Tester USB, miernik czy wskaźnik?

Bardzo często spotykam w komentarzach na forach, a także w recenzjach, pomiary pojemności akumulatorów w smartfonach, powerbankach itp. za pomocą testerów USB. Kiedyś próbowałem wyjaśnić, dlaczego takie pomiary nie mają sensu, ale dziś spróbuję podejść do tematu z innej strony i sprawdzić same testery.


Przewiduję komentarze w stylu: „Przecież recenzji tego testera jest już mnóstwo, po co kolejna?”.
Tak, recenzji rzeczywiście jest dużo, bo to dość popularny model, chyba jeden z najpopularniejszych. W tym przypadku jest to jednak tylko pośrednio recenzja testera.

Na początek powiem, że w artykule porównam 15 egzemplarzy, ale nie chodzi o pokazanie, czy tester jest dobry, czy zły, lecz o wyjaśnienie, dlaczego można go używać jedynie do orientacyjnej oceny prądu i napięcia, a tym bardziej pojemności.
Ten artykuł to moja obszerna odpowiedź na pytanie: czy można ufać wynikom testów przeprowadzanych za pomocą „doktorów”?

Ale po kolei. Zamówiłem 15 takich testerów. W chwili zakupu cena wynosiła około 2,8 dolara za sztukę. Dostawa była dodatkowo płatna, dlatego podałem cenę obliczoną na podstawie całkowitej kwoty zamówienia.
Po niedługim czasie odebrałem na poczcie paczkę, w której było mnóstwo małych woreczków.


W środku znalazłem 15 testerów USB. Wszystko zgadza się z zamówieniem, nie mam zastrzeżeń.


Dane techniczne podane przez producenta.
Model — KWS-V20
Napięcie — 4–20 V (dokładność pomiaru +/-1%)
Prąd — 0–3 A (dokładność pomiaru +/-1%)
Timer — 0–99 godzin
Pojemność — 0–99999 mAh

Ponieważ ten artykuł jest po części recenzją testera, dokładniej pokażę jeden egzemplarz. Pozostałe są identyczne, więc nie będę rozbierał każdego z osobna :)
1. Dość typowa konstrukcja: z jednej strony wtyk USB, z drugiej gniazdo do podłączenia obciążenia.
2. Spód obudowy jest matowy, więc niewiele na nim widać.
3. Obudowa składa się z dwóch połówek i trzyma się na czterech zatrzaskach.
4. Zatrzaski są bardzo ciasne, więc rozbieranie jest niewygodne, zwłaszcza jeśli chcemy zrobić to bez uszkodzeń.


W środku widzimy całkiem starannie wykonaną płytkę z wyświetlaczem LCD i złączami. Są też nowsze modele z wyświetlaczami OLED, ale jeszcze nie miałem ich w rękach.


Po drugiej stronie płytki znajdują się pozostałe elementy: mikrokontroler, układ sterujący wyświetlaczem, bocznik i stabilizator napięcia.
Sama płytka jest ładna, ale w kilku miejscach jej wygląd psują ślady niewymytego topnika.


1. „Sercem” urządzenia jest mikrokontroler 8s003f3p6 firmy STMicroelectronics. To 8-bitowy mikrokontroler z 10-bitowym przetwornikiem ADC.
Obok niego znajduje się stabilizator napięcia.

2. Ponieważ wyświetlacz ma wiele wyprowadzeń, mikrokontrolerowi pomaga sterownik wyświetlacza LCD — HT1621.
Bliżej złącza wyjściowego znajduje się rezystor o rezystancji 50 mΩ, pełniący funkcję bocznika pomiarowego. Rezystancja bocznika jest dość duża: przy prądzie 2 A spadek napięcia na nim wyniesie około 0,1 V. Przy napięciu 5 V może to mieć istotne znaczenie, a ponieważ maksymalny prąd testera wynosi 3 A, spadek może sięgnąć 0,15 V, nie licząc spadków napięcia na złączach i ścieżkach płytki drukowanej.
Taka wartość wynika z tego, że na płytce nie ma wzmacniacza sygnału z bocznika, a wszystkie pomiary wykonuje sam mikrokontroler.



