Многоканальный потенциостат анализатор тестер аккумуляторов серии АСК75 — это универсальный и точный инструмент для испытания химических источников тока: аккумуляторов, суперконднесаторов, электрохимических ячеек и любых других. Рабочий диапазон напряжения потенциостата: от 1 до 20 В. Ток заряда и ток разряда от 10мА до 10А. Максимальная мощность заряда/разряда — 50/75 Вт. Доступны версии на 2 и на 12 независимых каналов. Для увеличения тока и мощности каналы потенциостата можно соединять параллельно. Так можно получить ток заряда-разряда до 120 А и мощность заряда/разряда до 600/900 Вт. Потенциостаты АСК75 включены в Госреестр СИ (92451-24).
Содержание
- Назначение потенциостата
- Что измеряет потенциостат
- Модификации потенциостата и их основные параметры
- Подключение аккумуляторов и параллельная работа каналов
- Программа тестирования
- Режимы работы потенциостата
- Измерение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR)
- Измерение емкости суперконденсаторов
- Файлы результатов измерений
- Программное обеспечение
- Работа потенциостата в автономном режиме
- Сведения о заводской калибровке
- Заказ потенциостата АСК75
- Файлы для загрузки (руководство по эксплуатации, ПО и др.)
Многоканальный потенциостат — зачем он нужен?
Многоканальный потенциостат АСК75 предназначен для тестирования любых источников и накопителей электрической энергии, таких как аккумуляторы, суперконденсаторы, гальванические элементы (батарейки), лабораторные электрохимические ячейки и множество других. Рабочий диапазон напряжения от 1 до 20 В позволяет тестировать как единичные аккумуляторные ячейки (например, литий-ионные 18650, 21700 и любые другие), так и аккумуляторные батареи с напряжением до 20 В. В частности, автомобильные аккумуляторы, аккумуляторы от ИБП, аккумуляторы для шуруповертов, автомобильные аккумуляторные ячейки, в частности аккумуляторы Toyota Prius, а также абсолютно любые другие аккумуляторы с напряжением от 1 до 20 В.
Потенциостат серии АСК75 имеет два или двенадцать независимых каналов. Каждый канал объединяет программируемый источник питания и программируемую электронную нагрузку, которые могут работать в разнообразных режимах. Программируемый источник питания способен обеспечить режимы заряда постоянным током, заряда постоянным напряжением, заряда постоянной мощностью, а также разнообразные переходные процессы, например плавное или резкое нарастание тока заряда, скачкообразный спад, работу по таблицам. Электронная нагрузка способна отбирать энергию от тестируемого аккумулятора в режиме потребителя постоянного тока, постоянной мощности, нагрузки с постоянным сопротивлением и в режиме постоянного напряжения. Кроме того, нагрузка может обеспечить различные нестационарные режимы, например, режим импульсов тока, плавное или резкое изменение мощности нагрузки, имитацию подключения или отключения потребителя с заданным сопротивлением, работу по таблицам и множество других режимов.
Комбинируя разнообразные шаги заряда и разряда, а также используя режимы работы по таблицам, можно создать для тестируемого аккумулятора условия, эквивалентные условиям при реальной эксплуатации. Например, можно смоделировать работу аккумулятора электромобиля при движении машины в городском или в загородном цикле езды, и при этом измерить реальные характеристики тестируемого аккумулятора, определить запас хода электромобиля, измерить возникающие в аккумуляторе потери энергии, а также определить множество других параметров испытуемого накопителя энергии.
Каналы потенциостата электрически полностью изолированы друг от друга, что позволяет проводить измерения параметров аккумуляторных ячеек, соединенных в единую батарею, без разборки этой батареи и без разъединения ячеек. Это очень удобно при испытании батарей электромобилей и во многих других случаях.
Каждый канал потенциостата оборудован датчиком температуры тестируемого аккумулятора. Это дарит возможность проводить климатические испытания аккумуляторов и определять зависимости их характеристик (например, емкости, энергоемкости, внутреннего сопротивления) от температуры. При использовании соответствующей камеры тепла-холода, программное обеспечение потенциостата способно построить температурные зависимости испытуемых источников тока полностью автоматически, минимизируя труд человека и возможные ошибки. Кроме того, показания датчиков температуры используются для защитных функций (например, от перегрева тестируемого аккумулятора).
