Измеритель емкости аккумуляторов ZH-YU ZB206+ и как он измеряет внутреннее сопротивление

Некоторое время назад, в ходе обсуждения очередных «подопытных» аккумуляторов, зашла речь об измерении внутреннего сопротивления, а так как известный прибор YR1030 (и 1035) стоят относительно дорого, то один из комментаторов сказал что есть хороший и дешевый приборчик под названием ZH-YU ZB206+.
Но также выяснились некоторые нюансы и чтобы восстановить справедливость я купил для пробы этот тестер.


Речь тогда зашла о том, что ZB206+ также измеряет на частоте 1кГц, как и описано в даташитах, процитирую —

Да, этот измеритель замеряет на 1 кГц, всё как положено.

В следующем обзоре я попутно к YR1030 рекомендовал и его, но в процессе обсуждения выяснилось, что в отличие от 1030 измеряет он более примитивным способом и собственно ради того чтобы проверить это, а кроме того сравнить его точность измерения внутреннего сопротивления с YR1030 и был куплен ZB206+, благо стоит он не очень дорого.

Обзор будет не очень большим, постараюсь дать информацию сжато, описание, режимы работы, тесты и выводы.

Но так как это все таки еще и обзор, то начну как обычно, с упаковки.
Прислали тестер в обычном полиэтиленовом пакете, замотанным в какую-то пленку.


Комплект состоит из тестера и инструкции.


К сожалению инструкция почти полностью на китайском языке, потому либо переводить через переводчик умеющий это делать по фото, либо прочесть дальше мое описание, либо скачать ее на английском языке.

Характеристики со страницы товара.
Напряжение питания: DC12V / 5V (опционально)
Рабочий ток: <35 мА
Максимальное входное напряжение батареи: 8.5V
Максимальная погрешность тока разряда: 1% + 2 мА
Ошибка измерения напряжения: 1% -3D
Максимальная ошибка общих результатов измерений: 0,1-0,2 А 2,5%, 0,3-0,5 А 1,6%, 0,6-1,0 А 1,2%, 1,1 А-2,6 А 1%
Размер печатной платы (без медных опор): 97 x 62 x 38 мм
Вес (с медными ножками): 47 г



На вид маленькая, аккуратненькая платка, правда радиатор в пути немного пострадал, но это не критично, хотя и неприятно.


Сборка на мой взгляд даже аккуратная.


На плате установлено два разъема и один клеммник.
Клеммник предназначен для подключения аккумулятора или любого другого источника питания напряжением до 8.5 Вольта.
Правее находится разъем подключения измерительной цепи при использовании четырехпроводного подключения, необходимо для корректного измерения внутреннего сопротивления и емкости в Ватт часах.
Еще правее небольшая платка с microUSB разъемом. Тестер продается в двух вариантах, с питанием 5 или 12 Вольт. В первом случае стоит такая платка как на фото, во втором там обычный 5.5/2.1мм разъем. Так как разница в цене была копеечной, то взял с преобразователем, в 12 Вольт всегда можно переделать просто заменив плату на разъем так как она поднимает напряжение с 5 до 12 Вольт.


Управление
Три кнопки — S-- (уменьшение), S++ (увеличение), SK (режим работы).

Индикация.
Четырехразрядный семисегментный индикатор плю четыре дополнительных светодиода.
На индикатор поочередно высвечивается информация о токе, емкости, напряжении, при этом чтобы понимать что именно в данный момент на экране, включается соответствующий светодиод.
Плата индикации может быть отделена от основной платы, что полезно при установке в корпус. Правда кнопки не отделяются, потому придется ставит дополнительные. Но в любом случае удобно.

Ниже и левее есть пищалка, пищит неприятно, потому я ее почти сразу отключил.


На радиаторе установлен силовой транзистор, судя по инструкции это P75NF75, но на самом транзисторе маркировка еле видна.
Радиатор очень мелкий, есть плата с вентилятором, но я покупал самый недорогой вариант так как сами платы ничем не отличаются.


Основная часть измерительного узла и управления


Снизу только четыре стойки для установки платы в корпус.


