидеров рынка. Сам пользуюсь зарядным от этой же фирмы, только возможности у моего поскромнее. Сабж умеет корректно работать со всеми типами аккумуляторов, суммарная мощность 1100W, а максимальный ток разряда 30А. Отлично подойдет для тестов высокотоковых банок 21700.

Читайте также:  Зарядное устройство для аккумулятора автомобиля орион 320

На этом пока все. Если тема будет интересной, выложу вторую часть, с другими приборами: и более бюджетными, и более дорогими.

Источник

Внутреннее сопротивление батареек

Павел Маслобойников Сразу быка за рога, а потом «лирику».

«Оборудование» представлено на рисунке.
Все элементы покупные.
Тестер стоит порядка 450 рэ.
Лампочка 20 рэ.
Ну а батарейки (аккумуляторы) каждый покупает «по средствам».
У меня такие как на рисунке.

Методика измерения.
——————-
1. Измеряете напряжение на батарейке. Запоминаете результат. Например это было 1,45 В

2. Подключаете лампочку и измеряете напряжение под нагрузкой. Например это будет 1,44 В

3. вычитаете из первой «цифры» вторую и умножаете разность на 10

1,45в — 1,44в = 0,01в

0,01в умножим на 10 это будет 0,1 ОМА (!).

==============
Ну а теперь «лирика». для особо дотошных.

Весь фокус состоит в том, что лампочка с указанными параметрами при подключении к источнику напряжения 1,5 вольта отбирает из него ток порядка 100 мА.
И разброс тока в малой степени зависит от напряжения на источнике.
Грубо говоря, если напряжение на батарейке находится в разбросе от одного до полутора вольт, то можно смело утверждать, что ток через лампу будет ПРИМЕРНО постоянен.
И для лампочки МН6,3-0,22 ток составит порядка 100мА.
Это такое свойство у лампочки.
Лампочка работает как гиратор, т.е. меняет свое сопротивление, «стремясь» удержать ток на заданном уровне.

В результате измерения мы получили падение напряжения 0,01 Вольта.
Делим это напряжение (в вольтах) на ток (в амперах) и получаем сопротивление 0,1 (в Омах)

Если взять лампочку другого номинала, например МН6,3-0,3 (на 300 миллиАмпер) то мы НЕ получим результат в Омах.

===> А параметры МН6,3-0,22 таковы, что результат получится прямо в Омах.

—————-
Если имеется потребность измерить внутреннее сопротивление Литий-ионного элемента типа 18650, выдающего напряжение 4 вольта, то в качестве тестовой лампочки надо взять обычную автомобильную лампочку 12V 21W
Такая лампочка будет «забирать» от четырехвольтового источника ток величиной порядка 1 Ампера.
Это означает что разность показаний тестера (под нагрузкой и в холостом режиме) будет означать сопротивление прямо в Омах.

==============
Для особо дотошных поясняю особо.
Зависимость напряжения и тока через лампу связаны соотношением

U = Const * квадрат(I)

Для лампочки МН6,3-0,22 Const = 130.
Значит ток через лампу (6,3) при няпряжении на ней 1,3 вольта, будет равен 100 мА

Для лампочки 12V 21W Const = 3,9
Значит ток через лампу при напряжении на ней 4 вольта будет равен 1 ампер.

==================
вот такая простая методика с применением СТАНДАРТНЫХ комплектующих.
Смею заметить, что проблема измерения внутреннего сопротивления батарейки достаточно сложна сама по себе.
И мне приятно предложить метод ПРЕДЕЛЬНО ПРОСТОЙ, но, тем не менее, позволяющий решить весьма сложную ПРАКТИЧЕСКУЮ задачу.

Дело в том что внутреннее сопротивление источника напрямую связано с емкостью источника питания и со степенью деградации активного элемента в батарейке.
То есть задача достаточно сложная.

У Вас на фото показан аккумулятор(насколько я понимаю). И аккумулятор этот на 1.2 В. А аккумулятор на 1.2В не может(не должен) показывать 1.45 В. «Пальчиковая» батарейка. может, а аккумулятор нет.
Может, я ошибаюсь в чем-то.

Источник

Тестер батареек своими руками: простая идея для совместной сборки с ребенком

Какое множество старых, ненужных батареек накапливается в доме от телефонов, детских игрушек, пультов и других гаджетов. Казалось бы, они не годны к дальнейшему использованию и их надо выбрасывать.

Но так ли это на самом деле? Объясняю, как проверить в домашних условиях степень их зарядки и способность к работе.

Сделать это довольно просто, если есть готовый магазинный тестер. Например, очень хорошо себя зарекомендовал дешевый китайский прибор. Он отлично работает и быстро выдает результат.

А если нет под рукой такого девайса, но у вас неплохая голова, умелые руки, и вы не привыкли пасовать перед временными трудностями? Тогда вперед! Не торопитесь расставаться с батарейкой.

Ее надо проверить: она может еще послужить и даже выручить в аварийной ситуации.

Кстати, у вас есть прекрасная возможность приучить своего ребенка к “труду и обороне”, пообщаться с ним, прекрасно провести время за увлекательным и полезным занятием и разобрать, наконец, эти завалы из батареечного мусора.

