Как проверить емкость аккумулятора usb с помощью тестера
Обновлено: 03.07.2024
Какой самый простой и ненавязчивый способ контролировать напряжение, состояние зарядки и оставшийся заряд аккумуляторной батареи USB?
Аккумуляторы и схемы зарядки для мобильных устройств могут быть сложными и дорогими в разработке. Между тем, существует множество относительно дешевых, небольших аккумуляторных батарей Lipo большой емкости с удобным разъемом USB для зарядки и разрядки. К сожалению, они предназначены для потребительского использования, например для подзарядки сотовых телефонов, а не для самостоятельной работы, поэтому не существует формального интерфейса для получения информации о состоянии батареи.
Если вы хотите подключить один из них к микроконтроллеру или SBC, чтобы система могла сообщать об оставшемся заряде, единственный вариант - взломать один, надеюсь, вы не разрушите его в процессе, и надейтесь, что схема зарядки взломать?
Использование АЦП для прямого считывания напряжения на выходе батареи, но это, вероятно, не сработает, поскольку выходное напряжение батареи регулируется на уровне 5 В. Даже если он близок к разрядке, он, вероятно, все еще будет показывать 5 В.
Включите кулоновый счетчик последовательно с батареей. Это, вероятно, сможет отслеживать общую заряженную/разряженную энергию, но у него не будет контрольной точки, поэтому он все равно не сможет сообщить вам об оставшемся заряде. Кроме того, для аккумуляторов с несколькими разъемами вам потребуется отдельный счетчик для каждого используемого вами выхода.
Есть ли другие варианты?
\$\begingroup\$ Имейте в виду, что не все USB-аккумуляторы одинаковы. Несколько устройств, на которые я смотрел, показывают только 5 В на их выходе, когда нагрузка почти отсутствует. Поместите нагрузку 500 мА или 2 А на некоторые из них, и вы, скорее всего, увидите на выходе что-то вроде 4,6–4,75 В. Я также произвел разряд постоянным током на нескольких устройствах и зарегистрировал напряжение с помощью регистратора данных. Лучшие из них поддерживают постоянное выходное напряжение до определенного момента, а затем выход просто отключается, как кирпичная стена. У более дрянных выходное напряжение будет снижаться, когда внутренняя батарея начнет разряжаться. \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ Вы правы насчет кулоновского счетчика — нельзя сказать, сколько заряда держит аккумулятор при первой зарядке. Тем не менее, вы можете отслеживать количество электричества, которое батарея получает при каждой зарядке, чтобы оценить контрольную точку. Тебе это вообще помогает? \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ Если вы решите использовать кулоновский счетчик «газового датчика», вы также можете предварительно подготовить блоки питания перед развертыванием. Полностью зарядите их, а затем установите исходное значение оттуда. Параллельно с вашими развертываниями вы также можете запустить несколько долгосрочных тестов с повторяющимися циклами зарядки и разрядки на некоторых устройствах, чтобы собрать некоторые реалистичные данные о фактической емкости аккумуляторной батареи. К сожалению, это факт, что многие из этих устройств рекламируются с цифрами мощности, которые полностью искажены в действительности. \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ Многие из USB-аккумуляторов имеют свои собственные индикаторы «остаточной емкости» с указанием процента или количества светодиодов. Может быть, проще взять один из них. Если вы хотите взломать свой собственный, если вы измерите напряжение батареи при подключении плюса и минуса аккумуляторной батареи к электронике повербанка, вы получите точное значение напряжения батареи. \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ Сомневаюсь, что в этих аккумуляторных батареях есть счетчик Кулона. Если бы я разрабатывал его, я бы не включил счетчик Кулона, потому что он увеличивает стоимость и на самом деле не дает никакой выгоды (в любом случае нет возможности передать информацию пользователю). Напряжение элемента не является хорошим способом определения остаточной емкости, потому что напряжение не изменяется быстро во время широкой средней части кривой разряда. Но я думаю, что открыть упаковку и измерить напряжение на ячейке (до повышения 5 В) — ваш единственный вариант. У вас может быть четыре уровня: полный, высокий, средний, низкий. Или что-то подобное. Удачи! \$\конечная группа\$
2 ответа 2
Я добавлю ссылки в ответ, чтобы мне снова не хватило места.
