Bagaimana cara menghitung arus maksimum yang dapat diberikan baterai AA untuk waktu yang singkat?


13

Saya ingin mengukur arus maksimum yang dapat diberikan baterai AA (terisi penuh) untuk waktu yang singkat (katakanlah satu detik)

Saya ingin melakukan ini dengan multimeter:

  • setup multimeter untuk mengukur amp, pada nilai tertinggi. Multimeter saya saat ini memiliki nilai input 10A (selama maksimal 30 detik)
  • pasang probe negatif ke sisi negatif baterai
  • pasang probe positif ke sisi positif baterai (selama satu atau dua detik)
  • baca nilai pada perangkat

Biasanya ketika Anda perlu mengukur arus untuk beban yang diberikan, multimeter dihubungkan secara seri dalam rangkaian. Karena di sini, praktis (hampir) tidak memuat sama sekali saya telah memutuskan (sepengetahuan saya) untuk menghubungkan multimeter langsung ke baterai.

Ini akan membuat korsleting. Secara teori, arus harus sangat tinggi (karena resistansi hampir nol), tetapi karena baterai AA memiliki resistansi internal (IR), maka akan terbatas (untungnya).

Apakah ini ide yang bagus? Atau akankah itu membunuh perangkat atau tidak memberikan efek yang diinginkan untuk pengukuran?

Catatan: Saya ada dalam pikiran melakukan ini menggunakan baterai AA saja, melakukan hal ini pada arus listrik AC misalnya (saya kira) akan sangat berbahaya (korsleting AC 220V) dan segera menghancurkan perangkat.

oleh arus baterai dapat memberikan maksud saya ampere bukan ampere-jam (Ah) yang merupakan unit yang berbeda.


3
Baterai apa pun dari sumber yang memiliki reputasi baik akan memiliki lembar data yang akan memberi tahu Anda apa yang perlu Anda ketahui. Baca lembar data dan jika baterai tidak memiliki lembar data jangan repot-repot mengujinya dan mendapatkan baterai yang memiliki lembar data.
Andy alias

1
Ringkasan jawaban saya: Ini telah bekerja dengan baik untuk saya pada banyak kesempatan. Keselamatan perlu dipertimbangkan tetapi sejauh ini tidak menimbulkan masalah bagi saya.
Russell McMahon

2
@Andyaka: ini datasheet: media.professional.duracell.com/downloads//datasheets/product/... adakah info tentang arus maksimum yang dikirim (tidak secara langsung tetapi sesuatu yang dapat dihitung dari data di sana)?
tigrou

Baca lembar data dan selesaikan itu saran saya. Itu yang harus kita semua lakukan di bidang teknik dan, jika Anda tidak mengerti ini atau itu, ajukan pertanyaan. Pemahaman lembar data sangat penting dalam EE dan ini bukan sesuatu yang saya katakan ringan.
Andy alias

@Andy, lembar data untuk baterai AA tidak akan memberikan arus maks. Ini akan memberikan arus berkelanjutan maks, arus pulsa maks, atau grafik yang menunjukkan kapasitas sebagai fungsi dari arus yang ditarik. Saya baru saja melihat beberapa dari mereka, dan tidak ada indikasi arus maks aman atau arus maks yang mungkin. Arus berkelanjutan maks tidak ada hubungannya dengan keselamatan atau kemungkinan arus, hanya dengan penggunaan yang disarankan untuk masa pakai baterai yang wajar.
Phil Goetz

Jawaban:


18

PERINGATAN: Jika "mencoba ini di rumah" perlu diketahui bahwa ada potensi kecil untuk terjadinya bahaya yang signifikan - lihat di bawah.

Apa yang Anda usulkan adalah metode yang layak dan bermanfaat serta berpotensi berbahaya.
Saya menganggap sangat tidak mungkin Anda akan melukai diri sendiri karena melakukan hal ini tetapi perlu dicatat bahwa kemungkinan itu ada.

Saya tidak akan melakukan ini dengan selain sel Alkaline atau NiMh tunggal. Saya akan sangat berhati-hati dengan ukuran sel di atas AA. Saya tidak akan mempertimbangkan untuk mencoba ini dengan LiIon atau LiPo dari sel LiFePO4 - yang semuanya memiliki tegangan terminal lebih tinggi, tingkat debit potensial tinggi, dan kecenderungan yang diketahui (kecuali untuk LiFePO4) untuk "melampiaskan api".