1. Микроконтроллер 8S003F3P6 с 10 бит АЦП.
2. Операционный усилитель LM358. Насколько я понимаю, отвечает за усиление сигнала с шунта и входного напряжения.
3. Два регистра 74HC595, управление индикатором и выходом на вентилятор.
4. Токоизмерительный шунт сопротивлением 50мОм, мощность до 2 Ватт, что при токе 2.6 Ампера с большим запасом.
5. Плата преобразователя напряжения, левее и ниже виден диод для защиты от переполюсовки, правда в данном варианте он не сильно нужен.
6. TL431, на ее базе собран стабилизатор питания индикации и скорее всего операционного усилителя.


Хоть индикатор относительно контрастный, но со светофильтром читается лучше, не говоря о фотографиях, потому дальше все фото будут с ним.
Изначально плата настроена на 1 Ампер разрядного тока.


Кнопки S-- и S++ уменьшают или увеличивают установку тока нагрузки. Отмечу то, что кнопки стоят как привычно нашим пользователям, т.е. минус слева, а плюс справа. А также отмечу то, что на картинке магазина показан ток 2.68 Ампера, хотя плата способна выставлять ток только от 0.1 до 2.6 с дискретностью 0.1 Ампера.

Если включить разряд без аккумулятора то высветится сообщение об ошибке, всего таких сообщений 6:
Err1 — Измеряемое напряжение выше чем 8.5 Вольта
Err2 — Измеряемое напряжение слишком низкое или отсутствует.
Err3 — Батарея имеет слишком высокое сопротивление или плохой контакт в следствие чего при нагрузке напряжение падает слишком сильно при установленном токе нагрузки.
Err4 — Неисправность силового транзистора
Err5 — Перегрузка по мощности. По умолчанию плата имеет максимальную мощность в 12 Ватт, но данный лимит можно отключить
Err6 — Напряжение питания не входит в диапазон 11-14 Вольт.



Настройки.
Данное меню вызывается при помощи подачи питания с зажатой кнопкой SK, кнопки -/+ изменяют значение, SK переключает к следующему пункту, после прохождения всех пунктов плата переходит в нормальный режим с сохранением настроек.
1, 2. — Двухпроводный или четырехпроводный режим измерения.
3. Автоопределение типа аккумулятора и соответственно автоматическая установка напряжения окончания разряда. Рекомендую выключить, так как определение производится исходя из напряжения аккумулятора, Для заряженного LiIon это 3 Вольта, LiFe — 2.5 Вольта, Никелевых — 1 Вольт. Соответственно бывает автоматика ошибается, а кроме того иногда разряжать надо до другого напряжения.
4. Отключение пищалки, отключил почти сразу так как раздражала.
5. Отключение лимита максимальной рассеиваемой мощности.
6, 7. — Мощность в Ваттах при которой будет включаться вентилятор, при 00 работает всегда пока идет разряд.
8. Максимально можно выставить 10 Ватт, но включается этот режим несколько оригинально, не перебором 7-8-9, а в обратную сторону 3-2-1-10.


Режим измерения внутреннего сопротивления включается подачей питания с зажатой кнопкой S--, при этом на индикатор можно вывести как внутреннее сопротивление в мОм, так и напряжение аккумулятора, переключение кнопкой SK, выход из этого режима только перезагрузкой платы.


О вентиляторе.
Как вы понимаете, даже 5 Ватт рассеивать с таким мелким радиатором проблематично, не говоря о большей мощности, потому производитель заложил возможность подключения вентилятора.
Минусовой провод вентилятора подключается к точке F- (слева), плюсовой ко входному напряжению, но так как вентилятор у меня был на 12 Вольт, то я его подключил после преобразователя, а кроме того после защитного диода, но по большому счету можно подключить и до него (диод в самом верху фото).
Я же подключился там, где ближе чтобы просто было немного аккуратнее. Попутно заменил измерительный разъем на клеммник.


Ток потребления платы почти не меняется от режима работы и составляет 65мА при питании 5 Вольт (с преобразователем).
С вентиляторов потребление конечно выше, в моем случае был вентилятор 12 Вольт 0.5 Ватта, с ним плата потребляет 170мА.
Этого вентилятора было полностью достаточно для работы с аккумулятором 4.2 Вольта при максимальном токе.


