De ultieme batterijtest

Hoi!

De CR2032 is een knoopcelbatterij welke veel wordt gebruikt in kleine apparatuur waar het stroomverbruik laag is. Nu zijn er op internet erg veel klachten te lezen over deze batterijen. De voornaamste is dat hij erg snel leeg is, na enkele dagen, waar andere batterijen het een stuk langer volhouden. Nu loop ik al heel lang tegen hetzelfde probleem aan. Na wat onderzoek gedaan te hebben lijkt het toch echt aan de batterij te liggen, en niet aan de gebruiker.
Welnu, nu ben ik bezig om een batterij tester te bouwen, welke meer meet dan alleen spanning. Natuurlijk zijn er testertjes welke de batterij al belasten en dan de spanning meten, maar bij een goede meting moet er nog meer informatie te achterhalen zijn. Ik wil namelijk graag zorgen dat de batterij die in het device gaat van te voren testen, en voldoet hij niet aan de eisen, verdwijnt ie in de prullenbak. Dit wil ik zodat deze niet binnen 3 dagen weer vervangen moet worden.

Nu ben ik benieuwd, wat voor meting is de ideale batterijtest bij u? Per definitie een Ohmse belasting? Of wellicht heeft u nog andere goede ideeën? Bijvoorbeeld een reeks metingen met verschillende belastingen met hele korte tijdsduur (zodat de batterij niet leeg raakt).

Vooraf is er denk ik heel weinig te zeggen over de kwaliteit van een batterij. Je kunt wel een enkele uit een batch testen. En dan waarschijnlijk simpelweg op capaciteit.

Als je het gebruik weet en het is in principe, wat ik bij een CR2032 verwacht, een kleine stroom zonder al gekke piekbelastingen, denk ik dat een ohmse belasting best goed zou werken om een inschatting te maken.

Ha FDEII,

Weet je zeker dat de belasting overeen komt met wat je verwacht :?
Dan zal je het profiel van je batterij moeten weten dit kan de laad/ontlaad karakteristiek zijn.
Als het om een batterij gaat die niet oplaadbaar is zul je niet destructief moeten meten.
Dat wil zeggen de batterij niet of nauwelijks belasten een half volle batterij die je als goed heb bevonden kan je ook niet lang meer gebruiken 8)7

Er zijn een aantal methode het meten met een toon AC of het meten van de laagfrequentieruis 1/f.
Met een AC spanning kan je de impedantie meten de zeg maar de complexe weerstand.
Met ruis meten komen een aantal zaken aan de orde de chemische en metaal eigenschappen.
Beide metingen kunnen uitgevoerd worden tijdens bedrijf dit is voor een knoopcel niet interessant maar voor auto batterijen kan het een hoop ellende besparen ;(

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 4 februari 2020 16:22:46 schreef electron920:
Ha FDEII,

Weet je zeker dat de belasting overeen komt met wat je verwacht :?
Dan zal je het profiel van je batterij moeten weten dit kan de laad/ontlaad karakteristiek zijn.
Als het om een batterij gaat die niet oplaadbaar is zul je niet destructief moeten meten.
Dat wil zeggen de batterij niet of nauwelijks belasten een half volle batterij die je als goed heb bevonden kan je ook niet lang meer gebruiken 8)7

Er zijn een aantal methode het meten met een toon AC of het meten van de laagfrequentieruis 1/f.
Met een AC spanning kan je de impedantie meten de zeg maar de complexe weerstand.
Met ruis meten komen een aantal zaken aan de orde de chemische en metaal eigenschappen.
Beide metingen kunnen uitgevoerd worden tijdens bedrijf dit is voor een knoopcel niet interessant maar voor auto batterijen kan het een hoop ellende besparen ;(

Groet,
Henk.

Precies. Het doel is om zo zuinig mogelijk te testen. Ik dacht dus aan piekjes. Al weet ik niet hoe betrouw baar zulke korte metingen zijn.

Kun je meer vertellen over dat AC meten? Of heb je hier een link met meer info van? Ik wil erg graag weten hoe dit werkt. Schroom niet op de technische diepte in te gaan.

Op 4 februari 2020 16:14:27 schreef r-p:
Vooraf is er denk ik heel weinig te zeggen over de kwaliteit van een batterij. Je kunt wel een enkele uit een batch testen. En dan waarschijnlijk simpelweg op capaciteit.