Wskazania i obsługa są bardzo proste.
U góry wyświetlacza pokazywane są zmierzone napięcie i czas testu.
Na dole — zmierzony prąd i obliczona pojemność w mAh, która „przepłynęła” przez tester od ostatniego wyzerowania wskazań.


Wcześniej jakoś nie zwracałem na to uwagi, ale okazało się, że tester zaczyna zliczać nie od zera. A dokładniej — nie od najmniejszej zmierzonej wartości prądu.
1. Podłączam klawiaturę bezprzewodową. Pobór prądu wynosi 110 mA, a po pewnym czasie spada do 50 mA, ale timer i licznik mAh stoją w miejscu.
2. Podłączam telefon. Prąd wynosi 600 mA, timer działa, a po kilku minutach „nabija się” pewna liczba mAh.


Zaciekawiło mnie, przy jakim prądzie timer zaczyna „tykać”. Łatwo to sprawdzić: stopniowo zwiększamy prąd i obserwujemy dwukropki timera. Gdy zaczną migać, oznacza to, że pomiar czasu ruszył.
W moim przypadku zliczanie rozpoczęło się przy prądzie 260 mA.


Tester wskazywał jednak wtedy 220 mA, więc trudno mi powiedzieć, jaki dokładnie ustawiono próg. Jeśli chodzi o wartość zmierzoną, to 260, a jeśli o wartość „zaszytą” w ustawieniach, to 220. A ponieważ występuje jeszcze błąd pomiaru, możliwe są również wartości 200 i 250.


Do dalszych testów zmontowałem prosty „stanowiskowy” zestaw składający się z zasilacza 5 V i obciążenia elektronicznego.


Ponieważ mój przedłużacz USB powodował duży spadek napięcia, ostatecznie podłączałem testery USB bezpośrednio do zasilacza.


Ponieważ na wynik pomiaru pojemności największy wpływ ma dokładność pomiaru prądu, postanowiłem sprawdzić właśnie ten parametr. Obciążałem urządzenie prądem od 100 mA do 3 A, ze skokiem co 100 mA do 1 A i co 200 mA do 3 A.
Do testu użyłem najdokładniejszego egzemplarza. Widać, że początkowo wskazania są zaniżone, a później zawyżone. Punkt, w którym wskazania są najdokładniejsze, znajduje się w okolicy 1,6–1,8 A. Później zrozumiecie, co miałem na myśli, pisząc „najdokładniejszy”.

Największym problemem jest jednak właśnie ta nieliniowość. Gdyby amperomierz po prostu zawyżał albo zaniżał wskazania, można by to skorygować, zmieniając rezystancję bocznika. W przypadku nieliniowości sytuację da się naprawić tylko programowo. Nie wiem jednak, jak się to robi ani czy w ogóle jest to możliwe.


Przy prądzie obciążenia 2,5 A urządzenie nie nagrzewa się zbyt mocno. Najbardziej grzeje się bocznik, a ponieważ znajduje się blisko gniazda wyjściowego, część ciepła odprowadzana jest właśnie przez nie.


Sprawdziłem 15 testerów. Każdy przeszedł trzy etapy testu: dokładność pomiaru napięcia bez obciążenia, dokładność przy prądzie 1 A i przy prądzie 2 A. Wybrałem takie wartości, bo są najczęściej spotykane, na przykład podczas ładowania smartfona i tabletu.
Pomiary napięcia zebrałem na jednym zdjęciu grupowym, bo średnio wszystkie testery pokazują niemal to samo. Rozrzut wynosi 5,19–5,27 V. To sporo, ale większość wskazań mieści się w okolicy 5,22–5,24 V.


