Електронне навантаження EBC-A10H від ZKEtech

Трохи більше трьох років тому я зробив огляд електронного навантаження ZKE EBC-A10, яке відразу стало одним із моїх основних приладів для тестування акумуляторів. Напевно, ви бачили і саме навантаження, і графіки, які я наводив в оглядах акумуляторів.
Прилад виявився справді дуже корисним і, наскільки мені відомо, його огляд був якщо не першим, то одним із перших. Але настав час оновити його, тож сьогодні йтиметься про нову версію цього навантаження.


Для початку відповім на запитання, навіщо я купив нове навантаження, якщо в мене вже є одне.
На це є кілька причин:
1. Мені банально вже не вистачає одного навантаження
2. Нове навантаження потужніше
3. Крім того, діапазон встановлення струму починається не зі 100 мА, а з 50 мА. У тестах акумуляторів це має значення, оскільки в даташитах часто наводять дані саме для такого струму завершення заряджання.


Але насправді я пішов ще далі й купив два нові навантаження та ще невелике доповнення до них, але про решту розповім іншим разом.
Спочатку я думав купити на AliExpress, але там воно коштує 85 доларів. На щастя, на допомогу прийшов один із моїх постійних читачів і водночас спонсор деяких оглядів, запропонувавши допомогти з покупкою. За це йому величезне спасибі.
Через нього я замовив два навантаження, а він оформив замовлення через посередника Міст експрес. Навантаження обійшлися мені приблизно в 95 доларів, доповнення — ще близько 3 доларів, плюс доставка — 30, разом вийшло майже 130 доларів. Якщо купувати все на AliExpress, сума наближалася б до 200, що, на мій погляд, суттєво дорожче.

Доставка тривала близько двох тижнів, загальна вага коробки — майже 3.5 кг, габарити можна оцінити на фото. Можна було заощадити, замовивши перепакування та доставку потягом, але я хотів отримати їх якнайшвидше, тому відправили літаком.

Обидва навантаження запаковані в повітряні «матраци», додатково обгорнуті пухирчастою плівкою, і обидва прибули зовні без пошкоджень.


До комплекту постачання входять:
1. Навантаження EBC-A10H
2. Силові дроти із затискачами-крокодилами
3. Інтерфейсний кабель
4. Кабель живлення
5. Інструкція та гарантійний талон.

У продавця взагалі є два варіанти лота, другий приблизно на 8 доларів дешевший. У нього не входять інтерфейсний кабель, блок живлення та кабель живлення. Інтерфейсний кабель можна купити окремо за 3 або 4 долари й таким чином заощадити 5 доларів, а блоків живлення в мене й так повно. Але зараз такого варіанта постачання немає, на жаль :(


Почну опис із доповнень.
Усе запаковано в окремі пакети, тому виглядає досить охайно й «по-фірмовому».


Інструкція та гарантійний талон. Останній у нас не діє, а опис китайською, тому пропускаємо цей пункт. Кому потрібно, в інтернеті є опис програмного забезпечення англійською, і, по суті, цього більш ніж достатньо.


1. Кабель живлення. Те, що мені, як то кажуть, «і задарма не треба», хоча спочатку я заплатив за сам кабель, а потім ще й за його доставку. До того ж він із китайською вилкою, та ще й звичайний «комп’ютерний», яких у будь-якого радіоаматора чи комп’ютерника зазвичай повно.
2. Комплект кабелів для підключення до акумулятора або блока живлення. Дроти дуже м’які. Якщо замовлятимете їх окремо, рекомендую не заощаджувати й купити.
3. На відміну від мого навантаження, тут чотири затискачі-крокодили, а не два, тому в деяких ситуаціях підключення може бути гнучкішим.
4. Силові клеми мідні, на них вибито «30А», дроти припаяні, а не просто обтиснуті.
5. Інтерфейсний кабель — корисна річ, але за бажання його легко замінити звичайним USB-ttl RS232.
6. Роз’єм підключення до навантаження. У ZKEtech бувають три його різновиди:
MiniUSB, але насправді це не USB, просто використано такий самий роз’єм. Якщо підключити USB-кабель, нічого не згорить, просто не працюватиме.
Авіаційний, на 3 або 4 контакти. Тут треба дивитися на саме навантаження: на жаль, не всюди вказано, який роз’єм використано. У моєму випадку це 4 контакти, у продавця є обидва варіанти на вибір, а до мого він ішов у комплекті.


