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乾電池の内部抵抗による電圧降下を実際に測定してみました。 無負荷の状態から大電流を流した際に、どのように電圧が落ちるのかをグラフ化しています。 乾電池の内部抵抗の値がどのくらいなのかを分かりやすく紹介します。 乾電池の電圧降下と内部抵抗を測定・計算してみた アルカリ乾電池(単三)を無負荷と負荷状態で電圧値を測定してみました。 無負荷の電圧が1. 5Vで、負荷時(2. 2Ω)の電圧が1. 27Vでした。 乾電池の内部抵抗による電圧降下を確認できています。 計算式のE-rI=RIより、単三電池の内部抵抗は0. 398Ωでした。 ※計算過程は後の方で記載しています 測定方法から計算方法まで詳細に紹介していきます。 また実際に内部抵抗の影響により、乾電池で電圧降下する様子も下記の動画にしています。 負荷(抵抗)を接続した瞬間に乾電池電圧が落ちることが良く分かります。 乾電池の内部抵抗 乾電池には内部抵抗があります。 理想的な状態は起電力(E)のみなのですが、現実の乾電池には内部抵抗(r)があります。 新品ならば大抵数Ω以下の非常に小さく、日常の使い方では特に気にしない抵抗です。 基本的に乾電池の電圧は1. 5V 例えば、電池で動く時計・リモコン・マウスなど消費電流が小さいものを想定します。 消費電流が小さい場合(数mA程度)、乾電池の電圧を測定してもほぼ「1. 5V」 となります。 乾電池の内部抵抗の影響はほとんどありません。 仮に起電力_1. 5V、内部抵抗_0. 5Ω、消費電流_約10mAの場合が下記です。 乾電池の電圧は「1. 495V」となり、テスターなどで測定しても大体1. 技術の森 - バッテリーの良否判定（内部抵抗）. 5Vとなります。 内部抵抗による電圧降下は僅か(0. 005V)しか発生していません。 大電流を流すと電圧降下により1. 5V以下 但しモータなど大きい負荷・機器を想定した場合は、乾電池の内部抵抗の影響がでてきます。 消費電流が大きい場合(数A程度)、乾電池の電圧は「1. 5V」を大きく下回ります。 仮に起電力_1. 5Ω、消費電流_1Aが下記となります。 乾電池の電圧は「1. 0V」となり、1. 5Vから大きく電圧が低下します。 消費電流が1Aのため、内部抵抗(0. 5Ω)による電圧降下が0. 5Vも発生します。 テスターで乾電池の内部抵抗の測定は難しいです 市販のテスターでは乾電池の内部抵抗が測定できません。 実際に所持しているテスターで試してみましたが、もちろん測定出来ませんでした。 1Ω以下の乾電池の内部抵抗の測定は普通のテスターではまず無理だと思います。 (接触抵抗の誤差、テスターの精度的にも難しいと考えられます) 専用の測定器などもメーカから出ていますが、非常に高価なものとなっています。 乾電池に大電流を流して電圧降下させます 今回は乾電池に電流を流して電圧降下を測定して、内部抵抗を計算していきます。 乾電池に電流を流す回路に関しては下記記事でも紹介しています。(リンク先は こちら) 乾電池の寿命まで電圧測定!使い切るまでグラフ化してみた 乾電池の寿命まで電圧測定!使い切るまでグラフ化してみた 乾電池の電圧が新品から寿命までどのように低下するのか確認してみました。 アルカリ・マンガン両方の電池でグラフ化、また測定したデータも紹介しています。 電池の寿命を検討・計算している人におすすめな記事です。 乾電池に「抵抗値が小さく」「容量が大きい」抵抗を接続すればOKです。 今回は2.
2Ωの5W品のセメント抵抗を繋げています。 大きい抵抗(100Ωや1kΩ)より、小さい抵抗(数Ω)の接続した方が大電流が流せます。 電流を多く流せた方が内部抵抗による電圧降下を確認しやすいです。 電力容量(W)が大きめの抵抗を選びます 乾電池の電圧は1. 5Vですが、電流を多く流すので電力容量(W)が大きめの抵抗を接続します。 電力容量(W)が大きい抵抗としては セメント抵抗 が市販でも販売されています。 例えば、乾電池1. 5Vに2. 2Ωの抵抗を使うとすると単純計算で1Wを超えます。 W(電力) = V(電圧)×I(電流) = V(電圧)^2/R(抵抗) = 1. 5(V)^2/2. 2(Ω) = 1.