A teraz najciekawsze: sprawdzenie dokładności pomiaru prądu.
Zdjęcia pokazują na przemian egzemplarze przy prądzie 1 A i 2 A.
Żebyście nie musieli wpatrywać się we wskazania, podam krótko: przy prądzie 1 A rozrzut wynosi 0,95–1,13 A, a przy 2 A — 1,97–2,38 A.

Wrócę tu do określenia „najdokładniejszy”. W powyższym teście liniowości pomiaru użyłem testera, który uzyskał najlepsze wyniki. Jak się domyślacie, pozostałe będą wskazywać jeszcze mniej dokładnie.



Pewnie zapytacie: dlaczego mamy ci wierzyć? Może twoje chińskie obciążenie elektroniczne działa nieprawidłowo.
Zgoda, to uzasadnione pytanie, dlatego pokażę porównanie ze sprawdzonym multimetrem.
Napięcie zasilacza bez obciążenia wynosi 5,19 V. Przypomnę, że w tym teście większość testerów wskazała 5,22–5,24 V, czyli nieco więcej niż wynosi rzeczywista wartość. Ponieważ jednak te dane nie są wykorzystywane przy pomiarze pojemności, nie zwracam na nie szczególnej uwagi.


A teraz porównanie rzeczywistego, zadanego prądu obciążenia (1 i 2 A) ze wskazaniami najgorszego egzemplarza. Komentarz jest chyba zbędny.


Najlepszy test zostawiłem jednak na koniec. Jak już mówiłem, takie testery często służą do pomiaru pojemności akumulatorów w urządzeniach mobilnych. Niemal za każdym razem piszę, że to nieprawidłowa metoda i że do rzetelnego testu akumulator trzeba podłączyć bezpośrednio. W jednej z recenzji przeprowadziłem nawet test porównawczy. Zainteresowani mogą o nim poczytać, a tutaj pokażę tylko kilka zdjęć z tamtego testu.
Wynik pomiaru pojemności przez „doktora”: 2900 mAh


Podłączamy akumulator do obciążenia elektronicznego.


Otrzymujemy 2319 mAh, czyli znaczną różnicę. Może ona jednak wynosić niemal zero — zależy to od testera i smartfona lub tabletu.



Wpływ ma również dokładność obliczania pojemności przez sam tester. Oczywiście próbowano mnie przekonać, że ich tester jest dokładny, ale tym razem postanowiłem pokazać, dlaczego nie wierzę w takie „pomiary”.

A więc, jak to mówią, „patrzymy na ręce”.
Bierzemy cztery testery, podłączamy je jeden za drugim, zerujemy i obciążamy prądem 2 A. Pierwszy jest tester z najdokładniejszymi wskazaniami, a trzy pozostałe wybrałem losowo z całej sterty.
Oczywiście na wynik wpływa też prąd pobierany przez sam tester, bo ma on choćby podświetlenie. Pobór testera jest jednak niewielki, więc można to pominąć.
Ale nawet jeśli tego nie robić, to wystarczy znać choć trochę fizykę, żeby zrozumieć, że najwyższe wskazania powinien mieć pierwszy, a najniższe (i najbardziej zbliżone do rzeczywistych) ostatni. Na zdjęciu wyraźnie tego nie widać.

Ogólnie rzecz biorąc, testery naliczyły od 1222 do 1333 mAh.


Wszystko byłoby w porządku — rozrzut wynosi zaledwie 111 mAh, może nawet dałoby się to zaakceptować przez pół godziny, czyli w rzeczywistości 222 mAh, bo trzeba jednak liczyć do pełnej godziny.
Gdyby nie jeden drobiazg: w rzeczywistości minęło tylko 1002. Zrzut ekranu zrobiłem jakieś 5 sekund po zdjęciu, ale timer zdążył już przeskoczyć z 29 na 30 minut, co widać na zrzucie.

