Электронная нагрузка 60 Вт.

Здравствуйте. В этом обзоре речь пойдет о электронной нагрузке.

У нее довольно неплохие характеристики для довольно демократичной цены в $21.

На данном ресурсе обзора этой штуки я не нашел, поэтому решил сделать.

Довольно подробный обзор есть вот тут:
shopper.life/elektronnaya-nagruzka-tester-akkumulyatorov-60-vt-0-30-v-0-999-a-7428.html
Честно говоря, как раз после этого обзора, на который я по случайности наткнулся в одном из комментариев на этом форуме, я решил заказать такую же. Постараюсь дополнить информацию к предыдущему обзору.


Основные параметры :
Напряжение питания: 12 В / 0,5А
Тестируемое напряжение: до 30 В
Задаваемый ток: до 10 А
Максимальная мощность: до 60 Вт

Начнем с достоинств :
1. Мощность разряда 60 Вт. На ее фоне мой Imax B6 mini выглядит как детская игрушка.

На радиаторе стоит монстроидальный транзистор w60ne10 имеющий просто дикий запас по мощности и диод Шоттки STPS3045CT. Так же прикреплен датчик температуры. В зависимости от нагрева регулируются обороты кулера. Регулируются они довольно странно.

2. Возможность мерить не только емкость в Ah, но и запасенную энергию в Wh. Почему это так принципиально? Большинство нагрузок ведет себя не как тупой резистор. И в целом потребляют не столько ток, сколько мощность. В следствие чего, при более низком напряжении с аккумулятора (в нагрузке) чтобы забрать с него ту же мощность, которая нужна ус-ву, оно увеличивает ток потребления.
Вот поэтому, имея одинаковую емкость в Ah, аккумулятор низкого качества проработает меньше, чем аккумулятор с такой же емкостью, но лучшего качества. Наглядно это можно увидеть при построении нагрузочной хар-ки (графика разряда) в каком-нибудь Imax-е.
Для примера проведу тестирование мало использованного 4х летнего аккумулятора Sanyo и практически нового ноунейм китайца, снятого с повербанка.


Емкость 2,26 Аh, энергоемкость 8,16 Втч. Итого, среднее напряжение разряда 3,61 В.


Емкость 2,35 Аh, энергоемкость 8,70 Втч. Итого, среднее напряжение разряда 3,70 В. Таким образом, если бы емкость была одинаковой, Sanyo проработали бы дольше за счет увеличенной энергоемкости.

3. Наличие доп. разъема для замера точного напряжения напрямую с аккумулятора.

Тут можно подключать тонкими проводами даже мощную нагрузку, т.к. при замере Енергоемкости напряжение через доп. разъем будет сниматься прямо с аккумулятора, а при замере Емкости сопротивление проводов (и падение напряжения на них) будет учитываться самой нагрузкой, т.к. схема включения «нагрузка+провода+ИП» получается последовательной и ток будет одинаков во всей цепи. Кстати говоря, напряжение он меряет и с силовых контактов, но, т.к. при протекании тока на проводах падает напряжение, то тут он меряет не столько напряжение на аккумуляторе, сколько на самой нагрузке. И это реально работает. Замеры примерно совпадают с мультиметром. Чем больше ток и чем тоньше провода тем заметнее получаются результаты замеров через встроенный шунт и с использованием доп. разъема.

4. Со слов обзорщика, ус-во должно быть довольно точным. Тоже не маловажный критерий, т.к. мой Imax B6 mini довольно сильно врет. При заданном минимальном токе 100 mA, он реально устанавливает порядка 150mA. При токах 0,2-1,5 А точность уже выше, но все равно значения на 5-10% отличаются заданных и от показаний мультиметра. Про то, что напряжение Imax mini меряет с ужасной точностью и говорить не стоит, но это не бросается в глаза, т.к. энергию он не меряет (для этого у него есть графики).
Значения выставленные с нагрузки примерно совпадают с измеренными мультиметром. Тут сложно сказать кто из них врет: то ли мультиметр, то ли нагрузка.





На больших токах различия уже значительнее, но опять таки мое оборудование не позволяет определить что тут врет: мультиметр или нагрузка.

Напряжение определяется верно. А если подключать толстые провода, то доп. контактами для замера напряжения можно пренебречь, т.к. встроенный шунт настроен точно т различий с мультиметром в 2 разрядах после запятой не замечено.


5. По размерам он оказался намного меньше, чем я его себе представлял. 110*70 мм. Примерно как мой Imax mini.

