|
|
|
|
Registrační "Akutester"
Akutester slouží k ověřování stavu akumulátoru v rozsahu natětí 2 - 22 V při zatížení v rozsahu 1 - 20 A. Je možné ověřovat startovací auto baterie, baterie elektroručního nářadí (do 22 V), samostatné lithiové články při zatížení >1A. Displej testeru zobrazuje okamžité měřené hodnoty a po ukončení testu zobrazuje závěrečné hodnoty. Tester obsahuje paměťovou SD kartu pro záznam měřených hodnot s možností vyhodnocení v MS Excelu. Tester měří kapacitu akumulátoru v Ah a určí stav v % vůči hodnotě deklarované výrobcem. V testeru je použita deska Arduino NANO.
Logistika testeru Tester je napájen baterií LiPo 3,7V 10 Ah s elektronickou ochranou. Baterie vystačí na cca 10 hodin provozu. Do konstrukce byl zabudován napájecí zdroj 220V/5V/2A pro dobití baterie a pro udrženi delšího provozu než 10h (např. testy C20). Dobití na 4V celkově vybité baterie trvá cca 10 hodin, maximální dobití na napětí 4.2V vyžaduje delší čas. Hodnota napětí ukončení testu (0 - 20 V) a hodnota kapacity baterie deklarovaná výrobcem (0 - 75 Ah) se nastavují víceotáčkovými potenciometry 5K. K vypnutému testeru ze připojí měřená baterie a vnější zatěžovací odpor.Tester se nejprve zapne pravým spínačem (P1). V daný okamžik tester zaznamená počáteční napětí nezatížené testované baterie. Zahájení testu se zapne levým spínačem (P2). Dojde k připojení vnějšího zatěžovacího odporu pomoci "autorelé 12V/100A" a zároveň se zahájí záznam na SD kartu. Z důvodu použití auto relé 12V obsahuje zdrojová část násobič napětí 5V=>12V. Násobič je dodatečně odstíněn a je odrušen indukčně kapacitním členem. Napětí je měřeno na odporovém děliči podle kapitoly "Měření napětí". Proud je měřen hallovým senzorem ACS712(20A). Aktuální měřené hodnoty jsou zobrazovány na LCD displeji ST7620. Na SD kartu se do "csv" souboru ukládají vždy na jeden řádek měřené hodnoty: aktuální součet času testu /min/, napětí /V/, proud /A/, čas běhu aktuální smyčky /s/, zatěžovací odpor /ohm/, aktuálně měřená kumulovaná kapacita baterie v /Ah/. Postup zpracování dat v Excelu je uveden v závěru kapitoly "SD modul". K výpočtu měřené energie je nutno znát čas jedné smyčky, který činí cca 2,5s. Důvodem času 2,5s je limitující počet záznamů na SD kartu (max. 32 000) pro možnost grafického zpracování výsledků v Excelu a zároveň umožnění dvacetihodinových testů (testy C20). Přesný čas běhu aktuální smyčky je stanoven rozdílem času funkce "millis" na začátku a konci smyčky. Ukončení testu pomoci nastavené hodnoty limitního napětí je zajištěno odpadnutím relé 12V/100A a sepnutím jazýčkového rele KUAN (uzemní měření napětí). Algoritmy skeče počítají zatěžovací odpor, kumulovanou měřenou kapacitu baterie v Ah a podíl kapacity baterie vůči kapacitě deklarované výrobcem v % (podrobnosti zde). Měřené hodnoty napětí a proudu jsou ve skeči filtrovány iteračními smyčkami k potlačení šumu, viz kapitola "Měření napětí".
Postup testu Nejprve zvolíme podle typu baterie čas testu. V případě olověných bezúdržbových, tzv."VRLA" akumulátorů, používaných např. v alarmech, bývá kapacita uváděná pro čas vybíjení 20 hodin (C20, např. označení 12V/1,3Ah/20h). V případě kratšího času vybíjení než 20h je uvolněná energie u těchto akumulátorů nižší. Podrobnosti lze nalézt v jejich datových listech (příklad: VRLA baterie ZABAT FP 1212, 1.2Ah/20h, 0.75Ah/1h). U startovacích autobaterií je pravděpodobně uplatňován stejný princip. Naproti tomu testy lithiových "peků" elektroručních nářadí potvrzují, že jejich kapacita je často uváděná pro okamžitou zátěž. Ze stanoveného času vypočítáme zatěžovací proud a zatěžovací odpor. Testovanou baterii nabijeme do plna a připojíme k vypnutému testeru. Připojíme extérní zatěžovací odpor a zasuneme naformátovanou prázdnou paměťovou kartu do SD slotu (soubor "csv" po 20ti hodinách testu zabírá 1,5MB). Zapneme spínač P1 a nastavíme pomoci potenciometrů kapacitu baterie deklarovanou výrobcem v Ah a napětí pro ukončení testu (např. 10,5V pro Pb aku 12V). Poté spustíme test spínačem P2. Testovaná baterie začne být zatěžována. Tester ukončí test při poklesu napětí na limitní nastavenou hodnotu a zůstane odpojený. Výsledek testu 7 let staré autobaterie "VARTA Blue Dynamic 12V, 44Ah" vykázal pokles kapacity na polovinu při zatížení proudem 2.2 A (volba testu C20), viz uvedené foto displeje. Totožná baterie vykázala kapacitu 41% při zatížení 6,5A (volba testu 6 hodin) Displej testeru po ukončení testu autobaterie:
Nevýhody Nevýhodou testeru je např. nepřesnost měření napětí Arduinem, často i více než +/- 2%, viz kap. "Měření napětí" . Sledované hodnoty U, I, R jsou zaokrouhlovány na jedno desetinné místo. Nevýhodou je rovněž relativně dlouhý interval běhu smyčky skeče Arduina 2,5 sekundy. Při nastavování hodnot potenciometry je nutno počítat se změnou na displeji po 2,5 sekundách. Předložený tester je z uvedených důvodu nutno vnímat jako "hobby" zařízení. Doporučení Zde uvedený tester je omezen rozsahem měřeného napětí a proudu. Dochází zde k výrazným nepřesnostem při použití zatěžovacího proudů menšího než 1A, což omezuje ověřování slabších lithiových článků (18650). Proudový rozsah je možné pří návrhu zvolit dle vlastní úvahy použitím jiné verze senzoru ACS712. Senzor je dostupný ve variantách 5, 20 a 30A. Rozsah napětí lze navýšit volbou děliče - pokud akceptujeme nepřesnost měření napětí Arduinem. Tuto nepřesnost lze experimentálně ověřit, viz kapitola "Měření napětí".
Duben 2024
Arby
|