Как я уже говорил в комментариях, первый из них не просто измеряет напряжение, а затем вычисляет емкость. При первом подключении он зарядил аккумулятор до 4,2 вольта и выключился, но прочитал емкость только 85%. При втором разряде емкость считывалась как 0% при напряжении 3,5 вольта, и по-прежнему разрешался разряд примерно до 3,1 вольта, после чего разряд прекращался. После этого показания становились все точнее с каждым циклом зарядки/разрядки. Он далек от совершенства, но теперь более точен. У него проблемы с точностью ниже 3,5 вольт, так как батареи, как правило, разряжены ближе, чем думает печатная плата, поэтому он всегда сообщает о 30% оставшегося заряда, когда он ближе к 20%. Кроме этого, кажется, все в порядке. Я сомневаюсь, что это подсчет колумбов, или я думаю, что он станет более точным. Тем не менее, я делал полную зарядку/подзарядку только 5 или 6 раз, а после этого было 30 или 40 частичных зарядок/подзарядок.
Вторая ссылка ведет на интересный указатель уровня топлива. Он измеряет импеданс и ток вашей аккумуляторной батареи. Отличается от первого звена тем, что первое также является зарядным устройством и защищает от перезаряда и переразряда, а также защищает от короткого замыкания. Я еще не использовал датчик топлива из второй ссылки, поэтому не могу сказать, действительно ли он работает так, как рекламируется.
Введение: как проверить емкость (мАч) вашего Powerbank
Я думаю, что это самый дешевый способ проверить емкость вашего внешнего аккумулятора и, конечно же, требует большого терпения. В видео я использую популярный внешний аккумулятор на 2600 мАч на eBay в качестве примера.
Концепция. По сути, вы заряжаете внешний аккумулятор (сначала полностью разряжаете) и получаете показания амперного аккумулятора с самого начала и снова в конце, когда он полностью заряжен. Затем обратите внимание на продолжительность полной зарядки аккумулятора. Как только вы получите продолжительность и два показания ампер, вы можете рассчитать мАч.
<р>1. Внешний аккумулятор2. Измеритель напряжения тока USB, 5$ в eBay, также известном как Доктор Зарядки
3. Источник питания USB, например USB-адаптер переменного тока
4. Таймер, часы или секундомер
5. Камера непрерывной записи, такая как видеорегистратор автомобиля. Это необязательно, если вам лень постоянно проверять время полной зарядки
Вот шаги.
Шаг 1. Полностью разрядите внешний аккумулятор.
Шаг 2. Подключите измеритель напряжения и тока USB к источнику питания USB.
Шаг 3. Начните заряжать пустой аккумулятор и запустите таймер. Немедленно обратите внимание на показания усилителя. Вы можете использовать камеру для записи.
Шаг 4. Обратите внимание на последнее значение ампер непосредственно перед полной зарядкой, потому что при полном заряде аккумулятора ток будет отсутствовать. Если вы используете камеру, вы можете проверить последние показания усилителя.
Шаг 5. Как только вы получите показания ампер и продолжительность зарядки. Вот можете посчитать, покажу на примере [как описано в видео]:
Начало с 0 с пустым аккумулятором ------ 0,7 А = 700 мА
Последнее через 3 часа 53 мин 5 с полным аккумулятором ------ 0,34 А = 340 мА
Итак, среднее значение при 0,52 А = 520 мА Затем вы умножаете 520 мА на продолжительность в часах, что составляет 2019 мАч (520 мА X 3,88 ч)
Вот, пожалуйста, мой внешний аккумулятор на 2600 мАч на самом деле имеет только 2019 мАч.
