Hoe de capaciteit van een batterij meten: een eenvoudige en nauwkeurige manier

Om de capaciteit van een batterij te meten moet men de batterij met een weerstand of een andere belasting ontladen tot de spanning tot de minimumwaarde daalt, en de stroom en de spanning over de belasting tijdens het ontladingsproces registreren. Maak vervolgens een grafiek van de verzamelde gegevens, en de capaciteit van een batterij kan uit deze gegevens worden berekend. Maar er is een probleem – tijdens het ontladingsproces daalt de stroom over de belastingsweerstand, daarom moeten we de gegevens in de tijd integreren, zodat deze methode niet nauwkeurig is.

Maar als we de batterij ontladen met een stroombron, kunnen we de capaciteit van de batterij veel gemakkelijker en nauwkeuriger te weten komen. Maar hier doet zich een ander probleem voor: de spanning over een batterij (1,2…3,7 V) is niet voldoende om de stroombron van stroom te voorzien. Dit probleem kan worden opgelost door een extra spanningsbron te gebruiken.

Het schakelschema dat voor de meting van de batterijcapaciteit wordt gebruikt, is afgebeeld in fig. 1. Hier zien we dat de te testen batterij V1 in serie is geschakeld met de stroombron (de stroombron is gebaseerd op de spanningsregelaar LM7805 en weerstand R1) en met de andere spanningsbron V2. Let op de polariteit van V1 en V2: omdat zij in serie zijn geschakeld, is hun samengestelde spanning voldoende om de stroombron van stroom te voorzien. De minimale bedrijfsspanning van de stroombron is 7 V (5 V is de spanning aan de uitgang van de LM7805, over de weerstand R1, en 2 V is de minimale bedrijfsspanning tussen ingang en uitgang van de LM7805). De samengestelde spanning van V1 en V2 is niet minder dan 9 V, het is meer dan de bedrijfsspanning van de stroombron.

In plaats van LM7805 kunt u een andere spanningsregelaar gebruiken, bijvoorbeeld LM317 (zijn uitgangsspanning is 1,25 V en de minimale uitvalspanning is 3 V). In dit geval is de bedrijfsspanning van de stroombron 4,25 V, zodat we de stroombron V2 met een spanning van 5 V kunnen gebruiken. Met LM317 kan de stroom worden berekend met deze formule: I = 1,25/R1.

Dan is bijvoorbeeld voor de ontlaadstroom van 100 mA de waarde van R1 ongeveer 12,5 Ω.

Hoe de capaciteit van de batterij te meten

In het begin moet de waarde van weerstand R1 worden afgestemd op de gewenste ontlaadstroom. In de meeste gevallen is de ontlaadstroom gelijk aan de bedrijfsstroom van de batterij. Merk op dat sommige spanningsregelaars LM7805 en andere een extra stroom van 2…8 mA kunnen verbruiken, dus het is beter om de stroom met een ampèremeter te controleren. Sluit daarna een volledig geladen batterij aan op de printplaat, zet schakelaar SA1 aan en noteer de tijd. Let op de aflezing van de voltmeter (PV1). Wanneer de accuspanning een minimumwaarde bereikt, zet u schakelaar SA1 uit en noteert u opnieuw de tijd. Vergeet niet dat diepontlading de levensduur van de batterij kan verkorten of de batterij kan beschadigen!

Door de ontlaadstroom (in ampère) te vermenigvuldigen met de ontlaadtijd (in uren) kunnen we de capaciteit van de batterij berekenen (in ampère per uur):

C = I * t

De minimale batterijspanning is verschillend voor verschillende soorten batterijen. Bijvoorbeeld, voor Nikkel-cadmium batterij (NiCd) is een minimum spanning 1,0 V, voor Nikkel-metaal hydride batterij (NiMH) – 1,1 V, voor Lithium-ion batterij Li-ion) – 2,5…3,0 V. Voor elk specifiek model batterij kan deze parameter verschillen, dus controleer de documentatie van een batterij.

Laten we een praktisch voorbeeld beschouwen hoe de capaciteit van de batterij te meten.

Capaciteitsmeting van de batterij NB-11L

De batterij NB-11L (zie fig. 2.) werd gekocht bij DealeXtreme voor 3,7 dollar (SKU: 169532). Het merk is onbekend. De aangegeven capaciteit is 750 mAh. Maar de artikelomschrijving op de site geeft slechts 650 mAh aan. Wat is de werkelijke capaciteit van deze batterij?

We hebben twee contacten nodig om de draden met de batterij te verbinden. Laten we ze maken van paperclips. Buig paperclips zoals in fig. 3 en verbind ze met de “+” en “-” accupolen (zie fig. 4.). Je moet heel voorzichtig zijn om kortsluiting te voorkomen, want dat kan de batterij beschadigen. Het is beter om de clips te isoleren en alleen de uiteinden bloot te laten.

Voor de capaciteitsmeting van de batterij NB-11L werd de ontlaadstroom ingesteld op 100 mA. Dit betekent dat de waarde van R1 net iets boven de 50 Ohm ligt. De vermogensdissipatie over de weerstand R1 kan worden berekend met deze formule: P = V2/R1, waarbij V de spanning over R1 is. In ons geval is P=52/50=0,5 W. Spanningsregelaar LM7805 moet worden gebruikt met een koellichaam. Als er geen geschikt koellichaam in de buurt is, kan een glas koud water als koellichaam worden gebruikt – dompel de LM7805 gewoon in het water, maar houd de pennen boven het waterniveau (in geval van TO-220 pakket).

Nadat de volledig opgeladen batterij NB-11L in de testprintplaat was geplaatst en de schakelaar SA1 was gesloten, werd de spanning over de batterij om de 30 minuten gemeten met de voltmeter PV1. Daarna werd de ontladingsgrafiek getekend (zie fig. 5).

Fig. 5. Spanning over de batterij NB-11L tijdens het ontladingsproces bij een stroom van 100 mA.

Uit de grafiek in Fig. 5. kunnen we afleiden dat het bijna 5 uur duurde (bij een stroom van 0,1 A) voordat de spanning over de batterij was gedaald tot 3 Volt. Aan het eind neemt de ontlaadspanning sneller af. Nu kunnen we de capaciteit van de batterij berekenen:

C = I * t = 0.1 * 5 = 0.5 A = 500 mA*h.

Dus de werkelijke capaciteit van de batterij NB-11L van onbekend merk is 1.5 maal minder dan de aangegeven capaciteit.

Terug