Многоканальный потенциостат великолепно подойдет для работы в исследовательских лабораториях, научных институтах, заводских лабораториях контроля качества входных комплектующих или выпускаемой продукции, автомастерских, в компаниях по разработке и изготовлению различных аккумуляторных батарей, накопителей энергии, в мастерских по ремонту ИБП, бытовой техники, электроинструмента, электромобилей, а также мелкого электротранспорта — электросамокатов, скутеров, электровелосипедов и множества других.
Многоканальный потенциостат — что измеряет?
Многоканальный потенциостат, анализатор тестер аккумуляторов серии АСК75 в процессе выполнения тестирования химических источников тока измеряет:
- емкость, А·ч;
- энергоемкость, Вт·ч;
- эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, ESR), мОм;
- электрическую емкость суперконденсаторов в Фарадах;
- КПД цикла заряда разряда по емкости (по А·ч) в %;
- КПД цикла заряда разряда по энергии (по Вт·ч) в %;
- средний ток утечки за цикл, мА.
Полученные результаты измерений параметров тестируемого источника тока возвращаются в виде текстовых файлов с результатами измерений.
Кроме того, программное обеспечение потенциостата автоматически строит графики заряда-разряда тестируемых аккумуляторов, на которые может быть выведено множество различных параметров (ток, напряжение, мощность, сопротивление, заряд, энергия, температура, а также ряд других) в различных комбинациях, в зависимости от времени или в зависимости друг от друга.
В случае выполнения циклических испытаний (выполнения многократных циклов заряда-разряда) программное обеспечение потенциостата построит графики изменения параметров тестируемых аккумуляторов в зависимости от пройденного числа циклов заряда-разряда, или в зависимости от их температуры. Это чрезвычайно удобно при ресурсных испытаниях, а также при климатических испытаниях различных накопителей энергии.
Модификации многоканального потенциостата и их основные параметры
Многоканальный потенциостат АСК75 производится в двух модификациях:
- АСК75.10.20.2 — на 2 канала;
- АСК75.10.20.12 — на 12 каналов.
Отличаются приборы только числом каналов. В остальном параметры потенциостатов полностью идентичны. Для изготовления приборов используются одни и те же аппаратные модули.
Каждый канал потенциостата полностью независим от остальных каналов. Каналы могут работать по разным программам тестирования, и одновременно испытывать совершенно разные источники тока. Например, один канал потенциостата может тестировать автомобильный аккумулятор емкостью 90 А·ч, в то время как другой канал прибора в то же самое время может тестировать батарейку формата ААА с емкостью менее 1 А·ч.
Все каналы потенциостата полностью идентичны между собой и имеют следующие основные параметры:
- Рабочий диапазон напряжения на тестируемом аккумуляторе: от 1 до 20 В;
- Ток заряда: от 10 мА до 10 А (до 120 А при параллельной работе каналов);
- Ток разряда: от 10 мА до 10 А (до 120 А при параллельной работе каналов);
- Максимальная мощность заряда: 50 Вт (600 Вт при параллельной работе каналов);
- Максимальная мощность разряда: 75 Вт (900 Вт при параллельной работе каналов).
Для повышения точности воспроизведения и измерения тока заряда и разряда, рабочий диапазон тока заряда и разряда разбит на четыре поддиапазона:
- 0 — 0.1 А;
- 0 — 0.5 А;
- 0 — 2 А;
- 0 — 10 А.
Выбор подходящего поддиапазона потенциостат выполняет автоматически, на основе заданных Пользователем значений тока заряда и тока разряда.
Кроме того, каждый канал потенциостата имеет выносной датчик температуры тестируемого аккумулятора. Рабочий диапазон измерения температуры составляет от минус 40 до плюс 100 °С.
Погрешность измерения напряжения на тестируемом аккумуляторе не превышает 50 мВ (0.25 % от рабочего диапазона напряжения).