Этот расчет имеет точность примерно от 10% до 20%, см. дополнительное примечание ниже. Если вы хотите получить более точные измерения, вам необходимо записывать мощность усилителя с короткими интервалами, например (каждые 10 минут), или использовать такое устройство, как Power Analyzer Pro.
Дополнительное примечание. Расчет среднего значения основан на линейной регрессии (чтобы упростить объяснение и демонстрацию), однако фактический профиль зарядки представляет собой нелинейную регрессию, означающую, что ток со временем уменьшается больше. Поэтому, если вы начертите фактический график изменения тока во времени, вы получите нелинейный график.
Я очень серьезно отношусь к безопасности, и прежде чем рекомендовать своим читателям какие-либо зарядные устройства или блоки питания, я провожу ряд тестов на безопасность и производительность, чтобы убедиться, что рекомендуемые мной продукты имеют качество, которому я буду рад. оставить включенным у себя дома или разрешить пользоваться моей семье и друзьям.
И да, я сталкиваюсь с продуктами, которые не проходят тесты.
Я не ожидаю, что обычные пользователи будут тестировать оборудование таким образом, но я буду давать советы и подсказки о том, как вы можете проверить продукты, которые используете.
Вот как я тестирую зарядные устройства и блоки питания, а также некоторые из инструментов, которые я использую.
Визуальный осмотр
Примерно половина продуктов, которые выходят из строя, обнаруживаются на этапе визуального осмотра. Любые повреждения, такие как трещины, погнутые контакты или плохо собранные устройства, мгновенно выходят из строя.
При тестировании устройств я обращаю пристальное внимание на шнур и вилки. Я видел совершенно новые устройства с изношенными шнурами и поврежденными вилками. Лучший способ визуально проверить кабель — провести по нему рукой (когда он не подключен!). Вы не только почувствуете какое-либо повреждение, но также почувствуете сильные перегибы кабеля, что должно вызывать беспокойство.
PAT-тестирование
PAT расшифровывается как Portable Appliance Test и представляет собой тест безопасности, который компании проводят на устройствах, чтобы проверить их безопасность.
Помимо визуального осмотра, оставшаяся часть теста выполняется путем подключения устройства к тестеру PAT, например этого Metrel MI3311, и выполнения серии тестов (тесты различаются в зависимости от устройства). Этот тестер PAT может выполнять ряд тестов, от проверки целостности заземления до проверки изоляции и проверки утечки тока.
Отказ в любом из тестов означает, что устройство небезопасно и не должно использоваться.
Безопасность зарядки
Я всегда заряжаю новые продукты в безопасной среде, либо в тестовой розетке, либо на огнеупорном коврике на рабочем столе в лаборатории. Мне нравится делать пару циклов зарядки устройства перед тем, как включить его в домашнюю или офисную экосистему, просто чтобы убедиться, что все в порядке.
Я заряжаю устройства на огнеупорном коврике для пайки или поверх (не внутри) сумки, предназначенной для безопасной зарядки аккумуляторов LiPo для радиоуправляемых устройств. И то, и другое дешево и намного лучше, чем поддерживать огонь на скамейке или в спальне.
Это то, что я рекомендую делать всем, и следите за тем, чтобы устройства не перегревались и не издавали неприятный запах при подключении к сети.
Выходное напряжение и ток
Раньше у меня было специальное тестовое оборудование для тестирования выходов портов USP, но теперь я обнаружил, что дешевый и недорогой цифровой USB-мультиметр, такой как этот блок DROK, работает хорошо. Я использую это для проведения измерений выходного напряжения и тока. Вы можете приобрести аналогичное устройство менее чем за 30 долларов США.
Я также считаю, что дешевая светодиодная лампа является хорошим тестом, потому что она может выявить зарядные устройства с нестабильным током или напряжением. Если индикатор мигает, возможно, зарядное устройство не заряжает некоторые устройства.