Проверка точности измерения напряжения.
На низких напряжения точность измерения просто великолепная, практически знак в знак, выше 5 Вольт занижает на 0.02 Вольта, но как по мне, также отлично.
В описании указано что максимальное напряжение 8.5 Вольта, но если поднимать напряжение при уже включенном режиме нагрузки, то измеряет она почти до 10 Вольт, при этом отображает 9.95 и даже если поднимать напряжение выше, то значение не меняется.
При попытке запустить тест с подобным напряжением выдает ошибку.


Перед тем как проверять точность установки тока измерил ток потребления от аккумулятора в режиме простоя. Также вопросов нет, при 4.2 Вольта ток 0.1мА, при 8.5 — 0.2мА.


Точность установки тока также не вызвала вопросов, на мой взгляд для такого дешевого устройства все отлично. Мало того, в конце я проверил уход тока после прогрева, разница в пределах погрешности.


Но друзья, плату то я покупал для того чтобы проверить, насколько она точно умеет измерять внутреннее сопротивление аккумуляторов.
Для этого я взял некоторое количество разных аккумуляторов, которые отличаются производителем, емкостью, максимальным током, напряжением и химией и решил проверить. Можно было взять еще больше подопытных, но я решил что вполне достаточно и 12 штук. Также было использовано четырехпроводное подключение и качественный держатель, по крайней мере лучше у меня нет.


Собственно результаты. Почти во всех случаях у ZB206+ присутствовала «болтанка» в пределах 3-5 знаков, например отображалось не 17 мОм, а 16-18 кратковременно переходя в 15-19, но об этом позже. причем у одних аккумуляторов было больше (VTC6), у других меньше (NCR18650B).


Отдельно проверил точность измерения при разряженном аккумуляторе, благо они у меня были после других тестов.
Последняя пара скриншотов не перепутана, слева VTC5A, справа VTC6.


Все бы ничего, но вы наверное обратили внимание на странность в результатах предыдущего теста. Выше я писал что часто результаты очень нестабильны, значения меняются примерно 2-3 раза в секунду изз-а чего бывает сложно понять, какое же сопротивление.
Но когда я проверял с разряженными аккумуляторами, то не некоторых аккумуляторах эффект стал еще сильнее, ниже на фото один и тот же аккумулятор, разница во времени между фото около 30 секунд. Т.е. я установил аккумулятор, посмотрел какое сопротивление и не стал его вынимать из держателя и значения начали «плавать» примерно так — пол минуты 10-14 мОм, затем плавное повышение и уже 16-19мОм, еще пол минуты и опять 10-14мОм.
Может не именно пол минуты, но выглядели интервалы примерно одинаково.


Ну а что у нас насчет частоты в 1кГц? Да ничего, измерение производится короткими импульсами фактически по постоянному току.
1, 3. — Форма напряжения на затворе транзистора
2, 4. — Форма напряжения на шунте.

Частота следования импульсов примерно 4 Гц, ширина импульса около 3мс, схема при этом работает в режиме стабилизатора тока со значением примерно 1-1.2 Ампера. Обычно для проверки сопротивления на постоянном токе рекомендуют значение тока 0.5-1С, потому ток 1.2 Ампера перекрывает нормально диапазон емкостей 1.2-2.4 Ач.

Но в любом случае здесь нет не только измерения на переменном токе, а и на частоте 1кГц, если условно экстраполировать ширину импульса 3мс в некую частоту при условии что ширина импульса и паузы была бы 50/50, то эта частота бы равнялась 166 Гц.


Попутно проверил как ведет себя прибор при измерении в режиме — двухпроводное подключение.
Без подключения измерительной пары проводов измерение сопротивления не работает.
1. Если подключить только один провод, то сопротивление занижено в полтора раза, а напряжение ровно в два.
2. Если подключить второй провод, то сопротивление и напряжение приходят в норму.
Если потом включить четырехпроводный режим, то ничего не меняется, потому я так и не понял, в чем смысл настройки — 2/4 провода.