Так, теперь о недостатках :

1. Не рисует графики. Вот это самый ощутимый недостаток. Хотя если бы девайс это умел, стоил он бы совершенно других денег и я бы его не смог себе позволить. Вот пара аналогов:
1.1 mySKU.me/blog/china-stores/37393.html
Схожий по хар-кам и умеет рисовать графики, но больно бьет по карману. Да и размеры внушительные.
1.2 mySKU.me/blog/aliexpress/37353.html
Тоже умеет рисовать графики, но мощность разряда печальная, всего 25 Вт. К тому же, нет клемм и нет доп. входа для замера напряжения. Размеры радиатора тоже удручают.

2. Нагрузке требуется доп. питание 12В. К сожалению, у меня не было лишнего(не занятого) БП, поэтому решил поднапрячь мозг для решения проблемы. Замеры показали, что в независимости от режима схема потребляет примерно 1,5 Вт. Немного поразмыслив, я придумал простое и очень удобное решение. Для этого нам понадобится USB кабель, «повышайка» и штекер. Благо все это уже было прикуплено заранее для различных самоделок. В итоге это выглядит так:


Собрав и подключив этот кабель, устройство выдало ошибку питания. Поведя анализ было выяснено, что при старте нагрузка потребляет значительный ток. И чтобы она запустилась нужен был как минимум БП на 1А. Более слабые БП на 700мА просто проседали по напряжению, при этом повышающий преобразователь жутко писчал. Сначала я попробовал поднять выходное напряжение до 13В, но это не помогло. Попробовал подключить конденсаторы, чтобы сгладить просадку на старте, но старт слишком долгий и конденсаторы не могли удержать напряжение на должном уровне. Потом меня осенило. Чтобы снизить стартовую нагрузку на 5В БП нужно уменьшить повышающее напряжение. Методом тыка было обнаружено оптимальное напряжение 11В, при котором плата стартовала стабильно. При этом требования к току с USB зарядника понизилось и нагрузка стала работать с БП на 0,5А а так же с USB портов ноутбука и ПК. На 10В плата уже не стала стартовать выдавая ошибку даже бес писка преобразователя. На фото выше вы как раз видите как нагрузка работает через 500mA адаптер и через USB доктора. В холостом ходе и в работе ток по линии 5В невелик.

3. Нечитаемый индикатор. Проблема была решена наклеиванием на него изоленты. На фото видна разница, но в реальности разница намного ощутимей и индикатор читается при любом освещении.






4. Кулер хоть и не особо шумный, но все-же ощутимо шумит даже если нагрузка невелика и только чуть-чуть нагревает радиатор. Сбоку я «приколхозил» переключатель а сзади закрепил сопротивление примерно 30 Ом. При этом на слабой нагрузке он вообще не крутится, а как только радиатор разогреется как следует вентилятор включается. Актуально при тестировании аккумуляторов невысоким током ночью, чтобы шуршание кулера не раздражало. При более высокой нагрузке с этим резистором обороты кулера тоже поднимаются, так что автоматическая регулировка оборотов работает.



5. Кривоватый регулятор. На работоспособность не влияет.


В итоге получился довольно приятный на внешний вид приборчик, который занимает совсем немного места. Работать с ним одно удовольствие. Сначала меня посещали мысли заколхозить его в корпус, но эту идею я отбросил, т.к. ухудшится охлаждение, размеры получатся более габаритные, нужно будет думать как и куда подключать провода. Легче просто хранить его в какой-нить небольшой коробочке, например в той, в которой он и приехал.

***************************************************
UPDATE 19.10.16:

Т.к. ссылка на предыдущий обзор товара не доступна, то добавлю несколько моментов:
1. Данная нагрузка может работать как тестер аккумуляторов считая емкость и энергоемкость (продемонстрировалось выше), при этом напряжение меряется автоматически схемой (за вычетом падения на проводах подключения) или автоматически переключается на измерение с помощью дополнительного провода (если он подключен). Во время измерения нагрузка показывает на нижнем индикаторе текущий ток, а на верхнем ( переключаясь емкость и энергоемкость к данному моменту ). По окончанию можно просмотреть оба параметра.
2. Так же она может работать в режиме только нагрузки. Плюс данного режима в том, что она показывает ток на нижнем индикаторе и напряжение на верхнем (при этом на верхнем индикаторе показывается только напряжение), что довольно удобно наблюдая просадку напряжения при изменении тока. Вот только тут есть один коварный «минус». В таком режиме она не меряет реальное напряжение на нагрузке через дополнительный кабель, а только напряжение, попадающее на схему нагрузки через подключаемые провода, т.о. напряжение меряется не точно, учитывая падение на подключаемых проводах. Вот это, конечно, довольно ощутимый недостаток. Хотя никто нам не мешает подключить дополнительно вольтметр для точного замера напряжения.
3. Переключение режимов осуществляется зажатием кнопки «старт» при включении.
4. Требования к источнику питания ограничиваются мощностью встроенного вентилятора. При старте нагрузка раскручивает его на максимум. Если напряжение просядает ниже положенного, то выводится ошибка. Поэтому нужен БП 12В выдающий минимум 0,2А-0,3А иначе нагрузка не стартанет. Хотя в работе при минимальных оборотах кулера ей надо намного меньше.
5. Ток задается от 0,2А до 10А с шагом либо 0,1 либо 0,01 (шаг выбирается нажатием на ручку).
6. Мощность автоматически ограничивается снижением тока нагрузки.