Навантаження.
Корпус явно переробили. У моєму варіанті це був просто корпус блока живлення, а тут — повноцінний великий корпус із вбудованим блоком живлення та звичайними клемами. Пофарбовано охайно, власне, і причепитися нема до чого. Ну, мабуть, бракує ручки, яку можна використовувати як підставку.


Змінилося й керування: чотири кнопки замінили на натискний енкодер і кнопку запуску. По суті, нічого не змінилося, але користуватися зручніше. З іншого боку, ручним керуванням я скористався лише раз, коли готував огляд попередньої версії три роки тому, а потім користувався тільки керуванням із комп’ютера.
Дисплей — тут усе зрозуміло.
Чотири клеми: дві силові, позначені A+ і A−, і дві вимірювальні — відповідно V+ і V−.
Клеми розташовані незручно: плюсові ліворуч, мінусові праворуч. Змінити це не вийде, принаймні тому, що написи на корпусі все одно залишаться.


З боків — вентиляційні отвори, ззаду — вентилятор, роз’єм для підключення живлення, вимикач із підсвічуванням і запобіжник.
Знизу чотири ніжки, навантаження по столу не ковзає.


Є й гарантійна пломба, яка від самого початку намагалася відклеїтися. На фото — результат після того, як я спробував приклеїти її на місце :)
Але оскільки гарантія мені нічим не допоможе, знімаємо її.


Конструкція корпусу зрозуміла й проста: П-подібна кришка та Г-подібне дно.
Систему охолодження продумано добре: вентилятор охолоджує і сам радіатор, і зарядний пристрій, шунт та блок живлення.


Праворуч виходять ребра радіатора охолодження силового вузла. З огляду на досвід роботи з моїм потужним навантаженням можу сказати, що запасу в радіатора майже немає.


На інший бік винесено все решту.


Чомусь установлено тонкий вентилятор. Я б поставив звичніший, на 20 або 25 мм, хоча в моєму потужному навантаженні теж стоїть тонкий — там просто не було місця, тож це рішення було вимушеним.


Здивувала акуратність: дроти обтиснуті, усі роз’єми додатково зафіксовані термоклеєм. Але за те, що дроти інтерфейсу прокладені під блоком живлення й не мають додаткової ізоляції, я б по руках бив.


До речі, про блок живлення. Думаю, немає сенсу особливо його описувати, адже багатьом відомий цей «народний» блок живлення на 24 В. До речі, можна буде якось його протестувати, бо мій огляд чотирирічної давнини вже явно застарів.
Блок живлення розрахований на 100–120 Вт, зарядний пристрій із ним матиме приблизно таку саму потужність (20 В, 5 А), тож міняти його можна не поспішати, тим паче що тут він має активне охолодження.
Я ж, найімовірніше, доопрацюю зарядний пристрій і заміню БЖ, але щодо останнього ще не вирішив.


Силова плата.
Власне, особливо описувати тут нічого: на ній розташовані зарядний пристрій, стабілізатор живлення «мізків», шунт, транзистори та інша дрібнота.


Хоча ні, є одна важлива відмінність: тут установлено реле.
Річ у тім, що в навантаженні старої версії виявився глюк, причому небезпечний.
Річ у тім, що роботою зарядного пристрою керує контролер, і все було б добре, якби не те, що є два способи керування:
1. контролер дозволяє роботу зарядного пристрою
2. контролер забороняє роботу зарядного пристрою

Тут використано другий спосіб: зарядний пристрій завжди запускається, а контролер керує його вимкненням. Якщо подати живлення, коли під’єднаний низьковольтний акумулятор, а блок живлення недостатньо потужний, виникає перевантаження, і БЖ переходить у захист.
При цьому контролер не запускається, а зарядний пристрій довбає акумулятор, намагаючись зарядити його до напруги, за якої контролер зможе запуститися. Я вже наступив на ці граблі й ледь не вбив акумулятор.

У нових пристроях виробник усунув цю проблему: живлення від зарядного пристрою подається через реле, яке вмикається лише тоді, коли зарядний пристрій має працювати, тож описана вище ситуація виключена.


У силовому вузлі використано два транзистори IRFP250M, увімкнені паралельно. Принаймні кіл балансування струму я не побачив.
Поруч з одним із них розташоване термореле на 50 градусів. Вентилятор має дві швидкості: першу вмикає контролер, якщо потужність перевищує 10 Вт, за другу відповідає термореле.

Недалеко від транзистора помітні клеми для підключення терморезистора, але вони не використовуються.


Зарядний пристрій точно такий самий, як у попередній версії, нічого нового. Але дросель хочеться замінити на потужніший.


