Простой тестер ёмкости аккумуляторов на Arduino

[@kuld]

А зачем реле? Оно управляется через транзисторный ключ, берем транзистор помощнее и вкл/выкл нагрузку им.

[@Javian]

и лучше не использовать биполярный транзистор.

[@unnk2004]

Первая и основная причина — не было достаточно мощного транзистора, но было реле. Вторая — придется учитывать потери в тр-ре, что скажется на точности (хотя, может и не существенно).

[@ploop]

Сопротивление некоторых полевиков меньше сопротивления контактов реле, хотя заморачиваться не стоит, можно взять любой.

[@unnk2004]

На тот момент у меня были только полевики на 600В из компьютерного БП. А сопротивление там ой-ой. Да и пороговое напряжение открытия высокое. Это уже потом я выпаял подходящие из материнской платы. Не вижу принципиальной разницы между реле и полевиком в данном применении.

[@ToSHiC]

У многих типов аккумуляторов есть особенность: чем больше разрядный ток, тем меньше ёмкость. Т.к. телефон практически никогда не выедает 1 ампер из батареи, её ёмкость при использовании в телефоне больше измеренной вами. Попробуйте увеличить сопротивление в 2 раза и измерить ёмкость ещё раз.

[@ploop]

Это обусловлено внутренним сопротивлением. Которое, кстати, тоже просто измерить, измеряя напряжение под нагрузкой и без.

[@ToSHiC]

Подозреваю, что ещё и химия замешана.

[@unnk2004]

Вы правы. Но для Li-Ion аккумуляторов этот эффект выражен слабо. Здесь можно увидеть графики разряда АКБ Panasonic различными токами (нижний правый график). Результирующая емкость меняется не сильно. Я использовал меньший ток для разряда — результат одинаковый, но ждать дольше.

[@Javian]

График для новых. Сильно б/у аккумуляторы имеют заметное внутреннее сопротивление.

[@Firz]

Более того, для каждого типа химии, серии и производителя свои характеристики. Которые они и указывают из-за относительно большой разницы друг между другом.

[@Firz]

Добавлю. Более того, принято измерять емкость аккумуляторов при разряде токами 0.2С (где это возможно, конечно). В случае же замеров, у автора токи были ~0.5С.
p.s. Собственно, японцы и свинцовые автомобильные аккумуляторы так же измеряют, по-этому то, что у нас замеряется при токах 0.05С и маркируется как 70Ah, у японцев замеряется при токах 0.2С и маркируется 50Ah.

[@unnk2004]

Постараюсь еще раз повторить измерение током 0.2С, стало интересно на сколько велика будет разница.

[@Firz]

Кстати говоря, с чисто практической точки зрения, более правильным(на мой взгляд) мне кажется метод измерения с поддержанием постоянной мощности, нежели тока. Имитация реальной нагрузки, реального устройства, которое при падении напряжения на аккумуляторе наоборот увеличит потребляемый ток, чтобы все так же потреблять необходимую мощность.

[@ploop]

Но стоит учесть, что спираль нагревается, а сопротивление нихрома довольно сильно зависит от температуры

Купите кантал (фехраль), найти можно в магазинах, продающих электронные сигареты и расходники к ним. ТКС этого сплава очень мал, не повлияет на измерения.

[@REPISOT]

А еще лучше шунт и усилитель тока шунта типа INA194 или сразу готовый модуль из Китая.

[@Alexeyslav]

А я для этой цели использовал мультиметр с возможностью записи измерений. Отключения, правда, не было но у него есть режим задания границ при выходе измеряемой величины за пределы которых прибор начинает пищать.
Сейчас посмотрел сколько стоит этот прибор и ужаснулся. Ардуинка выйдет дешевле, даже пожалуй сотня ардуинок.
Проблема еще кстати в том что даже сопротивление соединяющих проводов влияет на результат — напряжение на низкоомном резисторе и на клеммах аккумулятора может ощутимо отличаться. Как дальнейшее развитие можно заменить все-таки реле на полевик и для каждой точки делать два измерения — под током и ЭДС батареи, отключая кратковременно разрядный резистор.

Кстати, для усреднения можно было использовать метод скользящего окна — гораздо проще в реализации чем сортировка.

[@unnk2004]

Спасибо за совет. Да, при использовании полевика вкупе с небольшим LC-фильром можно с помощью ШИМ той же ардуинки изменять ток разряда. Я уже в матлабе реализовал рабочую модель. Теперь дело за железом.