Czyli w praktyce ostatni tester USB naliczył 1283, choć rzeczywista wartość wynosiła 1002 (a nawet nieco mniej). Podałem wskazania ostatniego testera, bo pozostałe nie mają na nie wpływu.
Jak widać, mierząc pojemność akumulatora takim testerem, można bez problemu uzyskać zamiast 3000 aż 3840 mAh — i to bez uwzględnienia nieprawidłowości samej zasady pomiaru za pomocą podobnych „przyrządów pomiarowych”.


Oczywiście taki test może się wam wydać mało przekonujący. Pewnie zapytacie też, co ma do tego matematyka. Spróbuję wyjaśnić.
Poniżej, dla przykładu, zdjęcie z jeszcze jednego testu. Nie pomyślałem, żeby zrobić zdjęcie, więc musiałem wyciągnąć kilka klatek z filmu.
Uruchomiłem kolejny test z prądem obciążenia 2 A. W ustawieniach obciążenia elektronicznego ustawiłem limit czasu na 1 godzinę. Gdy tylko odliczyło ten czas, a więc i 2000 mAh, wyłączyło się. Właśnie te wskazania widzicie na jego ekranie.
W miarę nagrzewania tester USB zaczął jeszcze bardziej zawyżać zmierzony prąd: zaczął od 2,04 A, a skończył na 2,14 A zamiast 2,0 A.
Chociaż nawet to nie jest takie straszne. No, naliczyłby nie 2000, a 2100 — jasne, że to nie 1%, ale i tak dałoby się przeżyć.
Pod koniec testu na ekranie pojawiło się jednak 2499. I tu do akcji wkracza „chińska matematyka”. Jak wiadomo, pojemność w mAh to prąd w mA, który przepłynął w ciągu 1 godziny. Niby wszystko się zgadza.
Wyszło mi, że prąd wynosił 2100 mA, a czas 1 godzinę (w rzeczywistości 59 min 25 s), więc zgodnie z logiką powinno wyświetlić 2100. Ale jak chiński testerowi wyszło 2100 × 1 = 2500???? A używałem jednego z najdokładniejszych egzemplarzy, wybranego spośród 15 sztuk.


O mało nie zapomniałem o jeszcze jednej rzeczy. Sytuacja jest jeszcze gorsza, gdy użytkownik próbuje ocenić pojemność akumulatorów w powerbanku za pomocą takiego testera. Tu już „bez butelki się nie obejdzie”, ale i tak spróbuję wyjaśnić.
Niedawno w komentarzach zobaczyłem taki obrazek i na jego przykładzie będę tłumaczyć. Tym bardziej że jakiś czas temu zadzwonił do mnie znajomy z podobnym pytaniem, bo zgłosiła się do niego inna osoba, a ostatecznie musiałem wszystko rozpisywać jej słownie.
Zamiast smartfona można sobie wyobrazić dowolne inne obciążenie, bo w tym przypadku nie ma ono znaczenia.

Cały problem polega na tym, że w powerbanku zwykle znajduje się przetwornica podwyższająca (czasem obniżająca). Z jej powodu prąd pobierany z akumulatorów nie jest równy prądowi na wyjściu.
Załóżmy, że napięcie akumulatorów wynosi 4 V, a na wyjściu mamy standardowe 5 V. Jak rozumiecie, energia nie bierze się znikąd, więc prąd przed przetwornicą będzie większy niż za nią. Przy 4 i 5 V różnica wynosi 1,25 raza. Czyli prąd pobierany z akumulatorów będzie co najmniej 1,25 raza większy niż prąd na wyjściu. I to bez uwzględnienia sprawności przetwornicy, która przecież nie wynosi 100%.