Плата контролера — тут узагалі нічого нового: апаратно вона повністю ідентична платі з мого попереднього навантаження, різниця лише у прошивках. тільки зараз подумав: а чи не вимкнений захист від зчитування...


Вмикаємо й бачимо той самий сумний РК-дисплей, хоча він мені потрібен хіба що трохи частіше, ніж клавіатура: на нього я все-таки іноді дивлюся. Але міняти точно не хочу.


На екран у ручному режимі виводиться:
1, 2. Режим роботи, поточні напруга й струм, а також час + ємність у мА·год і потужність + ємність у Вт·год.
3, 4. Те саме під час роботи.
5, 6. Є режим CC (постійний струм) і CP (постійна потужність), на жаль, режиму CV немає, а він був би дуже корисним.
7–11. Але що здивувало: є режими заряджання акумуляторів різних типів, причому LiPo передбачає й роботу з LiIon, адже по суті це одне й те саме.
12. Є, звісно, і ручний режим заряджання, у якому струм і напругу задають вручну.


Перед тестами наведу технічні характеристики — спочатку в оригіналі, тобто китайською.


А тепер коротко в моєму перекладі.
Живлення — 19–24 В, 4 А або від 220 В за наявності вбудованого блока живлення
Діапазон вхідної напруги — 0.00–30.00 В, дискретність вимірювання 0.01 В
Діапазон вихідної напруги — до 18 або 22 В, цей пункт не зовсім зрозумілий.
Струм навантаження — 0.05–10.00 А, дискретність установлення 0.01 А
Струм заряджання — 0.05–5.00 А, дискретність установлення 0.01 А
Режим навантаження — CC, CP
Режим заряджання — CV
Похибка вимірювання напруги:
До 4.5 В — дискретність вимірювання 0.003 В, похибка +-0.5%
Від 4.5 до 30 В — дискретність вимірювання 0.01 В, похибка +-0.5%
Вимірювання струму — 0.05–10.00 А, дискретність 0.01 А, похибка +-0.5%
Вимірювання ємності
До 10 А·год — дискретність 0.001 А·год (1 мА·год)
10–100 А·год — дискретність 0.01 А·год (10 мА·год)
100 А·год і більше — 0.1 А·год


Ну а тепер перейдемо до тестів.

Спочатку точність вимірювання вхідної напруги, до неї ж прив’язана точність установлення напруги завершення заряджання.
Наскільки можу судити, тут усе гаразд: точність на нормальному рівні, хоча мене не полишає відчуття, що моя стара електронна нагрузка відкалібрована трохи точніше.

На двох останніх фото — максимальна вхідна напруга; якщо її перевищити, з’являється повідомлення про перевантаження.


Є й нюанси: хоча в характеристиках для діапазону 4.5–30 В указана дискретність 0.01 В, насправді вона не завжди дотримується, можливі такі ситуації:
1, 2. Змінюємо вхідну напругу на 0.01 В, а навантаження не бачить зміни.
3, 4. Змінюємо на ті самі 0.01 В, а на дисплеї навантаження покази змінюються на 0.03 В.

Таке трапляється не завжди, але все ж буває.


Струм навантаження, заданий самим навантаженням і виміряний мультиметром.
Тут навантаження вклалося в заявлену похибку, але впритул. Особливо це помітно за струму 10 А, коли за похибки 0.5% має бути 9.95–10.05. У всьому діапазоні струм трохи занижений, і якщо для звичайного режиму це не має жодного значення, то під час тестування ємності акумуляторів результат буде завищений на ту саму величину. Наприклад, акумулятор ємністю 9.96 А·год покаже, що має 10 А·год.

За потреби все це можна відкалібрувати самостійно, але поки що не буду цього робити — подивлюся, як поводитиметься далі.


Тест температурної стабільності встановлення струму.
Дуже важливий тест, адже через неякісний шунт струм може суттєво змінюватися в міру нагрівання.

Невеликий дрейф є, але так вийшло, що в потрібний бік, тобто в міру нагрівання похибка зменшується.


Це навантаження має індекс EBC і, на відміну від серії EBD, відповідно, має ще й функцію заряджання, тому далі перевіримо точність установлення струму заряджання, адже від цього залежить точність вимірювання ємності «під час заряджання».

Майже все повністю збігається з роботою в режимі розряджання, тож за бажання можна спробувати зробити «апаратну» корекцію, трохи зменшивши номінал шунта за допомогою паралельного резистора. Відмінність від «програмної» корекції в тому, що тут складно щось зіпсувати :)
До речі, моє навантаження з часом почало в одному режимі занижувати струм, а в іншому — завищувати, тобто змістився нуль, що вже гірше.


А ось тут у міру нагрівання струм трохи падає.


ПЗ я вже описував у попередньому огляді, тому постараюся бути відносно стислим, а також зазначу відмінності.
Від попереднього огляду минуло кілька років, ПЗ періодично оновлюється, але загалом нічого не змінилося.
З ключових оновлень — струм і напруга тепер відображаються з тією самою дискретністю, що й на навантаженні; у старих версіях було на один знак після коми менше.
Крім того, усі режими запам’ятовуються в навантаженні. Якщо, наприклад, виставити струм заряджання, напругу тощо, а потім від’єднати навантаження й під’єднати його до іншого комп’ютера, ПЗ запуститься там із цими налаштуваннями.

Тепер про саме ПЗ.
Головне вікно містить велику область для побудови графіків. За замовчуванням відображаються струм і напруга, але можна ввімкнути й графік потужності, хоча це потрібно дуже рідко.
Праворуч розташована область індикації та керування, де відображаються поточна напруга, встановлений струм навантаження, а в режимі заряджання — реальний струм, потужність і час від початку тесту.
Трохи нижче — керування режимами, кнопки запуску й зупинки тесту, зміни струму навантаження без зупинки тесту (лише в режимі навантаження) та кнопка «Монітор». У цьому режимі навантаження працює як реєстратор струму й напруги, ніяк не впливаючи на процес.

У самому низу є рядок, у якому відображаються:
назва пристрою, режим роботи й параметри, напруга на початку та наприкінці тесту, ємність у мА·год і Вт·год, середня напруга за весь тест, колір відповідного графіка.


Подальший опис сховаю під спойлер, оскільки багато в чому він повторює опис першого навантаження.


А ось те, що помітно змінилося: у нових версіях з’явилася можливість використовувати попередньо встановлені режими роботи з різними типами акумуляторів, а не лише ручний режим. На жаль, для цього потрібна підтримка з боку самого навантаження, а моя стара модель усе одно так не вміє.


Функцію попередньо встановлених режимів заряджання перевірив із чотирма типами акумуляторів:
1. Звичайний літій-іонний
2. LiFePO4
3. Нікель-металгідридний (тут підтримуються і кадмієві, але суть та сама)
4. Свинцево-кислотний


Літій-іонний, заряджання до 4.2 В, відсічення при падінні струму до 50 мА незалежно від установленого значення. Зазвичай відсічення встановлюють на рівні 1/10 струму заряджання, але тут задано режим, який найчастіше використовують у даташитах.


LiFePO4
Усе те саме, але заряджання до 3.65 В, відсічення при падінні струму до 50 мА. Дивно, що заряджання відбувається до 3.65, а не до 3.60. Чомусь я вважав, що правильно заряджати саме до 3.60 В.


Нікель-металгідридний.
Тут я взяв дуже старий акумулятор, йому близько 17-18 років, і заодно з тестуванням режиму вирішив трохи його реанімувати, задавши циклічне заряджання/розряджання. Спочатку ємність становила 10-20 мА·год, але на восьмому циклі вже досягла 450 мА·год. Далі експериментувати не став.
Тут напругу заряджання налаштовано на рівень 1.65-1.7 В, але основне відсічення відбувається не за падінням струму, а за дельтою напруги. Тобто під час заряджання напруга зростає, потім деякий час залишається стабільною, а після завершення заряджання починає падати. Щойно навантаження фіксує стабільне падіння напруги, заряджання припиняється.
Хоча цей тип акумуляторів уже мало поширений, приємно, що реалізували правильний принцип заряджання.


Свинцевий акумулятор.
Заряджання до напруги 14.40 В, припинення заряджання при падінні струму до 100 мА незалежно від початкового струму заряджання. На мій погляд, це не зовсім коректно, утім ніхто не заважає задати режим вручну.
Крім того, ви, мабуть, помітили, що задається і кількість елементів у батареї. Спочатку встановлено 0; якщо нічого не вибрати, під час запуску автоматично встановиться 1 елемент. Але, наприклад, для свинцевої батареї на 12 В слід встановити 6, адже насправді це збірка із шести послідовно з’єднаних комірок.
У цьому режимі можна встановити максимум 12 комірок, але в такому разі, найімовірніше, доведеться переробити саме зарядне, а також використовувати блок живлення з вищою напругою. Тобто практична межа зараз — акумулятор на 12 В, теоретична — 24 В.



