Come calcolare la corrente massima che una batteria AA può erogare per un breve periodo di tempo?

Voglio misurare la corrente massima che una batteria AA (completamente carica) può erogare per un breve periodo di tempo (diciamo un secondo)

Ho in mente di farlo con un multimetro:

• imposta il multimetro per misurare gli amplificatori, sul valore più alto. Il mio attuale multimetro ha un ingresso valutato 10A (per max 30 secondi)
• collegare la sonda negativa al lato negativo della batteria
• collegare la sonda positiva al lato positivo della batteria (per uno o due secondi)
• leggere il valore sul dispositivo

Di solito quando è necessario misurare la corrente per un determinato carico, il multimetro è cablato in serie nel circuito. Da qui, praticamente non c'è quasi (quasi) carico che abbia deciso (per quanto ne sappia) di collegare il multimetro direttamente alla batteria.

Questo creerà un corto circuito. In teoria, la corrente dovrebbe essere incredibilmente alta (perché la resistenza è quasi zero), ma poiché la batteria AA ha resistenza interna (IR), sarà limitata (fortunatamente).

E 'questa una buona idea? O ucciderà il dispositivo o non darà l'effetto desiderato per la misurazione?

Nota: ho in mente di farlo utilizzando solo la batteria AA, ad esempio farlo sulla corrente CA di rete (immagino) sarebbe molto pericoloso (corto circuito a 220 V CA) e distruggerebbe immediatamente il dispositivo.

per corrente la batteria può fornire intendo ampere non ampere-ora (Ah) che è un'unità diversa.

ATTENZIONE: se "provando questo a casa", tieni presente che esiste un piccolo potenziale di rischio significativo - vedi sotto.

Quello che proponi è un metodo praticabile, utile e potenzialmente pericoloso.
Ritengo sia estremamente improbabile che tu possa farti del male mentre fai questo, ma è necessario notare che esiste la possibilità.

Non lo farei con altre cellule alcaline o NiMh. Starei estremamente attento con celle di dimensioni superiori a AA. Non prenderei in considerazione di provare questo con LiIon o LiPo di celle LiFePO4 - che hanno tutte tensioni terminali più elevate, alte velocità di scarica potenziale e una tendenza nota (tranne LiFePO4) a "sfogare con le fiamme".

Ho usato il metodo per testare batterie alcaline parzialmente utilizzate per molti anni con un buon successo. Non ho mai avuto problemi con questo, ma questo non significa che tutti gli altri saranno così fortunati. Commenti alla fine su cosa potrebbe andare storto.

Per determinare il "grado di bontà" di una batteria alcalina AA da 1,5 V, faccio due cose.

• Misurare il potenziale del circuito aperto della cella. Questo è un metodo molto sicuro e non dannoso. Una batteria alcalina non utilizzata che non ha esaurito gran parte della sua durata di conservazione avrà un potenziale superiore a 1,6 V, in genere 1,65 V. Questo è superiore rispetto alle celle più economiche in carbonio-zinco / Le Clanche / Heavy duty ed è un modo affidabile per determinare sia che una cella sia in realtà una alcalina sia che sia essenzialmente nuova. Una cella che fornisce più di 1,6 V non deve essere "testata" dalla scarica di corrente come descritto di seguito (ma può essere desiderato).

• Misurare la corrente di corto circuito della cella per circa un secondo usando la gamma di 10 ampere su un multimetro. La resistenza interna del misuratore, le resistenze dei conduttori, le resistenze di connessione a innesto e la resistenza di contatto con la batteria sono tutte resistenze potenzialmente significative in questo test, quindi i risultati varieranno leggermente tra i misuratori e in base a quanto bene le sonde entrano in contatto e quanto bene le spine a piombo entrare in contatto con le prese del misuratore. Nonostante queste potenziali differenze (gioco di parole), il test è utile e ragionevolmente ripetibile.

Solo a scopo informativo: il motivo più consueto per eseguire questo test è determinare quali celle in un batch di celle non sono utilizzate e quali di quelle utilizzate sono adatte per l'uso in un flash con fotocamera ad alto rendimento. I flash interessati presentano un carico pesante. La capacità è probabilmente di circa 100 flash, a seconda dell'energia consumata che varia a seconda dell'ambiente fotografico, un flash in una stanza buia e grande si carica completamente, mentre quando si fotografa un soggetto di colore chiaro a distanza ravvicinata viene utilizzata solo una piccola frazione dell'energia immagazzinata. Se usate ripetutamente per esaurire le batterie sono troppo calde per essere maneggiate quando rimosse dal flash - probabilmente 70 gradi C! La potenza media fornita dalle batterie a pieno carico è probabilmente da 50 a 100 Watt. Le batterie devono essere in buone condizioni per fornire questo.

Il test di corto circuito in genere restituisce un risultato da 5 a 10 amp per nuove celle di buona qualità, con la corrente che scende leggermente durante il periodo di test di circa un secondo.

