YR1035 — прибор для измерения полного внутреннего сопротивления (импеданса) химических источников тока на частоте 1 кГц. Часть I (основная)

Приборчик купил из любопытства. Просто на всяко-разных общалках в рунете по вопросам измерения внутреннего сопротивления гальванических элементов где-то на 20-30 странице появлялись сообщения о чудесном китайском девайсе YR1030, который это самое внутреннее сопротивление меряет и уверенно и совершенно правильно. На этом споры утихали, тема впадала в коллапс и плавно уходила в архив. Поэтому ссылки на лоты с YR1030 у меня валялись в хотелках года полтора. Но жаба душила, всегда находилась причина бУхнуть «накопленное непосильным трудом» во что-либо более интересное или полезное.
Когда увидел первый и единственный лот YR1035 на Али — сразу понял: час пробил, надо брать. Или сейчас, или никогда. А с запутанным вопросом о внутреннем сопротивлении разберусь, пока прибор дойдет до моего почтового отделения. Покупку оплатил, начал разбираться. Лучше бы я этого не делал. Как говорится: меньше знаешь — крепче спишь. Результаты разбирательств кратко изложены в Части II настоящего обзора. Загляните на досуге.

Я купил YR1035 в максимальной комплектации. На страничке товара она выглядит так:

И еще ни разу не пожалел о содеянном (в смысле полноты комплектации). На самом деле все 3 способа подключения YR1035 к батарейке/АКБ/чему угодно нужны (или могут пригодится) и очень здорово взаимодополняют друг друга.
Передняя панелька на фото выглядит покоцанной, но это не так. Просто продавец сначала снял защитную пленку. Потом подумал, прилепил назад и сфоткал.
Все это дело обошлось мне в 4083 руб ($65 по нынешнему курсу). Сейчас продавец чуток поднял цену, ибо продажи худо-бедно, но пошли. Да и отзывы на страничке товара сплошняком более чем положительные.
Комплект был упакован очень хорошо, в какой-то ядреной коробке (пишу по памяти, все давно выброшено). Внутри все было разложено по отдельным зип-мешочкам из полиэтилена и уложено плотно, нигде не болталось. Дополнительно к щупам в виде спаренных трубочек (pogo pins) шел комплект запасных наконечников (4 шт.). Про эти самые pogo pins тут есть обзор.

СЛОВАРИК аббревиатур и терминов

ХИТ — химический источник тока. Бывают гальванические и топливные. Далее речь идет только о гальванических ХИТ.
Импеданс (Z) – комплексное электрическое сопротивление Z=Z’+iZ’’.
Адмиттанс – комплексная электропроводность, величина обратная импедансу. A=1/Z
ЭДС – «чисто химическая» разность потенциалов между электродами в гальваническом элементе, определяемая как разность электрохимических потенциалов анода и катода.
НРЦ — напряжение разорванной цепи, для одиночных элементов обычно примерно равно ЭДС.
Анод (химическое определение) – электрод, на котором происходит окисление.
Катод (химическое определение) – электрод, на котором происходит восстановление.
Электролит (химическое определение) – вещество, которое в растворе или расплаве (т.е. в жидкой среде) распадается на ионы (частично или полностью).
Электролит (техническое, НЕ химическое определение) – жидкая, твердая или гелеобразная среда, проводящая электрический ток за счет движения ионов. Ежели по-простому: электролит (техн.) = электролит (хим.) + растворитель.
ДЭС — двойной электрический слой. Всегда есть на границе раздела электрод/электролит.

1. Коротенько для тех, кто пользуется YR1030 или хотя бы знает зачем оно нужно
(если Вы пока не в курсе, то этот пункт пока пробросьте и сразу переходите к п.2. Вернуться никогда не поздно)

Если кратко, то YR1035 – это по сути YR1030 с некоторым улучшайтингом.

Что мне известно о YR1030?
Обзор Vapcell YR1030 от датчанина HKJ
Обзор Vapcell YR1030 от Mooch (перевод Mooch — «Попрошайка» ;))

Лот на Тао
Вот видио, как наш умелец соорудил стенд для замера внутреннего сопротивления 18650, подключаемый к YR1030.
На Али YR1030 торгуют несколько продавцов, 1-2 есть на иБее. Все, что там продается – идет без лейбла «Vapcell». Я побывал на сайте Vapcell, с огромным трудом нашел страничку сабжа.
У меня создалось впечатление, что Vapcell к разработке и производству YR1030 имеет примерно такое же отношение как Муська к балету Большого театра. Единственное, что привнес Vapcell в YR1030 – так это перевел меню с китайского на английский и упаковал в красивую картонку. И задрал цену в 1.5 раза. Всеж-таки «бренд» ;).

YR1035 отличается от YR1030 в следующем.

1. Добавлен 1 разряд в строке вольтметра. Здесь удивляют 2 момента.
а) Поразительно большая точность измерения разности потенциалов. Она одинакова с топовыми DMM на 50 тыс. отсчетов (ниже будет проведено сравнение с Fluke 287). Прибор явно калибровали, что не может не радовать. Так что разряд тот добавлен не зря.

б) Риторический вопрос:
Зачем она нужна, такая бешеная точность, если этот вольтметр использовать по прямому назначению, т.е. для замера НРЦ (напряжения разорванной цепи)?
Весьма слабый аргумент:
С другой стороны, приборчик за 50-60 бакинских может периодически выступать а роли домашнего образцового вольтметра постоянного напряжения. И никаких заморочек с ИОНами и их табличками от китайцев, которые нередко оказываются откровенной дезой.

2. Наконец-то унылый USB, к которому подключаются электроды/щупы в YR1030, заменен на куда как более вменяемый четырехконтактный цилиндрический разъем (название не нашел, думаю в комментах подскажут правильное название).

Вменяемый как в плане крепежа, так и в плане долговечности/надежности контактов. Конечно, у щупов для самых крутых (стационарных) измерителей на конце каждого из 4-х проводов по BNS-у, но лепить 4 ответные части на небольшую легкую коробочку корпуса YR1035… Это было бы, наверное, слишком.

3. Верхний предел измерения напряжения подняли с 30 вольт до 100. Даже не знаю, как это прокомментировать. Лично я рисковать не буду. Ибо мне оно не нужно.

4. Разъем для зарядки (micro-USB) перенесли с верхнего торца на нижний торец корпуса. Стало удобнее пользоваться прибором в процессе подзарядки встроенного элемента питания.

5. Изменили цвет корпуса на темный, но оставили переднюю панель глянцевой.

6. Вокруг экранчика сделали ярко-синий кантик.

Так что никому неведомое китайское предприятие потрудилось-таки над улучшайтингом YR1030—>YR1035 и сделало как минимум два полезных нововведения. А вот какие именно – каждый пользователь решит сам.

2. Для тех, кто не знает что это и зачем оно нужно

Как известно, на свете есть люди, которые интересуются таким параметром ХИТ, как его внутреннее сопротивление.
«– Наверное, это очень важно для пользователей. Несомненно, что опция измерения внутреннего сопротивления будет способствовать росту продаж наших замечательных зарядок-тестилок» — подумали китайцы. И влепили это дело во всяко-разные Опусы, Лиитокалы, айМаксы и прочая, прочая… Китайские маркетологи не ошиблись. Подобная фича не может не вызывать ничего, кроме тихой радости. Только вот реализовано это через одно место. Ну, дальше вы сами увидите.

Попробуем применить эту «опцию» на практике. Берем [к примеру] Lii-500 и какой-нибудь аккумулятор. Первой мне попалась под руку «шоколадка» (LG Lithium Ion INR18650HG2 3000mAh). По даташиту внутреннее сопротивление «шоколадки» должно быть не более 20 Ом. Я сделал 140 последовательных замеров R по всем 4 слотам: 1-2-3-4-1-2-3-4-… и т.д., по кругу. Получилась вот такая табличка:

Зеленым обозначены значения R = 20 мОм и меньше, т.е. «то, что доктор прописал». Всего их 26 или 18.6%.
Красным — R = 30 мОм и больше. Всего их 13 или 9.3%. Предположительно, что это так называемые промахи (или «вылеты») – когда полученное значение резко отличается от «среднего по больнице» (думаю, многие догадались почему половина вылетов в первых двух строках таблицы). Возможно, их следует отбросить. Но, что бы сделать это обоснованно, нужно иметь репрезентативную выборку. Если по-простому: сделать однотипные независимые измерения много-много раз. И задокументировать. Что, собственно я и сделал.
Ну, и подавляющее число замеров (101 или 72.1%) уложилось в диапазон 20< R< 30 мОм.
Эту табличку можно перенести на гистограмму (значения 68 и 115 отброшены как явные вылеты):

О, уже что-то проясняется. Тут ведь глобальный максимум (в статистике – «мода») на 21 мОм. Значит, это и есть «истинное» значение внутреннего сопротивления LG HG2? Правда, на диаграмме есть еще 2 локальных максимума, но если построить гистограмму по правилам прикладной стат. обработки, то они неизбежно исчезнут:

Как это сделано

Открываем книжку (на странице 203)
Прикладная статистика. Основы эконометрики: В 2 т. – Т.1: Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Теория вероятностей и прикладная статистика. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 656 с.

Строим группированный ряд наблюдений.
Замеры в промежутке 17-33 мОм образуют компактное множество (кластер) и все расчеты будут сделаны для этого кластера. Что делать с результатами замеров 37-38-39-68-115? 68 и 115 – явные промахи (вылеты, выбросы) и их следует отбросить. 37-38-39 образуют свой локальный мини-кластер. В принципе, его тоже можно далее не учитывать. Но не исключено, что это продолжение «тяжелого хвоста» данного распределения.
Число наблюдений в основном кластере: N = 140-5 = 135.
а) R(min) = 17 мОм R(max) = 33 мОм
б) Число интервалов s = 3.32lg(N)+1 = 3.32lg(135)+1 = 8.07 = 8 (округление до целого)
Ширина интервала D = (R(max) – R(min))/s = (33 – 17)/8 = 2 мОм
в) Середины интервалов 17.5, 19.5, 21.5…

Из диаграммы видно, что кривая распределения несимметричная, с т.н. «тяжелым хвостом». Поэтому среднее арифметическое по всем 140 замерам равно 24.9 мОм. Если отбросить первые 8 замеров, пока контакты «притирались» друг к другу, то 23.8 мОм. Ну а медиана (центр распределения, средневзвешенное значение) чуть больше 22…
Вы можите выбрать любой из способов оценки величины R. Ибо распределение несимметричное и поэтому ситуация неоднозначная***:
21 мОм (мода на гистограмме №1),
21.5 мОм (мода на гистограмме №2),
22 мОм (медиана),
23.8 мОм (среднее арифметическое с поправкой),
24.9 мОм (среднее арифметическое без поправки).
***Примечание. В случае асимметричного распределения в статистике мягко рекомендуют использовать медиану.

Но при любом выборе окажется, что R больше [предельно допустимых для живого, здорового, хорошо заряженного аккумулятора] 20 мОм.

У меня просьба к читателям: повторить данный эксперимент на своем экземпляре измерялки внутреннего сопротивления типа Lii-500 (Опусы и т.п.). Только не менее 100 раз. Составить табличку и нарисовать гистограмму распределения для какого-нибудь аккумулятора с известным даташитом. Аккумулятор должен быть заряжен не обязательно до упора, но близко к тому.
Если Вы догадаетесь подготовить контактирующие поверхности — зачистить, обезжирить (чего не сделал автор), то разброс между измерениями будет поменьше. Но он все равно будет. И заметный.

3. Кто виноват и что делать?

Далее возникает два закономерных вопроса:
1) Почему показания так скачут?
2) Почему внутреннее сопротивление «шоколадки», найденное с использованием любого из вышеперечисленных критериев, всегда оказывается больше граничной величины 20 мОм?

На первый вопрос есть простой ответ (известный многим): сам способ измерения малых по величине R в корне неверный. Ибо используется двухконтактная (двухпроводная) схема подключения, чувствительная к ПСК (переходному сопротивлению контактов). ПСК по величине сравнимо с измеряемым R и «гуляет» от замера к замеру.
А мерить надо четырехконтактным (четырехпроводным) способом. Именно так и написано во всех ГОСТах. Хотя нет, вру – не во всех. Вот в ГОСТ Р МЭК 61951-2-2007 (крайний по Ni-MeH) это есть, а в ГОСТ Р МЭК 61960-2007 (по Li) этого нет***. Объяснение сему факту весьма простое – просто забыли упомянуть. Или не посчитали нужным.
***Примечание. Современные российские ГОСТы по ХИТ являются переведенными на русский язык международными стандартами IEC (International Electrotechnical Commission). Последние хоть и носят рекомендательный характер (страна может их принимать или не принимать), но будучи принятыми, становятся национальными стандартами.
Под спойлером – куски ГОСТов, упомянутых выше. То, что относится к измерению внутреннего сопротивления. Полные версии этих документов можите качнуть из облака (ссылка в начале обзора).

Измерение внутреннего сопотивления ХИТ. Как оно должно выполнятся. Из ГОСтов 61960-2007 (для Li) и 61951-2-2007 (для Ni-MeH)

Кстати, под спойлером находится ответ на второй вопрос (почему на Lii-500 получается R>20 Ом).
Вот место из даташита LG INR18650HG2, где упомянуты эти самые 20 мОм:

Обратите внимание на выделенное красным. LG гарантирует внутреннее сопротивление элемента не более 20 мОм, если оно измерено на частоте 1 кГц.
Описание того, как это должно делаться – посмотрите под спойлером выше: пункты «Измерение внутреннего сопротивления методом a.c.».
Почему выбрана частота 1 кГц, а не другая? Не знаю, так договорились. Но резоны, наверное были. В следующем разделе этот момент будет рассмотрен очень подробно.
Более того, во всех даташитах ХИТ щелочного типа (Li, Ni-MeH, Ni-Cd), которые мне приходилось листать, если и было упомянуто внутреннее сопротивление, то оно относилось к частоте 1 кГц. Правда, бывают исключения: иногда есть и про измерения на 1 кГц, и на постоянном токе. Примеры под спойлером.

Из даташитов LG 18650 HE4 (2.5Ah, ака «банан») и «розового» Samsung INR18650-25R(2.5Ah)

LG 18650 HE4

Samsung INR18650-25R

Устройства типа YR1030/YR1035 позволяют произвести измерения R (точнее — полного импеданса) на частоте 1 кГц.
R(a.c.) данного экземпляра LG INR18650HG2 ~15 мОм. Так что все нормально.

А на какой частоте все это происходит в рассматриваемых «продвинутых» зарядках-тестилках? На частоте, равной нулю. Это упомянутое в ГОСТах «Измерение внутреннего сопротивления методом d.c.».
Причем, в зарядках-тестилках сие реализовано не так, как описано в стандартах. И не так, как это реализовано в диагностическом оборудовании у разных фирм-изготовителей (CADEX и им подобные). И не так, как это рассмотрено в научных и околонаучных исследованиях по этому поводу.
А «по понятиям», известным только производителям тех самых тестилок. Читатель может возразить: да какая разница как мерить? В результате получится одно и то же… Ну, там, погрешностью, плюс-минус… Оказывается разница есть. И заметная. Об этом будет коротенько в разделе 5.