Если что-то говорит, что он может выдавать 2 ампера, я проверяю, чтобы убедиться, что это возможно без колебаний напряжения за пределами диапазона от 4,40 до 5,25 вольт.
Тестирование USB-C
Поскольку все больше и больше устройств используют USB-C и технологии зарядки, такие как Power Delivery и Quick Charge, оборудование для тестирования было обновлено, чтобы справиться с этим.
Это устройство AVHzY особенно хорошо подходит для тестирования емкости внешних аккумуляторов, поскольку оно поставляется с переменной нагрузкой USB.
Двухканальные тестеры USB
Я также добавил в набор для тестирования пару двухканальных USB-тестеров.
Двухканальные тестеры USB
Одной из особенностей этого тестера, которая мне очень нравится, является просмотр графика в реальном времени, который отлично подходит для того, чтобы следить за вещами, а не наблюдать за тем, как на экране скачет одно число.
Стресс-тестирование
Вместо того, чтобы подключать устройства напрямую к дорогим смартфонам или планшетам, я использую несколько фиктивных нагрузок, от пассивных нагрузок, таких как та, что слева, до переменной нагрузки с охлаждающим вентилятором справа. Я проверил эти устройства на точность и, учитывая, что они стоят всего несколько долларов, они отлично подходят для этой работы.
И я скорее взорву манекен, чем взорву свой iPhone!
С зарядными устройствами и блоками питания я использую эти фиктивные нагрузки вместе с цифровым USB-мультиметром, чтобы проверить, выдает ли устройство заявленную мощность, и я также буду использовать их, чтобы проверить, имеют ли блоки питания заявленную мощность. .
Я обнаружил, что многие из дешевых аккумуляторов, представленных на eBay и Amazon, сильно переоценивают свои возможности.
На фотографии вы можете увидеть фиктивные нагрузки, используемые для проверки выходной мощности внешнего аккумулятора.
Удаленное ведение журнала
В случае зарядных устройств вам нужно проверить только выходную мощность, но для внешних аккумуляторов вы можете не только измерить выходную мощность, но также необходимо знать мощность устройства и то, как оно ведет себя при зарядке.
Все эти тесты могут занять много времени, поэтому автономный регистратор, такой как этот монитор Portapow (разработанный для солнечных батарей), пригодится.
Зарядка, разрядка, зарядка, разрядка
Банки питания заряжаются и разряжаются несколько раз, а время работы, емкость и температура регистрируются через регулярные промежутки времени, чтобы убедиться, что они работают правильно.
Тепловые испытания
Пока я провожу стресс-тестирование устройства, самое время использовать мою тепловизионную камеру, чтобы проверить наличие горячих точек.
Лично я нахожу металлические компоненты, к которым можно прикасаться, температура которых превышает 60 градусов по Цельсию (140 градусов по Фаренгейту), или неметаллические компоненты, температура которых превышает 75 градусов по Цельсию (167 градусов по Фаренгейту), и я начинаю беспокоиться и проводить дополнительное расследование.
Недопустимы любые признаки задымления, теплового повреждения или запаха гари.
На фотографии видно, что фиктивные нагрузки, которые я прикрепил к блоку питания, нагреваются (это нормально), но сам блок питания остается холодным.
Как лучше всего избежать проблем?
- Покупайте устройства у надежных поставщиков. Я еще не встречал зарядное устройство от Apple, Samsung или Amazon, которое было бы небезопасным.Что касается сторонних брендов, я считаю, что Amazon, Zendure, Anker, RAVPower неизменно высокого качества, и у меня никогда не было проблем с продуктами этих компаний.
- Избегайте безымянных брендов или брендов, о которых вы никогда не слышали.
- Если есть сомнения, обратитесь за советом. Авторитетные производители всегда открыты для вопросов, связанных с безопасностью, поэтому, если вы считаете, что что-то не так, отключите устройство и свяжитесь с ними.