I risultati per le cellule usate variano considerevolmente. Qualsiasi cosa nell'intervallo da 3 a 5 amp significa che la cella può essere utile per l'uso del flash. Il risultato di alcuni ampere significa che la batteria è ancora utile per apparecchiature a basso consumo come un orologio o bilance elettroniche. Meno di questo la cella è probabilmente meglio scartata.

Mentre il test sopra è usato per le cellule alcaline AA, è utilizzabile anche per le cellule AA NimH - con un rischio maggiore. Una cella NimH può essere in grado di raggiungere velocità di scarica più elevate quando è completamente carica, sebbene le resistenze presenti in questo test limitino di solito la corrente a circa gli stessi valori. Ho appena provato questo con una cella Eneloop AA da 2000 mAh completamente carica (versione cinese di Panasonic). Questo ha raggiunto il picco a circa 7 ampere. Le celle Eneloop hanno una capacità inferiore rispetto alle celle AA NimH di qualità leader del mercato, ma hanno una durata di conservazione molto più lunga e una tensione terminale più elevata a un determinato livello di scarica. Mi aspetto che diano risultati simili a celle "normali" AA NimH di capacità superiore.

In alcune occasioni sono stato abbastanza sciocco da portare nella mia tasca dei pantaloni un certo numero di celle AA caricate e in 3 occasioni simili ho avuto anche la sfortuna di averle formate un circuito stabile con varie monete, chiavi ecc. Nella mia tasca. Le temperature delle tasche sono salite quasi al di sopra del livello del dolore quasi istantaneamente e le ustioni erano una possibilità definita. I contenuti tascabili dovevano essere versati con indecenza in ogni occasione. Sebbene nessuna cellula abbia mai dato indicazioni di danni meccanici, se uno fosse "esploso" in qualche modo sotto tale abuso, sarei stato il sorter ma non sarei sorpreso.

È improbabile che un misuratore impostato su 10A venga danneggiato cortocircuitando una singola cella AA NimH per brevi periodi. Più di una cella in serie o più grande di AA può causare lo smembramento della cellula o la conflagrazione o lo smembramento degli interni del misuratore. Alcuni misuratori sono fusi sulla loro portata di 10A ma molti non lo sono (e quelli più economici che ho visto non lo sono). L'uso di sovracorrente con intervallo di 10A esteso può distruggere lo shunt di 10A e possibilmente il misuratore stesso pochi millisecondi dopo.

I pantaloncini corti delle batterie POSSONO causare riduzioni sproporzionate della capacità rispetto all'energia effettivamente assorbita e POTREBBERO causare degrado permanente a lungo termine nelle celle secondarie. Non ho notato che questo è il caso, ma YMMV.

Dopo aver messo in corto circuito la cella Eneloop sopra menzionata per un totale di circa 5 secondi a 7A, sono stati necessari circa 40 mAh di carica per ripristinarla a piena capacità. Energia esaurita ~ = 1V dire x 7A x5 secondi = 35 Joule. Energia di ripristino ~~ = 1,4 V x 40 mAh ~ = 200 Joule. Questo campione di prova (1 articolo) è troppo piccolo e incontrollato per consentire una buona conclusione, ma è interessante.

Nel peggiore dei casi sembra probabile che in un corto circuito una cella possa dissipare internamente circa 10 Watt, e di solito meno. Il mio test tascabile involontario informale di cellule NimH ad alta scarica per probabilmente 10-20 secondi indica che lo tollereranno senza auto-smantellamento (almeno per il piccolo campione che ho sperimentato) e il mio uso se un flash in molte occasioni di AA alcaline le cellule in modo che diventino troppo calde per essere manipolate suggeriscono che anche quelle tollerano scariche pesanti e alte temperature "abbastanza bene".

Quindi, non mi aspetto che il test di cortocircuito su qualsiasi cella AA alcalina o NimH come descritto sopra sarebbe fisicamente pericoloso. Ma se mai si rivelasse, non sarei totalmente sorpreso.

Se la corrente è troppo alta, farà saltare il fusibile sul multimetro o farà saltare la batteria.

Wikipedia afferma che la batteria Energiser AA ha una resistenza interna di circa 0,15 R a temperatura ambiente. Questo fornisce circa 10A di corrente. Tuttavia, la resistenza interna del multimetro potrebbe ora avere un effetto, riducendo la corrente.

Acquista invece un resistore molto piccolo, ad es. 0,01R, con una potenza elevata e inseriscilo nella batteria. Quindi misurare la tensione attraverso il resistore e utilizzare la legge di Ohm per calcolare la corrente. In questo modo proteggi il tuo multimetro e la resistenza di shunt del multimetro non ha alcun effetto.

Nota

La risposta sopra presuppone una batteria alcalina AA. Come dice Spehro, altri tipi possono essere pericolosi.