Главное, что нужно осознать и с чем смириться:
а) R(d.c.) и R(a.c.) – это разные параметры
б) всегда выполняется неравенство R(d.c.)>R(a.c.)

4. Почему внутреннее сопротивление ХИТ на постоянном токе R(d.c.) и переменном токе R(a.c.) разные?

4.1. Вариант №1. Самое простое объяснение

Это даже не объяснение, а как бы констатация факта (взято у Тагановой).
1) То, что измеряется на постоянном токе R(d.c.) – это сумма двух сопротивлений: омического и поляризационного R(d.c.) = R(о) + R(pol).
2) А когда на переменном, да еще на «правильной» частоте 1 кГц, R(pol) исчезает и остается только R(о). То есть, R(1 кГц) = R(о).
По крайней мере, на это хочется надеяться экспертам МЭК, Алевтине Тагановой, а также многим (почти всем), кто измеряет R(d.c.) и R(1 кГц). И путем нехитрых арифметических действий получает R(о) и R(pol) по отдельности.
Если такое объяснение Вас устраивает, то часть II (оформлена как отдельный обзор) можете не читать.

Внезапно!
…
По причине ограничения объемов обзоров на Муське разделы 4 и 5 были вынесены в отдельный «обзор». Ну, типа, «Приложение».
…

6. YR1035 как вольтметр

Эта дополнительная опция присутствует во всех приличных устройствах такого рода (battery analyzer, battery tester).
Было проведено сравнение с Fluke 287. Приборы имеют примерно одинаковое разрешение по напряжению. У YR1035 даже немного больше — 100 тыс отсчетов, а у Флюка — 50 тыс.

В качестве источника постоянной разности потенциалов выступал ЛБП Corad-3005.

Полученные результаты – в табличке.

Совпадение до пятой значащей циферки. Забавно. На самом деле, такое единодушие у двух приборов, калиброванных на противоположных концах света, встретишь не часто.
Решил слепить коллаж на память:)

7. YR1035 как омметр

7.1 Тестирование на «больших» сопротивлениях

Из того, что нашлось, был слеплен импровизированный «магазин сопротивлений»:

К которому поочередно подключались YR1035 и Флюк:

Родные монструозные щупы Флюка был вынужден заменить на более подходящие ситуации, ибо с «родными» даже «дельту» выставить весьма проблематично (ввиду ихней обрезиненно-защищенности по 80 уровню 600В+IV класс — жуть, короче):

Получилась вот такая табличка, расширенная и дополненная:

Ну, что я могу сказать.
1) Пока следует обратить внимание на результаты, полученные Mooch
2) По поводу того, что было получено датчанином на малых сопротивлениях: судя по всему, с установкой нуля на YR1030 у него получилось не очень – причины будут объясненены ниже.
Кстати, из нордически скупого обзора датчанина непонятно:
— измерения сопротивления каких объектов он проводил?
— как он это делал, имея на руках стандартную коробку от Vapcell с приборчиком, писулькой на ломанном английском и «4 terminal probes» = две пары Pogo pins? Фото из его обзора:

7.2 Проверка на проводнике с сопротивлением ~5 мОм

Как же обойтись без классики жанра: определения сопротивления одиночного проводника по закону Ома? Да никак. Это — святое.

В качестве подопытной выступила медная жила в синей изоляции диаметром 1.65 мм (AWG14=1,628 мм) и длиной 635 мм. В целях удобства подключения она была загнута в нечто меандроподобное (см. фото ниже).
Перед измерением на YR1035 был выставлен ноль была сделана компенсация R (длинное нажатие на кнопку «ZEROR»):

Закорачивание в случае щупов Кельвина более надежно делать так, как показано на фото, а не «друг не дружку». Ну, это в случае, что они такие же простецкие как в данном комплекте, а не золоченые.
Не удивляйтесь, что в результате не получилось выставить 0.00 мОм. На YR1035 0.00 мОм — это бывает крайне редко. Обычно получается от 0.02 до 0.05 мОм. И то, после нескольких попыток. Причина непонятна.

Далее цепь была собрана, измерения сделаны.

Интересно, что в качестве точного вольтметра (замер падения напряжения ΔU на жиле) выступал сам YR1035 (см. предыдущий пункт: YR1035 как вольтметр — тот же Флюк, но с разрешением побольше). Источником служил ЛБП Corad-3005 в режиме стабилизации напряжения (1 В).
По закону Ома
R(эксп) = ΔU(YR1035)/I(Fluke) = 0.01708(В)/3.1115(А) = 0.005489 Ом = 5.49 мОм
При этом YR1035 показал
R(YR1035) = 5.44 мОм
Так как на «ZEROR» было 0.02 мОм, то
R(YR1035) = 5.44 — 0.02 = 5.42 мОм
Разность
R(эксп) – R(YR1035) = 5.49 — 5.42 = 0.07 мОм
Это отличный результат. Сотые мОм на практике врядле кому интересны. А верно показанных десятых – уже хватит выше крыши.

Полученный результат неплохо согласуется со справочными данными отсюда.

По их мнению 1 м жилы AWG14 из «правильной» электротехнической меди должен иметь сопротивление 8.282 мОм, а значит данный образец должен был дать R(эксп) ~ 8.282×0,635 = 5.25 мОм. А если ввести поправку на реальный диаметр 1.65 мм, то получается 5.40 мОм. Забавно, но полученные на YR1035 5.42 мОм ближе к «теоретическим» 5.40 мОм, чем то, что получено по «классике». Может, цепь «по классике» чуток кривовата? В следующем пункте это предположение будет проверено.
Кстати, в табличке указано, что на жиле такого диаметра не нужно боятся происков скин-эффекта до частоты 6.7 кГц.
Для тех, у кого не было курса общей физики в вузе:
1) про скин-эффект на Вики
2) скин-эффект наглядно на видео

7.3 Проверка адекватности цепи проверки

Да, и такое бывает. «Проверка проверки» — звучит смешно (типа «справка, о том что выдана справка»). Но куда деваться…

В предыдущем пункте было сделано неявное предположение, что цепь, собранная по з-ну Ома, дает несколько более верную оценку величины сопротивления жилы и разность 0.07 мОм есть следствие большей погрешности YR1035. А вот сравнение с «теоретической» табличкой говорит об обратном. Так какой же способ замера малых R более корректен? Это можно проверить.
У меня есть пара высокоточных шунтов FHR4-4618 DEWITRON 10 mOhm (даташит)

На относительно небольших токах (единицы ампер) эти резисторы имеют относительную погрешность не превышающую 0.1%.
Схема подключения такая же как в случае медной жилы.
Подключение шунтов четырехпроводное (ибо это единственно правильно):

Замеры 1 и 2 экземпляров FHR4-4618:


Расчет сопротивлений по закону Ома R(1, 2) = ΔU(YR1035)/I(Fluke).
образец №1 R(1) = 31.15(мВ)/3.1131(А) = 10.006103… = 10.01 мОм (округление до 4-ой значащей цифры)
образец №2 R(2) = 31.72(мВ)/3.1700(А) = 10.006309… = 10.01 мОм (округление до 4-ой значащей цифры)
Все очень хорошо сходится. Жалко, что ΔU не могло быть измерено с 5 значащими цифрами. Тогда бы можно было с полным правом констатировать, что шунты практически идентичны:
R(1) = 10.006 мОм
R(2) = 10.006 мОм

А что же кажет YR1035 на тех шунтах?
А он показывает в основном*** такое (что на одном, что на другом):

Так как в режиме компенсации опять было получено 0.02 мОм, это R = 10.00 мОм.
Де-факто, это удивительное совпадение с замерами шунтов «по Ому».
Что не может не радовать.
***Примечание. После компенсации (0.02 мОм) было сделано по 20 независимых замеров на каждом из шунтов. Затем YR1035 был выключен, включен, сделана компенсация (опять получилось 0.02 мОм). И опять было сделано по 20 независимых замеров. На первом шунте почти всегда получается 10.02 мОм, иногда — 10.03 мОм. На втором — почти всегда 10.02 мОм, иногда — 10.01 мОм.
Независимые замеры: подключил крокодилы — измерение — снял крокодилы — пауза 3 секунды — подключил крокодилы — измерение — снял крокодилы — … и т.д.

7.4 По поводу компенсации R

По поводу зажимов Кельвина — см. пункт 7.2.
С другими способами подключения компенсация более заморочна. А в случае холдера, менее предсказуема в смысле получения желаемого результата.

А. Самый тяжелый случай – это компенсация R кроватки-холдера. Проблема в совмещении центральных игольчатых электродов. Компенсация выполняется (как правило) в несколько этапов. Главное попасть-таки в диапазон меньше 1.00 мОм Но и при R < 1.00 мОм, если прибор после состыковки показывает нечто больше 0.30 мОм, то окончательная компенсация до 0.02… 0.05 мОм часто не происходит. В конце-концов путем многократных попыток (… сомкнул электроды – долгое нажатие «ZEROR» – разомкнул – долгое нажатие «ZEROR» – …) удается-таки добиться желаемого

Б. В случае 2-х пар Pogo pins я долго не мог понять как же делать их компенсацию
более-менее предсказуемо. В описании одного из лотов на Али продавец показал фото где пары электродов перекрещены. Естественно, это оказалось дезой. Потом догадался перекрещивать по цветам: белый с белым, цветной с цветным. Стало на порядок лучше. Но полностью предсказуемо попадать в диапазон 0.00 – 0.02 мОм я стал после того как придумал и освоил способ 80-го уровня:
— точно совместить зазубренные торцы электродов (белый с белым, цветной с цветным) и нажать навстечу друг другу, до упора

— дождаться появления циферок на экранчике
— передвинуть пальцы одной руки на область контактов и плотно сжать, а пальцем другой руки сделать продолговатое нажатие «ZEROR» (без освобождения второй руки это врядле получится, ибо кнопки в приборчике весьма тугие)

8. Амплитуда и форма тестового сигнала

Из обзора датчанина: вот какой тестовый сигнал у Vapcell YR1030:
— классическая чистая гармоника (синус)
— размах 13 мВ (если кто подзабыл — это величина, равная разности между наибольшим и наименьшим значениями напряжения).

То, что показано на картинке у датчанина, это прямо-таки классика метода спектроскопии электрохимического импеданса (см. часть II обзора): амплитуда не более 10 мВ + чистая синусоида.
Решил проверить. Благо, простенький осциллограф есть в наличии.

8.1 Первая попытка — мимо кассы. Затупил.

Перед замерами у осциллографа:
— сбросил настройки на заводские
— дал прогреться 20 мин.
— запустил автоматическую калибровку
— запустил автонастойку
— сделал проверку щупа — на 1х идеальный меандр 1 кГц
Затем подключил YR1035 через зажимы Кельвина к щупу DSO5102P.
Напрямую, без резистора или батарейки.

В итоге: 6 режимом —> 2 формы кривых.

В мурзилках для начинающих радиолюбителей можно найти простейшие объяснения как такое могло получится.
Слегка искаженный меандр:

Сигнал 2-ой формы может быть получен наложением на синусоиду 1 кГц синусоиды 5 кГц с амплитудой в 10 раз меньшей:

В режимах измерения сопротивления до 2 Ом размах колебаний 5.44 В.
Ежели больше 2 Ом или «Авто» – 3.68 В.
[А должно быть на 3 (три) порядка меньше!]

Снял видео: как осциллограммы изменяются при переходе из одного режима в другой (по кругу). На видео картинка меняется на экране осциллографа с замедлением в 32 раза относительно режима «прям тут же на экран», т.к. выставлено усреднение после захвата и получения 32 кадров (осциллограмм). Сначала ставится карточка верхнего предела режима, потом слышен щелчек — это я YR1035 переключил на этот режим.

Врядли датчанин взял свою мелкоамплитутную синусоиду с потолка. Относится небрежно к некоторым моментам он может, но что бы дезинформировать — ни разу не замечал.
Значит, я что-то делал не так. Но что?
Ушел думать. Через пару недель осенило.

8.2 Вторая попытка — вроде получилось. Но куда как заморочнее, чем ожидалось.

Мысли вслух. Такое ощущение, что то, что я наснимал не есть тестовые сигналы. Это как бы «сигналы обнаружения». А тестовые — это синусоиды с малым размахом. Тогда другой вопрос — а почему в разных режимах они отличаются? Как по форме, так и по амплитуде?

Ну да ладно, будем мерить.
Перед замерами у осциллографа (опять-таки):
— сбросил настройки на заводские
— дал прогреться 20 мин.
— запустил автоматическую калибровку
— запустил автонастойку
— сделал проверку щупа — на 1х идеальный меандр 1 кГц
Затем подключил YR1035 через зажимы Кельвина и щупы DSO5102P к сопротивлению 0.2 Ом из «магазина сопротивлений» (см. п. 7.1). Во всенародно любимом режиме работы осциллографа AUTO можно увидеть вот такую картинку:

Да и то, если догадаться выставить правильную горизонтальную развертку, в районе килогерца. В противном случае — совсем каша.
Что делать дальше — знает любой не шибко продвинутый пользователь осциллографа.
Лезу в настройки канала и выставляю ограничение по высокой частоте «20».«20» означает 20 МГц. Было бы здорово, если бы было на 4 порядка меньше — 2 кГц. Но, несмотря ни на что, и это уже помогло:

На самом деле, все значительно лучше, чем то, что на фото. Большую часть времени сигнал тот, что на фото жирный. Но иногда, несколько раз в минуту начинает «подтраивать» в течении 1-2 сек. Именно этот момент и пойман.
Потом жму кнопку ACQUIRE, чтобы настроить параметры выборки. Real Time [В реальном времени] —> Average [Среднее] —> 128 (усреднение по 128 картинкам).

Такое жесткое «шумоподавление» нужно только на очень мелких сопротивлениях. На 22 Ом в принципе уже хватает усреднения по 4-8 осциллограммам, ибо уровень полезного (тестового) сигнала на порядок больше.

Далее — кнопка MEASURE и необходимая информация в правой части экрана:

Аналогичным образом сделаны замеры для 5 и 22 Ом


Больше всего крови попил кусок провода 5.5 мОм, фигурировавший в п. 7.2.

Долго ничего не получалось, в конце-концов удалось получить нечто такое:

На текущее значении частоты не обращайте внимания: она там меняется каждые 1-2 сек, причем скачет в интервале от 800 Гц до 120 кГц

Что в сухом остатке:

Сопротивление (Ом) — размах тестового сигнала (мВ)
0.0055 — 1.2-1.5
0.201 — 2.4-2.6
5.00 — 5.4-6.2
21.8 — 28-32
Амплитуда медленно «гуляет» вверх-вниз.

9. Меню настроек

Меню настроек на китайском. Переключение на любой другой язык отсутствует как класс. Хорошо, что хоть оставили арабские циферки и английские буковки, обозначающие размерности величин.:). Внятного перевода на английский и, тем паче, великий и могучий я нигде не нашел, поэтому ниже привожу свой вариант. Думаю, он подойдет и для YR1030.
Что бы войти в меню настроек нужно при включенном приборе сделать короткое нажатие на кнопку «POWER» (ежели жать долго, то выскочит менюшка подтверждения выключения устройства). «правильный» выход из режима настроек в режим измерений – кнопкой «HOLD» (исключение. если курсор на разделе №1, то можно выйти любым из двух способов: и нажатием на кн. «POWER», и нажатием на кн. «HOLD»)
В меню 9 разделов (см. табл. ниже).
Перемещение по разделам:
– вниз, кн. «RANGE U» (по кругу)
– вверх, кн. «RANGE R» (по кругу).
Вход в настройки раздела — кнопкой «POWER»
Повторное нажатие «POWER» возвращает в главное меню — БЕЗ СОХРАНЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ, сделанных пользователем!
Чтобы ИЗМЕНЕНИЯ СОХРАНЯЛИСЬ — выходить из раздела в список разделов только кнопкой «HOLD»!
После входа в раздел появляются изменяемые параметры и назначение кн. «RANGE R» меняется – она работает только на повышение значения величины (но по кругу).
Кн. «RANGE U» перемещает выделение по изменяющимся величинам только вниз (но по кругу).
К счастью, разделы пронумерованы, поэтому пользование табличкой, которую я сляпал на скорую руку, не должно вызывать затруднений. В нек. пунктах я так и не разобрался, но лезть туда без крайней нужды, наверное, и не следует. Прибор и так работает.

10. Потроха

Прибор разбирается элементарно. Передняя панель держится на 4 саморезах. Управляющая плата с экранчиком закреплена тоже на 4 саморезах (более мелких).

Еще несколько фото

Маркировки всех микросхем затерты. Экранчик снимать не рискнул. Под экранчиком просматриваются еще 2-3 микросхемы.

Вот что внутри Vapcell YR1030 из обзора от Mooch

Более подробные фото внутренностей Vapcell YR1030 есть в обзоре от HKJ. Желающие могут сравнить.

11. Питание

Вскрытие показало, что за питание устройства отвечает припаянный литий-ионный элемент типоразмера 18300 (900 мАч).

Зарядка идет через обычный micro-USB порт. Алгоритм стандартный, двухэтапный CC/CV. Максимум потребления ~0.4-0.5 А. Отсечка по току на заключительном этапе CV происходит при 50 мА. В этот момент разность потенциалов на элементе питания составляет 4.197 В. Сразу после отключения заряда, напряжение падает до 4.18 В. Через 10 минут составляет около 4.16 В. Это хорошо известное явление, связанное с поляризацией электродов и электролита при заряде. Наиболее ярко выражено у аккумуляторов малой емкости. У HKJ есть пара исследований по этому поводу.
После включения прибора, под нагрузкой, добавляется еще небольшая просадка:

Внутреннее сопротивление своего элемента питания на 1кГц YR1035 оценивает как 86 мОм. Для недорогих китайских 18300 эта цифра вполне обычна. Гарантию того, что полученный результат на 100% корректен я дать не могу, так как аккумулятор не был отсоединен от устройства.
Один момент вызывает раздражение маленько бесит вызывает удивление: прибор выключен, ставишь на зарядку – он включается. А смысл?

12. Интерфейсы подключения к исследуемому объекту

Долго думал, как озаглавить сей пункт. И получилось вот так пафосно.
Понятно, что объектом изучения может быть не только батарейка или аккумулятор, но сейчас речь будет идти именно об оных. То есть использование прибора по прямому назначению. Во всех трех случаях используются одинаковые провода в мягкой «силиконовой» изоляции и примерно одинаковой длины — от 41 до 47 см. Через увеличительное стекло удалось-таки разобрать, что они «20 AWG», «200 гр.С», «600 V», силиконовые (все это относится к изоляции) и название производителя из 2-х незнакомых слов.

12.1 Зажимы (крокодилы) Кельвина

Самый простой и удобный способ подключения, но практически неприменим для «обычных» цилиндрических ХИТ. Я пробовал на незащищенных 18650 притыкать так и сяк – ничего не получилось. Кстати, что бы измерение R произошло, губки крокодилов надо хоть немного развести… Циферки на экранчике скачут и летают в пределах 1-2 порядков.
Зато измерения всего, что имеет вывод в виде провода или пластины – одно удовольствие (практические примеры см. выше). Наверное, это очевидно для всех.

12.2 Щупы Pogo pins

Лучшие результаты по установке нуля, как по качеству, так и по предсказуемости. Если делать так, как было описано выше (п.7.4), напомню:

Предназначены для экспресс-измерений. Хорошо подходят для ХИТ с относительно широкими плоскими катодами (+).