*****

После некоторого времени использования у меня «зачесались» руки и я доработал свою нагрузку путем увеличения мощности.

Принцип доработки основан на следующем : мощность программно ограничена 60 Вт. Причем контроллер вычисляет ее умножая напряжение на задаваемый ток. Уменьшив сопротивление шунта (железной перемычки) например в 2 раза реальный ток будет в 2 раза больше, чем тот, что вы устанавливаете с помощью ручки и отображается на нагрузке. Вот только показания будут измеряться для тока в 2 раза меньшего, поэтому их в конце нужно будет умножить на 2.

Предлагаю вам свой вариант относительно простой доработки:

Мощность можно увеличить хоть на сколько раз. Приведу пример самого простого варианта для увеличения мощности, к примеру в 4 раза. Для этого не нужны никакие сложные расчеты, и глубокие познания в радиоэлектронике. Для этого нужно:

1. Модификация шунта.
ВАЖНО: Стандартный шунт рассчитан на 10А, если по нему гонять больший ток, ничего хорошего из этого не выйдет, поэтому нужно будет устанавливать свой шунт. И тут появляется проблема: при том же сопротивлении на большем токе будет выделяться НАМНОГО больше тепла. И тут 2 пути решения проблемы:
первый вариант: Просто уменьшаем сопротивление шунта в 4 раза. Сложность в том, чтобы добиться точно такого-же номинала сопротивления деленного на 4, иначе будет погрешность установки тока (в %).
второй вариант (более предпочтителен ) : Оставляем номинал шунта как есть, но увеличиваем его мощность. Я сделал просто — взял прямоугольный кусок текстолита и процарапал вдоль его изолирующую канавку. Припаял параллельно смд резисторов, чтобы они имели в сумме номинал шунта. Таким образом площадь рассеивания тепла значительно увеличилась и нам не составляет труда опытным путем точно подобрать сопротивление шунта, просто допаивая или отпаивая резисторы. Почему этот вариант более выгоден? А потому что на выходе можно через переключатель поставить вручную задаваемый резистивный делитель, которым можно устанавливать множитель задаваемого тока нагрузки по своему желанию х2, х3, х4 и т.д. Лично я в своей доработанной нагрузки так и сделал. Для увеличения тока в 4 раза (х4) ставим на выходе шунтирующего резистора «резистивный делитель» снижающий напряжение в 4 раза, например 30 кОм + 10 кОм. Значения взяты с потолка, но не рекомендую брать соотношения на слишком малых и слишком больших номиналах.

2. Рассчитать максимальную мощность нагрузки и исходя из нее выбрать необходимое кол-во транзисторов. Например, вы хотите рассеивать 40А на 12В = 480Вт. Прикинем, что каждый транзистор будет рассеивать нам по 60Вт, тогда надо 480/60=8 транзисторов.
НЕ МАЛОВАЖНЫЙ НЮАНС : транзисторы должны быть максимально идентичными и из одной партии, в противном случае (т.к. схема подключения параллельная) может получиться так, что при одном управляющем напряжении на всех затворах один из транзисторов откроется значительно шире всех остальных и вся мощность осядет на нем и он сгорит, вместо того, чтобы мощность распределялась на всех равномерно.

3. Подключаем все транзисторы параллельно,
НО И ТУТ ЕСТЬ ОДИН НЮАНС , который я на практическом опыте заметил. Затвор каждого транзистора подключается через отдельный резистор (я брал 1кОм, опять таки взял с потолка) к контакту, идущему на затвор от управляющего контроллера. Если резисторы не ставить, управляющая электроника не сможет ими рулить, т.к. в виду нелинейности ВАХ и параллельном подключении будут всевозможные глюки. И тут не важно разные это транзисторы или подобранные по идентичным параметрам из одной серии.

Теперь при установке, к примеру 1А, (8 транзисторов нагрузки) установят вам ток 4А.
Так же нужно учесть еще один нюанс: т.к. ток будет больше, то нужно будет вместо 1 поставить 2 и более диода шоттки, которые защищают от переполюсовки подключаемой нагрузки.
PS: Если будет время, желание и просьбы от читателей я как-нибудь добавлю фото получившегося у меня экземпляра.

UPDATE :
Существует версия этой нагрузки с проблемой неточной установки тока и постоянно вращающимся вентилятором. Проблему решил вот тут:
mySKU.me/blog/discounts/46663.html