Домой Безопасность Батарейки CR2016, CR2032 и другие. Батарейка cr2032 и ее аналоги Технические данные на элемент cr2032

Батарейки CR2016, CR2032 и другие. Батарейка cr2032 и ее аналоги Технические данные на элемент cr2032

Элемент питания cr2032 часто называют компьютерной батарейкой. Такое название она получила благодаря частому использованию в материнских платах. В этой статье будут представлены характеристики, фотографии, аналоги и другие интересные факты об этом источнике питания.

Батарея cr 2032

На данный момент эта батарейка достаточно популярна и ее используют в разных устройствах. Например, в напольных весах, и многих других. Радиолюбители применяют ее в своих экспериментах.

Характеристики батарейки cr2032

Ниже будут представлены параметры данного источника питания. Но прежде чем перейти к ним первым делом разберемся что это за тип питания cr2032?

Расшифровка:

С – по стандарту IEC данная буква обозначает что энергетическая таблетка литьевая.

R (Round) – этот символ говорит о том, что накопитель тока имеет круглую, форму.

Цифры 2032 означают размер. О нем речь пойдет ниже.

Некоторые люди размышляют на тему cr2032 аккумулятор или батарейка? Ну так вот аккумулятором она не является и подзаряжать ее нельзя.

Тип электролита марганец и литий.

Вес: 0,006 кг.

Размеры cr2032

Габариты элемента питания можно видеть из ее маркировки. 20 это диаметр в миллиметрах, а 32 это высота. Под цифрой 32 подразумевается 3,2 мм.

Напряжение батарейки 2032

Вольтаж новой батареи равен 3 вольтам. Таким образом напряжением она отличается от многих других.

Емкость cr2032

Фото батарейки cr2032

Ниже представлено изображение того как выглядит данный источник энергии.

Таким образом параметры батарейки цр 2032 достаточно неплохие!

Аналоги батарейки cr2032

Аналогичных элементов не так много, но они есть. Бренды могут подставлять перед названием батареи первую букву своей компании.

Список аналогов:

  • BR 2032
  • EBR 2032
  • DL 2032
  • 5004LB, LC
  • E-CR2032
  • 1420-0356
  • 166161600
  • EA-2032CEA-2032C
  • 418-0088-00
  • 234008-001
  • 418-0088
  • 33F8354
  • EA-2032C
  • EL2032
  • KCR2032
  • DL2032B2
  • AWI L14
  • CR2032-C5
  • (EEMB)
  • BAT CR2016 BL1 ()

Если вы не знали, чем заменить батарейку cr2032, то просто выберите аналог из выше приведенного списка. Если вы задаетесь вопросом можно ли заменить батарейку 2032 на 2025, то теоретически да. Но учтите, что у нее емкость и высота меньше. Поэтому она быстрее будет садиться и вообще может хлябать в вашем устройстве.

Батарейка 2025 и 2032 в чем разница?

Отличаются эти два элемента друг от друга вот чем:

  • Толщиной.
  • Названием.

Батарея 2025 изготавливается небольшой по высоте 2,5 мм. В принципе в этом и есть отличия. Иногда можно подумать, что cr2032 и dl2032 это разные энергетические накопители. Но на самом деле вся их разница заключается только в производителях. Многие ставят впереди инициалы своей компании.

Как проверить батарейку 2032 мультиметром?

Тест батареек 2032 этим прибором проводиться достаточно легко.

Вот что нужно сделать:

  1. Включите мультиметр. Тестер для батареек типа cr2032 можно взять DT 830 B или любой аналогичный.
  2. Переведите регулятор в положение 20 с левой стороны. Или на измерение постоянного напряжения.
  3. Возьмите в руки щупы и прислоните красный к положительному полюсу, а черный к отрицательному.
  4. Если после измерения напряжение равно 3.0 v то с вашим источником питания все нормально.
  5. Можете так же проверить их светодиодами зеленым, желтым и белым. Если горят ярко, то все хорошо.

Мультиметр Мультиметр в положении 20

Если плоская батарейка 3v cr2032 имеет напряжение меньше трех вольт, например, 2,8 или 2,7 плюс к этому светодиод от нее горит тускло, то подобные источники энергии лучше заменить.

Таким образом данный тест покажет можно ли использовать ее в дальнейшем или нет.

Как зарядить батарейку cr2032?

Как было сказано выше данный источник энергии не является аккумулятором и поэтому заряжать его не рекомендуется. Но народные умельцы все же пытаются это сделать и зачастую им это удается. Но все же cr2032 можно ли заряжать?

Самый простой способ увеличить напряжение - это выполнить ее нагрев. Способы, с помощью которых это можно сделать:

  1. Присоединить к заряднику от телефона. Главное не перепутать .
  2. Воспользоваться зажигалкой.
  3. Потереть об ковер минусовым полюсом в течение 30 секунд.
  4. Использовать в качестве нагревателя электрическую плиту.

Зарядка батареек cr2032 так же может осуществляться с помощью специального зарядного устройства. Заряжать нельзя, но прибор для подзарядки все-таки выпустили! Хотя аккумуляторные элементы подобного рода вполне будут заряжаться.

Зарядка cr2032 3 v будет идти, но после того как вытащите батарею вольтаж упадет за сутки до того напряжения, которое было. Поэтому лучше приобрести новую и не мучится.

Схема зарядки cr2032

Ток зарядки для данной энергетической субстанции ориентировочно равен 30 миллиамперам.

Сколько стоит батарейка cr2032?

Расценки на этот источник тока везде разные. В обычных онлайн магазинчиках он стоит от 50 – 100 рублей за штуку.