Als je het gebruik weet en het is in principe, wat ik bij een CR2032 verwacht, een kleine stroom zonder al gekke piekbelastingen, denk ik dat een ohmse belasting best goed zou werken om een inschatting te maken.

Letterlijk iedere batterij die voorbij komt zal getest worden. Voordat ze het apparaat in gaan.

Henk zou kunnen doelen op EIS, electrochemical impedance spectrometry. Ik krijg de indruk dat die techniek vooral gebruikt wordt bij oplaadbare batterijen, om de ladingstoestand (SOC) te bepalen.
Misschien zou je van enkele CR2032 al bij aanvang een karakteristiek van impedantie vs frequentie kunnen vastleggen en pas daarna van elk de capaciteit bepalen (en ze dus weggooien...). En dan hopen dat de karakteristieken typische verschillen vertonen tussen de goede en de slechte exemplaren.

Arco

Special Member

Multimeter met batterijteststand is meestal wel genoeg om de zwakke broeders er tussenuit te halen...
(zegt natuurlijk niets over de kwaliteit van de batterij zelf)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
elmowww

Golden Member

Ik vermoed dat je belasting wellicht niet de beste is voor de gekozen batterij. Kan je daar iets over vertellen? Dat geeft ook een handigere zoektocht richting oplossingen.

PA0EJE - www.eje-electronics.nl - e.jongerius[aapje]eje-electronics.nl - EJE Electronics - Elektronica/firmware ontwikkeling

Nu zijn er op internet erg veel klachten te lezen over deze batterijen.

De CR2032 is een standaard en wordt door meerdere fabrikanten geproduceerd, ik verwacht dat die niet allemaal dezelfde kwaliteit hebben. misschien is bij sommige fabrikanten de kwaliteit niet constant.

Wil je kort beschrijven hoe je tot de conclusie gekomen bent dat het aan de batterijen ligt en niet aan het apparaat?

fred101

Golden Member

De gene die ik tegenkom zijn vaak 10-20 jaar in gebruik (om data vast te houden) en meestal nog goed.

Wat Henk beschrijft lijkt op wat ik wel eens doe, ik meet R+jX. R is de inwendige weerstand en jX is bij een slechte cel negatief (capacitief) en is bij een goede batterij verwaarloosbaar. Dit kan met sommige LCR meters (mijn HP4261 bv) en met de meeste LCR bruggen (ik doe dat met mijn ESI en een GR brugmaar dan moet je er wel een capaciteit decade erbij hebben. Het gaat ook met een VNA maar dan moet je capacitief inkoppelen en compenseren bij calibratie.
https://www.pa4tim.nl/?p=6012 daar staat een you tube video waar ik het demonstreer
https://www.pa4tim.nl/?p=3550 wat meer over deze methode

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

om diverse batterijen te meten heb ik eens een universeel metertje aangepast met belastingen op de testvakken en een display, de knoopcellen worden belast met 10mA, een batterij die daar doorheen komt gaat nog wel even mee. menig lithium cel van leeftijd is meteen 0V onder last, waar oa zenders ook gaan haperen bij ene batterij die te ver inzakt, zenden kost ook een paar mA. goedkope knoopcellen in een klikaanuit zender kosten je max zendafstand. die lithium rommel van de action heb ik al vaker gezien in ontplofte toestand, gewoon door de chemische reactie zijn de 2 helften gescheiden.

waar rook was, werkt nu iets niet meer

zelfde merk of goedkope meuk?

ik heb van die 2032 in pc's nog vervangen van de bios, die oude deden het perfect de eerste 10jaar, een 'goedkope' vervanger had na een jaar alweer problemen.

merk ik ook vaak in afstandsbedieningen van autos, de ene batterij doet het jaren goed, de andere na 2maand leeg
ik vermoed dat er fabrikanten zijn die dezelfde formaat cellen maakt, maar met lagere capaciteit (bv een 2016 in de behuizing van een 2032)

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken

Op 4 februari 2020 23:26:41 schreef fred101:
De gene die ik tegenkom zijn vaak 10-20 jaar in gebruik (om data vast te houden) en meestal nog goed.