Хотя, при желании, можно исхитриться и сделать замер того же Энелупа АА. По крайней мере, у меня такое несколько раз получилось. Но не с первого раза. А вот с Энелупом ААА такой номер не прошел. Поэтому в «джельтменском наборе» присутствует т.н. кроватка-держатель (не знаю, как ее назвать по другому, более наукообразно).

12.3 Кроватка-держатель (холдер) или кроватка Кельвина BF-1L
Штука весьма специфическая и относительно дорогая. На момент получения сабжа у меня уже валялось пара точно таких же. Купил осенью прошлого года назад на fasttech.com по цене 10.44 $/шт (включая доставку). Тогда на Али их не было, после НГ появились и на Али. Имейте ввиду, что они бывают двух размеров c ограничением по длине цилиндрического ХИТ: до 65 мм и до 71 мм. Холдер под бОльший размер имеет в конце названия букву «L» (Long). И холдеры с Фаста, и сабжевый как раз размера «L».

Такие держатели на Фасте были куплены не случайно: была идея заменить (подсмотрел у датчанина HKJ) колхозно переделанный зажим из Леруа на эту самую «кроватку»:

В дальнейшем оказалось, что покупка была преждевременной. На четырехпроводные замеры кривых заряд-разряд для ХИТ я так и не перешел. А «кроватка Кельвина» оказалась той еще штучкой в смысле юзабилити. Скажем так: люди, которые ее придумали, изначально предполагали, что рук у человека три. Ну, или в процессе установки ХИТ в холдер участвуют 1.5 человека. Кстати, неплохо подошла бы шимпанзе – у нее на одну хваталку даже больше чем надо. Конечно, в принципе можно приловчиться. Но часто получается сикось-накось (см. фото этого холдера со вставленным аккумулятором в конце раздела 3). Если же катод у элемента небольшой, то надо не заниматься ерундой, а подкладывать что-нибудь снизу. Начиная с обыкновенной бумаги:

В смысле ограничения по диаметру элемента – теоретически оно вроде как есть, но на практике я пока не сталкивался. Вот, к примеру, измерение на элементе типоразмера D:

Размеры пластины катода позволяют приткнуть элемент к щупам в нижней части пластины и осуществить замер.
Кстати, и подкладывать снизу ничего не нужно.;)

13. Заключение

Прибор YR1035 в целом приятно удивил. Все, что от него требуется он «может» и даже с конкретным запасом как по чувствительности (разрешающей способности), так и по качеству измерений (очень малая погрешность). Порадовало, что к процессу улучшайтинга китайцы подошли неформально. YR1030 ни по одному параметру не лучше YR1035, кроме цены (разница несущественна – несколько баксов). В то же время YR1035 по ряду пунктов явно превосходит предшественника (см. начало обзора и фото внутренностей).

Про конкурентов
1) Вот, к примеру, есть такое:

В мирУ — SM8124 Battery Impedance Meter. На всяко-разных электронных площадках и в китайских магазинах этого добра выше крыши.
Вот микрообзоры: ТЫЦ и ТЫЦ. Это оранжевое чудо сливает по всем пунктам YR1035, не имеет установки нуля (компенсации), способ подключения к ХИТ только один («пого-пинс»), обладает забавным свойством подыхать, если перепутать плюс и минус при подключении к ХИТ (о чем написано даже в инструкции). Но счастливые обладатели утверждают, что на 5В ничего страшного не происходит. Наверное надо по-больше… В ветке eevblog.com по этой штуке датчанин печально заявляет: «I have one of these, but it is dead. I do not know why (I have not looked inside it).»
Кстати, к переполюсовке YR1030 и YR1035 относятся совершенно равнодушно: просто показывают разность потенциалов с минусом. А измеренное значение импеданса от полярности никак не зависит.

2) На Тао есть гибрид YR1030 и YR1035 няшного вида:

Был и на Али. Сейчас вроде как нет.

3) Более серьезные приборы (battery analyzer, battery tester) так же работающие на одной фиксированной частоте 1 кГц… цены начинаются от килобакса: настольный вариант, промышленный вариант.
Чем же они интереснее?
Скажем так: некоторыми полезными ньюансами.
И главный момент — это разделение общего импеданса на Z на Z’ и Z’’. Явное или неявное (более адаптированное для конечного пользователя). Это и хорошо, и правильно.
Только от главной проблемы устройств подобного рода они, к сожалению, не избавлены — измерение Z (даже с разделением на Z’ и Z’’) при фиксированной частоте 1 кГц — это своего рода «стрельба в темную». То, что 1 кГц получила благословение во всех рекомендациях МЭК (ставших в последствии стандартами) не меняет сути. Для понимания этого момента желательно прочитать часть II данного опуса. И не по диагонали, насколько это возможно.

Всех благ.

— Ремарка от 22.05.2018
Обзор огромен и в процессе верстки.
Внезапно обнаружил у датчанина обзор YR1035. Как минимум с месяц назад его не было точно.
По YR1035 вообще ничего не было месяц назад в И-нете. Кроме одного лота на Али и одного на Тао. А теперь на Али уже штук 6-7 лотов и появился-таки краткий обзор.
Ну, что же, будет с чем сравнить.