Електронне навантаження — тестер акумуляторів EBC-A40L від ZKEtech

Приблизно рік тому в одному з оглядів електронних навантажень виробництва ZKEtech я писав, що хочу придбати ще пару. І ось нещодавно я купив і отримав одне з них — розраховане на найбільший струм у лінійці пристроїв цієї фірми.
Огляд, трохи тестів і, звісно, висновки.

Думаю, багато хто знає, що я тестую чимало різноманітних акумуляторів. Роблю це здебільшого просто «для душі», ну або як хобі. Спочатку мені вистачало навантаження зі струмом до 10 А, потім його стало замало, тож я додав ще пару — універсальнішу EBC-A10H і відносно високострумову EBC-A20. Але для тестування зі струмом 30 А все одно доводилося повертатися до мого основного пристрою, зібраного багато років тому. Він мені, звісно, подобається і по-своєму зручний, але має два великі недоліки: не вимірює ємність у Вт·год, а також не має програмного забезпечення, тож побудувати криву розряджання неможливо.

Огляди
EBC-A10
EBC-A10H
EBC-A20
USB-адаптер

Власне, це навантаження я й придбав, щоб тестувати великим струмом і водночас будувати комплексні графіки.
Невелике уточнення: цей пристрій, а також згадані вище EBC-A10, EBC-A10H і EBC-A20 — саме тестери акумуляторів, адже вони можуть працювати не лише як навантаження, а й як зарядні пристрої. Тому вони виконують повний цикл тестування, аж до ресурсних тестів, у яких можна задавати циклічні режими заряджання/розряджання. Називаю їх навантаженнями лише для простоти.

Навантаження купував на Таобао, і в цьому мені допоміг один із моїх постійних читачів, за що йому велике спасибі. Загальна вартість з урахуванням усіх витрат становила близько 140 доларів. Таке саме навантаження є на AliExpress

Коли у відділенні Міст Експрес мені видали мою коробочку, я навіть трохи здивувався: очікував, що вона буде приблизно вдвічі меншою. Тож довелося нести її в тому пакеті, у якому мені її й віддали.
Упаковано на всі 5 балів: купа шарів різних амортизувальних прокладок. Як виявилося, коробка була не від перевізника, а від самого виробника, з відповідним написом.


Технічні характеристики наведено лише китайською, але якщо коротко, то:
Максимальна вхідна напруга — 5 вольт
Точність вимірювання напруги — 0.2% +/-0.003 В
Діапазон струму навантаження — 0.1–40 А
Діапазон струму заряджання — 0.1–40 А
Точність вимірювання струму — 0.2% +/-0.01 А
Максимальна розсіювана потужність — 200 Вт
Режими роботи — CC, CP, CV
Маса — 5.4 кг

Вище зазначено, що підтримуються три режими роботи, але CV — це не режим роботи навантаження, а режим заряджання акумулятора.



Чесно кажучи, скільки разів я не дивився на її фото в продавців, ніколи не думав, що вона настільки велика. На всіх фотографіях здавалося, що її розміри приблизно в півтора раза менші.
Але дизайн трохи незвичний, чимось нагадує техніку 50–60-х років.


Також у комплекті було кілька пакетів із додатковими речами й невеликий аркуш паперу, що лежав зверху. До речі, він теж додав ваги.


1. Рожевий аркуш — перелік вмісту упаковки із серійним номером (як я зрозумів).
2. Інструкція та гарантійний талон, у моєму випадку цілком марні, так само як і сама інструкція.
3. Кабель живлення, не менш марний, ніж інструкція. На щастя, його можна замінити звичайним «комп’ютерним».
4. Кабель із перетворювачем USB-UART, нічого незвичайного — такий самий був у комплекті з EBC-A10H


Також дали комплект проводів для підключення до акумуляторів, і виглядає він доволі грізно.


1. Затискачі типу «крокодил» для підключення силового кола, судячи з усього, такі самі, як ті, що використовують для підключення до автомобільних акумуляторів. Через це є свої нюанси: підключитися ними до звичайного акумулятора 18650 неможливо.
2. Затискачі типу «крокодил» для підключення входу вимірювання напруги значно менші й, на відміну від комплекту проводів до EBC-A20, від самого початку відокремлені.
3. Проводи дуже м’які, із силіконовою ізоляцією; заявлено 10AWG (5.26 мм²) і максимальну температуру до 200 градусів.
4. Підключення за допомогою п’ятиконтактних «авіаційних» роз’ємів: один контакт для вимірювання напруги, а чотири — для силової частини.