Погрешность измерения тока через тестируемый аккумулятор не превышает 0.5 % от максимума текущего аппаратного поддиапазона тока.
Погрешность измерения температуры тестируемого аккумулятора — не более 2 °С.
Подключение аккумуляторов и параллельная работа каналов потенциостата
Подключение тестируемых аккумуляторов к многоканальному потенциостату осуществляется по 4-ех проводной схеме подключения, с использованием двух силовых, и двух контрольных проводников. Такая схема подключения позволяет исключить из рассмотрения падение напряжения на соединительных проводах, а также переходные сопротивления при подключении тестируемых аккумуляторов, и осуществить максимально точное воспроизведение и измерение напряжения непосредственно на клеммах аккумулятора.
При необходимости контроля температуры аккумуляторов, к каналу потенциостата нужно подключить датчики температуры (датчики температуры поставляются вместе с потенциостатом). Между датчиками температуры и тестируемыми аккумуляторами следует обеспечить хороший тепловой контакт.
При необходимости, каналы одного потенциостата можно соединять для параллельной работы. Цель объединения каналов — увеличение тока заряда и разряда, а также увеличение зарядной и разрядной мощности. Объединение каналов должно быть выполнено как физически (провода от нескольких каналов потенциостата нужно подключить к одному тестируемом аккумулятору), так и программно, путем выполнения необходимых настроек в программном обеспечении.
При параллельной работе всех двенадцати каналов потенциостата АСК75.10.20.12 можно получить ток заряда и разряда до 120 А, мощность заряда до 600 Вт, мощность разряда до 900 Вт.
Конфигурация, показанная на рисунке ниже, позволяет тестировать одновременно два аккумулятора при токах заряда и разряда до 60 А, мощности заряда до 300 Вт, мощности разряда до 450 Вт.
Благодаря наличию гальванической изоляции между каналами потенциостата, становится возможным одновременно тестировать отдельные элементы аккумуляторной батареи, соединенные последовательно, без разборки этой батареи и без разъединения элементов друг от друга. Это очень удобно при тестировании готовых аккумуляторных сборок.
Многоканальный потенциостат — программа тестирования аккумулятора
Многоканальный потенциостат тестер анализатор аккумуляторов серии АСК работает по заранее подготовленной Пользователем программе тестирования. Она настраивается Пользователем перед запуском теста. Программа тестирования — это специальный алгоритм, с помощью которого Пользователь сообщает потенциостату, как тому работать, какие именно режимы тестирования применить к испытуемым аккумуляторам, какие подать токи, напряжения, мощности, до каких уровней заряжать и разряжать тестируемые аккумуляторы. Также в программе тестирования указываются граничные условия и защитные пороги. Например, если температура аккумулятора во время теста достигнет заданного лимита, тест этого аккумулятора будет автоматически остановлен.
Программа тестирования может быть задана практически любая. Начиная от простейшей однократной подачи зарядного тока заданного значения на заданное время, и заканчивая сложными алгоритмами тестирования, точно моделирующими работу аккумулятора в конкретных условиях эксплуатации. Программа тестирования может состоять из однократного заряда или разряда аккумулятора, а может содержать множество циклов заряда-разряда (например, при длительных ресурсных испытаниях).
Для каждого отдельного канала потенциостата может быть задана своя отдельная программа тестирования. Это позволяет тестировать на разных каналах потенциостата разные химические источники тока, разных типов, емкости, в разных условиях теста. В то же время, при тестировании однотипных элементов в одинаковых условиях, для всех каналов прибора может быть задана одна и та же программа тестирования.
Программа тестирования состоит из набора отдельных шагов — режимов испытаний. После запуска теста потенциостат выполнит три шага подготовки и затем перейдет к выполнению циклической части программы. Циклическая часть может быть выполнена заданное количество раз (от 0 до 10 млн.). После выполнения циклической части следуют три шага завершения тестирования.
На каждом шаге можно выбрать любой доступный режим работы потенциостата, а если не выбрать ничего — тот этот шаг будет пропущен и не будет сказываться на работе потенциостата.