- Не рискуйте: вы (и окружающие вас люди) получаете только одну жизнь, и она стоит намного больше, чем дешевое зарядное устройство или внешний аккумулятор, который вы купили в магазине или в Интернете.< /li>
Сталкиваетесь ли вы с опасными устройствами?
Что плохого вы видели?
Я видел, как зарядные устройства взрывались, зарядные устройства тлели, зарядные устройства имели металлические детали, которые подвергали пользователя воздействию опасного сетевого тока, и я видел, как бесчисленное количество устройств ломалось, обнажая электронику при использовании.
Какая часть тестового оборудования самая важная?
- Ищите признаки визуального повреждения.
- Пощупайте (осторожно, я предлагаю старый прием электрика с использованием тыльной стороны ладони) на предмет перегрева.
- Запах дыма
- Прислушивайтесь к щелчкам, потрескиванию или треску во время использования устройства.
- Также руководствуйтесь здравым смыслом: если что-то кажется вам неправильным, не рискуйте!
Что делать с неисправными устройствами?
Я сообщаю о них в соответствующие органы. Я тесно сотрудничаю с UK Trading Standards, чтобы убрать с рынка небезопасные устройства.
Был ли у вас удар током?
Да, несколько раз.
Безопасно ли оставлять устройства заряжаться на ночь?
Технически так и должно быть, потому что качественные устройства имеют множество встроенных функций безопасности. Чем грубее устройства, тем схематичнее это становится. Я имел дело с несколькими «инцидентами», связанными с пожаром, но это было тогда, когда я проснулся и был готов к этому. Я не хотел бы просыпаться в 3:30 утра, весь разбитый, и иметь дело с инцидентом.
Вот моя ситуация, мой друг купил дешевый блок питания, который указан как 50 000 мАч, я знаю, что это чушь, но он не слушает ничего, что я говорю, или ссылки, которые я ему показываю. Я поспорил с ним о мощности и хочу доказать, насколько он не прав (да, я такой мудак). Итак, как лучше всего проверить емкость?
если внутри есть преобразователь напряжения, просто подключите резистор к выходу и засеките, сколько времени пройдет, прежде чем аккумулятор отключится.
Резистор 10 Ом мощностью 5 Вт потребляет 500 мА при напряжении 5 В, а батарея емкостью 50 Ач с напряжением 3,7 В должна работать 74 часа.
Самый простой и неточный способ — использовать измеритель мощности. Зайдите на ebay и поищите «емкость usb lcd», и вы найдете маленькое белое устройство за несколько долларов.
Заряжайте внешний аккумулятор как обычно, а затем используйте питание с помощью измерителя мощности, пока внешний аккумулятор не опустеет.
Тогда вам нужно немного преобразовать, потому что емкость обычно равна аккумулятору внутри.
Таким образом, 50 Ач при 3,7 В составляют 185 Втч. Вы получаете это при 5 В, поэтому вы должны получить 37 Ач, за вычетом, возможно, 5-10% потерь. Я был бы достаточно доволен 33 Ач на измерителе мощности. Это означает, что батарея емкостью около 50 Ач.
Нас не обманывают, мы обманываем самих себя.
-Иоганн Вольфганг фон Гёте (?)
Я бы предложил использовать нагрузку постоянного тока и интегрировать ток в зависимости от времени, в течение которого вы можете потреблять номинальный ток. Вы можете довольно легко создать нагрузку постоянного тока, так что теперь вы просто используете какую-то систему регистрации.
Использование резистора даст вам рассеиваемую мощность, которая связана с напряжением на резисторе, тогда как метод источника тока не зависит от этого. Вы буквально просто берете ток в течение x времени, а затем умножаете ток на время, чтобы увидеть, что вы получите.
В какой-то момент будет невозможно протянуть ток. Скорее всего потому, что повербанк отключается, когда заряд батареи достигает критически низкого уровня.
Читайте также: