Тестер ёмкости аккумуляторов: замер в мА·ч

Плата разрядного тестера стоит дешевле одного аккумулятора, а отвечает на главный вопрос полевого комплекта: сколько элемент отдаёт на самом деле. Прибор разряжает банку через внешний резистор, считает ток и время и показывает результат в миллиампер-часах. Работает от любого источника 5 В, включая старый телефонный блок питания на 400 мА.

ПАСПОРТ ОБЗОРА · шесть выводов

1. ПРЕДМЕТ АНАЛИЗА

Бюджетный разрядный тестер ёмкости для проверки аккумуляторов AA, AAA, 18650 и сборок

2. МАССОГАБАРИТНЫЙ ОПТИМУМ

Плата 60×40 мм, клеммы под элемент, нагрузочный резистор 3–8 Ом мощностью 5–10 Вт

3. ПИТАНИЕ

Внешние 5 В через micro-USB, ток от 400 мА; сама схема потребляет десятки миллиампер

4. РАБОЧИЙ ДИАПАЗОН

Разряд током 0,2–1,0 А, порог отсечки 2,75–3,0 В, точность 3–7% при исправной нагрузке

5. КРИТИЧЕСКИЙ РИСК

Перегрев резистора, замер без нагрузки, разряд ниже порога для незащищённых банок

6. ПРАКТИЧЕСКИЙ ВЕРДИКТ

Дешёвый способ отбраковать мёртвые банки: показывает 1200 мА·ч вместо 3000 — значит элемент выработан

Что именно измеряет прибор

Ёмкость в миллиампер-часах — это интеграл тока по времени: сколько миллиампер элемент отдавал каждую секунду, пока напряжение не упало до порога. Тестер ставит элемент в цепь с нагрузочным резистором, измеряет падение напряжения на шунте, пересчитывает в ток и суммирует. Результат — фактическая ёмкость при конкретном токе разряда, а не паспортная.

Отсюда ключевая оговорка: ёмкость зависит от тока. Паспортные 3000 мА·ч у 18650 сняты при разряде 0,2C, то есть 600 мА. При разряде 1 А тот же элемент отдаст 2700–2800 мА·ч, а при 3 А — 2500. Поэтому сравнивать результаты можно только при одинаковом токе, иначе сравнение бессмысленно.

Нагрузка рассчитывается по закону Ома. Для тока 1 А при среднем напряжении 3,7 В нужен резистор 3,7 Ом, и на нём выделяется 3,7 Вт тепла. Отсюда требование к мощности: резистор на 5 Вт будет горячим, на 10 Вт — тёплым. Керамический корпус в металлическом держателе предпочтительнее: он не плавится и не пахнет.

Питание и подключение

Плате нужны внешние 5 В — сам элемент её не питает. Подойдёт любой блок питания с micro-USB: от телефона, от повербанка, от USB-порта ноутбука. Ток 400 мА достаточно, потому что схема потребляет десятки миллиампер, а вся энергия разряда уходит в резистор.

Клеммы бывают винтовые и пружинные. Винтовые надёжнее для цилиндров большого диаметра, пружинные удобнее для AA и AAA. Важно, чтобы контакт был плотным: переходное сопротивление в клемме добавляет к результату несколько процентов погрешности.

Отдельно про шунт. Плата измеряет ток по падению напряжения на резисторе малого номинала, и его сопротивление указано в характеристиках. Если шунт перегрет или заменён «примерно таким же», все дальнейшие расчёты смещаются: тестер покажет ёмкость на 10–20% выше реальной. Поэтому дешёвые платы перед доверием проверяют по эталонному элементу с известной ёмкостью и записывают поправку.

Провода от платы к нагрузке — короткие и толстые. При токе 1 А провод 0,2 мм² и длиной 10 см даёт падение 0,05 В, что уже искажает расчёт на 1–2%. Если провода длинные и тонкие, погрешность вырастает до 5–10%.

Как читать результат

Первое сравнение — с паспортом. Новый элемент даёт 90–100% заявленной ёмкости, элемент после года работы — 70–85%, после трёх лет — 50–70%. Всё, что ниже 60% паспорта, в ответственный комплект ставить нельзя: такой элемент просядет под нагрузкой раньше остальных и потянет за собой всю сборку.

Второе сравнение — между элементами одной партии. Разброс больше 15% означает, что часть банок выработана, и собирать из них батарею нельзя: слабая уйдёт в переполюсовку при разряде.

Третье — динамика. Один и тот же элемент, замеренный раз в полгода, показывает скорость деградации. Падение на 10% за сезон — признак того, что банка работает в жёстком режиме: высокий ток, нагрев или глубокий разряд.

С чем сравнивать способы проверки

Порядок замера

Сначала элемент заряжают полностью и дают остыть до комнатной температуры: сразу после заряда он тёплый, а ёмкость зависит от температуры на 5–10%. Затем выставляют ток разряда и порог отсечки: для 18650 это 1 А и 2,75 В, для Ni-MH — 0,5 А и 1,0 В на элемент, для LiFePO4 — 0,5 А и 2,5 В.

Дальше подключают нагрузку и оставляют прибор работать. Два-четыре часа для банки 3000 мА·ч при токе 1 А, шесть-восемь часов для AA при 0,5 А. Результат записывают вместе с током, температурой и датой — без этих трёх параметров цифра ничего не значит.

После замера элемент заряжают снова, не оставляя разряженным: глубокий разряд вредит литию, а Ni-MH теряет ёмкость при хранении в нуле. Тестер разряжает до порога, а не «в ноль», но и в таком состоянии банку лучше не держать сутками.

Ошибки и рабочие приёмы

Эшелонирование контроля питания

[1] ЭКСПРЕСС  ──→  мультиметр под нагрузкой
                   задача: за минуту отсеять мёртвые банки
                        │
[2] ТОЧНЫЙ    ──→  разрядный тестер с резистором
                   задача: ёмкость в мА·ч для отбора в сборку
                        │
[3] ЖУРНАЛ    ──→  таблица замеров по датам
                   задача: видеть деградацию, планировать замену
                        │
[4] ВЫБРАКОВКА──→  порог 60% паспорта
                   задача: не пускать слабые банки в ответственный комплект

Порядок проверок экономит время: сначала экспресс-тест мультиметром отсеивает явный брак, потом тестер даёт точную цифру, а журнал превращает разрозненные замеры в историю состояния комплекта.

Частые вопросы