Saya telah menggunakan metode untuk menguji baterai Alkaline yang digunakan sebagian selama bertahun-tahun dengan keberhasilan yang baik. Saya tidak pernah punya masalah dengan itu TETAPI ini tidak berarti bahwa orang lain akan sangat beruntung. Komentar di akhir adalah apa yang salah.

Untuk menentukan "tingkat kebaikan" baterai Alkaline AA 1.5V saya melakukan dua hal.

  • Mengukur potensial rangkaian terbuka sel. Ini adalah metode yang sangat aman dan tidak merusak. Baterai Alkaline yang tidak digunakan yang tidak menghabiskan banyak masa pakainya akan memiliki potensi lebih dari 1,6V - biasanya 1,65V. Ini lebih tinggi daripada sel Karbon-Seng / Le Clanche / Tugas berat yang lebih murah dan merupakan cara yang andal untuk menentukan kedua sel tersebut benar-benar suatu Basa dan itu pada dasarnya baru. Sel yang memberikan lebih dari 1.6V tidak perlu "diuji" oleh debit saat ini seperti yang dijelaskan di bawah ini (tetapi dapat jika diinginkan).

  • Ukur arus hubung singkat sel selama sekitar satu detik menggunakan kisaran 10 amp pada multimeter. Resistansi internal meteran, resistansi timbal, resistansi sambungan plug and resistansi kontak dengan baterai semuanya berpotensi resistansi yang signifikan dalam pengujian ini sehingga hasilnya akan sedikit bervariasi antara meter dan tergantung pada seberapa baik probe melakukan kontak dan seberapa baik lead-plugs melakukan kontak di soket meteran. Meskipun perbedaan potensial ini (kata pun dicatat) tes ini berguna dan cukup berulang.

Hanya informasi: Alasan saya yang paling umum untuk melakukan tes ini adalah untuk menentukan sel mana dalam batch sel yang tidak digunakan, dan mana dari sel yang digunakan yang cocok untuk digunakan dalam flash kamera keluaran tinggi. Lampu kilat yang bersangkutan menghadirkan beban berat. Kapasitas mungkin sekitar 100 blitz - tergantung pada energi yang diambil yang bervariasi dengan lingkungan foto - blitz ke ruangan besar yang gelap mengambil muatan penuh sedangkan saat memotret subjek berwarna terang pada jarak dekat hanya sebagian kecil dari energi yang tersimpan yang digunakan. Bila digunakan berulang kali hingga habis, baterainya terlalu panas untuk ditangani saat dilepas dari flash - mungkin 70 derajat C! Daya rata-rata yang disuplai oleh baterai pada beban penuh mungkin 50 hingga 100 Watt. Baterai harus dalam kondisi baik untuk memasok ini.

Tes hubung singkat biasanya mengembalikan hasil 5 hingga 10 amp untuk sel-sel baru berkualitas baik, dengan arus turun sedikit selama sekitar periode pengujian satu detik.

Hasil untuk sel yang digunakan sangat bervariasi. Apa pun dalam rentang 3 hingga 5 amp berarti bahwa sel bertanggung jawab untuk penggunaan flash. Hasil dari beberapa amp berarti baterai masih berguna untuk peralatan dengan drainase rendah seperti jam atau timbangan elektronik. Kurang dari itu sel mungkin sebaiknya dibuang.

Sementara tes di atas digunakan untuk sel-sel AA Alkaline, tes ini juga dapat digunakan untuk sel-sel NimH AA - dengan risiko lebih besar. Sel NimH MUNGKIN mampu tingkat debit yang lebih tinggi ketika terisi penuh, meskipun resistensi yang hadir dalam tes ini biasanya akan membatasi arus hingga sekitar nilai yang sama. Saya baru saja mencoba ini dengan sel Eneloop AA 2000 mAh yang terisi penuh (versi buatan China Panasonic). Ini memuncak pada sekitar 7 amp. Sel-sel Eneloop memiliki kapasitas lebih rendah daripada sel-sel AA NimH AA yang berkualitas tinggi di pasaran, tetapi memiliki umur simpan yang jauh lebih lama dan tegangan terminal yang lebih tinggi pada tingkat debit yang diberikan. Saya berharap mereka memberikan hasil yang serupa dengan sel NimH AA "normal" dengan kapasitas lebih tinggi.