Держатель батарейки cr2032

Удерживающее гнездо выглядит как изображено ниже. Его можно приобрести онлайн или в радио магазине вашего города.

Своими руками подобную вещь изготовить достаточно проблематично.

Cr 2032 с выводами и проводами

Подобная батарея распространяется обычно голой без всяких дополнительных приспособлений. Но как оказалось kts cr2032w может быть с проводами, выводами и разъемами.

В этой статье я публикую в свободный доступ мой тестер и измеритель 8шт часовых аккумуляторов-таблеток форм-фактора CR2032. Надеюсь, он пригодится тем, кто делает портативную электронику и различный IoT. В статье я опишу схему моего тестера и расскажу как он работает. Приведу результаты измерения аккумуляторов LIR2032. И проверю восемь CR2032 от разных производителей. Также поделюсь богатым опытом: какие аккумуляторы лучше не брать, а какие - хорошие. Бонусом распишу опасные моменты: и как самому не пострадать и не сжечь дом, как это любит делать Креосан.

Для чего?

В целях самозанятости и в качестве хобби мы c другом-схемотехником делаем наручные устройства, которые работают в двух режимах: активном и режиме ожидания. В активном режиме требуется красивый, плавный и отзывчивый интерфейс, поэтому потребление в пределах 10-15 мА. В режиме ожидания работают только часики, потребление - единицы микроампер. В устройстве есть синхронизация данных по USB, следовательно, оно должно уметь заряжаться. Поэтому мы применяем перезаряжаемые батарейки таблетки в форм-факторе CR2032, они называются LIR2032.


Устройства продаются в Европу. Эти заказчики более требовательны к качеству, чем отечественные потребители, и поэтому важно чтобы все устройства работали долго и примерно одинаковое время. И самая большая проблема - это контроль качества аккумуляторов. Быстро их не проверить, а объём вырос настолько, что пришлось сделать этот тестер. О чём я и расскажу далее.


Основные параметры

  1. Питание USB 5V, 400mA.
  2. Тип аккумуляторов и батарей LIR2032, CR2032 (с ограничениями)
  3. Количество одновременно проверяемых аккумуляторов: 8 шт
  4. Индивидуальная двух цветовая индикация статуса у каждого аккумулятора
  5. Одноцветный светодиод общего состояния.
  6. Посекундный текстовый лога по каждому аккумулятору.
  7. Измерители: напряжения и скорости его изменения, времени, ёмкости в мкА/ч.
  8. Зарядный ток: 30мА
  9. Время цикла проверки: 4-6 часов.

Алгоритм проверки

Разница между LIR2032 и CR2032 в том, что CR2032 батарейки, а LIR перезаряжаемые аккумуляторы. И они имеют более высокий рабочий диапазон напряжений, но почти в 10 раз меньшую ёмкость.


CR2032: диапазон напряжений 2000-3300 мВ, ёмкость 200+ мА/ч.
LIR2032: диапазон напряжений 3300-4200 мВ, ёмкость 35 - 45 мА/ч.

  1. Первичная дозазрядка
  2. Разряд, до 3300 мВ , время: минимум 2 часа, максимум 5 часов.
  3. Финальная полная зарядка , окончание - сигнал #STAT зарядника в Z. Максимум 3 часа.

Аккумулятор считается годным, если все эти лимиты по времени соблюдаются.
Напряжение не должно проседать ниже 3000 мВ или превышать 4300 мВ - т.е. те лимиты, при которых аккумуляторы быстро портятся или считаются негодными.

Индикация

Индивидуально у каждого держателя батареи:

  • часто мигает зелёным - Первичная дозазрядка
  • часто мигает красным - Разряд
  • медленно мигает зелёным - Финальная зарядка
  • постоянно горит зелёный - Тест окончен, батарея годная
  • постоянно горит красный - Тест окончен, батарея не годная

Общий у USB порта:

  • Светится - проверка в процессе работы, как минимум один тестируется.
  • Погас - проверка окончена, все 8 аккумуляторов проверены.

Лог работы

Выводится в UART. Если впаять CP2103, то его можно считывать, иначе придётся подключать сторонний преобразователь UART в USB.
Устройство запоминает в свободной флеш памяти (около 50кб) параметры всех ранее измеренных аккумуляторов и выдаёт их при каждой перезагрузке.


После перезагрузки и инициализации начинает выдаваться каждую секунду:

  1. Время в секундах
  2. Отладочные статусы зарядника и тд, три группы символов по 8 шт.
  3. Напряжения на аккумуляторах в милливольтах, точность 30мВ, 8шт
  4. Прошло времени в тиках (~8 миллионов)
  5. Напряжение аналогового питания (удобно для проверки и отладки питания)
  6. Скорость изменения питания в микровольтах в сек, 8 шт. точность 5 мкВ/сек.

После того как все аккумуляторы проверены выдаётся измеренные значения по всем аккумуляторам.

  1. Ёмкость в мкА/ч (норма от 25 и выше)
  2. Время в сек., напряжение в мВ начала и напряжение в мВ окончания периода.
  3. Периодов три: первичный заряд, разряд, финальный заряд.

LIR_1 capacity 40943 uAh LIR_1 #0 Charge_A 2203 4078 4217 LIR_1 #1 Load_250 9755 4172 3297 LIR_1 #2 Charge_B 6542 3470 4220

Микроконтроллер и как его прошивать

Для тестера батареек я выбрал микроконтроллер STM32F100R8 это ARM Cortex M3.
Выбран большой 64-х выводной корпус, т.к. на все 8 каналов не хватало выводов, а делать костыли с расширяемыми GPIO и регистрами не хотелось. МК работает от внутреннего генератора без использования PLL и делителей, т.е. на 8Мгц.


Прошивка сделана в gcc и makefile в среде Eclipse Kepler и плагине CDT.
Настройка не требуется. Достаточно прошить и уже можно использовать.


Можно прошивать внешним UART программатором, для этого на отдельную PLS"ку выведены сигналы RX TX BOOT0 RST и земля.
Можно прошивать моим встроенным USB-UART программатором , но для этого на каждый экземпляр придётся ставить CP2103.

Схема целиком

функциональный уровень:




электрическая схема (увеличение по клику):

Схема питания

Две ветки питания на двух линейных стабилизаторах LM1117 с 5 до 3.3В.
Отдельное питание для цифровой и аналоговой части.
С защитой от взаимных помех катушечками - индуктивностями на входе каждого стабилизатора.


ВНИМАНИЕ в плате есть ошибка : забыли установить и развести общий электролит по питанию USB, впаяйте параллельно USB хотя-бы 4000мкФ х 6В. Иначе при включении одного зарядника, сбрасываются остальные из за сильной просадки по питанию.

Схема одного из восьми каналов LIR2032/CR2032

функциональный уровень:


электрическая схема:


Слева направо:

  • Ключ включения питания контроллера заряда (цепь ON1)
  • Контроллер заряда (микросхема MCP73831T)
  • Вывод статуса зарядки: в процессе заряда=GND или закончен=Z (цепь STAT1)
  • Вертикальный держатель батарейки
  • Делитель напряжения на 2 и датчик напряжения на ОУ (цепь ADC1)
  • Нагрузка 250 Ом, которая включается полевым транзистором (LOAD1)

Про зарядку и контроллер заряда

Заряжать Li-ion аккумуляторы необходимо в двух режимах:

  1. быстрый заряд в режиме константного тока;
  2. далее дозаряд в режиме константного напряжения.
    Для этого использован готовый контроллер заряда который умеет всё это делать - MCP73831T. Он используется как в тестере питания так и в целевом устройстве.

Его характеристика заряда по времени:




Также имеется два дополнительных вывода:

  1. Вывод #STAT - индикация что заряд в процессе, во время зарядки там GND, по окончанию он переходит в высокий импеданс. Обычно к нему подключают катод светодиода.
  2. Вывод #Prog - задаёт ограничение тока, для универсальности и зависит от простой формулы:
    Ireg = 1000V / Rprog;

Плата

Четырёхслойная, средние слои: земля и питание, внешние верх и низ - сигнальные.
Зазоры и толщина дорожек по 0.2мм. Все резисторы 0805 рекомендую ставить с 1% точностью.
Увеличение по клику

Результаты аккумуляторов LIR2032

Вот график заряда и разряда, построен по логам тестера


В течении 64 циклов разряжал и заряжал 8 шт аккумуляторов и построил график того, как меняется средняя ёмкость у 8 аккумуляторов по мере накопления циклов и "износа".







Оказалось что да, зависимость есть, но только по времени разряда на нагрузку.
По времени заряда слишком косвенно. А при малых ёмкостях в пределах 25-30мА видно наступает таймаут минимального времени заряда у микросхемы зарядника - образовалась гор. полочка.


Так же заметны две группы батареек: одна - новые фирменные EEMB с ёмкостью 34-40мА/ч, другие - тоже EEMB, но 13-ого года выпуска с ёмкостью 25-30 мА/ч. Вторую группу я случайно нашёл среди своих запасов пока делал статью и решил тоже прогнать и отдать на сборку годные.


Сделал анимацию первых 65 измерений разных аккумуляторов:




верхний график - напряжение в мВ, горизонтальная шкала времени шириной 16000 сек
нижний график - скорость изменения верхнего графика в мкВ/сек.

Результаты проверки 8 разных батареек CR2032

Сразу предупреждаю, что тестер батареек не предназначен для CR2032 . Они рассчитаны под разряд микроамперами и единицами миллиампер, притом и нагрузку менееьше 1 кОма не рекомендуют подключать. Но у меня есть дешевые китайские изделия где это нарушается, например, игрушки для детей и кошек с светодиодами. И я на помню, что именно в таком случае хуже всего себя показали фирменные батарейки, а дешевые ширпотребные хорошо.


При желании, можно выпаять три из четырёх однокилоомных резисторов - для этого в плате нагрузка так и сделана. Или впаять другой вообще резистор побольше, например 10к. Если сообществу интересно, то могу заняться, но результаты будут Очень не скоро.




Результаты сделал в виде таблицы по пороговым срезам, начиная с 2000 мВ до 2900 мВ с шагом в 100 мВ.
Т.е. ёмкость в миллиамер-часах измерена так, если бы они разряжались до 2000 мВ, или 2100 мВ и тд до 2.9 В. Чем выше порог, тем меньше ёмкость.
Единица измерения мА/ч.




Зелёно-красный градиент индивидуален по каждому столбцу и независим от соседних столбцов.


Да, действительно, простые и дешёвые батарейки типа ЭРА, megamag и Трофи, лучше в этой ситуации. Что и подтвердило мой прежний опыт их использования.
Но ещё раз повторю - батарейки не обязаны выдавать такой ток!


Часто батарейки CR2032 крепятся при помощи миниатюрных магнитов, например, в фитнес браслете misfit shine, и поэтому должны уметь хорошо магнитится. И да, действительно все 8 батареек притягиваются магнитом отлично.

Итоги и про качество аккумуляторов

Мне лично тестер понравился, очень удобно пользоваться. А цикл в 4 часа хорошо сочетается с личной жизнью - с утра поставил - в обед сменил следующий, после работы ещё раз все 8 шт поменял, и на ночь ещё 8 шт. Много времени не требуют, особенно если по терминалу не подключаться и лог не вести.