Шаги подготовки удобно использовать, чтобы привести начальное состояние тестируемого аккумулятора к некоторому требуемому состоянию перед основным тестом. Например, полностью зарядить.
Аналогично, шаги завершения тестирования могут быть использованы для приведения состояния аккумулятора к некоторому требуемому состоянию после выполнения тестирования. Например, разрядить наполовину перед консервацией и отправкой Заказчику.
Основная работа потенциостата обычно задается в основной части программы тестирования — в циклической части. Эта часть может быть выполнена от 1 до 10 млн. раз и содержит 42 независимых шага.
Многоканальный потенциостат — режимы работы
Для любого шага программы любого из каналов потенциостата может быть выбран любой из следующих режимов работы:
- шаг отсутствует (не влияет на работу канала);
- CHCC — заряд постоянным током;
- CHCP — заряд постоянной мощностью;
- CHCV — заряд при постоянном напряжении;
- DCHCC — разряд постоянным током
- DCHCP — разряд постоянной мощностью
- DCHCR — разряд на постоянное сопротивление
- DCHCV — разряд постоянным напряжением
- релаксация (пауза)
- развертка напряжения
- развертка тока
- развертка мощности
- развертка сопротивления
- импульсы напряжения
- импульсы тока
- импульсы мощности
- импульсы сопротивления
- работа по таблице напряжения
- работа по таблице тока
- работа по таблице мощности
- работа по таблице сопротивления
- самописец напряжения
- пауза
- режим MPPT
Для каждого режима Пользователю следует настроить необходимые параметры тестирования.
Например, для режима заряда постоянным током (CHCC) должен быть задан необходимый ток заряда, а также конченое напряжение и время шага.
Подробное описание каждого режима представлено на странице Анализаторы аккумуляторов типа АСК. Режимы работы.
Программа тестирования и каждый шаг программы тестирования настраивается на первой странице программного обеспечения к потенциостату.
Таблицы для для режимов работы по таблицам следует задать на странице «Таблицы».
Измерение ESR аккумуляторов
Многоканальный потенциостат АСК75 умеет измерять эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС или ESR) любых химических источников тока. Измерение ESR потенциостат способен выполнить тремя различными способами, в зависимости от выбранного режима работы:
- методом периодического прерывания тока заряда и разряда на заданное время;
- при смене импульсов напряжения, тока, мощности или сопротивления в одноименных режимах;
- при смене шагов программы тестирования.
Каждый из трех способов позволяет получить мгновенные значения ESR тестируемого аккумулятора, но наиболее точным является метод периодического прерывания тока на заданное время. Выбирая подходящую длительность D паузы в токе для измерения ESR, возможно получать результаты измерения ESR, соответствующие различным частотам тестового переменного тока, от 1000 Гц и менее.
Ниже представлены результаты измерения ESR нескольких образцов литий-ионных аккумуляторов 18650 для различных длительностей D паузы в токе. Измерения осуществлялись при токе разряда 5 А при значениях длительности паузы в токе от 0.5 мс до 0.5 с (эквивалентная частота переменного тока от 1000 до 1 Гц).
Подробное описание каждого способа измерения ESR представлено на странице Анализаторы аккумуляторов типа АСК. Измерение ESR.
Измерение емкости суперконденсаторов
Многоканальный потенциостат АСК75 способен измерять емкость суперконденсаторов. Результат измерения емкости суперконденсаторов возвращается в Фарадах. Подробное описание способа измерения емкости суперконденсаторов представлено на странице Анализаторы аккумуляторов типа АСК. Измерение C.
Файлы результатов измерений
Основным результатом работы многоканального потенциостата являются текстовые файлы результатов измерений. Потенциостат возвращает результаты измерений в виде файлов двух типов:
- файлы первичных данных;
- файлы сводных результатов измерений.
Файлы первичных данных содержат мгновенные значения напряжения на аккумуляторе, тока через аккумулятор, температуры аккумулятора, мгновенные значения ESR аккумулятора, измеренные методом периодического прерывания тока, а также значения отданного или полученного заряда (емкости) и энергии, нарастающим итогом от начала очередного шага. Каждая строка файла первичных данных описывает конкретный момент времени.
