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はじめに 普段から様々な機器に使用されている電池ですが、外見では劣化状況を判断することができません。バッテリーの劣化具合を判断する方法として、内部抵抗を測定する方法があります。 この内部抵抗を測定するには、電池に抵抗器を接続し、流れた電流Iと電圧Vを測定することによってオームの法則を適応すれば求めることができます。 しかし、バッテリーの電圧が高い場合は、抵抗器から恐ろしいほどの熱を発するため、非常に危険です。また、内部抵抗は値が非常に小さいので測定することが難しいです。 今回は、秋月電子通商で販売されているLCRメータ「DE-5000」と4端子法を使って電池の内部抵抗を測定してみます。 4端子法の原理 非常に難しいので、参考になったページを紹介しておきます。 2端子法・4端子法 | エヌエフ回路設計ブロック 購入したもの 名称 URL 数量 金額 DE-5000 秋月 gM-06264 1 7, 800 DE-5000用テストリード 秋月 gM-06325 1 780 みの虫クリップ(黒) 秋月 gC-00068 1 20 みの虫クリップ(赤) 秋月 gC-00070 1 20 フィルムコンデンサ 0. 47μF 秋月 gP-09791 2 60 熱圧縮チューブ 3φ 秋月 gP-06788 1 40 カーボン抵抗 1. 5MΩ エレショップ g6AZ31U 1 40 シールド2芯ケーブル 0. 4端子法を使って電池の内部抵抗を測定する - Gazee. 2SQ エレショップ g9AF145 2 258 プローブの改造 まず、DE-5000用テストリードを分解して基板を取り出します。接続されている配線は短すぎるので外します。 次に、直流成分(DC)をカットするためのコンデンサを追加するために、基板のパターンをカットします。 フィルムコンデンサを下の写真のように追加します。 コンデンサ電荷放電用の抵抗を追加します。 後は、リード線を半田付けして基板側は完成です。 リード線の先は、 シールド線以外 をみの虫クリップに接続すれば完了です。みの虫クリップのカバーを通し、熱圧縮チューブでシールド線を絶縁して、芯線を結線してください。 これで完成です。 使い方 完成したプローブをDE-5000に接続して、 LCR AUTO ボタンを操作して Rp モードにします。後は測定対象にクリップを接続すれば内部抵抗が表示されます。 乾電池を測定するときは接触抵抗の影響で値が大きく変化するので、上の写真のように電池ボックスを使用してください。 Newer ポケモンGOのAPKファイルを直接インストールする方法 Older RaspberryPi3をeBayで買いました
35V~、と簡易な仕様になっていますが、 4端子法 を使っていますのでキットに付属するワニ口クリッププローブでも測定対象とうまく接続できればそこそこの精度が出ます。 ■性能評価 会社で使用している アジレントのLCRメーターU1733C を使い計測値の比較を行いました。電池は秋月で売られていた歴代の単3 ニッケル水素電池 から種類別に5本選びました。 電池フォルダーの脇についている 電解コンデンサ は、U1733Cの為に付けています。U1733Cは交流計測のLCRメーターで、電池の内部抵抗を測る仕様ではありませんので直流をカットするために接続しました。内部抵抗計キットは電池と直結しています。キットの端子は上から Hc, Hp, Lp, Lc となっているので 4端子法の説明図 に書いてあるように接続します。 測定周波数は、キットが5kHz、U1733Cが10kHzです。両者の誤差はReCyko+の例で最大8%ありましたが、プローブの接続具合でも数mΩは動くことがあるので、まぁまぁの精度と思われます。ちなみに、U1733Cの設定を1kHzにした場合も含めた結果は以下の通りです。 キット(mΩ) U1733C 10kHz(mΩ) U1733C 1kHz(mΩ) ReCyko+ 25. 23 24 23. 3 GP1800 301. 6 301. 8 299. 6 GP2000 248. 5 242. 2 239. 5 GP2300 371. 2 366. 1 364. 4 GP2600 178. 7 176. 6 169. 4 今回は単3電池の内部抵抗を計測しました。測定では、上の写真にも写っていますが、以前秋月で売られていた大電流用の金属製電池フォルダーを使いました。良くあるバネ付きの電池フォルダーを使うと上記の値よりも80~100mΩ以上大きな抵抗値となり安定した計測ができませんでした。安定した計測を行う場合、計測対象に合わせたプローブや電池フォルダーの選択が必要になります。 また、このキットは電池以外に微小抵抗を測るミリオームメーターとしても使用する事ができます。10μΩの桁まで見えますが、この桁になると電池フォルダーの例の様にプローブの接続状態がものを言ってきますので、一応表示していますがこの桁は信じられないと思います。 まぁ、ともかくこれで、内部抵抗が気軽に測れるようになりました。身近な電池の劣化具合を把握するために充放電のタイミングで内部抵抗を記録していこうと思います。
5秒周期でArduinoのアナログ0ピンの電圧値を読み取り、ラズパイにデータを送信します。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 void setup () { // put your setup code here, to run once: Serial. begin ( 115200);} void loop () { // put your main code here, to run repeatedly: float analog_0 = analogRead ( 0); float voltage_0 = ( analog_0* 5) / 1024; Serial. print ( "ADC="); Serial. print ( analog_0); Serial. print ( "\t"); Serial. print ( "V="); Serial. print ( voltage_0); Serial. println ( ""); delay ( 500);} ラズベリーパイとPythonでプロット・CSV化 ラズパイにはデフォルトでPythonがインストールされており、誰でも簡単に使用できます。 初心者の方でも大丈夫です。下記記事で使い方を紹介しています。(リンク先は こちら) ラズベリーパイでプログラミング入門!Pythonの簡単な始め方 ラズベリーパイでプログラミング入門!Pythonの簡単な始め方 プログラミングを始めたい方にラズベリーパイを使った簡単な入門方法を紹介します。 プログラミング言語の中でも初心者にもやさしく、人気なPythonがラズパイならば簡単にスタートできます。 ラズベリーパイでプログラミング入門!P... PythonでArduinoとUSBシリアル通信 今回のプログラムは下記記事でラズパイのCPU温度をリアルタイムでプロットした応用版です。 ラズベリーパイのヒートシンクの効果は?ファンまで必要かを検証! 今回はCPU温度ではなく、USB接続されているArduinoのデータをPythonでグラフ化します。 Pythonで1秒間隔でUSBシリアル通信をReadして、電圧を表示・プロットします。 そして指定の時間(今回は2分後)に測定したデータをcsvで出力しています。 出力したcsvはプログラムの同フォルダに作成されます。 実際に使用したプログラムは下記です。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 #!