Проблема с аккумуляторами была решена.
Мы ранее покупали китайские "ноунейм" аккумуляторы, но они оказались почти 100% браком.
На голову лучше себя повели фирменные от EEMB - у них стабильные параметры и брака 2-3%. А в некоторых палеттах из 50-40 шт ни одной бракованной. Также они отлично переживают долгое хранение в течении 3-4 лет, но процент брака повышается до 10%.


Для сравнения скриншот первых 100 шт, где EEMB а где заказанные на алиэкспрессе думаю наглядно виден будет сразу.




тут три партии: первые 40шт - новые EEMB, вторая - свежий "ноунейм" китай, последние 15 шт - EEMB три года лежали без использования. Заметно что даже немного деградировавшие 15 шт EEMB лучше китайских.

Про технику безопасности

  1. Помните, что при коротком замыкании и батарейки и аккумуляторы ощутимо греются. Да, даже такие маленькие, маломощные и малоёмкие. Особенно, если работаешь с большим количеством, то не самая лучшая идея даже бракованные скидывать в одну кучу. Если Вы конечно не Креосан .
  2. Аккумуляторы плоские, так и хочется их взять стопкой, но даже в разряженном аккумуляторе напряжение 3-4В, а в стопке может достигать опасных 50-70В. Стопкой их складывать нельзя, даже бракованные. Если, конечно, не хотите стать ещё одним доказательством теории Дарвина.
  3. Китайские аккумуляторы часто вспухают и текут неприятной на запах жидкостью, от которой болит голова и чешутся пальцы. Если иметь дело с китайским ширпотребом, то перчатки и хорошо вентилируемое нежилое помещение обязательно.

Заключение и ссылка на мой проект на гитхабе

Я не хотел статью писать, т.к. думал, что раз тема IoT популярна на Хабре, то и про такие батарейки точно есть обзоры, но не нашел.


Кстати, я ищу работу и на данный момент также принимаю разовые заказы на разработку или производство.


Ссылка на проект гитхаба:
https://github.com/Mirn/LIR2032_tester/
Лицензия MIT, используйте на здоровье!
Также я не против поговорить про опыт использования. И помочь советом.

Работа многих миниатюрных гаджетов зависит от электрического тока, но установить обычные пальчиковые батарейки в такие устройства нельзя. Для обеспечения наручных часов, брелков сигнализации или детских игрушек постоянным низковольтным электричеством, в этом случае, наиболее подходят литиевые «таблетки» с выводами расположенными на округлой поверхности.

Если необходимо произвести замену элемента питания, то необходимо приобрести такую же модель батарейки или подобрать аналог, который будет подходить не только по току и напряжению, но и по размеру. В этой статье будут описаны основные технические характеристики батарейки CR2032, рассмотрено в чём разница между элементами наиболее известных фирм, и приведены полные аналоги этого изделия.

Содрежание

Технические характеристики CR2032

Округлая форма – основное отличие этого гальванического элемента от пальчиковых батарей.

Аналоги элемента питания CR2032

Если по каким-либо причинам не удалось приобрести оригинальную батарею, то её можно заменить следующими аналогами:

  1. DL2032.
  2. BR2032.
  3. EBR2032.
  4. DL2032.
  5. 5004LC.
  6. SB-T15.
  7. Две батарейки .

Любой из перечисленных элементов позволит заменить CR2032 как по напряжению, так и идеально «ляжет» в посадочное место устройства.

Можно ли заряжать батарею cr2032

Она не является аккумулятором, поэтому с помощью зарядного устройства восстановить ёмкость батареи не получится. Кроме этого, такие действия могут привести к пожару или разгерметизации батареи в результате взрыва.

Можно на некоторое время попытаться восстановить заряд различными «народными» методами, но держаться он будет недолго. Учитывая невысокую стоимость изделия, рекомендуется приобрести новую CR2032 или один из её аналогов, чем заниматься таким рискованным мероприятием.

Популярные производители и их особенности

Литиевый элемент питания CR2032 производится многими фирмами. Наиболее популярными среди них являются:

  1. Сamelion. Известный производитель электротехнических товаров обладают хорошей устойчивостью к саморазряду, что позволяет в течение многих лет не менять элемент питания в устройствах, которые редко используются.
  2. Duracell. Батарейки этой фирмы имеют очень высокую выносливость, и даже в устройствах, которые потребляют относительно много электроэнергии, значительно превосходят аналоги.
  3. Energizer. Особенность этого производителя заключается в том, что напряжение новой батарейки в 3 вольта держится длительное время, даже в условиях ежедневного использования. Благодаря таким качествам батарею рекомендуется использовать в качестве источника электричества для БИОСа компьютера.
  4. Panasonic. Батарейка от известного бренда предназначена, прежде всего, для использования в устройствах с низким потреблением электроэнергии. Идеально подходит для часов, дверных замков и брелков сигнализации.
  5. Sony. Один из мировых лидеров среди производителей таблеток. Отличается повышенной ёмкостью и устойчивостью к неблагоприятным условиям эксплуатации.

Кроме перечисленных брендов, хорошую батарейку можно купить под марками: GP, Maxell, Renata, Varta, Philips. Какая лучше батарея разобраться можно только опытным путём установив элемент питания в устройство.

На что обратить внимание при приобретении

При выборе батарейки дискового типа необходимо обращать внимание на следующие параметры:

  • Типоразмер - 20 на 3,2 мм.
  • Напряжение - 3 Вольта.
  • Ёмкость - ~210 мАч.
  • Свежая дата выпуска.
  • Запечатанная упаковка.
  • Наименьший ток разряда.

