YR1030, миллиомметр для измерения малых сопротивлений и внутреннего сопротивления аккумуляторов

Я выкладывал довольно много обзоров аккумуляторов и меня часто спрашивали — почему в обзорах нет измерения внутреннего сопротивления этих аккумуляторов. Ответ обычно был один — имеющиеся у меня приборы не позволяют измерять этот параметр корректно, потому смысла в измерениях нет. Но относительно недавно я разжился специализированным прибором, как раз предназначенным для подобных измерений.

Данное устройство относится к очень специфическому классу измерительных приборов, но допускаю что оно может пригодиться не только в работе с аккумуляторами.

Заказывался прибор на ТаоБао, в магазине известного китайского, даже не знаю как точно назвать, пусть будет кастомайзера — 100 MHz. На самом деле разницы где заказывать прибор особо не было, просто на тот момент у него была самая низкая цена, а кроме того у него же были и низкоомные резисторы.

Для начала что такое — внутреннее сопротивление аккумуляторов. Я не буду много расписывать и попробую пояснить хоть и грубо, но надеюсь что наглядно.

Представьте что существует идеальный аккумулятор, он не имеет ни саморазряда, ни внутреннего сопротивления, вот такой себе «сферический конь в ваккууме». Этот идеальный элемент находится внутри вашего аккумулятора, но также внутри него есть два неких резистора, один называется Rs, он включен последовательно с аккумулятором, второй — Rp, он соответственно включен параллельно, при этом:

Rs — это сопротивление и является — внутреннее последовательное сопротивление, оно отвечает за ток, который способен отдать аккумулятор.

Rp — а это сопротивление, которое разряжает ваш аккумулятор пока он лежит на полке.

Вообще все это несколько сложнее чем такая вот схематическая пара резисторов, так как аккумулятор является химическим элементом, но для общего понимания более чем достаточно.

Справа вторая схема, снаружи аккумулятора показаны также паразитные сопротивления, например контакты холдера, которые увеличивают последовательное сопротивление, и к примеру ваша схема, которая может иметь небольшое сопротивление и также разряжать аккумулятор.

Справедливости ради точно такая же картина наблюдается к примеру и у конденсаторов и называется этот параметр ESR (Эквивалентное Последовательное Сопротивление). Даже обычный дроссель из-за активного сопротивления обмотки тоже можно условно считать имеющим данный параметр.

И если в случае внешних компонентов мы можем что-то улучшить, например применить более качественные холдеры, а то и вообще припаять провода напрямую к аккумулятору, промыть плату или использовать менее потребляющие компоненты чтобы уменьшить утечки. То в случае внутренних параметров можно действовать только косвенно, например изменением температуры. С ростом температуры оба сопротивления уменьшаются и чтобы аккумулятор имел меньше саморазряд, то его хранят в прохладном месте, а чтобы имел меньшее внутреннее сопротивление, то используют «теплым».

Как же это все выглядит в реальной жизни, а не на виртуальных схемах.

Берем к примеру пару аккумуляторов, US18650VTC4 и LGDBHG21865 (более известные как шоколадки).

Так как внутреннее сопротивления является важным параметром, то оно почти всегда обозначается в даташите, например у первых оно составляет 12 мОм (0.012 Ома)

А у вторых до 17 мОм.

Фактически, внутреннее сопротивление и влияет на нагрев аккумулятора, проявляется это при работе под большим током.

Например 12 мОм при 15 Амперах дадут 0.18 Вольта падения, если 0.18 умножить на 15, то получим 2.7 Ватта в тепло.

Для второго аккумулятора все еще хуже, 17х15=0.255 Вольта и 0.255х15=3.825 Ватта.

Конечно это все очень грубо и утрированно, но наглядный пример ниже на фото, после полного разряда током 15 Ампер температура первого 70 градусов, а второго почти 80. Но кроме температуры больше падение напряжения под нагрузкой, что может быть критично для мощных потребителей, например электронных сигарет, электроинструмента, а также различных квадрокоптеров, машинок и пр.