Certamente non ucciderà il multimetro, ma la tensione diminuirà così rapidamente (e la corrente con esso) che non sarai in grado di misurare molto. Un secondo per una tale configurazione non è, in realtà, un breve periodo. Una possibile configurazione sarebbe quella di testare con un trimpot o un potenziometro in serie, registrando la tensione nel tempo, e quindi analizzare i risultati. Ma sarebbe un sacco di lavoro. Dovresti iniziare con il piatto a un valore massimo (diciamo 500R) e registrare la curva di scarico. Quindi ridurre gradualmente e ripetere, ogni volta con una nuova batteria, fino a raggiungere un valore che scarica la batteria più velocemente di 1 secondo. Tieni presente che in questo caso utilizzerai il multimetro per misurare la tensione, non la corrente, poiché "

Ma di solito il produttore della batteria ha già fatto questo lavoro per te. Se riesci a trovare la scheda tecnica per la batteria specifica che desideri utilizzare, probabilmente contiene queste informazioni.

Questo può effettivamente essere pericoloso, soprattutto se è il tipo di cella che ha un'alta capacità di corrente (ad esempio NiCd). Non è pericoloso, secondo la mia esperienza, se fatto per un breve periodo con celle alcaline e zinco-carbone, ma comunque la prudenza suggerirebbe sicuramente di indossare occhiali di sicurezza e contenere la cellula in qualcosa di non infiammabile. È noto che le celle NiCd (anche batterie da 9 V dall'aspetto benigno) esplodono violentemente quando le celle al litio in corto circuito e non protette catturano il fuoco e le celle NiMH possono scaricare gas idrogeno caldo ed elettrolito in alcune condizioni. La corrente di cortocircuito proveniente dalle celle NiCd può superare notevolmente il valore nominale di 10 A del misuratore, quindi è possibile che il misuratore o i puntali di test possano essere danneggiati.

Non ti dirà molto utile per il normale funzionamento: potresti cercare la tensione sul tuo misuratore quando leggi 10A (forse 100mV) e ottenere una sorta di stima della resistenza interna, ma ci sono effetti elettrochimici ("polarizzazione" ) che provocherà una rapida caduta della corrente di cortocircuito dal picco. Mentre la cellula si scarica, la resistenza interna aumenta, quindi non ti darà una buona idea di cosa succede durante la vita della cellula se stai assorbendo corrente con brevi impulsi.

Se il tuo scopo è quello di avere un'idea della massima corrente di guasto (ad esempio per la corrente di rottura dei circuiti di protezione), potrebbe essere un esercizio utile.

Metodo 1. Per misurare in modo sicuro e accurato la corrente di corto circuito vicina da una batteria, è necessario impostare un carico pulsato. Tale carico può consistere in un oscillatore con ciclo di lavoro basso, ad esempio impulso di 10 ms ogni secondo, che guida la base di un transistor di potenza NPN come 2N3055. Collegare una resistenza da 1 ohm 1W dalla batteria + ve al collettore a transistor; emettitore e batteria sono collegati insieme alla terra dell'oscillatore. Utilizzare l'oscilloscopio per misurare l'impulso di tensione attraverso la resistenza: un impulso di 10 V indica che la batteria eroga impulsi di corrente di 10 A. Si noti che questo metodo misura utilizzando un corto circuito vicino ; è difficile avvicinarsi molto a un vero corto circuito.

Metodo 2. Questo metodo misura la resistenza interna della batteria senza assorbire corrente. Collegare un condensatore da 1000uF (tipo elettrolitico, polarità delle note!), La batteria, una resistenza da 50 ohm e un oscillatore in serie, in cui l'oscillatore può essere uno strumento di laboratorio in grado di fornire un'onda sinusoidale da 100 Hz 1 V rms in 50 ohm. Utilizzare l'oscilloscopio per misurare le tensioni picco-picco sulla batteria e sui 50 ohm. Il loro rapporto fornisce alla resistenza interna della batteria che ci si può aspettare di essere l'unico limite alla corrente iniziale se la batteria dovesse essere in cortocircuito.

Le sonde di test presenteranno una significativa fonte di resistenza e non si otterrà una misurazione accurata della potenza erogata a meno che il progetto finale non utilizzi anche la pressione manuale delle sonde di test sui contatti delle celle.

Prendi in considerazione la costruzione di un portabatteria di prova con spine a banana che puoi collegare al multimetro. Cerca un portabatterie che abbia un buon contatto meccanico. Questo ti darà più energia dalla batteria diminuendo la resistenza di contatto - e in applicazioni ad alta corrente come questa sarà una fonte significativa di perdita di potenza.

Ma anche i portabatterie (almeno quelli comuni) non sono pensati per più di 1A di corrente. Gruppi come costruttori di torce elettriche e appassionati di modelli di radiocomando si imbattono in questo problema e dei numerosi suggerimenti che ho visto, sembra che il migliore sia usare una treccia di rame per affrontare i contatti a molla, quindi saldare un filo più pesante del calibro alla treccia di rame . Ciò presenta un contatto ad alta corrente e bassa resistenza alla batteria e consente di ottenere la massima corrente possibile dalla batteria.