И конечно измерение емкости аккумулятора.
Для тестов я взял несколько аккумуляторов и решил проверить их емкость.

Murata VTC5A.
Ток разряда 2.5 Ампера, что соответствует 1С


При запуске теста по нажатию кнопки SK и отключенном режиме автоматического определений аккумулятора вам будет предложено выбрать напряжение окончания разряда. Именно потому я рекомендовал отключить автоматическое определение так как устанавливать этот порог удобно, а кроме того можно это сделать более корректно, так как автоматика определяет для него порог 3 Вольта.
Диапазон изменения 1-6 Вольт и если с верхним напряжением вопросов нет, оно нормально для 2S сборок, то вот 1 Вольт не совсем корректно так как тот же NiCd тестируют до 0.9 Вольта.
Выставляю напряжение 2.5 Вольта.


В процессе теста на индикатор поочередно выводится емкость Ач, емкость Втч, напряжение аккумулятора и установленный ток разряда. При этом 2/5 времени высвечивается емкость и по 1/5 все остальное.
Остановить тест в произвольном месте не выйдет, вернее остановить получится, но посмотреть результат невозможно, устройство переходит в режим установки тока. После окончания теста индикатор мерцает и в этом режиме уже можно посмотреть все результаты.


В конце я получил 2.409Ач или 8.67Втч.


Мой предыдущий тест показал 2.421 Ач или 8.693 Втч, практически один в один, а с учетом того что после моего первого теста были сделаны еще тесты и аккумулятор потерял немного емкости, то вообще все отлично.


Следующим был Murata VTC6. но здесь я немного запутался и случайно выставил ему отсечку по 2.5 Вольта вместо 2.0 которые были в их тесте.


Из-за ошибки проверка проходила в два этапа, разряд до 2.5 Вольта, а затем до 2.0 Вольта. В сумме получилось 2.975Ач или 10.585Втч. В исходном тесте этого аккумулятора при токе 1С было 3.015Ач или 10.67 Втч.

Интересный момент, после окончания теста можно кнопкой SK выбрать режим отображения напряжения на аккумуляторе, при этом оно фиксируется на некоей величине (два правых фото), судя по всему выводится среднее напряжение за время теста.


Также были проверены еще два аккумулятора, Samsung 30Q и 35E. Ток разряда 0.5С


Результаты, вверху соответственно 30Q


30Q показал в итоге чуть больше чем в исходном тесте, но в данном случае он был немного перезаряжен (напряжение можно посмотреть в тесте внутреннего сопротивления).


С 35Е все наоборот, здесь он был чуть чуть недозаряжен и потому результат был ниже исходного. Можно сказать что все сходится.


Итоги.
В плане измерения тока, напряжения, емкости никаких замечаний. Также отмечу положительные вещи:
Удобное управление выбором тока нагрузки и напряжения окончания разряда.
Управление вентиляторов в зависимости от мощности нагрузки.
Общее неплохое качество изготовления.

Отдельно отмечу, даже хочу выделить жирным шрифтом — если в процессе теста отключить питание и потом опять подать, то нагрузка продолжает тест не сбрасывая показания! На мой взгляд только это перекрывает все недостатки потому как все устройства которые я знаю, потом начинают тест с нуля.

Ну и недостатки:
Неудобное включение режима измерения внутреннего сопротивления, так и просится кнопочка с НЗ контактами по питанию.
Минимальное напряжение 1 Вольт, а не 0.9
Измерение внутреннего сопротивления, большой разброс показаний, плавающий результат даже с качественным держателем и четырехпроводным подключением
И конечно здесь нет ни измерения на переменном токе ни частоты в 1кГц.

Жаль что по изначальной информации я ошибочно решил что данный тестер измеряет внутреннее сопротивление корректно, собственно потому я и заказал его для проверки этой информации, теперь вот думаю куда его присобачить применить.
Но при этом я все равно его рекомендую из-за неплохих параметров, удобства, возможности продолжения теста и цены, вряд ли за 7 долларов можно найти что-то более интересное.

На этом у меня все, надеюсь что было полезно.