Спочатку дроти розраховані на підключення до акумуляторів із клемами, але в моєму випадку використовуватиметься тримач, тож, найімовірніше, куплю для цього пару таких самих роз’ємів і під’єднаю без комплектних дротів.


За корпус теж п’ять балів: він не лише виготовлений із дуже товстого металу, а й пофарбований дуже якісно.
Зверху є ручка для перенесення, і це зовсім не зайве.


1, 2. Підключення, керування та індикація повністю ідентичні навантаженню EBC-A20: чотири кнопки, дисплей 1602 і пара роз’ємів. Не бачу сенсу описувати, адже я вже це робив.
3. Ззаду — вентилятор 120 мм, роз’єм живлення, поєднаний із вимикачем, і роз’єм для підключення до комп’ютера.
4. Є й гарантійна пломба, але, як я писав вище, у моєму випадку вона абсолютно марна.


Вентиляційних отворів багато, та й сам вентилятор досить продуктивний.


Збоку є наклейка з назвою моделі, датою випуску, серійним номером тощо.
Зверху теж є наклейка, але я сфотографував її через оригінальне написання слова «температура» :)


А всередині несподівано порожньо. Мені здається, що в такому величезному корпусі можна було запросто зробити навантаження вдвічі потужнішим — наприклад, не на 5 Вольт 40А, а на 10 вольт 40А.


Блок живлення на 5 вольт 60А — про нього скажу окремо. Спочатку я просив продати без блока живлення, щонайменше тому, що він не лише додає зайвої ваги й вартості, а й тому, що вдома є два подібні БЖ, але Mean Well. Продавець не погодився, шкода.
На YouTube бачив відео, де людина отримала подібне навантаження зі зламаним вентилятором. Скажу чесно, не уявляю, як його можна було зламати під час перевезення, можливо, йому просто «пощастило». Вентилятор стандартний, 120х25мм.


Усі дроти акуратно обтиснуті й розділені за кольорами, дроти до роз’єму ПК також ізольовані.


Радіатор виготовлений із такого самого профілю, як і в EBC-A10H, тільки трохи більший. На радіаторі закріплена плата підвищувального перетворювача, живиться від 5 вольт, а на виході видає 12 для живлення реле та вентилятора.
Знаючи «надійність» подібних плат, рекомендую встановити перед нею запобіжник.


За комутацію силового живлення 5 вольт для зарядного пристрою відповідають два реле. У першій версії EBC-A10, яка була в мене, таких реле не було, і після подавання живлення на виході з’являлася напруга. Якщо там був підключений акумулятор, пристрій не міг коректно запуститися й намагався зарядити його до 5–6 вольт. У наступних версіях цей недолік виправили, встановивши реле.
Крім того, тут виробник установив два реле, розподіливши між ними навантаження. Реле спрацьовують синхронно, а поділ, найімовірніше, зроблено для балансування струмів між контактами реле. Але плюс і за те, що самі реле встановлені із запасом — на 40А.

Реле спрацьовують і під час заряджання, і під час розряджання. Судячи з усього, вентилятор підключений паралельно до їхнього живлення, бо вмикається синхронно, а вимикається залежно від температури: якщо термовимикач не спрацював — за кілька секунд, а якщо спрацював — після охолодження.


Силовий модуль: сюди виведені чотири транзистори навантаження і чотири транзистори зарядного пристрою. Так, вам не здалося: зарядний пристрій лінійний, а не імпульсний!
Спочатку я думав, що застосовано активне балансування струмів між транзисторами, але виявилося, що купа шунтів, установлених біля кожного транзистора, призначена лише для пасивного балансування. Крім того, від кожного транзистора йде окремий дріт, який також виконує роль пасивного «балансира».


1. Транзистори навантаження, як і раніше, — IRFP250M, транзистори зарядного пристрою — P-канальні IRF4905. Загалом такий варіант цілком виправданий, але під час заряджання максимальним струмом акумуляторів із дуже низькою напругою їм може бути важко, хоча зараз навряд чи хтось використовує такі акумулятори.
2. Відповідно, 8 низькоомних балансувальних резисторів.
3. Ліворуч є термореле, яке вмикає вентилятор на максимальну потужність, коли радіатор нагрівається понад 50 градусів. У штатному режимі він запускається на 50% потужності після ввімкнення режиму заряджання або розряджання.
4. А те, що я спочатку прийняв за операційні підсилювачі системи активного балансування струму, виявилося оптронами гальванічної розв’язки підключення до комп’ютера.


Спочатку застосування гальванічної розв’язки може здатися дивним, тим паче що вона частіше потрібна там, де тестують не лише акумулятори, а й блоки живлення. Але цьому є логічне пояснення.
Річ у тім, що виробник випускає плату сполучення, яка дає змогу об’єднати до 8 навантажень EBC-A40L і EBC-B20H у групу, керовану програмним забезпеченням від EBC-X, а там гальванічна розв’язка каналів керування, найімовірніше, і потрібна.


Такий стенд має приблизно такий вигляд.


А так виглядає програма керування


Але я хочу купити просто восьмиканальне навантаження EBC-X, у яке вже вбудовано відповідну плату.


Струмовимірювальний шунт 40А 75мВ має дуже брутальний вигляд. Для шунта вказано клас точності 0.5, що не зовсім узгоджується із заявленими в описі 0.2%.


Немає сенсу описувати плату керування — вона ідентична платам керування всіх інших навантажень.


Контакти в роз’ємах також під’єднані окремими контактами, що, своєю чергою, трохи вирівнює струми на них. Але роз’єми затягнуті слабко: один довелося підтягнути, а в зібраному вигляді це вкрай незручно.


А тепер трохи тестів. Для початку перевіримо точність встановлення струму навантаження. Як джерело під’єднано акумулятор із максимальним тривалим струмом розряджання 55А, тож навіть мого нового навантаження для нього замало...


Перевірку проводив у дев’яти точках — 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 7.5, 10 і 12.5А. Хотілося б більше, але вимірювати це струмовими кліщами немає сенсу, адже їхня похибка за визначенням буде більшою, ніж за прямого вимірювання на шунті, а мій тестер розрахований максимум на 10А, тож навіть 12.5А — це вже режим перевантаження.

В описі заявлено похибку до 0.2% +/-0.01А. Відповідно, навіть просто 0.2% при 40А — це +/- 80мА, а з урахуванням додаткової похибки 0.01А отримуємо допустиме відхилення +/-90мА.

Насправді все вклалося в заявлені значення. Найбільша різниця була при струмі 12.5А — близько 70мА, але, думаю, додатковим калібруванням результат можна поліпшити.


У режимі заряджання точність була трохи вищою. Звісно, можна сказати, що шунт один, але ні: шунт один, проте полярність різна, тож цілком можна було отримати майже нульову похибку під час розряджання і подвійну — під час заряджання.


Для перевірки точності вимірювання напруги як джерело використовувався лабораторний блок живлення, а покази я порівнював зі своїм основним мультиметром.
Заявлено 0.2% +/-0.003В, що при 5 вольтах дає відхилення +/-0.01+0.003=0.013В, або 13мВ.
Насправді я отримав відхилення від 2мВ за низької напруги до 7мВ за максимальної. Заодно з’ясувалося, що максимальна напруга становить не 5, а 4.9В: якщо перевищити її хоча б трохи, з’являється сповіщення, а робота навантаження блокується, доки напругу не буде знижено.


Але мені цього здалося замало, тож я зайшов у меню калібрування і буквально кількома натисканнями відкалібрував його. Водночас я не радив би цього робити, якщо у вас немає приладу відповідного класу точності.
Принцип калібрування простий: встановлюємо на вході певну напругу, вимірюємо її точним приладом і вводимо в поле зі значеннями фактичну виміряну напругу. Калібрування виконується за двома точками, наприклад 1 і 4.5В.


Після цього я отримав точність вимірювання (і встановлення) напруги, порівнянну з точністю мого мультиметра.


Температурний режим сам по собі цікавив мене не так, як баланс потужності між каналами (якщо так можна висловитися), тобто наскільки правильно розподіляється струм між транзисторами навантаження та зарядного пристрою.
Тестування проводилося у відкритому корпусі, що погіршило охолодження, тому вважаю цей тест відносно коректним і щодо температури.

Піддослідним був акумулятор, який можна не лише розряджати струмом 30А, а й заряджати.


Запустив розряд зі струмом навантаження 30А, потужність на початковому етапі становила 86Вт, тест тривав приблизно 11 хвилин. Я випадково зупинив його трохи раніше — насправді акумулятор віддає більше.


На перших же термознімках було видно, що основне навантаження припадає на третій транзистор, тоді як перший — найхолодніший. Можливо, його частково охолоджував вентилятор, який працював навіть із відкритим корпусом.
Через 11 хвилин тесту максимальна температура також була у третього транзистора й становила 65 градусів.


Термодатчик спрацював за температури 50-52 градуси, температура проводів наприкінці тесту становила лише 34 градуси, що свідчить про цілком реальні 5мм.кв. Температура акумулятора була 66 градусів, що дуже непогано для такого режиму розряду.


Я хвилювався, що через велику довжину проводів, купу паразитних опорів і контактів навантаження не зможе забезпечити струм 40А за напруги 2В, але побоювання були марними: навіть із проводами, тримачем тощо воно без проблем працює зі струмом 40А та напругою 2В на елементі.


Другим був режим заряджання. Акумулятор попередньо повністю розрядили й задали струм заряджання 30А.
1. На початковому етапі потужність, що передавалася акумулятору, становила 105Вт
2. Максимально віддавалося близько 109-110Вт, після чого заряджання перейшло у фазу CV.
3. Через 10 хвилин після початку заряджання струм упав до 25А.
4. А ще через 7 хвилин заряджання завершилося — загалом увесь процес тривав близько 17 хвилин.


Тут найбільше нагрівався другий транзистор, максимальна температура — майже 60 градусів. Потім струм заряджання почав знижуватися, оскільки заряд перейшов у фазу CV, температура падала, і тестувати далі було вже нецікаво.


Коли я вивчав характеристики цього навантаження, то знаходив в інтернеті суперечливу інформацію: десь писали, що максимальний струм заряджання — 30А, десь — 35, а сам виробник указує струм розряду.
Моя перевірка показала, що насправді можна заряджати струмами до 40А. Тест був короткочасним, оскільки акумулятор на таке не розрахований, але цього вистачило, щоб переконатися в цьому значенні.
Але тут треба зробити застереження: напруга завершення заряджання залежатиме від струму заряджання та довжини проводів, тому, думаю, з таким струмом можна заряджати максимум до 4-4.2В, а далі струм заряджання знижуватиметься.


Навантаження керується тією самою програмою, що й усі інші, тому описувати її немає сенсу. По суті, це та сама EBC-A20, тільки зі збільшеним струмом і меншим діапазоном вхідної напруги. Відповідно, у неї також немає режиму автотестування — лише ручний тест і робота за програмою.


Як завжди, висновки поділяються на хороші й погані.
Почну з хорошого: працює чудово, заявленим параметрам відповідає, до того ж є можливість калібрування. Також плюс за якісний корпус, хоч і дещо старомодного дизайну. На відміну від інших, є можливість об'єднати пристрої в групу, придбавши відповідний адаптер.

Не обійшлося й без недоліків. Немає захисту від переполюсування, тому краще встановити запобіжник у силовому колі; також немає запобіжника в колі живлення підвищувального перетворювача. Немає балансування струмів між каналами, але тут виробник застосував пасивне балансування, що дещо покращує ситуацію.
Конструктивно начебто все непогано, але корпус цілком можна було зробити в півтора-два рази меншим. До того ж він дуже довгий — 350мм без урахування роз'ємів, тому користуватися ним не завжди зручно.
Роз'єми передньої панелі закріплені погано, затягувати їх важко. Ну і приблизно через пару днів у мене залипла кнопка ввімкнення, потім вона запрацювала нормально, але, як то кажуть, осад залишився.

Щодо покупки: знайшов на AliExpress це навантаження за $134 + 20 за доставку, що дуже непогано. У того самого продавця є й згадані вище EBC-A10H та EBC-A20. Ціни, на мій погляд, навіть якось підозріло низькі для AliExpress.


На цьому все, сподіваюся, було цікаво, а я вже збираю гроші на EBC-X :)