Jak zmierzyć pojemność akumulatora: prosty i dokładny sposób
On 23 stycznia, 2022 by adminAby zmierzyć pojemność akumulatora należy rozładować akumulator za pomocą rezystora lub innego obciążenia, aż napięcie spadnie do minimalnej wartości, i rejestrować prąd i napięcie przez obciążenie podczas procesu rozładowywania. Następnie na podstawie zebranych danych sporządzić wykres, z którego można obliczyć pojemność akumulatora. Ale tu jest problem – podczas procesu rozładowywania prąd przez rezystor obciążenia spada, dlatego będziemy musieli integrować dane w czasie, więc ta metoda nie jest dokładna.
Ale jeśli będziemy rozładowywać baterię przez źródło prądu, wtedy możemy dowiedzieć się o pojemności baterii znacznie łatwiej i dokładniej. Ale tu pojawia się kolejny problem: napięcie na baterii (1,2…3,7 V) nie jest wystarczające do zasilania źródła prądu. Problem ten można rozwiązać stosując dodatkowe źródło napięcia.
Fig. 1. Schemat obwodu służącego do pomiaru pojemności baterii
V1 – badane ogniwo lub bateria;
V2 – wtórne źródło napięcia (np. źródło zasilania oparte na układzie scalonym 7809 lub podobnym), musi ono dostarczać prąd większy od prądu rozładowania ;
PV1 – woltomierz;
LM7805 i R1 – źródło prądowe;
VD1 – dioda zabezpieczająca 1N4004 (dla prądów mniejszych niż 1 A).
Schemat układu wykorzystywanego do pomiaru pojemności akumulatora pokazano na rys. 1. Widzimy tu, że badana bateria V1 jest połączona szeregowo ze źródłem prądowym (źródło prądowe oparte jest na regulatorze napięcia LM7805 i rezystorze R1) oraz z drugim źródłem napięcia V2. Zwróć uwagę na biegunowość V1 i V2: ponieważ są one połączone szeregowo, dlatego ich sumaryczne napięcie jest wystarczające do zasilenia źródła prądowego. Minimalne napięcie robocze źródła prądowego wynosi 7 V (5 V to napięcie na wyjściu LM7805, przez rezystor R1, a 2 V to minimalne napięcie robocze między wejściem a wyjściem LM7805). Sumaryczne napięcie V1 i V2 nie jest mniejsze niż 9 V, jest to więcej niż napięcie robocze źródła prądowego.
Zamiast LM7805 można użyć dowolnego innego regulatora napięcia, na przykład LM317 (jego napięcie wyjściowe wynosi 1,25 V, a minimalne napięcie dropout wynosi 3 V). W tym przypadku napięcie robocze źródła prądowego wynosi 4,25 V, więc możemy użyć źródła zasilania V2 o napięciu 5 V. W przypadku LM317 prąd można obliczyć z następującego wzoru: I = 1,25/R1.
Wtedy na przykład dla prądu rozładowania 100 mA wartość R1 wynosi około 12,5 Ω.
Jak zmierzyć pojemność akumulatora
Na początku należy dopasować wartość rezystora R1 do ustawienia pożądanego prądu rozładowania. W większości przypadków prąd rozładowania jest równy prądowi pracy akumulatora. Należy pamiętać, że niektóre regulatory napięcia LM7805 i inne mogą pobierać dodatkowy prąd o wartości 2…8 mA, dlatego lepiej sprawdzić prąd za pomocą amperomierza. Następnie podłącz w pełni naładowaną baterię do płytki, włącz przełącznik SA1 i zanotuj czas. Obserwuj wskazania woltomierza (PV1). Gdy napięcie akumulatora osiągnie wartość minimalną, wyłącz wyłącznik SA1 i ponownie zanotuj czas. Pamiętaj, że głębokie rozładowanie może skrócić żywotność baterii lub ją uszkodzić!
Mnożąc prąd rozładowania (w amperach) przez czas rozładowania (w godzinach) możemy obliczyć pojemność baterii (w amperach na godzinę):
C = I * t
Minimalne napięcie baterii jest różne dla różnych typów baterii. Na przykład dla akumulatora niklowo-kadmowego (NiCd) minimalne napięcie wynosi 1,0 V, dla akumulatora niklowo-wodorkowego (NiMH) – 1,1 V, dla akumulatora litowo-jonowego (Li-ion) – 2,5…3,0 V. Dla każdego konkretnego modelu akumulatora parametr ten może się różnić, dlatego należy sprawdzić dokumentację akumulatora.
Rozważmy praktyczny przykład, jak zmierzyć pojemność akumulatora.
Pomiar pojemności akumulatora NB-11L
Akumulator NB-11L (patrz rys. 2.) został zakupiony w firmie DealeXtreme za 3,7 dolara (SKU: 169532). Marka jest nieznana. Jego oznaczona pojemność to 750 mAh. Ale opis przedmiotu na stronie pokazuje tylko 650 mAh. Jaka jest rzeczywista pojemność tego akumulatora?
Fig. 2. Akumulator Li-ion NB-11L nieznanej marki o oznaczonej pojemności 750 mA*h
|
Pasuje do CAN.NB-11L |
|
Potrzebujemy dwóch styków, aby podłączyć przewody do baterii. Zróbmy je z papierowych spinaczy. Zaginamy spinacze jak na rys. 3 i podłączamy do zacisków „+” i „-” akumulatora (patrz rys. 4.). Musisz być bardzo ostrożny, aby uniknąć zwarcia, ponieważ może ono uszkodzić baterię. Lepiej jest odizolować klipsy i zostawić odsłonięte tylko końcówki.
|
Fig. 3. Styki DIY służące do podłączenia |
Fig. 4. Styki DIY |
Do pomiaru pojemności akumulatora NB-11L prąd rozładowania ustawiono na 100 mA. Oznacza to, że wartość R1 jest nieco większa od 50 Ohm. Rozpraszanie mocy przez rezystor R1 można obliczyć z następującego wzoru: P = V2/R1, gdzie V to napięcie na R1. W naszym przypadku P=52/50=0,5 W. Regulator napięcia LM7805 musi być używany z radiatorem. Jeśli w pobliżu nie ma żadnego odpowiedniego radiatora, można użyć szklanki zimnej wody jako radiatora – wystarczy zanurzyć LM7805 w wodzie, ale trzymać styki powyżej poziomu wody (w przypadku pakietu TO-220).
Po zainstalowaniu w pełni naładowanego akumulatora NB-11L w płytce testowej i zamknięciu przełącznika SA1, napięcia na akumulatorze były rejestrowane co 30 minut za pomocą woltomierza PV1. Następnie sporządzono wykres rozładowania (patrz rys. 5).
Rys. 5. Napięcie na akumulatorze NB-11L w procesie rozładowywania prądem 100 mA.
Z wykresu przedstawionego na Rys. 5. wynika, że potrzeba było prawie 5 godzin (przy prądzie 0,1 A), aby napięcie na akumulatorze spadło do 3 V. Pod koniec rozładowywania napięcie spada. Pod koniec napięcie rozładowania maleje szybciej. Teraz możemy obliczyć pojemność akumulatora:
C = I * t = 0,1 * 5 = 0,5 A = 500 mA*h.
Więc rzeczywista pojemność akumulatora NB-11L nieznanej marki jest 1,5 raza mniejsza od jego oznaczonej pojemności.
Dodaj komentarz