За каждый выполненный цикл программы тестирования, потенциостат создает отдельный файл первичных данных конкретно за этот выполненный цикл. Номер цикла автоматически включается в название файла.
По файлам первичных данных можно построить графики заряда-разряда, графики циклической вольтамперометрии, графики зависимости параметров аккумулятора от времени заряда-разряда или от уровня его заряда, и множество других. Ряд из них программное обеспечение потенциостата может построить автоматически, в соответствие с выбранными настройками отображения графиков. Первичные результаты измерений помогут выявить зависимость напряжения на аккумуляторе от уровня его заряда, зависимость ESR аккумулятора от его температуры, зависимость отданного заряда от тока нагрузки, а также множество прочих свойств тестируемого аккумулятора.
Файлы сводных результатов измерений содержат обработанные данные. Каждая строка файла сводных результатов измерений описывает результирующие параметры аккумулятора на конкретном выполненном цикле программы тестирования. Файлы сводных результатов измерений включают общую длительность цикла, конечное напряжение на аккумуляторе, конечный ток, среднюю температуру аккумулятора за цикл, среднее значение ESR аккумулятора, измеренное методом прерывания тока, полный возвращенный аккумулятором заряд (емкость), полную возвращенную энергию, емкость суперконденсатора в Фарадах (при тестировании суперконденсаторов), значения ESR, измеренные по скачку напряжения вначале шагов заряда и шагов разряда, средний ток утечки через тестируемый аккумулятор, а также эффективность хранения аккумулятором заряда и энергии.
Главная задача файла сводных результатов измерений — показать, как меняются характеристики аккумулятора в зависимости от пройденного числа циклов заряда-разряда. По файлу сводных результатов могут быть построены кривые деградации параметров аккумулятора при выполнении ресурсных испытаний. По таким графикам быстро и наглядно можно увидеть изменение параметров аккумулятора в зависимости от отработанных циклов заряда-разряда.
Кроме того, файлы сводных результатов измерений полезны при проведении климатических испытаний аккумуляторов в камере тепла-холода. При достаточно плавном изменении температуры аккумулятора появляется возможность автоматического выявления зависимостей параметров аккумулятора от его температуры.
Многоканальный потенциостат — программное обеспечение
Многоканальный потенциостат тестер анализатор аккумуляторов работает под управлением компьютера. На компьютере должно быть установлено специализированное программное обеспечение, которое поставляется вместе с прибором.
Программное обеспечение имеет развитый функционал и позволяет:
- задать программу тестирования для каждого канала потенциостата;
- задать необходимые защитные ограничения параметров аккумуляторов (например, максимальной температуры);
- задать пути для сохранения файлов результатов измерений;
- выбрать файлы таблиц для режимов работы по таблицам, а также произвести необходимую настройку параметров, находящихся в этих файлах (сдвиг, масштабирование и др.);
- запустить подготовленную программу на выполнение;
- остановить тестирование в любой момент времени;
- наблюдать за ходом тестирования аккумуляторов в реальном времени;
- отображать графики заряда-разряда и другие графики параметров аккумуляторов в зависимости от времени или в зависимости друг от друга;
- наблюдать в реальном времени за формированием файлов результатов измерений;
- отображать графики деградации параметров аккумуляторов при ресурсных испытаниях;
- отображать графики изменения параметров аккумуляторов при климатических испытаниях;
- следить за состоянием потенциостата и за состоянием его внутренних систем;
- выполнять необходимые настройки подключения к потенциостату;
- настраивать параллельную работу каналов при необходимости увеличения тока или мощности;
- выполнять постобработку полученных результатов измерений;
- просматривать время наработки потенциостата.
Программное обеспечение содержит несколько страниц, разделенных по функциональному назначению.
Страница «Задачи» предназначена для формирования программы тестирования аккумуляторов для каждого канала потенциостата, ввода путей к файлам результатов измерений, задания защитных ограничений, настройки параллельной работы каналов потенциостата, запуска теста на выполнение.