[@unnk2004]

По вашей наводке нашел вот такой метод фильтрации:

output[i] = alpha*input[i] + (1-alpha)*output[i-1]

0<=alpha<=1

Кажется, это не совсем метод скользящего окна, но только что попробовал — работает тоже отлично. А главное реализуется в одну строку. Так что спасибо еще раз за совет.

[@Alexeyslav]

Это простое усреднение, классика при alpha = 0.5
Скользящее окно — это усреднение N последних результатов измерений на каждом шаге измерения. Очень удобно когда N кратно степени двойки, достаточно сумму сдвинуть на соответствующее количество бит.

[@ssg1712]

В качестве нагрузки с постоянным током можно использовать вот такую штуку:

[@unnk2004]

Скажу честно, целиком видео не посмотрел, но успел понять что речь идет о поддержании тока на постоянном уровне с высокой точностью? В данном случае, как мне кажется, важнее точно измерять ток, нежели поддерживать. Сейчас отлаживаю такую схему в матлабе:

Можно задавать ток изменяя ширину импульсов. Ну, а для измерения придется шунт все же заказать.

[@ploop]

Ну, вообще, методов измерения ёмкости существует три: разряд постоянным током, постоянной мощностью, и постоянным сопротивлением (ваш). И все они дадут немного различающиеся результаты, и различие тем сильнее, чем выше средний разрядный ток выбрать.

[@kumbr_87]

Нет, unnk2004, вы не правы, напряжение литиевого аккумулятора в процессе разряда падает процентов на 20, соответственно и ток будет по мере разряда в вашей реализации падать на 20%, на практике же устройства обычно оснащаются стабилизатором напряжения, который делает из диапазона 4.2-3.5В например постоянное напряжение 3.3В от которого уже питается устройство. Если это устройство идеологически правильное и оснащено импульсным преобразователем напряжения с высоким КПД то по мере разряда аккумулятора (понижении напряжения), ток потребляемый преобразователем напряжения будет возрастать дабы обеспечить на выходе постоянную мощность.

Более того, помимо указанных в посте ploop трех способов есть еще один метод, когда тестируют емкость непосредственно для определенного типа устройств и емкость выражается не в привычных А*ч, а например во времени прослушивания музыки, интернет серфинга, просмотра видео, или например количество кадров на одном заряде. По поводу первых примеров ничего не скажу, но для определения количества кадров на одном заряде есть стандарты CIPA. В стандарте описывается что то вроде — включили фотоаппарат на 30 секунд с настройками по умолчанию, сделали кадр, выключили, потом повторили тоже самое со вспышкой максимальной мощности, данные указаны для примера, но суть думаю понятна.

P.S. не разряжайте литий до 2.5В, это сильно убивает ресурс батареи.

[@unnk2004]

Спасибо за комментарий.

На практике интересующее меня устройство — смартфон. Когда он просто лежит, потребление тока мизерное. Когда я играю в тяжелую игрушку на максимальной яркости, потребление тока максимальное. Поэтому говорить о равномерно возрастающем токе по мере разрада АКБ здесь не приходится.

Понятно, что емкость можно выразить в чем угодно: мАч, Вч, минутах, кадрах, мБ и т.д. Я не ставил перед собой задачи разработки оптимального метода нормирования емкости аккумуляторов, а хотел лишь проверить соответствие остаточной емкости АКБ значению, указанному производителем. А производитель, как мы знаем, измеряет её с помощью разряда постоянным током. Действительно, в моем случае ток не был постоянным, но измерения показали, что изменение его на 20-30% не приводят к существенной ошибке. Это видно также на кривых в спецификации на АКБ.

P.S. По поводу глубокого разряда в курсе, но это однократное измерение.

[@HWman]

Люблю видосы Давида Джонса, может потому что он есть такой какой есть, не старается быть как-то лучше на камеру.

[@Speccyfan]

Serial.print(«s»);
Serial.print(" ");
Serial.print(«V»);
Serial.print(" ");
Serial.print(«mA»);
Serial.print(" ");
Serial.print(«mAh»);
Serial.print(" ");
Serial.print(«Wh»);
Serial.print(" ");
Serial.println(«Vcc»);

Я бы так написал:
Serial.println(F(«s V mA mAh Wh Vcc»));

[@unnk2004]

Гениально!) спасибо.