Pada beberapa kesempatan saya telah cukup konyol untuk membawa sel di saku celana saya sejumlah sel AA yang dibebankan dan pada 3 kesempatan seperti itu juga cukup sial untuk membuat mereka membentuk sirkuit yang stabil dengan berbagai koin, kunci dll di saku saya. Suhu saku naik ke atas tingkat rasa sakit hampir secara instan dan luka bakar adalah kemungkinan yang pasti. Isi saku harus ditumpahkan dengan tidak senonoh pada setiap kesempatan. Meskipun tidak ada sel yang memberikan indikasi kerusakan mekanis, jika seseorang 'meledak' dengan cara seperti itu di bawah pelecehan seperti itu, saya akan lebih sedih tetapi tidak terkejut.

Satu meter yang diatur ke 10A tidak mungkin rusak dengan korsleting sel AA NimH tunggal untuk periode pendek. Lebih dari satu sel dalam seri atau lebih besar dari AA dapat menyebabkan pemotongan sel atau penyatuan atau penguraian internal meter. Beberapa meter menyatu pada kisaran 10A mereka tetapi banyak yang tidak (dan yang paling murah yang saya lihat tidak). Penggunaan arus berlebih 10A yang diperluas dapat menghancurkan shunt 10A dan mungkin meter itu sendiri beberapa milidetik kemudian.

Celana pendek yang keras pada baterai MUNGKIN menyebabkan penurunan kapasitas yang tidak proporsional dibandingkan dengan energi aktual yang diambil dan MUNGKIN menyebabkan degradasi permanen jangka panjang pada sel sekunder. Saya belum memperhatikan bahwa ini adalah kasusnya tetapi YMMV.

Setelah menyingkat sel Eneloop yang disebutkan di atas dengan total sekitar 5 detik pada 7A, dibutuhkan sekitar 40 mAh biaya untuk mengembalikannya ke kapasitas penuh. Energi habis ~ = 1V katakan x 7A x5 detik = 35 Joule. Energi pemulihan ~~ = 1,4V x 40 mAh ~ = 200 Joule. Sampel uji ini (1 item) terlalu kecil dan tidak terkendali untuk memungkinkan kesimpulan yang baik, tetapi menarik.

Kasus terburuk tampaknya ada kemungkinan bahwa di bawah korsleting penuh sel dapat menghilang sekitar 10 Watt secara internal, dan biasanya kurang dari itu. Pengujian saku informal saya yang tidak sengaja terhadap sel-sel NimH di bawah debit tinggi selama mungkin 10-20an menunjukkan bahwa mereka akan menoleransi ini tanpa pembongkaran sendiri (setidaknya untuk sampel kecil yang saya alami), dan penggunaan saya jika flash pada banyak kesempatan AA Alkaline Sel-sel sehingga mereka menjadi terlalu panas untuk ditangani menunjukkan bahwa itu terlalu mentolerir pelepasan berat dan suhu tinggi "cukup baik".

Jadi, saya tidak akan berharap bahwa hubungan pendek menguji setiap AA Alkaline atau sel NimH seperti yang dijelaskan di atas akan berbahaya secara fisik. Tetapi jika ternyata memang demikian, saya tidak akan sepenuhnya terkejut.


Jawaban yang bagus, Anda melangkah lebih jauh dari saya. Btw saya menemukan lembar data untuk baterai alkaline, tetapi bertentangan dengan apa yang saya katakan dalam jawaban saya, itu tidak banyak membantu karena sisi rendah kisaran adalah 1 jam: data.energizer.com/PDFs/E91.pdf
fceconel

1
@fceconel Selama lebih dari 7 tahun terakhir saya telah terlibat dalam penggunaan 500.000+ sel NimH AA dalam hal-hal seperti ini - berbicara tentang baterai cenderung terjadi setelah beberapa saat :-)
Russell McMahon

9

Jika arus terlalu tinggi akan meledakkan sekering multimeter, atau meledakkan baterai.