Прежде всего, обращается внимание на типоразмер, иначе элемент не установится правильно в держатель батарейки. Величина напряжения также очень важна, потому что в случае превышения этого значения электрическое устройство может выйти из строя.

Чем выше ёмкость батареи, тем дольше она проработает, поэтому несмотря на высокую стоимость изделий с большим значением этого параметра, стоит один раз приобрести такой элемент питания, чтобы надолго забыть о необходимости его замены.

Остались вопросы по Батарейке CR2032 или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Заказывать батарейки из Китая в большинстве случаев не имеет смысла. Так почему - же они всё-таки были заказаны? Всё очень просто - батарейки нужны были не срочно, про запас, до ближайшего супермаркета где они точно есть - надо ехать, а искать их поблизости в киосках - только время тратить. Оказалось проще зайти на почту и забрать заказ.

Заказал литиевые CR2016 и CR2032 по 5шт
Батарейки пришли разных фирм, стандартно запечатаны в картонный блистер.
Доставка почтой Китая, несмотря на литий. Литиевые аккумуляторы стабильно шлют из Голландии.




Обозревать батарейки - дело неблагодарное ибо сложно рассказать что-то новое или интересное, но всё равно попробую своими словами, сильно не пинайте.
Габаритные размеры батареек CR формата указаны в самом обозначении: первые 2 цифры - диаметр в миллиметрах, вторые 2 цифры - толщина в десятых долях миллиметра.
Разбирать не стал - литий этого не любит, да и нет там ничего интересного (проверено ранее).
По традиции - принципиальные схемы идеального и реального гальванического элемента. Это эквивалентная схема замещения (математическая модель) и реальных резисторов внутри естественно нет, можете ни искать:) Однако, раз они проявляют себя - на таких схемах принято их отображать и учитывать.


Rут - сопротивление утечки саморазряда. Вызывает протекание тока саморазряда, который потихоньку высасывает из неё весь заряд и не позволяет хранить батарейки вечно. Ток саморазряда снижается при снижении температуры, поэтому в холодильнике батарейки дольше хранятся:) Измерить его невозможно, однако можно очень примерно прикинуть исходя из срока годности батарейки с учётом её ёмкости.

Rвн - внутреннее сопротивление, которое и ограничивает максимальный отдаваемый ток. При снижении температуры резко повышается, что ограничивает отдаваемую мощность при работе на морозе. Также внутреннее сопротивление постепенно повышается в процессе разряда из-за снижения проводимости электролита.

Основные параметры батареек:
- Тип: солевые (хлорид цинка), щелочные (щёлочно-марганцевые), литиевые (обычно литий диоксид марганца). Остальные типы используются редко.
- Формат: AA, AAA, 6F22, A27, CR2032, CR123A и множество других.
- Номинальное напряжение в Вольтах: 1,5В 3В 4,5В 9В 12В. Напряжения свыше 3В можно получить только соединяя отдельные элементы последовательно в сборку (например 6F22, A27).
- Ёмкость заряда в Ампер-часах при номинальном токе.
- Номинальный ток разряда в Амперах, при котором достигается заявленная ёмкость заряда. Иногда вместо тока указывают сопротивление нагрузки.
- Максимальный ток разряда в Амперах, при котором батарею можно безопасно длительно разряжать без её разрушения, перегрева, вытекания. Иногда вместо тока указывают минимально-допустимое сопротивление нагрузки.
- Импульсный ток разряда в Амперах, при котором батарею можно разряжать кратковременно (не более нескольких секунд).
- Внутреннее сопротивление в Омах. У батареек указывается довольно редко. Позволяет рассчитать эффективность использования батарейки при заданном токе - это выходит что-то вроде КПД. Чем ниже внутреннее сопротивление батарейки, тем лучше и эффективнее она работает на мощную и импульсную нагрузку.

Проверять ёмкость батареек к сожалению не смог по следующим причинам:
- нет специального оборудования для точного измерения малых емкостей заряда на малых токах
- тестирование занимает очень много времени, например CR2032 пришлось-бы тестировать 22 суток:(Это Вам не аккумуляторы…
Проверять геометрические размеры большого смысла не имеет - они стандартизированы.

Немного подробнее расскажу о внутреннем сопротивлении.
Внутреннее сопротивление батареек и аккумуляторов можно измерять разными способами, однако они являются расчётными либо косвенными

Измерение сопротивления на переменном токе частотой 1кГц.
В данном случае измеряемое значение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) равно внутреннему сопротивлению батарейки. Необходим вспомогательный конденсатор для развязки по постоянному току, чтобы постоянное напряжение с батарейки не подавать на измерительный прибор.
Методику измерения примерно нарисовал


Этот способ является самым щадящим для испытуемой батарейки, имеет достаточно высокую точность, но требует применения измерителя иммитанса.

Расчёт сопротивления по падению напряжения на батарее при нагрузке.
Rбат = (Uн1 - Uн2) * Rн / Uн2
Rн - сопротивление нагрузок Rн1 и Rн2
Uн1 - напряжение батарейки нагруженной Rн1
Uн2 - напряжение батарейки нагруженной Rн1 + Rн2
Для упрощения расчётов, оба нагрузочных резистора выбраны одного номинала, таким образом в начале подключается одна нагрузка, затем удвоенная нагрузка.

Выбирать номинал резисторов надо так, чтобы ток не превышал длительный максимальный-допустимый для конкретной батарейки.
Данный метод более сложный и трудоёмкий, требует наличия вольтметра, резисторов соответствующего номинала и калькулятора.
Измерять напряжения именно на двух разных нагрузках необходимо для того, чтобы избежать сильной нелинейности нагрузочной характеристики на малых токах.
Способ имеет приемлемую точность для любительских измерений.

Расчёт по току короткого замыкания (КЗ)
Немного варварский, но зато самый простой способ, требует наличия только амперметра, иногда используется для примерной оценки годности батареек, не подходит для мощных литиевых батарей и аккумуляторов, т.к. может привести к выходу их из строя.
Rбат = Uбат / Iкз
Uбат - номинальное напряжение батарейки
Iкз - ток короткого замыкания
Данный метод неточен, т.к ток КЗ быстро снижается во времени из-за медлительности протекания химических процессов.

Примечательно, что все 3 способа измерения дают разные результаты.
Вот и попробую ради эксперимента разобраться что к чему, результаты в последних трёх строчках тестирования каждой батарейки.
Измерения проводил без какой-либо определённой цели, просто ради любопытства.

Используемые приборы и компоненты
Мультиметр Mastech MS8217

Измеритель иммитанса E7-22

Конденсатор LowESR 3300мкФ/6,3В c ESR 0,024Ом


+ Кучка резисторов

Справочные данные дисковых батареек CR брал тут

Итак, приступим…

CR2016






Номинальная ёмкость примерно 0,075Ач при разряде током 0,4мА
Максимальный ток разряда 2мА
Импульсный ток разряда 10мА
ESR = 9,79Ом
При Rн = 3,9кОм, Rвн = 12,9Ом
Ток КЗ около 0,40А. Расчётное R = 7,5 Ом

CR2032
Тип: дисковая литий диоксид марганца 3В




Измеренное начальное напряжение 3,41В
Номинальная ёмкость примерно 0,21Ач при разряде током 0,4мА
Максимальный ток разряда 3мА
Импульсный ток разряда 15мА
ESR = 6,28Ом
При Rн = 3,9кОм, Rвн=8,7Ом
Iкз = 0,55А Rвн = 5,45Ом

Для расширения ассортимента, добавил в тесты другие батарейки, приобретённые в обычном магазине
CR1216
Тип: дисковая литий диоксид марганца 3В




Измеренное начальное напряжение 3,35В
Номинальная ёмкость примерно 0,025Ач при разряде током 0,2мА
Максимальный ток разряда 1мА
Импульсный ток разряда 5мА
ESR = 57Ом
При Rн = 8,2кОм, Rвн=65Ом
Iкз = 0,040А Rвн = 75Ом

AG13





Измеренное начальное напряжение 1,60В
Номинальная ёмкость примерно 0,11Ач
ESR = 1,48Ом
При Rн = 1кОм, Rвн=2,4Ом
Iкз = 0,75А Rвн = 2Ом
Неожиданно низкое значение внутреннего сопротивления для этой таблетки.

AG3
Тип: дисковая щёлочно-марганцевая 1,5В






Неожиданная неприятность - батарейка протекла и вышла из строя.
Срок годности нигде не был написан, скорее всего она очень долго продавалась.
Измеренное начальное напряжение 1,46В
Номинальная ёмкость примерно 24мАч
ESR = 23Ом
По второму методу не успел измерить - батарейка совсем села
Iкз = 0,04А Rвн = 37Ом

AAA



Измеренное начальное напряжение 1,61В
Номинальная ёмкость примерно 1000мАч на токе 200мА
ESR = 0,145Ом
При Rн = 10Ом, Rвн=0,19Ом
Iкз = 6,2А Rвн = 0,24Ом

AA
Тип: цилиндрическая щёлочно-марганцевая 1,5В


Измеренное начальное напряжение 1,63В
Номинальная ёмкость примерно 2200мАч на токе 200мА

В этой статье я публикую в свободный доступ мой тестер и измеритель 8шт часовых аккумуляторов-таблеток форм-фактора CR2032. Надеюсь, он пригодится тем, кто делает портативную электронику и различный IoT. В статье я опишу схему моего тестера и расскажу как он работает. Приведу результаты измерения аккумуляторов LIR2032. И проверю восемь CR2032 от разных производителей. Также поделюсь богатым опытом: какие аккумуляторы лучше не брать, а какие - хорошие. Бонусом распишу опасные моменты: и как самому не пострадать и не сжечь дом, как это любит делать Креосан.

Для чего?

В целях самозанятости и в качестве хобби мы c другом-схемотехником делаем наручные устройства, которые работают в двух режимах: активном и режиме ожидания. В активном режиме требуется красивый, плавный и отзывчивый интерфейс, поэтому потребление в пределах 10-15 мА. В режиме ожидания работают только часики, потребление - единицы микроампер. В устройстве есть синхронизация данных по USB, следовательно, оно должно уметь заряжаться. Поэтому мы применяем перезаряжаемые батарейки таблетки в форм-факторе CR2032, они называются LIR2032.


Устройства продаются в Европу. Эти заказчики более требовательны к качеству, чем отечественные потребители, и поэтому важно чтобы все устройства работали долго и примерно одинаковое время. И самая большая проблема - это контроль качества аккумуляторов. Быстро их не проверить, а объём вырос настолько, что пришлось сделать этот тестер. О чём я и расскажу далее.


Основные параметры

  1. Питание USB 5V, 400mA.
  2. Тип аккумуляторов и батарей LIR2032, CR2032 (с ограничениями)
  3. Количество одновременно проверяемых аккумуляторов: 8 шт
  4. Индивидуальная двух цветовая индикация статуса у каждого аккумулятора
  5. Одноцветный светодиод общего состояния.
  6. Посекундный текстовый лога по каждому аккумулятору.
  7. Измерители: напряжения и скорости его изменения, времени, ёмкости в мкА/ч.
  8. Зарядный ток: 30мА
  9. Время цикла проверки: 4-6 часов.

Алгоритм проверки

Разница между LIR2032 и CR2032 в том, что CR2032 батарейки, а LIR перезаряжаемые аккумуляторы. И они имеют более высокий рабочий диапазон напряжений, но почти в 10 раз меньшую ёмкость.


CR2032: диапазон напряжений 2000-3300 мВ, ёмкость 200+ мА/ч.
LIR2032: диапазон напряжений 3300-4200 мВ, ёмкость 35 - 45 мА/ч.

  1. Первичная дозазрядка
  2. Разряд, до 3300 мВ , время: минимум 2 часа, максимум 5 часов.
  3. Финальная полная зарядка , окончание - сигнал #STAT зарядника в Z. Максимум 3 часа.

Аккумулятор считается годным, если все эти лимиты по времени соблюдаются.
Напряжение не должно проседать ниже 3000 мВ или превышать 4300 мВ - т.е. те лимиты, при которых аккумуляторы быстро портятся или считаются негодными.

Индикация

Индивидуально у каждого держателя батареи:

  • часто мигает зелёным - Первичная дозазрядка
  • часто мигает красным - Разряд
  • медленно мигает зелёным - Финальная зарядка
  • постоянно горит зелёный - Тест окончен, батарея годная
  • постоянно горит красный - Тест окончен, батарея не годная

Общий у USB порта:

  • Светится - проверка в процессе работы, как минимум один тестируется.
  • Погас - проверка окончена, все 8 аккумуляторов проверены.

Лог работы

Выводится в UART. Если впаять CP2103, то его можно считывать, иначе придётся подключать сторонний преобразователь UART в USB.
Устройство запоминает в свободной флеш памяти (около 50кб) параметры всех ранее измеренных аккумуляторов и выдаёт их при каждой перезагрузке.


После перезагрузки и инициализации начинает выдаваться каждую секунду:

  1. Время в секундах
  2. Отладочные статусы зарядника и тд, три группы символов по 8 шт.
  3. Напряжения на аккумуляторах в милливольтах, точность 30мВ, 8шт
  4. Прошло времени в тиках (~8 миллионов)
  5. Напряжение аналогового питания (удобно для проверки и отладки питания)
  6. Скорость изменения питания в микровольтах в сек, 8 шт. точность 5 мкВ/сек.

После того как все аккумуляторы проверены выдаётся измеренные значения по всем аккумуляторам.

  1. Ёмкость в мкА/ч (норма от 25 и выше)
  2. Время в сек., напряжение в мВ начала и напряжение в мВ окончания периода.
  3. Периодов три: первичный заряд, разряд, финальный заряд.

LIR_1 capacity 40943 uAh LIR_1 #0 Charge_A 2203 4078 4217 LIR_1 #1 Load_250 9755 4172 3297 LIR_1 #2 Charge_B 6542 3470 4220

Микроконтроллер и как его прошивать

Для тестера батареек я выбрал микроконтроллер STM32F100R8 это ARM Cortex M3.
Выбран большой 64-х выводной корпус, т.к. на все 8 каналов не хватало выводов, а делать костыли с расширяемыми GPIO и регистрами не хотелось. МК работает от внутреннего генератора без использования PLL и делителей, т.е. на 8Мгц.


Прошивка сделана в gcc и makefile в среде Eclipse Kepler и плагине CDT.
Настройка не требуется. Достаточно прошить и уже можно использовать.


Можно прошивать внешним UART программатором, для этого на отдельную PLS"ку выведены сигналы RX TX BOOT0 RST и земля.
Можно прошивать моим встроенным USB-UART программатором о котором я рассказывал ранее , но для этого на каждый экземпляр придётся ставить CP2103.

Схема целиком

функциональный уровень:




электрическая схема (увеличение по клику):

Схема питания

Две ветки питания на двух линейных стабилизаторах LM1117 с 5 до 3.3В.
Отдельное питание для цифровой и аналоговой части.
С защитой от взаимных помех катушечками - индуктивностями на входе каждого стабилизатора.


ВНИМАНИЕ в плате есть ошибка : забыли установить и развести общий электролит по питанию USB, впаяйте параллельно USB хотя-бы 4000мкФ х 6В. Иначе при включении одного зарядника, сбрасываются остальные из за сильной просадки по питанию.

Схема одного из восьми каналов LIR2032/CR2032

функциональный уровень:


электрическая схема:


Слева направо:

  • Ключ включения питания контроллера заряда (цепь ON1)
  • Контроллер заряда (микросхема MCP73831T)
  • Вывод статуса зарядки: в процессе заряда=GND или закончен=Z (цепь STAT1)
  • Вертикальный держатель батарейки
  • Делитель напряжения на 2 и датчик напряжения на ОУ (цепь ADC1)
  • Нагрузка 250 Ом, которая включается полевым транзистором (LOAD1)

Про зарядку и контроллер заряда

Заряжать Li-ion аккумуляторы необходимо в двух режимах:

  1. быстрый заряд в режиме константного тока;
  2. далее дозаряд в режиме константного напряжения.
    Для этого использован готовый контроллер заряда который умеет всё это делать - MCP73831T. Он используется как в тестере питания так и в целевом устройстве.

Его характеристика заряда по времени:




Также имеется два дополнительных вывода:

  1. Вывод #STAT - индикация что заряд в процессе, во время зарядки там GND, по окончанию он переходит в высокий импеданс. Обычно к нему подключают катод светодиода.
  2. Вывод #Prog - задаёт ограничение тока, для универсальности и зависит от простой формулы:
    Ireg = 1000V / Rprog;

Плата

Четырёхслойная, средние слои: земля и питание, внешние верх и низ - сигнальные.
Зазоры и толщина дорожек по 0.2мм. Все резисторы 0805 рекомендую ставить с 1% точностью.
Увеличение по клику

Результаты аккумуляторов LIR2032

Вот график заряда и разряда, построен по логам тестера


В течении 64 циклов разряжал и заряжал 8 шт аккумуляторов и построил график того, как меняется средняя ёмкость у 8 аккумуляторов по мере накопления циклов и "износа".







Оказалось что да, зависимость есть, но только по времени разряда на нагрузку.
По времени заряда слишком косвенно. А при малых ёмкостях в пределах 25-30мА видно наступает таймаут минимального времени заряда у микросхемы зарядника - образовалась гор. полочка.


Так же заметны две группы батареек: одна - новые фирменные EEMB с ёмкостью 34-40мА/ч, другие - тоже EEMB, но 13-ого года выпуска с ёмкостью 25-30 мА/ч. Вторую группу я случайно нашёл среди своих запасов пока делал статью и решил тоже прогнать и отдать на сборку годные.


Сделал анимацию первых 65 измерений разных аккумуляторов:




верхний график - напряжение в мВ, горизонтальная шкала времени шириной 16000 сек
нижний график - скорость изменения верхнего графика в мкВ/сек.

Результаты проверки 8 разных батареек CR2032

Сразу предупреждаю, что тестер батареек не предназначен для CR2032 . Они рассчитаны под разряд микроамперами и единицами миллиампер, притом и нагрузку менееьше 1 кОма не рекомендуют подключать. Но у меня есть дешевые китайские изделия где это нарушается, например, игрушки для детей и кошек с светодиодами. И я на помню, что именно в таком случае хуже всего себя показали фирменные батарейки, а дешевые ширпотребные хорошо.


При желании, можно выпаять три из четырёх однокилоомных резисторов - для этого в плате нагрузка так и сделана. Или впаять другой вообще резистор побольше, например 10к. Если сообществу интересно, то могу заняться, но результаты будут Очень не скоро.




Результаты сделал в виде таблицы по пороговым срезам, начиная с 2000 мВ до 2900 мВ с шагом в 100 мВ.
Т.е. ёмкость в миллиамер-часах измерена так, если бы они разряжались до 2000 мВ, или 2100 мВ и тд до 2.9 В. Чем выше порог, тем меньше ёмкость.
Единица измерения мА/ч.




Зелёно-красный градиент индивидуален по каждому столбцу и независим от соседних столбцов.


Да, действительно, простые и дешёвые батарейки типа ЭРА, megamag и Трофи, лучше в этой ситуации. Что и подтвердило мой прежний опыт их использования.
Но ещё раз повторю - батарейки не обязаны выдавать такой ток!


Часто батарейки CR2032 крепятся при помощи миниатюрных магнитов, например, в фитнес браслете misfit shine, и поэтому должны уметь хорошо магнитится. И да, действительно все 8 батареек притягиваются магнитом отлично.

Итоги и про качество аккумуляторов

Мне лично тестер понравился, очень удобно пользоваться. А цикл в 4 часа хорошо сочетается с личной жизнью - с утра поставил - в обед сменил следующий, после работы ещё раз все 8 шт поменял, и на ночь ещё 8 шт. Много времени не требуют, особенно если по терминалу не подключаться и лог не вести.


Проблема с аккумуляторами была решена.
Мы ранее покупали китайские "ноунейм" аккумуляторы, но они оказались почти 100% браком.
На голову лучше себя повели фирменные от EEMB - у них стабильные параметры и брака 2-3%. А в некоторых палеттах из 50-40 шт ни одной бракованной. Также они отлично переживают долгое хранение в течении 3-4 лет, но процент брака повышается до 10%.


Для сравнения скриншот первых 100 шт, где EEMB а где заказанные на алиэкспрессе думаю наглядно виден будет сразу.




тут три партии: первые 40шт - новые EEMB, вторая - свежий "ноунейм" китай, последние 15 шт - EEMB три года лежали без использования. Заметно что даже немного деградировавшие 15 шт EEMB лучше китайских.

Про технику безопасности

  1. Помните, что при коротком замыкании и батарейки и аккумуляторы ощутимо греются. Да, даже такие маленькие, маломощные и малоёмкие. Особенно, если работаешь с большим количеством, то не самая лучшая идея даже бракованные скидывать в одну кучу. Если Вы конечно не Креосан .
  2. Аккумуляторы плоские, так и хочется их взять стопкой, но даже в разряженном аккумуляторе напряжение 3-4В, а в стопке может достигать опасных 50-70В. Стопкой их складывать нельзя, даже бракованные. Если, конечно, не хотите стать ещё одним доказательством теории Дарвина.
  3. Китайские аккумуляторы часто вспухают и текут неприятной на запах жидкостью, от которой болит голова и чешутся пальцы. Если иметь дело с китайским ширпотребом, то перчатки и хорошо вентилируемое нежилое помещение обязательно.

Заключение и ссылка на мой проект на гитхабе

Я не хотел статью писать, т.к. думал, что раз тема IoT популярна на Хабре, то и про такие батарейки точно есть обзоры, но не нашел.


Кстати, я ищу работу и на данный момент также принимаю разовые заказы на разработку или производство.


Ссылка на проект гитхаба:
https://github.com/Mirn/LIR2032_tester/
Лицензия MIT, используйте на здоровье!
Также я не против поговорить про опыт использования. И помочь советом.

Новое на сайте

>

Самое популярное