Открываем семейный кружок «Очумелые ручки»

Рассмотрим очень интересный вариант простой разработки от опытного и любознательного умельца. Он позволит самостоятельно сконструировать тестер для всех видов гальванических элементов, рассчитанных на небольшое напряжение.

Читайте также:  Аккумулятор для шуруповерта обнинск

И совершить этот подвиг сможет даже обычный школьник под вашим руководством.

6 этапов сборки тестера своими руками

Шаг №1. Поиск и подготовка батареек

Соберите все ненужные батарейки (помощь вашего ребенка здесь очень уместна), кроме тех, что подтекли. Из них уже вылился электролит, они не пригодны. Тут уж ничего не поделаешь: только выбрасывать. Исправить это невозможно

Впрочем, и несколько действующих элементов тоже приготовьте: они вам понадобятся для тестирования.

Кроме того, будет интересно проверить только что купленные батарейки: как завод-изготовитель выполняет свои обязательства, на сколько реально его изделия соответствуют обещаниям.

Особенно все эти действия понравятся школьникам.

Шаг №2. Подготовка комплектующих деталей

Вы подбираете все необходимые составляющие для своего будущего самодельного проверочного устройства. К ним относятся:

  • измерительная головка. Кажется, это довольно сложно, а в действительности это просто микроамперметр. Его можно взять из старого телевизора, магнитофона, радиолы. Он там работал индикатором уровня записи или воспроизведения звука;
  • построечный резистор на 10 килоОм — это переменное сопротивление. Его вы тоже без труда найдете в старой радиоаппаратуре;
  • обычное сопротивление на 5 ом.
  • провода соединения, корпус для прибора или плата;
  • любой паяльник.

Шаг №3. Подготовка эталонных элементов

Найдите три батарейки, которые обладают различным запасом энергоресурса. Проверьте их цифровым мультиметром в режиме вольтметра (для несведущих: это универсальный прибор для определения величины напряжения, силы тока, сопротивления. Его можно одолжить у электриков).

Батарейки должны иметь номиналы напряжения:

· первая (новая полностью заряженная) — около 1,6 вольта;

· вторая (подсевшая) — примерно 1,2-1,3 В;

· третья (практически совсем разрядившаяся) — 0,9÷1.

Шаг №4. Подготовка микроамперметра индикатора к тестированию

· аккуратно разобрать корпус измерительного прибора;

· удалить его собственную шкалу или наклеить на нее полоску чистой, белой бумаги.

Шаг №5. Пайка электронной схемы тестера батареек

Собираем схему обычного вольтметра с подстроечным резистором.

Основное ее достоинство: она не имеет источников питания. Все части соединяются пайкой на плате. Представьте, какая это будет радость для мальчишки: соединять, паять, подключать все своими руками.

Шаг №6. Наладка тестера

Теперь будем настраивать наш прибор для каждого гальванического элемента за пять этапов:

  • Подключить самую мощную батарейку и с помощью резистора добиться наибольшего отклонения стрелки на измерительной головке. Отметить ее положение на шкале полоской зеленого цвета.
  • Затем подсоединяется вторая батарейка. Максимальное отклонение стрелки прибора помечаем желтым маркером.
  • Коммутируем третий элемент. Соответственно, красным цветом надо пометить показание стрелки от разряженного элемента до 0,9÷1 вольта.
  • Закрашиваем зеленым цветом первый сектор шкалы от зеленой до желтой полоски, желтым — второй, красным — оставшуюся часть. Он относится к показаниям незаряженной батарейки.
  • Собираем корпус микроамперметра.

Прибор готов. Мы молодцы! Заодно совместно с ребенком немного откорректировали наши знания по физике.

А теперь самый интересный момент: проверка наших батареек на пригодность.

К клеммам подключаем каждую проблемную батарейку и делаем выводы о ее работоспособности. Вот только сейчас вы можете смело сдавать негодные элементы в утиль.

Размеры созданного вами тестера будут зависеть, в основном только от величины измерительного прибора. Выходы от него “+” и “-” это коротенькие гибкие проводки с наконечниками.

Для отличия их удобно подписать несмываемым маркером или выбрать провода с различной по цвету изоляцией, например, плюс — красного цвета. Некоторые умельцы просто завязывают узелок на плюсовом конце. Тут уже как ваша фантазия подскажет.

Главное: вы собрали нужную вещь — тестер для батареек своими руками!

Представьте гордость вашего ребенка, когда он со знанием дела будет проверять батарейки у своих товарищей в школе и гордо рассказывать, что это они с отцом создали такой замечательный прибор.

Весь это процесс можете посмотреть в видеоролике владельца Электроника начинающим.

Эту статью мне предоставила для публикации копирайтер Юлия Хмелькова. Сделать у нее заказ на написание авторского текста вы можете в группе Вконтакте. Ее страничка https://vk.com/id551472626 Написать ей сообщение можно на электронный адрес 130939@mail.ru

Однако понять физические процессы этой проверки призвана моя статья на блоге электрика « Как проверить батарейку мультиметром ». В ней я подробно разобрал всю технологию. Приглашаю прочитать и ознакомиться.

Кстати, если у вас остались какие-то вопросы или считаете необходимым дополнить мою информацию, то воспользуйтесь разделом комментариев. Надеюсь, что наш диалог будет полезен моим последующим читателям и подписчикам.

У вас сейчас прекрасная возможность пополнить их число.

Источник