Wikipedia mengatakan baterai Energiser AA memiliki resistansi internal sekitar 0,15R pada suhu kamar. Ini memberi sekitar 10A saat ini. Namun, resistansi internal multimeter sekarang mungkin memiliki efek, mengurangi arus.

Sebagai gantinya, beli resistor yang sangat kecil, misalnya 0,01R, dengan peringkat daya tinggi dan letakkan di baterai. Kemudian ukur tegangan melintasi resistor dan gunakan hukum Ohms untuk menghitung arus. Dengan cara ini Anda melindungi multimeter Anda dan hambatan shunt multimeter tidak berpengaruh.

Catatan

Jawaban di atas mengasumsikan baterai Alkaline AA. Seperti kata Spehro, jenis lain bisa berbahaya.


Selain dari bahaya, meter adalah pilihan yang buruk untuk mengukur sinyal yang berubah begitu cepat. Sebagian besar tidak memperbarui lebih dari beberapa kali per detik dan Anda tidak dapat membacanya jika benar. Nilai ini tampaknya akan berubah secara signifikan dalam puluhan milidetik. Mengukur tegangan pada resistor kecil dengan osiloskop yang diatur untuk menangkap sapuan tunggal akan bekerja lebih baik.
Ross Millikan

@RossMillikan terdengar bagus. Anda pikir baterai berubah dengan cepat? Mungkin multimeter dengan penyimpanan maks / mnt / rata-rata juga akan berfungsi dengan baik.
geometrikal

Saya bisa percaya ada penurunan yang sangat cepat ketika sirkuit selesai. Kedengarannya bagi saya bahwa OP ingin menangkapnya. Saya bisa saja salah dalam hitungan apa pun. Saya tentu tidak ingin menggunakan meter untuk menangkap sesuatu yang hanya berlangsung satu detik.
Ross Millikan

@RossMillikan - lihat jawaban saya - saya telah menemukan bahwa metode ini bekerja sangat baik untuk saya dalam praktek.
Russell McMahon

2

Jelas tidak akan mematikan multimeter, tetapi voltase akan turun begitu cepat (dan arus dengannya) sehingga Anda tidak akan bisa mengukur banyak. Satu detik untuk pengaturan seperti itu sebenarnya bukan waktu yang singkat. Salah satu pengaturan yang mungkin adalah menguji dengan trimpot atau potensiometer secara seri, mencatat tegangan dari waktu ke waktu, dan kemudian menganalisis hasilnya. Tapi itu akan banyak pekerjaan. Anda harus mulai dengan pot pada nilai maksimum (misalkan 500R) dan mencatat kurva debit. Kemudian kurangi secara bertahap dan ulangi, setiap kali dengan baterai baru, hingga Anda mencapai nilai yang melepaskan baterai lebih cepat dari 1s. Perhatikan bahwa dalam hal ini Anda akan menggunakan multimeter untuk mengukur tegangan, bukan arus, karena itu

Tetapi biasanya produsen baterai sudah melakukan pekerjaan seperti itu untuk Anda. Jika Anda dapat menemukan lembar data untuk baterai tertentu yang ingin Anda gunakan, mungkin ada informasi ini.


Ketika saya pertama kali membaca pertanyaan Anda, saya berpikir tentang baterai alkaline; tetapi jika itu tidak terjadi, @Spehro memiliki poin yang sangat bagus dan ada masalah keamanan serius yang terlibat dalam melakukan tes ini tanpa beban.
fceconel

Lihat jawaban saya - saya telah menemukan bahwa metode ini bekerja sangat baik untuk saya dalam praktik. Dia ingin tes saat ini sangat tinggi dan korslet langsung dengan meter pada misalnya kisaran 10A bekerja dengan baik dalam praktek.
Russell McMahon

1

Ini memang bisa berbahaya, terutama jika itu adalah jenis sel yang memiliki kapasitas arus tinggi (mis. NiCd). Ini tidak berbahaya, menurut pengalaman saya, jika dilakukan dalam waktu singkat dengan sel alkali dan seng-karbon, tetapi tetap berhati-hati menyarankan untuk memakai kacamata pengaman dan mengandung sel dalam sesuatu yang tidak mudah terbakar. Sel-sel NiCd (bahkan baterai 9V yang tampak jinak) telah dikenal meledak dengan hebat ketika sel-sel lithium yang dihubung pendek dan tidak terlindung terbakar, dan sel-sel NiMH dapat melepaskan gas hidrogen dan elektrolit panas dalam beberapa kondisi. Arus hubung singkat dari sel NiCd dapat jauh melebihi nilai 10A meter Anda, jadi mungkin meter atau sadapan uji bisa rusak.

