Jak změřit kapacitu baterie: jednoduchý a přesný způsob
On 23 ledna, 2022 by adminK měření kapacity baterie je třeba baterii vybít pomocí rezistoru nebo jiné zátěže, dokud napětí neklesne na minimální hodnotu, a během vybíjení zaznamenat proud a napětí na zátěži. Poté z nasbíraných údajů sestavte graf, z něhož lze vypočítat kapacitu baterie. Zde však nastává problém – během procesu vybíjení proud přes zátěžový rezistor klesá, proto budeme muset údaje integrovat v čase, takže tato metoda není přesná.
Pokud však budeme baterii vybíjet přes zdroj proudu, pak můžeme kapacitu baterie zjistit mnohem snadněji a přesněji. Zde je však další problém: napětí na baterii (1,2…3,7 V) nestačí k napájení proudového zdroje. Tento problém lze vyřešit použitím přídavného zdroje napětí.
Obr. 1. V tomto případě je nutné použít přídavný zdroj napětí. Schéma zapojení používané k měření kapacity baterie
V1 – testovaný článek nebo baterie;
V2 – sekundární zdroj napětí (např. zdroj založený na IC 7809 nebo podobném), musí poskytovat proud vyšší než vybíjecí proud ;
PV1 – voltmetr;
LM7805 a R1 – zdroj proudu;
VD1 – ochranná dioda 1N4004 (pro proudy menší než 1 A).
Schéma zapojení používané pro měření kapacity baterie je znázorněno na obr. 1. Zde vidíme, že testovaná baterie V1 je zapojena do série s proudovým zdrojem (proudový zdroj je založen na regulátoru napětí LM7805 a rezistoru R1) a s dalším zdrojem napětí V2. Všimněte si polarity V1 a V2: protože jsou zapojeny do série, proto jejich souhrnné napětí stačí k napájení proudového zdroje. Minimální provozní napětí zdroje proudu je 7 V (5 V je napětí na výstupu LM7805, přes rezistor R1, a 2 V je minimální provozní napětí mezi vstupem a výstupem LM7805). Součet napětí V1 a V2 není menší než 9 V, je větší než provozní napětí zdroje proudu.
Místo LM7805 můžete použít jakýkoli jiný regulátor napětí, například LM317 (jeho výstupní napětí je 1,25 V a minimální úbytek napětí je 3 V). V tomto případě je pracovní napětí zdroje proudu 4,25 V, takže můžeme použít zdroj V2 s napětím 5 V. U LM317 lze proud vypočítat podle tohoto vzorce: I = 1,25/R1.
Tedy například pro vybíjecí proud 100 mA je hodnota R1 přibližně 12,5 Ω.
Jak změřit kapacitu baterie
Na začátku přizpůsobte hodnotu rezistoru R1 nastavení žádoucího vybíjecího proudu. Ve většině případů je vybíjecí proud roven provoznímu proudu baterie. Upozorňujeme, že některé regulátory napětí LM7805 a další mohou spotřebovávat další proud 2…8 mA, proto je lepší zkontrolovat proud pomocí ampérmetru. Poté připojte plně nabitou baterii k desce plošných spojů, zapněte spínač SA1 a zaznamenejte čas. Sledujte údaj voltmetru (PV1). Jakmile napětí baterie dosáhne minimální hodnoty, vypněte spínač SA1 a opět zaznamenejte čas. Nezapomeňte, že hluboké vybíjení může zkrátit životnost baterie nebo ji poškodit!“
Vynásobením vybíjecího proudu (v ampérech) dobou vybíjení (v hodinách) můžeme vypočítat kapacitu baterie (v ampérech za hodinu):
C = I * t
Minimální napětí baterie je pro různé typy baterií různé. Například pro nikl-kadmiovou baterii (NiCd) je minimální napětí 1,0 V, pro nikl-metalhydridovou baterii (NiMH) – 1,1 V, pro lithium-iontovou baterii Li-ion) – 2,5…3,0 V. U každého konkrétního modelu baterie se tento parametr může lišit, proto se podívejte do dokumentace k baterii.
Podívejme se na praktický příklad, jak změřit kapacitu baterie.
Měření kapacity baterie NB-11L
Baterie NB-11L (viz obr. 2.) byla zakoupena u společnosti DealeXtreme za 3,7 dolaru (SKU: 169532). Značka je neznámá. Její vyznačená kapacita je 750 mAh. V popisu položky na webu je však uvedeno pouze 650 mAh. Jaká je skutečná kapacita této baterie?“
Obr. 2: Jaká je skutečná kapacita této baterie? Li-ion baterie NB-11L neznámé značky s vyznačenou kapacitou 750 mA*h
|
Vhodná pro CAN.NB-11L |
|
Pro připojení vodičů k baterii potřebujeme dva kontakty. Vyrobíme je z kancelářských sponek. Ohněte papírové sponky podle obr. 3 a připojte je ke svorkám „+“ a „-“ baterie (viz obr. 4.). Musíte být velmi opatrní, aby nedošlo ke zkratu, protože může dojít k poškození baterie. Je lepší svorky izolovat a nechat odkryté pouze špičky.
|
Obr. 3. Kontakty pro kutily sloužící k připojení |
Obr. 4. Kontakty DIY |
Pro měření kapacity baterie NB-11L byl vybíjecí proud nastaven na 100 mA. To znamená, že hodnota R1 je jen o málo vyšší než 50 ohmů. Rozptylový výkon na rezistoru R1 lze vypočítat podle tohoto vzorce: P = V2/R1, kde V je napětí na R1. V našem případě P=52/50=0,5 W. Regulátor napětí LM7805 musí být použit s chladičem. Pokud není v okolí žádný vhodný chladič, lze jako chladič použít sklenici studené vody – stačí ponořit LM7805 do vody, ale vývody udržovat nad hladinou vody (v případě pouzdra TO-220).
Po instalaci plně nabité baterie NB-11L do zkušební desky a sepnutí spínače SA1 bylo každých 30 minut pomocí voltmetru PV1 zaznamenáno napětí na baterii. Poté byl vykreslen graf vybíjení (viz obr. 5).
Obr. 5. Napětí na akumulátoru NB-11L při vybíjení proudem 100 mA.
Z grafu znázorněného na obr. 5. je patrné, že trvalo téměř 5 hodin (při proudu 0,1 A), než napětí na akumulátoru kleslo na 3 volty. Na konci vybíjení napětí klesá rychleji. Nyní můžeme vypočítat kapacitu baterie:
C = I * t = 0,1 * 5 = 0,5 A = 500 mA*h.
Skutečná kapacita baterie NB-11L neznámé značky je tedy 1,5krát menší, než je její vyznačená kapacita.
ZPĚT
.
Napsat komentář