Для измерения данного параметра можно использовать различные инструменты, но наиболее правильным является применение специализированных приборов и я в ходе обзора попробую объяснить, почему, а пока перейду к собственно обзору.

Получил я свой заказ упакованным в раздельные пакетики, в одном лежал прибор, во втором резисторы, так как они были заказаны вторым лотом.

Всего получается что я имею:

Прибор

Шупы к прибору

Тестовые резисторы.

Вариантов дополнительной комплектации у продавца много, я выбрал вариант прибор + щупы и его цена указана в заголовке, а также набор резисторов.

Резисторы были заказаны для последующей проверки точности работы прибора, как обозреваемого, так и других, имеющихся в хозяйстве. Стоит у продавца такой набор 1.64 доллара (на момент заказа было 1.48), что очень даже неплохо.

Номиналы резисторов

1. 1 мОм 1%

2. 2.2 мОм 0.5%

3. 10 мОм 0.5%

Резисторы имеют четырехпроводное подключение, рассчитаны на мощность до 10 Ватт и имеют возможность установки на радиатор.

А так как резисторы фирменные, производства Isabellenhütte, то бы найден и даташит на них, где указаны как параметры резисторов, так и их внутренняя конструкция. Из даташита можно узнать, что выпускаются резисторы и с точностью 0.1%, но у меня только 0.5 и 1.0%, что также неплохо, особенно при таких малых номиналах.

В комплекте были щупы в четырехпроводном варианте. Вообще практически во всех подобных приборах используется именно четырехпроводная схема подключения измеряемого компонента.

Здесь я процитирую мое же пояснение по поводу четырехпроводного подключения из другого обзора.

При привычном нам измерении сопротивления (кстати не только сопротивления) может довольно сильно влиять такая паразитная вещь, как провода к щупам. Думаю многие знают, что редко какой мультиметр при замкнутых щупах и нижнем пределе измерения покажет 0. На индикаторе обычно при этом отображается некое значение примерно 0.05-0.5 Ома, это и есть паразитное сопротивление.

Иногда его можно компенсировать путем включения функции относительных измерений(Rel), но это не всегда удобно и далеко не всегда корректно.

Если говорить об измерении внутреннего сопротивления аккумуляторов, то подавляющее большинство популярных зарядных устройств типа Опуса, Литокалы, Аймакса и пр. используют двухпроводную схему. В моей электронной нагрузке, которую я использую для тестирования аккумуляторов подключение четырехпроводное, но провода соединяются около крокодилов и к аккумулятору подключаются в двух точках и даже если переделать кассету для аккумулятора так, чтобы подключение было четырехпроводным, ничего особо это все равно не даст, так как практически все эти устройства измеряют емкость при постоянном токе.

Сам принцип измерения сопротивления довольно прост. Подключаем компонент к источнику тока и измеряем напряжение на компоненте. Но так как у нас есть сопротивление проводов, то получим в итоге сумму, состоящею из реального сопротивления компонента и сопротивления провода.

Если сопротивление большое, то обычно это особой роли не играет, а вот если речь идет о величинах в 1-10 Ом и меньше, то проблема вылазит в полный рост.

Для решения этой проблемы разделяют цепи, по которым идет ток через компонент и цепи непосредственно измерения...

Расширенная версия обзора доступна на сайте MYSKU.ru

В качестве резюме могу сказать, что прибор однозначно понравился, как минимум высокой точностью и удобством пользования. Его можно применять как для измерения внутреннего сопротивления аккумуляторов, так и для проверки ESR конденсаторов и что также весьма важно — для измерения очень малых величин сопротивления.

Единственный пожалуй минус, это то, что меню полностью на китайском языке. Особенно это будет неудобно, если будет нужна функция сортировки, увы :( При обычной работе в меню лазить не приходится, все работает «как есть» и вполне нормально.

Как-то немного расстроили сложности при работе с моим RLC измерителем, надо еще разбираться почему такое происходит. Как было выяснено, по большому счет он «со скрипом» пролазит в указанные 0.5%, но при двух разных вариантах получается смещение в одну или другую сторону, при этом при 100Гц показания корректны.