Itu tidak akan benar-benar memberi tahu Anda banyak berguna untuk operasi normal-Anda bisa melihat tegangan melintasi meter Anda ketika membaca 10A (mungkin 100mV) dan mendapatkan semacam perkiraan resistansi internal, tetapi ada efek elektrokimia ("polarisasi" ) yang akan menyebabkan arus hubung singkat turun dengan cepat dari puncak. Saat sel melepaskan resistansi internal naik, jadi itu tidak akan memberi Anda ide yang baik tentang apa yang terjadi selama kehidupan sel jika Anda menggambar arus dalam pulsa pendek.

Jika tujuan Anda adalah untuk mendapatkan gagasan tentang arus gangguan maksimum (misalnya untuk arus pemutus sirkuit perlindungan), ini bisa menjadi latihan yang bermanfaat.


0

Metode 1. Untuk mengukur arus hubung singkat dekat yang aman dan akurat dari baterai, Anda perlu mengatur beban pulsa. Beban seperti itu dapat terdiri dari osilator dengan siklus kerja rendah, katakanlah pulsa 10 ms setiap detik, yang menggerakkan basis transistor daya NPN seperti 2N3055. Hubungkan resistor 1 ohm 1W dari baterai + ve ke kolektor transistor; emitor dan baterai-terhubung bersama-sama ke ground osilator. Gunakan osiloskop untuk mengukur tegangan pulsa melintasi resistor: pulsa 10V berarti baterai memberikan 10A arus pulsa. Perhatikan bahwa metode ini mengukur menggunakan hubungan pendek dekat ; sulit untuk mendapatkan lebih dekat ke hubungan arus pendek yang sebenarnya.

Metode 2. Metode ini mengukur resistansi internal baterai tanpa menarik arus. Hubungkan kapasitor 1000uF (tipe elektrolitik, polaritas catatan!), Baterai, resistor 50 ohm, dan osilator secara seri, di mana osilator dapat menjadi instrumen lab yang mampu menghasilkan 100 Hz 1V rms sinewave menjadi 50 ohm. Gunakan osiloskop untuk mengukur tegangan puncak ke puncak di baterai dan di 50 ohm. Rasio mereka memberikan resistansi internal baterai yang mana dapat diharapkan menjadi satu-satunya batas pada arus awal jika baterai harus dihubung pendek.


1
Baterai 1,5 V tidak akan menghasilkan 10 A menjadi beban 1 Ohm. Tapi ide bagus untuk menjaga agar pulsa tetap pendek.
tomnexus

0

Probe uji akan menghadirkan sumber resistansi yang signifikan, dan Anda tidak akan mendapatkan pengukuran akurat dari output daya kecuali jika desain akhir Anda juga menggunakan tekanan tangan probe uji ke kontak sel.

Pertimbangkan membangun tempat uji baterai yang memiliki colokan pisang yang dapat Anda sambungkan ke multimeter. Cari tempat baterai yang memiliki kontak mekanis yang baik. Ini akan memberi Anda lebih banyak daya dari baterai dengan mengurangi resistansi kontak - dan dalam aplikasi arus tinggi seperti ini, ia akan menjadi sumber kehilangan daya yang signifikan.

Tetapi bahkan pemegang baterai (setidaknya yang umum) tidak dimaksudkan untuk lebih dari 1A saat ini. Kelompok-kelompok seperti pembangun senter dan penggemar model kontrol radio mengalami masalah ini dan dari beberapa saran yang pernah saya lihat, sepertinya yang terbaik adalah menggunakan jalinan tembaga untuk menghadapi kontak pegas, lalu menyolder kawat pengukur yang lebih berat ke jalinan tembaga . Ini menghadirkan kontak arus tinggi, resistansi rendah ke baterai, dan memungkinkan Anda untuk mendapatkan arus terbanyak dari baterai yang Anda bisa.

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.