Cómo medir la capacidad de la batería: una forma sencilla y precisa

Para medir la capacidad de una batería hay que descargarla utilizando una resistencia o cualquier otra carga hasta que la tensión caiga al valor mínimo, y registrar la corriente y la tensión a través de la carga durante el proceso de descarga. A continuación, construye un gráfico con los datos recogidos, y la capacidad de una batería se puede calcular a partir de estos datos. Pero aquí hay un problema: durante el proceso de descarga, la corriente a través de la resistencia de carga disminuye, por lo que tendremos que integrar los datos en el tiempo, por lo que este método no es preciso.

Pero si descargamos la batería a través de una fuente de corriente, entonces podemos averiguar la capacidad de la batería con mucha más facilidad y precisión. Pero aquí está el otro problema: la tensión a través de una batería (1,2…3,7 V) no es suficiente para alimentar la fuente de corriente. Este problema puede resolverse utilizando una fuente de tensión adicional.

El esquema del circuito utilizado para la medición de la capacidad de la batería se muestra en la fig. 1. Aquí podemos ver que la batería a probar V1 está conectada en serie con la fuente de corriente (la fuente de corriente se basa en el regulador de tensión LM7805 y la resistencia R1) y con la otra fuente de tensión V2. Obsérvese la polaridad de V1 y V2: al estar conectadas en serie, su tensión resumida es suficiente para alimentar la fuente de corriente. La tensión mínima de funcionamiento de la fuente de corriente es de 7 voltios (5 V es la tensión a la salida del LM7805, a través de la resistencia R1, y 2 V es la tensión mínima de funcionamiento entre la entrada y la salida del LM7805). La tensión resumida de V1 y V2 no es inferior a 9 V, es más que la tensión de funcionamiento de la fuente de corriente.

En lugar de LM7805 puede utilizar cualquier otro regulador de tensión, por ejemplo, LM317 (su tensión de salida es de 1,25 V y la tensión mínima de caída es de 3 V). En este caso la tensión de funcionamiento de la fuente de corriente es de 4,25 V, por lo que podemos utilizar la fuente de alimentación V2 con tensión de 5 V. Con el LM317 la corriente se puede calcular con esta fórmula I = 1,25/R1.

Entonces, por ejemplo, para la corriente de descarga de 100 mA el valor de R1 es de alrededor de 12,5 Ω.

Cómo medir la capacidad de la batería

En un principio, se debe igualar el valor de la resistencia R1 para establecer la corriente de descarga deseable. En la mayoría de los casos la corriente de descarga es igual a la corriente de funcionamiento de la batería. Tenga en cuenta que algunos reguladores de tensión LM7805 y otros pueden consumir una corriente adicional de 2…8 mA, por lo que es mejor comprobar la corriente utilizando un amperímetro. Después, conecte la batería completamente cargada a la placa de circuito, encienda el interruptor SA1 y anote la hora. Observa la lectura del voltímetro (PV1). Cuando la tensión de la batería alcance un valor mínimo, apague el interruptor SA1 y anote de nuevo el tiempo. Recuerde que una descarga profunda puede acortar la vida útil de la batería o dañarla.

Multiplicando la corriente de descarga (en amperios) por el tiempo de descarga (en horas) podemos calcular la capacidad de la batería (en amperios por hora):

C = I * t

La tensión mínima de la batería es diferente para los distintos tipos de batería. Por ejemplo, para la batería de níquel-cadmio (NiCd) la tensión mínima es de 1,0 V, para la batería de níquel-hidruro metálico (NiMH) – 1,1 V, para la batería de iones de litio Li-ion) – 2,5…3,0 V. Para cada modelo específico de batería este parámetro puede variar, así que compruebe la documentación de una batería.

Consideremos un ejemplo práctico de cómo medir la capacidad de la batería.

Medición de la capacidad de la batería NB-11L

La batería NB-11L (ver fig. 2.) fue comprada en DealeXtreme por 3,7 dólares (SKU: 169532). La marca es desconocida. Su capacidad marcada es de 750 mAh. Pero la descripción del artículo en el sitio muestra sólo 650 mAh. ¿Cuál es la capacidad real de esta batería?

Necesitamos dos contactos para conectar los cables a la batería. Vamos a hacerlos con clips. Dobla los clips como se muestra en la fig. 3 y conéctalos a los terminales «+» y «-» de la batería (ver fig. 4). Hay que tener mucho cuidado para evitar el cortocircuito, porque puede dañar la batería. Es mejor aislar los clips, y dejar sólo las puntas expuestas.

Para la medición de la capacidad de la batería NB-11L, la corriente de descarga se fijó en 100 mA. Esto significa que el valor de R1 está un poco por encima de 50 ohmios. La potencia disipada a través de la resistencia R1 se puede calcular con esta fórmula P = V2/R1, donde V es la tensión a través de R1. En nuestro caso P=52/50=0,5 W. El regulador de tensión LM7805 debe utilizarse con un disipador de calor. Si no hay ningún disipador de calor adecuado, se puede utilizar un vaso de agua fría como disipador de calor – simplemente sumerja el LM7805 en el agua, pero mantenga los pines por encima del nivel del agua (en el caso del paquete TO-220).

Después de instalar la batería NB-11L completamente cargada en la placa de circuito impreso de prueba y cerrar el interruptor SA1, se registró la tensión a través de la batería cada 30 minutos utilizando el voltímetro PV1. Después, se dibujó el gráfico de descarga (véase la Fig. 5).

Fig. 5. Tensión a través de la batería NB-11L en el proceso de descarga por la corriente de 100 mA.

De la gráfica mostrada en la Fig. 5. podemos ver que se necesitaron casi 5 horas (a la corriente de 0,1 A) para que la tensión a través de la batería bajara a 3 voltios. Al final la tensión de descarga disminuye más rápidamente. Ahora podemos calcular la capacidad de la batería:

C = I * t = 0,1 * 5 = 0,5 A = 500 mA*h.

Así que la capacidad real de la batería NB-11L de marca desconocida es 1,5 veces menor que su capacidad marcada.

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