Wat Henk beschrijft lijkt op wat ik wel eens doe, ik meet R+jX. R is de inwendige weerstand en jX is bij een slechte cel negatief (capacitief) en is bij een goede batterij verwaarloosbaar. Dit kan met sommige LCR meters (mijn HP4261 bv) en met de meeste LCR bruggen (ik doe dat met mijn ESI en een GR brugmaar dan moet je er wel een capaciteit decade erbij hebben. Het gaat ook met een VNA maar dan moet je capacitief inkoppelen en compenseren bij calibratie.
https://www.pa4tim.nl/?p=6012 daar staat een you tube video waar ik het demonstreer
https://www.pa4tim.nl/?p=3550 wat meer over deze methode

Leuk artikel!
Zulke artikelen zijn precies wat ik zoek. Zijn er nog meer van zulke documenten op internet beschikbaar? Of waar moet ik op googlen? Ik wil inderdaad graag meer aspecten van de batterij meten, dan alleen de spanning onder belasting en onbelast. Zou het leuk vinden als er ook wat wiskunde aan te pas komt.

Op 5 februari 2020 10:58:44 schreef fcapri:
zelfde merk of goedkope meuk?

ik heb van die 2032 in pc's nog vervangen van de bios, die oude deden het perfect de eerste 10jaar, een 'goedkope' vervanger had na een jaar alweer problemen.

merk ik ook vaak in afstandsbedieningen van autos, de ene batterij doet het jaren goed, de andere na 2maand leeg
ik vermoed dat er fabrikanten zijn die dezelfde formaat cellen maakt, maar met lagere capaciteit (bv een 2016 in de behuizing van een 2032)

De batterijen die ik gebruik zijn van het merk VARTA. Niet perse slechte kwaliteit (lijkt me).

Op internet zijn er zo verschrikkelijk veel slechte reviews. Ook een hele hoop goeie, dat dan ook weer wel.

fripster

Golden Member

Eens een wirehead,altijd een wirehead.... gopher://fripster.ydns.eu
Arco

Special Member

De batterijen die ik gebruik zijn van het merk VARTA. Niet perse slechte kwaliteit (lijkt me).

De AA's van Varta zijn wel slecht. Veel meldingen van uitlopende smurrie na enige tijd.
Het is ook de enige batterij die ik ken die gaat lekken terwijl ze nog lang niet leeg zijn. (lege batterijen is nog verklaarbaar door chemische reacties)

@fripster: die is niet voor alkaline geschikt zo te zien...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Op 4 februari 2020 16:14:27 schreef r-p:
Vooraf is er denk ik heel weinig te zeggen over de kwaliteit van een batterij. Je kunt wel een enkele uit een batch testen. En dan waarschijnlijk simpelweg op capaciteit.

Als je het gebruik weet en het is in principe, wat ik bij een CR2032 verwacht, een kleine stroom zonder al gekke piekbelastingen, denk ik dat een ohmse belasting best goed zou werken om een inschatting te maken.

De batterijen zitten in een zendmodule. Dus er is wel sprake van piekbelastingen. Hoe zijn die dingen daarop berekend?

Heel verhaal Fred! En wat een werk zit erachter.
Ik heb het niet in alle detail gelezen maar ik heb dacht ik niet gezien bij welke frequenties je gemeten hebt. De standaard 1 kHz van GR-1650 is niet te vergelijken met die van jouw VNA lijkt me.
Ik heb nog eens een pdf doorgebladerd die ik ooit over EIS had gedownload. Die gaat (helaas) over het in bedrijf monitoren van de ladingstoestand van VLRA batterijen. Er staat zo te zien niets in over kwaliteit (van nieuwe batterijen).

https://core.ac.uk/download/pdf/80701517.pdf
Mooie plaatjes rond pdf pag. 65.

fred101

Golden Member

Ik weet de frequentie sweep niet meer, in die tijd hing ik overal een VNA aan :) (van motorolie tot modder, van accu tot de meeste electronica componenten, wat niet alleen leuk maar ook heel erg leerzaam was) Waarschijnlijk rond de zelfde frequentie.

Die pdf van jou had ik destijds wel willen hebben. Ik was toen gewoon bezig om te kijken of er een meet-manier was om te zien of een batterij, accu etc nog goed was zonder hem te belasten en ongeacht de lading.