Перевірка температурних режимів.
1. Робота в режимі навантаження: напруга 29 В, струм 5.05 А, потужність на навантаженні близько 145 Вт. Температура транзисторів у розумних межах, близько 75-80 градусів, але в спеку можливе перегрівання. Критичним максимумом вважаю близько 90 градусів на корпусі транзистора.
2. Заряджання акумулятора струмом 5 А за напруги, близької до 4.2 В. Найгарячішим елементом був ШІМ-контролер — майже 90 градусів. У старому навантаженні для поліпшення охолодження я припаяв до фланця контролера пелюстку; за активного охолодження це значно покращує ситуацію.
3. Заряджання свинцевого акумулятора струмом 2.5 А, напруга близько 14 В. Температура ШІМ-контролера — близько 60 градусів, тому тепловізор показує найгарячішим компонентом стабілізатор живлення плати керування.


Під час тесту нагрівання при заряджанні літієвого акумулятора максимальним струмом помітив дивний збій: іноді струм заряджання піднімався навіть вище заявленого — приблизно до 5.03 А. Потім, щоправда, усе повернулося до норми, але як таке можливо, для мене залишилося невеликою загадкою.


На завершення, на прохання одного з моїх постійних читачів, перевірив коректність роботи з блоком живлення на базі перетворювача серії DPS. Навантаження працювало в режимі СР із потужністю 150 Вт. Пробував різні поєднання напруги/струму — усе працювало абсолютно коректно.


За результатами тестів і загального огляду можу сказати, що саме навантаження мені сподобалося, рекомендую. Виробник явно попрацював над поліпшенням як конструкції, так і схемотехніки та програмного забезпечення. Тепер верхня межа потужності становить 150 Вт проти 60 у старої моделі, мінімальний струм — 50 мА проти 100, додалася можливість коректно тестувати нікелеві акумулятори, усунуто проблему запуску з підключеним низьковольтним навантаженням.
Але не обійшлося і без деяких недоробок, частина з них перекочувала й сюди.
1. Зарядний пристрій так і залишився слабким. Особисто мені це не дуже подобається, і я б не радив заряджати ним свинцеві батареї максимальним струмом. Та й сам дросель перетворювача слабуватий для струму 5 А.
2. Силові транзистори не мають схеми розподілу струму між ними, як я зробив у своєму навантаженні, а просто з’єднані паралельно, тому можливий перекіс: на одному розсіюється, наприклад, 100 Вт, а на другому — 50.
3. Бракує виносного (бажано магнітного) термодатчика для побудови графіка температури акумулятора.
4. Незрозуміло, чому виробник досі використовує АЦП мікроконтролера, коли є багато недорогих зовнішніх.

Крім того, особисто мені бракує гальванічної розв’язки з комп’ютером, встановлюватиму ADuM, як я робив у своїх блоках живлення.

В іншому, на мій погляд, усе чудово, а якщо врахувати, що вона коштувала близько 65 доларів з урахуванням доставки, то взагалі чудово — принаймні я не знаю конкурентів за ті самі гроші.

Доповнення.
Після певного часу досить інтенсивної експлуатації виявилися нюанси, яких раніше не помітив.
1. Клеми. Однозначно замінити: рідні дуже кволі, і пара вже почала прокручуватися під час затягування.
2. Вентилятор. Шумить; краще знизити оберти в «програмному режимі», а на ШІМ-контролер заряду припаяти імпровізований радіатор у вигляді мідного пелюстка.
3. Блок живлення навантаження може сильно заважати, якщо під’єднаний до комп’ютера й пристрою, що перевіряється, аж до втрати USB-з’єднання. Під час тестування акумуляторів це не має значення, але під час тестування блоків живлення може бути критично. Рішення — гальванічна розв’язка підключення до комп’ютера, можливо, заміна БЖ
4. Про цей нюанс я знав, але забув згадати в огляді. Під час тестування захищених акумуляторів (не збірок) можливий вихід з ладу плати захисту. Наприклад, встановлено напругу заряджання вище норми, і вимкнення відбулося через спрацювання захисту акумулятора, а не навантаження. Така проблема трапляється не лише в цього навантаження, а й у деяких інших подібних пристроїв. Причина в тому, що в момент спрацювання захисту на нього короткочасно буде подано повну напругу блока живлення — у цьому випадку 24 В. Рішення — під час роботи з такими акумуляторами використовувати живлення 12 В, отримане або від іншого БЖ, або за допомогою знижувального перетворювача від основного БЖ.

На цьому все, сподіваюся, було корисно.