Страница «Таблицы» позволяет выбрать и настроить файлы с таблицами напряжения, тока, мощности или сопротивления, которые могут быть использованы в программе тестирования аккумуляторов.
Страница «Графики» отображает графики заряда-разряда тестируемых аккумуляторов в различных комбинациях.
Страница «Результаты» демонстрирует текущее состояние файлов результатов измерений. Окончательный вид файлов результатов будет сформирован по окончании теста.
Страница «Анализ» отображает графики изменения параметров тестируемых аккумуляторов в зависимости от пройденного числа циклов заряда-разряда или от температуры.
Страница «Настройки» позволяет осуществить подключение к потенциостату и установить связь между прибором и программным обеспечением.
Страница «Состояние» отображает текущее состояние внутренних подсистем потенциостата.
Страница «Постообработка» помогает отредактировать полученные файлы результатов измерений под конкретные требования. Главная ее функция — это совместить данные из двух или нескольких файлов результатов измерений, в случае, если тест аккумулятора был по каким-то причинам прерван, а затем запущен заново. Так можно объединить данные из нескольких файлов сводных результатов измерений и получить общую картину изменения параметров тестируемого аккумулятора, например, в зависимости от пройденного числа циклов заряда-разряда.
Работа многоканального потенциостата в автономном режиме
Многоканальный потенциостат АСК75 имеет встроенную память результатов измерений. В эту память сохраняются результаты измерений в том случае, если связь с компьютером и программным обеспечением становится временно недоступна. При возобновлении связи с прибором все наработанные данные автоматически передаются на компьютер и сохраняются в файлы результатов измерений, так, как если бы прерывания связи с потенциостатом вообще не было бы.
Объем памяти потенциостата ограничен только объемом установленной карты памяти, что при емкости современных карт делает время автономной работы практически неограниченным.
Данная функция чрезвычайно удобна и позволяет отключать компьютер на ночное время, а также на выходные и праздничные дни.
Возможность автономной работы отсутствует, если в программе тестирования используются шаги работы по таблицам. В этом случае потенциостату необходима постоянная связь с компьютером и программным обеспечением, а при отключении компьютера или разрыве связи, потенциостат аварийно прервет тестирование.
Многоканальный потенциостат — заводская калибровка
Многоканальный потенциостат серии АСК является точным измерительным прибором. Максимальная погрешность измерения напряжения не превышает 50 мВ (0.25 % от рабочего диапазона напряжения). Максимальная погрешность измерения тока не превышает 0.5 % от максимума конкретного поддиапазона тока.
Чтобы обеспечить заданные метрологические характеристики, каждый потенциостат проходит процедуру автоматической заводской калибровки и поверки. Данные процедуры выполняются с помощью специального комплекса, основными компонентами которого являются специализированный многоканальный калибратор, имеющий встроенные многодиапазонные высокоточные токовые шунты, и высокоточный образцовый лабораторный мультиметр. Весь комплекс работает полностью в автоматическом режиме под управлением от компьютера. Калибратор разработан на нашем предприятии и откалиброван в лабораториях Ростест-Москва.
Факт успешного завершения процедуры автоматической заводской калибровки и поверки является гарантией полной работоспособности поверенного потенциостата, соответствия его метрологических характеристики требуемым и готовности прибора к отгрузке Заказчику.
Потенциостат — купить
Для заказа многоканального потенциостата тестера анализатора аккумуляторов вышлите заявку на адрес электронной почты Yarst@mail.ru
Поставка потенциостатов осуществляется по договору поставки.
Стоимость, равно как и срок поставки, зависит от нужного количества приборов.
Многоканальный потенциостат — файлы для загрузки
Руководство по эксплуатации — самый полный и достоверный источник информации о потенциостатах АСК75 (формат .pdf, 7.3МБ)
Программное обеспечение Ym128 (zip-архив, 1.1МБ)
Образцы файлов результатов измерений (zip-архив, 260кБ)
Описание типа средств измерений (формат .pdf, 160кБ)
Методика поверки (формат .pdf, 4.51МБ)