De inspiratie kwam uit een publicatie van GR over, ik dacht, applicaties voor de GR-1650 om de inwendige weerstand te meten. Toen ik daar mee aan de gang ging bleken alle slechte cellen capacitief te meten en alle goede neutraal tot licht inductief (waarschijnlijk veroorzaakt door de draden)

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs
Arco

Special Member

Wat is bij jou een 'piekbelasting'? (hoeveel?)
Het varieert nogal. Bijv. bij wifi transceivers kan dat makkelijk meer als 200mA zijn; bij GSM modules zelfs meer als 2A...
Over het algemeen zijn coincellen bedoeld voor weinig vermogen over langere tijd. Als je zware belastingen hebt kakt de boel behoorlijk in.
(bij 5mA totaal 200mAh, bij 80mA nog maar 70mAh batterijcapaciteit bij min. spanning van 2v)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
Lucky Luke

Golden Member

Als je wilt weten wat de capaciteit van een batterij is, ontlaad je ' m en kijk je hoeveel energie er uit kwam.

Maar ja. Dan wordt het een beetje net zo'n test als de mop met de lucifers... "deze doet het, die bewaar ik".

Op 4 februari 2020 15:38:57 schreef FDEII:
Ik wil namelijk graag zorgen dat de batterij die in het device gaat van te voren testen, en voldoet hij niet aan de eisen, verdwijnt ie in de prullenbak.

Daar hoort ' ie niet... (Maar als ik "lege batterijenton" lees snap ik je verhaal).

https://lygte-info.dk test helaas geen knoopcellen als ik zo gauw even kijk. Maar misschien is er een andere Deen, Zweed, Fin, of Zuid-Woubruggenaar die ze al eens getest heeft en waar je kunt spieken.

Eluke.nl | De mens onderscheid zich van (andere) dieren door o.a. complexe gereedschappen en bouwwerken te maken. Mens zijn is nerd zijn. Blijf Maken. (Of wordt, bijvoorbeeld, cultuurhistoricus)

Op 5 februari 2020 13:33:24 schreef Arco:
Wat is bij jou een 'piekbelasting'? (hoeveel?)
Het varieert nogal. Bijv. bij wifi transceivers kan dat makkelijk meer als 200mA zijn; bij GSM modules zelfs meer als 2A...
Over het algemeen zijn coincellen bedoeld voor weinig vermogen over langere tijd. Als je zware belastingen hebt kakt de boel behoorlijk in.
(bij 5mA totaal 200mAh, bij 80mA nog maar 70mAh batterijcapaciteit bij min. spanning van 2v)

[bijlage]

Dat is dus het punt, de stromen die er lopen in rust zijn 3-4 uA en tijdens het zenden slechts 9-10 uA. Daar lijkt het niet aan te liggen.

Op 5 februari 2020 18:42:42 schreef Lucky Luke:
Als je wilt weten wat de capaciteit van een batterij is, ontlaad je ' m en kijk je hoeveel energie er uit kwam.

Maar ja. Dan wordt het een beetje net zo'n test als de mop met de lucifers... "deze doet het, die bewaar ik".

[...]
Daar hoort ' ie niet... (Maar als ik "lege batterijenton" lees snap ik je verhaal).

https://lygte-info.dk test helaas geen knoopcellen als ik zo gauw even kijk. Maar misschien is er een andere Deen, Zweed, Fin, of Zuid-Woubruggenaar die ze al eens getest heeft en waar je kunt spieken.

Bedankt, heb alleen nog niets kunnen vinden.

Arco

Special Member

Dat is dus het punt, de stromen die er lopen in rust zijn 3-4 uA en tijdens het zenden slechts 9-10 uA.

Die 9..10uA tijdens zenden lijkt me heel sterk, zal minstens 9..10mA zijn...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Ha FDEII ,

Ben je al aan het ontwerpen ;) ik zal deze week kijken of ik mijn ontwerp boven tafel kan halen.
Eigenlijk was het ontwerp bedoeld voor de laadpalen om tijdens het laden op je kaart de conditie van de accu vast te leggen en op deze wijze de history van je accu bij te houden.
Dit is voor de gebruiker belangrijk maar op deze manier krijg je een goed beeld van de kwaliteit van de gebruikte accu's.
Maar goed in jou situatie gaat het om batterijen welke niet oplaadbaar zijn dus een iets simpele aanpak is op zijn plaats.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.