Un data logger impiegato per monitorare la tensione di una batteria e determinarne le caratteristiche e la capacità vien denominato qui "VB logger".

Comunque si eseguano le rilevazioni, le caratteristiche grafiche sono pargonabili e quindi le considerazioni seguenti sono ripetibili per diverse situazioni.

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Esercitazione eseguita con S4A il 28 ottobre 2014

Viene collegata una batteria ricaricabile (accumulatore) ad un carico ohmico per rilevare la curva di tensione mentre si scarica.

All'inizio il carico è stato scollegato e ricollegato due volte per esaminare il comportamento della batteria.

E' stato utilizzato l'apparato hardware e software descritto qui.

 

Di seguito alcuni grafici che illustrano i risultati effettuati su un accumulatore AA posto sotto misura:

Sony init

 Il grafico mostra la sovrapposizione di una curva verde su una rossa che aveva raggiunto l'estremo destro del display.

All'inizio, a 0 secondi, la batteria funzionava a vuoto e la tensione misurata risultava di 1,38V.

Successivamente viene collegato il carico e la tensione crolla a 1,13V:

Questa variazione si chiama "caduta di tensione da vuoto a carico" ed è tipica di tutti i generatori reali; essa è dovuta in questo caso a fenomeni chimici ed elettrici insieme.

In un circuito elettrico si rappresenta questo fatto introducendo una resistenza nel circuito, la resistenza interna, che permette di tenere conto in qualche modo del fenomeno quando si studia il comportamento del circuito elettrico. (nota 1)

 In un momento successivo è stato di nuovo staccato il carico e si vede che la tensione alla batteria si riportava a valori più alti per poi crollare di nuovo appena si ricollegava il carico.

sony soglia

Col il procedere della scarica si osserva come la tensione diminuisca progressivamente con pendenza pressochè costante. Ad un certo punto la curva cambia pendenza: il processo di scarica diventa più rapido; da questo momento non si può più fare affidamento sulla batteria per alimentare i circuiti per cui va considerata scarica e va ricaricata.

Nell'immagine alla destra si vede che viene oltrepassata la soglia degli 0,9V dopo 7180s cioè a 120 minuti (2 ore) dall'inizio.

Considerando che il carico era una resistenza di 2,2Ω e che la tensione media nell'intervallo osservato è stata di circa 1V la corrente media erogata dalla batteria è stata di 

 Im=Vm/R=1/2,2=0,45A

si può stimare la capacità della batteria

C=I*t=0,45*2=0,9Ah=900mAh

che approssima bene la capacità nominale dichiarata di 1000mAh.

La batteria è buona! 

sony scarica

 Nell'immagine a sinistra si osserva il comportamento dell'accumulatore quando è ormai scarico.

 La tensione, in verde, è decisamente bassa (0,11V) ma quando si stacca il carico la tensione (a vuoto) raggiunge il valore di 1,1V con un andamento non istantaneo per poi crolalre rapidamente non appena si ricollega il carico.

Cosa significa:

1) la misura della tensione a vuoto non dice nulla dello stato di carica della batteria; per sapere se la batteria è carica, quindi efficiente, occorre fare misure sotto carico;

2) il ripristino della tensione a vuoto ed a carico dopo la commutazione avviene in un breve tempo che non è infinitesimo: significa che ci sono processi di ripristino che non sono istantanei come quelli puramente ohmici per cui ci devono essere fenomeni di natura chimica insieme ad una capacità elettrica che rallentano il raggiungimento del valore di regime.

 

note

nota 1 : una resitenza non è una buona idea per rappresentare il fenomeno della caduta di tensione da vuoto a carico perchè ha un comportamento lineare mentre i fenomeni in questione non lo hanno ... ma è meglio di niente.