¿El voltaje de la batería en realidad baja cuando está conectado a una carga, o parece que lo hace?

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Lo siento si estoy redactando esta pregunta de forma extraña. Estoy usando una batería de 3.7 V y mi microcontrolador controla el voltaje y se pone en suspensión si el voltaje de mi batería es demasiado bajo. El problema es que lee un voltaje más bajo que el que muestra la batería si lo desconecto y lo verifico con mi multímetro. Por ejemplo, mi microcontrolador leería 3.65 V cuando mi multímetro leería mi batería desconectada a 3.8V. ¿Mi microcontrolador está leyendo el voltaje incorrectamente o debo tratar el voltaje sin carga que mi microcontrolador está leyendo como el voltaje real?

    
pregunta Tapatio Sombrero

9 respuestas

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Sí, se vuelve más bajo.

El efecto que ves se llama resistencia interna :

  

Una fuente de energía eléctrica práctica que es un circuito eléctrico lineal puede < ... > Ser representada como una fuente de voltaje ideal en serie con una impedancia. Esta impedancia se denomina resistencia interna de la fuente.

En pocas palabras, una batería no es una fuente de voltaje ideal. Una batería típica (es decir, fuente de voltaje no ideal ) se verá así:

LoqueestámidiendoeselvoltajeentrelosterminalesAyB.SegúnlaLeydeOhm:

$$ U_ {AB} = E * \ frac {R} {R + r} $$

  • Cuando no hay circuito, puedes imaginar la resistencia interna de la serie de tu voltímetro \ $ R_ {volt} \ $ tomando el rol de \ $ R \ $ . Sin embargo, \ $ R_ {volt} \ $ es generalmente tan grande (decenas o cientos de megaohms) en comparación con \ $ r \ $ (generalmente fracciones de un ohmio) que \ $ \ frac {R_ {volt}} {R_ {volt} + r} \ $ tiende a 1, por lo tanto, el voltaje de circuito abierto medido tiende al voltaje interno (verdadero) de la batería \ $ E \ $ .

  • Cuando haya un circuito cerrado con una resistencia en serie equivalente de \ $ R \ $ , podrá ver que el voltaje medido \ $ U_ {AB} \ $ cae proporcionalmente a \ $ R \ $ , en de acuerdo con la fórmula anterior.

Por lo tanto, la caída de voltaje es real: el voltaje medido es lo que obtiene su carga. Cuanta más corriente extraiga de la batería, menor será el voltaje que recibe.

    
respondido por el intelfx
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Cuando la batería está abierta, está midiendo un voltaje de celda abierta. Cuando la batería está en el sistema, el voltaje de la celda cerrada está bajo carga. Está cayendo un poco de voltaje a través de la impedancia interna de la batería porque su sistema está consumiendo corriente cuando se realiza la medición (por lo tanto, en los terminales, el voltaje es realmente más bajo). Por lo tanto, ambas mediciones, MCU y multímetro son correctas, la diferencia es que el multímetro tiene una carga de > 1 Mohm mientras que la MCU es mucho menor (ya que probablemente consume al menos mAs de potencia).

Puede haber otro efecto en el juego. Las baterías presentan un fenómeno de recuperación donde, si se deja abierta la celda sin carga, parte del voltaje se recuperará después de un intervalo de tiempo.

    
respondido por el Gonzik007
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Cada batería tiene una cierta cantidad de resistencia de salida. ¿Qué pasa si la corriente fluye a través de una resistencia? Sí, una caída de voltaje! Por lo tanto, cuanto más corriente extraiga de la batería, menor será el voltaje de salida.

    
respondido por el Stefan Wyss
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Esto se aplica a todas las fuentes de alimentación

De hecho, las baterías reducen su voltaje al ser cargadas. Lo mismo hace todo lo demás .

El principal culpable es la Ley de Ohm, E = IR, donde el voltaje caído a través de cualquier conductor es proporcional a su amperaje dibujado.

Parte del hundimiento de una batería es químico, pero parte es simplemente la resistencia de la ley de Ohm de sus componentes internos.

Supongamos que tienes una plataforma de juegos enojada con 4 tarjetas de video en paralelo, el combo extrae 1000 vatios al jugar . Pero solo está sentado en la pantalla de inicio de Windows y solo tiene 100 vatios. Los cables de alimentación transportan 20 A a 5 V y caen 0,01 voltios, por lo que las tarjetas obtienen 4,99 voltios. (Los cables son 2000 Siemens == 1/2000 Ohms.)

Con esta carga liviana, la fuente de alimentación de CA es ineficiente y tiene un factor de potencia pobre, por lo que consume 240VA o 2 amperios de la red eléctrica de 120V. El cableado del circuito derivado hacia el panel está cayendo 0.4 voltios. La conductancia es 5 Siemens == 1/5 ohm.

Ahora enciendes tu juego más exigente. Tirando de 200A a 5V, las pérdidas resistivas solas dentro del cableado de su PC saltan a 0.1 voltios. Así que las cartas obtienen 4,90 voltios. Eso es una gota.

