wróć do artykułów

Piotr Pięciak: Recenzja testera pojemności BCT12-25

Uwaga – prezentacja i testy nie przedstawiają wszystkich możliwych funkcji i możliwości testera pojemności BCT12-25 wraz z ich szczegółowym omówieniem. Głównym założeniem artykułu jest przedstawienie wybranych, ciekawych, może nieznanych i nieplanowanych przez projektantów urządzenia zagadnień związanych z tematyką ładowania i rozładowywania akumulatorów kwasowo-ołowiowych


Pierwsze spojrzenie na urządzenie, po wyjęciu z opakowania daje pozytywne wrażenie. Mimo niedużych wymiarów i małej wagi frontowe napisy kuszą dość solidnymi parametrami, jak na taką rozładowalnicę – przy 12V, 25A ciągłego prądu stałego. Daje to 300W mocy cieplnej do rozproszenia. Nie ma się co martwić na zapas – nawet przy 25A urządzenie a raczej jego obudowa praktycznie się nie grzeje. Wewnętrzny wentylator skutecznie wydmuchuje ciepłe powietrze z zastosowanych grzałek, drutów oporowych. Troszkę gorzej wyglądają przewody idące do akumulatora. Niewymienne, jak na 25A raczej niezbyt grube. Mogły by być w izolacji silikonowej – bardziej elastyczne. W takim testerze spadek napięcia na przewodach rzędu 0.1V może mieć już znaczenie. Średniej jakości krokodylki.

PREZENTACJA
(nie bazująca na instrukcji obsługi)

Aby urządzenie mogło się uruchomić musimy go podłączyć do badanego akumulatora – zarówno w przypadku testu pojemności, w czasie rozładowania jak i w czasie testu pojemności w czasie ładowania – wbudowany przewód czarno - czerwony zakończony typowymi krokodylkami, jakie posiada znakomita większość typowych ładowarek i prostowników. Należy zauważyć, że rejestracja danych w czasie ładowania akumulatora jest przy okazji znakomitym testem samej ładowarki lub prostownika. Daje nam to faktyczny i znakomity pogląd zarówno na parametry napięciowe jak i prądowe rozłożone w czasie w procesie ładowania. Z jednej strony można się dowiedzieć jaki prąd przy jakim napięciu przyjmuje sam akumulator a z drugiej strony jaki prąd przy danym napięciu wydaje z siebie testowana ładowarka. Dane te można analizować w różnych momentach czasowych – zarówno wybiórczo w czasie ładowania, oglądając bieżące wartości napięć i prądów (a także zliczony ładunek i czas) ale głównie i szczególnie już po zakończonym procesie, z danych odczytanych z pamięci USB.
Zdjęcie obok przedstawia uruchomiony tester po podłączeniu do badanego akumulatora. Dla osób znających język angielski w podstawowym stopniu nie powinno być większych problemów ze zrozumieniem opisów panelu frontowego jak i informacji wyświetlanych na ekraniku LCD. W trybie testowana akumulatora w czasie ładowania lub też sprawdzania samej charakterystyki ładowania, ładowarkę lub prostownik należy podłączyć do solidnych metalowych terminali w prawym dolnym rogu (MINUS) oraz w lewym dolnym rogu (PLUS) testera, żabkami, wprost takimi jakie posiada testowana ładowarka. Widoczny bezpiecznik 30A (typowy samochodowy) zabezpieczy nas przed przypadkowym uszkodzeniem w wyniku jakiegoś zwarcia lub w najgorszym przypadku odłączy zasilanie gdy uszkodzi się sam tester. Port USB służy do podłączenia zewnętrznej pamięci w postaci pendrive’a, na którym będą zapisywane logi z procesów ładowania i rozładowania.
Jak widać na zdjęciu porównującym wskazania testera ze średniej dokładności miernikiem cyfrowym, pomiary napięcia są idealnie zbieżne. Czasem, w czasie testu rozładowania przy obciążeniu dużym prądem napięcie mierzone wprost na akumulatorze jest minimalnie wyższe od napięcia wskazywanego na wyświetlaczu testera ale jest to zjawisko całkowicie normalne – na przewodach o niezerowej rezystancji odkłada się pewne napięcie wprost proporcjonalne do wielkości przepływającego prądu.

Przez tylną część metalowej obudowy można zobaczyć kilka „sprężynek”. Są to dość solidne druty oporowe, zwinięte spiralnie. W zależności od ustawionej wartości prądu rozładowania są włączane kolejne sekcje. Głęboko we wnętrzu można zauważyć dość duży wentylator. Nie sposób go też nie usłyszeć w trakcie pracy, chociaż nie jest on mocno uciążliwy, zważywszy na to, że w skrajnym przypadku musi wydmuchać powietrze które musi odebrać około 300W mocy z nagrzewających się elementów.