Podłączacie tester do wyjścia powerbanku, a on nalicza na przykład 3000 mAh. Jeśli pomnożyć to przez 1,25, otrzymamy już 3750 mAh.
Wszystko byłoby w porządku, gdyby nie dwa czynniki, przez które jakikolwiek pomiar pojemności na wyjściu w ogóle traci sens:
1. Napięcie akumulatorów będzie się zmieniać w trakcie testu, a wraz z nim współczynnik przeliczeniowy. Na przykład przy 3 V (rozładowane akumulatory) wyniesie 1,66, a przy 4 V — 1,25.
2. Sprawność przetwornicy jest nie tylko trudna do przewidzenia (zwłaszcza przy nieznanych podzespołach), ale też zmienia się w zależności od prądu obciążenia i napięcia akumulatorów. Czyli sprawność może wynosić zarówno 95%, jak i 60% — niezła różnica, prawda?

Czyli co z tego wynika? Znany wynik pomiaru pojemności na wyjściu musimy pomnożyć przez nieznaną liczbę z zakresu 1,25–1,66, a potem jeszcze przez nieznaną sprawność 60–95%. Co w końcu otrzymamy? Myślę, że coś równie wiarygodnego jak prognoza pogody na Marsie 20 listopada 2025 roku o wpół do drugiej po południu. Dlatego prawidłowy pomiar pojemności wykonuje się wyłącznie przez bezpośrednie podłączenie do akumulatora. I pamiętajmy, że niektóre ładowarki (na przykład Opus) mają tendencję do nieznacznego zawyżania wskazań, dlatego prawidłowy test jest nieco bardziej skomplikowany niż samo włożenie akumulatora do ładowarki i naciśnięcie przycisku, nie mówiąc już o „doktorach”.


No i moje ulubione zdjęcie :)
Testery pochodzą od innego sprzedawcy, ale ogólny obraz jest mniej więcej taki sam. Przy okazji można oszacować pobór prądu przez testery na podstawie pierwszego i ostatniego wskazania.


Mam wielką nadzieję, że udało mi się jasno pokazać, dlaczego testery USB nadają się tylko do zgrubnego oszacowania prądu i pojemności, a w żadnym razie do dokładnych pomiarów.
Same w sobie takie testery są jednak bardzo wygodne i pozwalają szybko oszacować prąd, napięcie i pojemność, więc właściwie nie ma za co ich ganić — „grają, jak potrafią”.
Jak można ich używać:
1. Do zwykłego oszacowania wymienionych wyżej parametrów — niedokładnie, ale wygodnie.
2. Do testów porównawczych. Można całkiem dokładnie ocenić na przykład, że jedno urządzenie ma pojemność 1,2 raza większą, a drugie 1,5 raza mniejszą. Czyli pomiary względne, a nie bezwzględne.
3. Można je ponownie skalibrować i uzyskać dość dokładne wyniki, ale ze względu na „przekoszenie” da się to zrobić tylko dla jednej wartości mierzonego prądu. Na przykład jeśli zamiast 1/2 A otrzymujemy 0,9/2,1 A, to po kalibracji przy prądzie 2 A uzyskamy 0,8/2 A, a jeśli skalibrujemy tester przy prądzie 1 A, możemy otrzymać 1/2,2 A.
4. Można spróbować użyć droższych modeli, ale koniecznie trzeba je wcześniej sprawdzić — i to nie tyle pod kątem prądu, ile „matematyki”.

Nie chcę wypowiadać się o wszystkich testerach. Być może są modele, które mierzą prawidłowo — jestem tego nawet prawie pewien. Taki przypadek jednak się zdarzył, dlatego zalecam ostrożność przy tego rodzaju pomiarach.

Uzupełnienie. Nie wszyscy mogli zauważyć, na czym polega problem. Spróbuję ująć go w jednym zdaniu:
Tester wskazał prąd 2,1 A zamiast 2,0 A. Kluczowy błąd, który znalazł się w tytule, polega jednak na tym, że tester źle obliczył wynik: 2,1 A przez godzinę daje 2100 mAh, a tester wskazał zamiast tego 2499 mAh, choć zgodnie z prawami matematyki i fizyki powinien pokazać 2100 mAh.

To wszystko. Mam nadzieję, że te informacje okażą się przydatne.