Mientras tanto, la fuente de alimentación extrae 10A (1200VA) de la red de CA. La caída de voltaje del cableado aumenta predeciblemente a 2.0 voltios, por lo que el voltaje en el suministro de energía es de 118V. Lo más probable es que una fuente de alimentación de conmutación atraiga a un skitch más corriente para compensar, de lo contrario su voltaje de salida también caería.

No se está extrayendo corriente en el terreno de seguridad, por lo que no está cayendo. Medido desde el suelo, el neutro es de 1 voltio y el calor es de 119 voltios. Y podemos usar esto para afirmar el cableado correcto. Es como la barra de puntero de una llave de torque, no se dobla.

Por supuesto, se están produciendo caídas similares de regreso a la planta de energía. Allí, el aumento de la carga (en amperios) reduce el voltaje debido a la resistencia interna del generador, pero también debido a la potencia de la turbina. VA = W. Si A aumenta más allá de lo especificado, V debe disminuir en proporción para que W pueda permanecer dentro de la capacidad de la turbina. Tener la turbina y la desaceleración de la turbina no es una opción, ya que es alimentación de CA y debe estar sincronizada.

    
respondido por el Harper
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Todas las baterías tienen un efecto de memoria cuando se descargan, por lo que vuelven lentamente a cerca del voltaje anterior después de una breve carga de ráfaga. También hay una rápida caída de voltaje momentánea debido a una carga de ESR * I = Δ V.

Por lo tanto, ambas mediciones deben tomarse al mismo tiempo para verificar la calibración en busca de errores y considerar la cantidad de umbrales de histéresis requeridos para evitar la oscilación del sueño, ciclos de activación.

La constante de tiempo del efecto de memoria puede ser de varios a muchos minutos, dependiendo de la corriente de fuga "sin carga" después de una carga.

Debido a estos efectos combinados que podrían calcularse para una celda dada (ΔV = ESR * V / Rload + t / ESR * C2) el voltaje de corte a menudo se reduce para capturar la carga almacenada en la capacidad de la memoria C2 siempre que sabes que vuelve al umbral de Vmin seguro. El envejecimiento rápido de la batería se produce durante un período de tiempo inferior a su umbral Vmin.

Revise la hoja de datos de la batería para obtener más detalles.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Hay una caída en el voltaje debido a que la resistencia interna de la batería entra en juego, por lo que verá la caída de voltaje en un valor de i * r (donde i es la corriente que fluye y r es la resistencia interna de la batería)

    
respondido por el Vinu Philip
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Una nueva batería tendrá una caída de voltaje mucho menor que la que tienes. Una batería de litio vieja, desgastada o dañada tiene una resistencia interna mucho más alta que una batería nueva. Se daña si se ha cargado completamente durante más de unos pocos meses, si se ha descargado demasiado bajo o si ha tenido demasiados ciclos de carga y descarga.

    
respondido por el Audioguru
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Si bien todas las demás respuestas son excelentes y también te dicen lo que te diré (el voltaje de la batería en realidad disminuye cuando hay una carga), me gustaría agregar algo:

La razón por la que se presenta que las caídas de voltaje es la "resistencia interna". Quiero mencionar que el modelo de una resistencia interna es SÓLO UN MODELO que funciona muy bien en el modelado de las propiedades de una fuente de voltaje, al mismo tiempo que es simple y fácil de calcular.

En realidad, es más complicado. La resistencia de los componentes internos de la batería por la que debe pasar la corriente (intencionalmente no los llamo "resistencia interna", porque es un término del modelo mencionado anteriormente) desempeña un papel, pero no es el único. En la mayoría de las baterías hay una reacción química que separa las cargas en alguna capa del borde. Esta reacción química sigue las leyes de la física estadística. Se detiene cuando se alcanza el ( equilibrio químico . La separación de cargas genera el voltaje que puede medir, y esto El voltaje es un factor en el equilibrio químico (cuanto más alto es el voltaje, menos separación se produce para crear un nuevo par de cargas separadas). Cuando conecta una carga ahora, quita las cargas a intervalos constantes (porque hay una corriente eléctrica). Si el sistema alcanza la situación de equilibrio ahora, la cantidad de cargas separadas y el voltaje será menor (porque se deben crear más cargas).

    
respondido por el Quantumwhisp
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El voltaje de la batería no suele bajar solo porque hay una carga conectada. Pero el voltaje medido tiende a caer

Esto es lo que tienes que saber acerca de las mediciones de voltaje

Un voltímetro usa una resistencia con una resistencia muy alta. Idealmente, es infinito. El voltímetro mide el voltaje a través de esta resistencia.

Entonces, cuando conecta una batería a su voltímetro, la resistencia interna de la batería es insignificante en comparación con la resistencia del voltímetro. Así que la mayor parte de la caída de voltaje ocurre a través de la resistencia del voltímetro y no de la resistencia interna de la batería. Por lo tanto, mides el voltaje correcto.

Sin embargo, su microcontrolador puede tener una resistencia que no sea demasiado alta. Si la batería tenía una resistencia interna de, por ejemplo, 1 mili ohmio, y el voltímetro estaba usando una resistencia de 24000 ohmios, se espera este error.

    
respondido por el Pradyoth Shandilya

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