Dodatkowej i szerszej analizy wymaga sprawa poprawności mierzenia czasu, prądu a co najważniejsze ładunku wyrażonego w Ah. Posłużę się tu dodatkowo miernikiem cęgowym z pomiarem wartości skutecznej TrueRMS oraz stworzonym przez siebie własnym projektem mikroprocesorowej ładowarki do akumulatorów wapniowych (docelowo AGM, GEL itp.)
W poniższych rozważaniach należy przyjąć następującą numerację zdjęć – liczymy od lewej do prawej i od góry do dołu.
Zdjęcia 1 i 2 przedstawiają bohaterów tego rozważania, a w zasadzie ich wyświetlacze. Tester pojemności BCT12-25 ustawiony w tryb rejestracji parametrów zewnętrznej ładowarki.
Drugoplanowym bohaterem jest używany akumulator Centra CB740. Akumulator wcześniej rozładowany testerem pojemności BPower prądem 0,2C do napięcia 10,2V. Na zdjęciach 1 i 2 kolejny raz widać, że różnica napięć na obu sprzętach jest znikomo mała – na prototypowej ładowarce 16,5V w BPower 16,48V przy prądzie ładowania około 1,24A. Za to różnica zliczonego ładunku mierzonego w Ah w czasie 47minut jest podejrzanie duża … ładowarka zliczyła 0,96Ah a tester 0,7Ah. Pewnie czytający stwierdzi, że coś tu jest nie tak, że któryś sprzęt źle mierzy – a może nawet oba ?
Wyjaśnienie tej zagadki jest na zdjęciu 3, 4 oraz 6. Zdjęcie 3 – prąd zmierzony miernikiem cęgowym wchodzącym z BPower’a do akumulatora 1,057A. Zdjęcie 4 – prąd zmierzony tym samym miernikiem cęgowym wychodzący z ładowarki, a wchodzący do zacisków testera pojemności – 1,318A. Na zdjęciu 6 miernik cęgowy pokazuje różnicę tych prądów – 0,267A. Różnica ta to prąd idący na zasilanie testera, który nie ma swojego zewnętrznego zasilacza. W tym miejscu można już wyjaśnić skąd się wziął zapis prądów rozładowania, widniejący na obudowie testera 0,3…25A. Tester nie może akumulatora obciążać prądem mniejszym od 0,3A bo prawie taką wartość sam pobiera na prawidłowe działanie.
Częściowo się wyjaśniło – ale czy te wskazania są zbieżne ? Trzeba to policzyć. W tym celu wstępnie naładowany akumulator CB740 (inna ładowarką, w czasie testu obrazującego do jakiej gęstości ładują typowe ładowarki elektroniczne) został poddany dodatkowemu ładowaniu szeregowo połączoną ładowarką przez fabryczny tester pojemności BCT12-25. Czas tego procesu doładowania wg ładowarki trwał 5 godzin i 48 minut. W tym czasie z ładowarki wyszło 7,74Ah (zdjęcie nr 7). Tester BPower pokazuje trochę inaczej (zdjęcie nr 8) – 5,6Ah. Z wcześniejszych wyliczeń już wiemy, że Tester BPower do swojej pracy zużywa 0,267A co przy czasie 5h48m (5,8h) daje 0,267*5,8=1,549Ah. Właśnie tyle energii poszło na straty, patrząc z punktu widzenia tego co miało być przesłane do akumulatora. Jeśli od wartości z ładowarki 7,139Ah (odczyt z chwili czasowej 5h48m, zdjęcie nr 12) odejmiemy to co zostało stracone (zużyte na działanie testera) 1,549Ah to wyjdzie nam to co powinno trafić do akumulatora: 7,139-1,549=5,59Ah. Zdjęcie nr 8 pokazuje energię zliczoną która wyszła z testera do akumulatora – 5,6Ah. Różnica wskazań między tymi urządzeniami na poziomie 5,6-5,59=0,01Ah jest w zasadzie wyłącznie błędem wynikającym z niedokładności przedstawionych obliczeń, niedokładności wskazań miernika cęgowego itp. Wydaje się, że przyjęty sposób obliczania pojemności w prototypowej ładowarce jak na tego typu potrzeby sprawdzania i liczenia energii wtłaczanej do akumulatora jest dość precyzyjny i praktycznie całkowicie pokrywa się ze wskazaniami testowanego, głównego bohatera.
Powyższy wywód dokumentują też zdjęcia nr 9, 10 i 12. Wykres 9 – wykonany na postawie danych przetransmitowanych z ładowarki do komputera do pliku *.csv. Wykres 10 wygenerowany z oprogramowania fabrycznego testera pojemności. Zdjęcie 12 pokazuje zliczoną pojemność w tej samej chwili czasowej (5h48m vs ok 350minut) - przez prototypową ładowarkę 7,139Ah oraz tester pojemności BPower 5,66Ah. Czas się zgadza praktycznie idealnie. Pojemność skorygowana o stratę energii potrzebną na działanie samego testera (w czasie tego pomiaru) też zgadza się niemal idealnie. Dodatkowo zdjęcie 5 pokazuje, że dobra ładowarka elektroniczna jest w stanie przywrócić idealną gęstość elektrolitu ładowanego akumulatora a tym samym maksymalną dostępną pojemność oraz wydłuża bezawaryjny czas pracy – ale to już jest temat na inny artykuł.
Tak wygląda fragment przykładowego pliku TEST005.AKK który tester zapisuje w pamięci USB:

00000001 13,70 08,8
00000002 13,38 08,8
00000003 13,20 08,8
00000004 13,10 08,8
[…]
00000614 12,54 -00,0
00000615 12,56 -00,0
00000616 12,54 -00,0
00000617 12,56 -00,0

006
13,70
005
-1
08,8
-1
020
10,20
-1
-1
-1
rt5_10_12
3858

Na podstawie zaimportowanych danych z pliku, z wykorzystaniem dedykowanego oprogramowania do testera możemy na ekranie komputera, w dowolnym czasie wyświetlić graficzny wygląd przebiegu procesu ładowania i rozładowania, również cyklicznego. Co ważne, ciekawe i niekiedy potrzebne – wykres można fragmentami powiększać oraz oznaczać specjalnymi markerami.

Sam program obsługi jest w języku angielskim ale jak w przypadku obsługi samego testera tak i tutaj, dla człowieka obeznanego z tematyką ładowania, testowania akumulatorów wykorzystanie jego funkcji i możliwości nie stanowi większego problemu. Analizę danych można również przedstawić na wykresie z zupełnie innego programu – np. Microsoft Excel lub inny arkusz kalkulacyjny:

Tester BPower BCT12-25 to ciekawe i kompleksowe narzędzie do testowania i analizy nie tylko akumulatorów pod względem ich dostępnej pojemności, pojemności rzeczywistej mierzonej dla różnych prądów rozładowania (najczęściej katalogowo podaje się pojemność C20, pojemność w temperaturze pokojowej przy rozładowywaniu prądem dwudziesto godzinnym) ale również urządzenie do sprawdzania, testowania samych ładowarek. Dysponując odpowiednio długim czasem można też wykorzystać funkcję ładowania i rozładowania cyklicznego w dwóch głównych celach: po pierwsze - test zmian pojemności samego akumulatora w kolejnych cyklach ładowania (przy założeniu, że testowa ładowarka w 100% odbudowuje jego parametry wyjściowe – pojemność, gęstość elektrolitu) i po drugie - test skuteczności ładowania samej ładowarki (przy założeniu, że w kolejnych cyklach pojemność, a raczej dostępny ładunek testowego akumulatora nie zmienia się inaczej jak tylko poprzez niedoładowanie akumulatora). Bazując na powyższym można się spodziewać zarówno wzrostu dostępnej pojemności testowanego nowego akumulatora (dodatkowe formowanie) po pierwszych kilku cyklach jak i spadek dostępnej pojemności, głównie już wyeksploatowanego akumulatora, szczególnie po kilkudziesięciu kolejnych pełnych cyklach.
Oto kilka przykładów zarejestrowanych, różnych charakterystyk ładowania:

O ile wykres, charakterystyka rozładowania akumulatora kwasowego jest dość powtarzalna i przewidywalna tak charakterystyka ładowania może być przeróżna a efekty ładowania nie są już tak jednoznaczne. Analiza w czasie zmian prądu i napięcia (co do wartości skutecznej, kształtu, szybkości zmian) daje duże możliwości oceny czasu, skuteczności, bezpieczeństwa i innych aspektów inżynierii ładowania akumulatora.
Program obsługi testera umożliwia również prowadzenie ewidencji wyników pomiarów z testów akumulatora czy to w procesie rozładowania czy ładowania czy obu na raz. Dokument taki można opatrzyć logiem firmy, można nanieść dane instrumentów pomiarowych, dane testowanego akumulatora. Do tego zostaną zapisane dane o wartościach ustawionych prądów, napięć, zarejestrowanych ładunkach w czasie ładowania oraz rozładowania, zarejestrowanym czasie trwania procesu. A wszystko to zwizualizowane jest na dużym wykresie.