/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*- import itertools import math import numpy as np import serial ser = serial. Serial ( '/dev/ttyUSB0', 115200) from matplotlib import pyplot as plt from matplotlib import animation from subprocess import getoutput def _update ( frame, x, y): """グラフを更新するための関数""" # 現在のグラフを消去する plt. cla () # データを更新 (追加) する x. append ( frame) # Arduino*の電圧を取得する a = "" a = ser. readline () while ser. in_waiting: a = a + ser. readline () a2 = a. split ( b 'V=') a3 = a2 [ 1]. split ( b '\r') y. append ( float ( a3 [ 0])) # 折れ線グラフを再描画する plt. バッテリー内部抵抗計測キット - jun930’s diary. plot ( x, y) # 指定の時間(s)にファイル出力する if int ( x [ - 1] * 10) == 120: np. savetxt ( '', y) # グラフのタイトルに電圧を表示する plt. title ( "CH* = " + str ( y [ - 1]) + " V") # グラフに終止電圧の0. 9Vに補助線(赤点線)を引く p = plt. plot ( [ 0, x [ - 1]], [ 0. 9, 0. 9], "red", linestyle = 'dashed') # グラフの縦軸_電圧の範囲を指定する plt. ylim ( 0, 2. 0) def main (): # 描画領域 fig = plt. figure ( figsize = ( 10, 6)) # 描画するデータ x = [] y = [] params = { 'fig': fig, 'func': _update, # グラフを更新する関数 'fargs': ( x, y), # 関数の引数 (フレーム番号を除く) 'interval': 1000, # 更新間隔 (ミリ秒) 'frames': itertools.
2Ω→4. 4Ωにして測定してみます。 回路図としては下記形になります。 前回同様の電池のため、起電力 E=1. 5V・内部抵抗値が0. 398Ωとしています。 乾電池に流れる電流がI = 1. 5V / (0. 398Ω + 4. 4端子法を使って電池の内部抵抗を測定する - Gazee. 4Ω) = 0. 313A となります。 そのため負荷時の乾電池の電圧がV = 4. 4Ω×0. 313A = 1. 376V 付近になるはずです。 実際に測定したグラフが下記です。 負荷時(4. 4Ω)が1. 37Vとなり、計算値とほぼ同じ結果になりました。 乾電池の内部抵抗としては大体合っていそうです。 最初は無負荷で、15秒辺りで4. 4Ω抵抗を接続して負荷状態にしています。 あくまで今回のは一例で、電池の残り容量などで結果は変わりますのでご注意ください。 まとめ 今回は乾電池が電圧低下と内部抵抗に関して紹介させていただきました。 記事をまとめますと下記になります。 乾電池の内部抵抗 rは計算できます。(E-rI=RI) 乾電池で大電流を流す場合は内部抵抗により電圧降下が発生します。 ラズベリーパイ(raspberry pi) とPythonは今回のようなデータ取集に非常に便利なツールです。 ハードウェアの勉強や趣味・工作にも十分に使えます。是非皆さまも試してみて下さい。
5秒周期でArduinoのアナログ0ピンの電圧値を読み取り、ラズパイにデータを送信します。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 void setup () { // put your setup code here, to run once: Serial. begin ( 115200);} void loop () { // put your main code here, to run repeatedly: float analog_0 = analogRead ( 0); float voltage_0 = ( analog_0* 5) / 1024; Serial. print ( "ADC="); Serial. print ( analog_0); Serial. print ( "\t"); Serial. print ( "V="); Serial. print ( voltage_0); Serial. println ( ""); delay ( 500);} ラズベリーパイとPythonでプロット・CSV化 ラズパイにはデフォルトでPythonがインストールされており、誰でも簡単に使用できます。 初心者の方でも大丈夫です。下記記事で使い方を紹介しています。(リンク先は こちら) ラズベリーパイでプログラミング入門!Pythonの簡単な始め方 ラズベリーパイでプログラミング入門!Pythonの簡単な始め方 プログラミングを始めたい方にラズベリーパイを使った簡単な入門方法を紹介します。 プログラミング言語の中でも初心者にもやさしく、人気なPythonがラズパイならば簡単にスタートできます。 ラズベリーパイでプログラミング入門!P... PythonでArduinoとUSBシリアル通信 今回のプログラムは下記記事でラズパイのCPU温度をリアルタイムでプロットした応用版です。 ラズベリーパイのヒートシンクの効果は?ファンまで必要かを検証! 今回はCPU温度ではなく、USB接続されているArduinoのデータをPythonでグラフ化します。 Pythonで1秒間隔でUSBシリアル通信をReadして、電圧を表示・プロットします。 そして指定の時間(今回は2分後)に測定したデータをcsvで出力しています。 出力したcsvはプログラムの同フォルダに作成されます。 実際に使用したプログラムは下記です。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 #!
1 >始動動作時(動作しませんが)に9Vまで電圧降下する オッシロでの波形とすると、1個12Vに対してなら少し低い程度で4個直列なら異常。 >内部抵抗は浮動充電状態で計測 CCAテスターというやつですか? 古いバッテリーチェッカーは瞬間大電流を流しての試験ながら、CCAの方が確実とのこと。 他に回らない原因があるように思います。 公称24Vにたいしての測定9V。 バッテリハイテスタ 3554 :¥200, 000 立派な機器! しかしバッテリーが異常のような気がします。 正常でそこまで電圧低下する電流をモータに流し続ければ、モータは焼けてしまうでしょう。熱でその気配が感じられるはず。 投稿日時 - 2012-10-18 16:41:00 岩魚内さん 9Vの測定は4個直列の電圧です。 投稿日時 - 2012-10-19 08:55:00 あなたにオススメの質問
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