Wracając do dokładności wskazań napięcia i prądu a raczej precyzji tych wskazań – zarówno napięcie jak i prąd są przedstawiane z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku. Z analizy przykładowego, poniższego wykresu prądowo napięciowego jak i z bezpośredniej obserwacji samych wskazań na wyświetlaczu LCD można wywnioskować, że zarówno napięcie jak i prąd na ostatniej pozycji najczęściej przeskakują o kilka cyfr co do swojej wartości (widać schodki na wykresie). Z uwagi na to, że górnym zakresem napięcia jak i prądu jest liczba 25 a wskazania zmieniają się o około 0,02…0,03 (średnio 0,025) można przypuszczać, że rozdzielność pomiarów jest wykonywana w przybliżeniu na 25/0,025 = 1000 krokach. W systemie dwójkowym daje to 1024 a to oznacza, że zastosowano przetworniki analogowo cyfrowe 10-bitowe. Do zastosowań „domowych” jest to w zupełności wystarczające; do zastosowań profesjonalnych warto by było pomyśleć o zastosowaniu przetworników o nieco większej rozdzielczości, co najmniej 12-bitowych – tak aby błąd przetwarzania analogowo cyfrowego nie powodował widocznych błędów nawet na najmniej znaczącej pozycji wyświetlanego wyniku.


WADY
1. Brak możliwości zasilania urządzenia z zewnętrznego źródła napięcia – tester zasila się z testowanego akumulatora, daje to duże przekłamania w przypadku rejestracji parametrów w czasie ładowania,
2. Brak podświetlenia wyświetlacza – wieczorem, z dalszej odległości lub pod kątem, wyświetlana treść jest mało widoczna.
3. W związku z punktem pierwszym, zbyt wysoka wartość minimalnego prądu rozładowywania (0,3A)
4. Zbyt mała rozdzielczość zastosowanych przetworników analogowo cyfrowych przy pomiarze napięcia i prądu, co przy wyświetlaniu wyników do dwóch miejsc po przecinku nie pozwala uzyskać takiej precyzji pomiaru – wyniki często przeskakują o kilka cyfr na ostatniej pozycji. Prawdopodobnie zastosowano przetworniki 10 bitowe (przykładowo dla zakresu 25A daje to pomiar z najlepszą rozdzielczością 0,024A, co by potwierdzało przeskakiwanie o więcej niż 1 pozycję na ostatnim miejscu – w praktyce przeważnie 3 pozycje),
5. Dla deklarowanych 25A prądu rozładowania, bez dodatkowej pary kompensującej spadek napięcia na przewodach prądowych, kable i zaciski mogły by być solidniejsze.
6. Niezbyt precyzyjnie działające klawisze funkcyjne, mała responsywność, duże opóźnienia sytemu po naciśnięciu klawisza. Mniej dokuczliwe na początku, bardziej jak się dobrze urządzenie pozna i spodziewa szybszej reakcji.
7. Wada mniejszej wagi – czas wyświetlany tylko w minutach. Bardziej naturalnym dla człowieka jest h:m:s

ZALETY
1. Możliwość rejestracji przebiegu rozładowania jak i ładowania (zewnętrzną ładowarką) do pliku na pendrive w porcie USB (pomijając straty prądu zewnętrznej ładowarki na potrzeby zasilania urządzenia).
2. W związku z punktem 1 – możliwość cyklicznego, wielokrotnego rozładowywania i ładowania – do 200 pełnych cykli. Pozwala to robić testy żywotności akumulatora ale też i skuteczności ładowania zewnętrznej ładowarki.
3. Rejestracja danych bez udziału komputera, łatwa możliwość przenoszenia wyników na komputer oraz późniejsza ich prezentacja i archiwizacja przy pomocy dołączonego oprogramowania.
4. Po drobnej korekcie pliku z danymi możliwa również prezentacja danych (głównie chodzi o wykres rozładowania lub ładowania) zewnętrznym, niezależnym programem np. MS Excel.
5. Solidna, zgrabna, niezbyt ciężka obudowa oraz całe urządzenie,


PROPONOWANE ZMIANY I UDOGODNIENIA FUNKCJONALNE
(przydatne w bardziej zaawansowanych testach akumulatorów i ładowarek)
1. Poprawić funkcjonalność klawiatury,
2. Dołożyć funkcję rozładowywania o określoną, zaprogramowaną ilość Ah (z ewentualnymi ograniczeniami – np. o ile wcześniej nie spadnie napięcie poniżej ustalonego progu),
3. Dołożyć funkcję władowania określonej ilości Ah w trybie monitorowania zewnętrznej ładowarki,
4. Dołożyć funkcję rozładowywania stałą mocą.
5. Dołożyć rejestrację aktualnie zliczonego ładunku (Ah) a najlepiej też energii (Wh) w funkcji czasu.

 


Piotr Pięciak
niezależny redaktor AKUBIZ

 

13
13
12
11
10
09
08
07
06
05
04
03
02
01

Podziel się: