ส่วนนี้อธิบายว่าการวัดความต้านทานแตกต่างกันอย่างไรโดยขึ้นอยู่กับว่ามีการใช้เครื่องทดสอบหรือเครื่องวัดความต้านทานและเมื่อจะใช้เครื่องมือแต่ละชิ้น นอกจากนี้ยังอธิบายวิธีวัดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่โดยใช้เครื่องทดสอบแบตเตอรี่เป็นตัวอย่างแอปพลิเคชัน (การวัดความต้านทานของแบตเตอรี่)

01. การวัดความต้านทานและการวัดความต้านทานต่ำ

การวัดความต้านทานด้วยเครื่องทดสอบอนาล็อก

รูปด้านขวาแสดงวงจรการวัดความต้านทานของเครื่องทดสอบอนาล็อก

ก่อนที่จะวัดความต้านทาน Rx ให้ทำการทดสอบสั้น ๆ และทำการปรับค่าเป็นศูนย์ ขั้นตอนนี้ใช้เพื่อแก้ไขค่าความต้านทานภายในของผู้ทดสอบ

หากมีแรงดันไฟฟ้าในวงจร Rx จะส่งผลให้เกิดการลัดวงจรดังนั้นอย่าลืมตรวจสอบ

เครื่องทดสอบแบบอะนาล็อกจะตรวจจับค่าความต้านทานตามการเปลี่ยนแปลงของแอมมิเตอร์ A เมื่อเชื่อมต่อกับความต้านทาน Rx

การวัดสองขั้วด้วยเครื่องทดสอบดิจิตอลและการวัดสี่ขั้วด้วยเครื่องวัดความต้านทาน

เครื่องทดสอบดิจิตอลส่วนใหญ่วัดความต้านทานด้วยขั้วสองขั้ว พวกเขาใช้โวลต์มิเตอร์ในการตรวจจับค่าความต้านทานของความต้านทาน R0 ในขณะที่ใช้กระแสคงที่กับเป้าหมายการวัดและการอ่านผลลัพธ์รวมถึงความต้านทานการเดินสาย r1 และ r2 ถึงลดผลกระทบของความต้านทานการเดินสายไฟกับค่าที่วัดได้จำเป็นต้องดำเนินการการปรับค่าศูนย์โดยการทำให้สายวัดสั้นลงก่อนที่จะวัดความต้านทาน R0

อย่างไรก็ตามวิธีนี้ไม่สามารถกำจัดผลกระทบของความต้านทานการสัมผัสระหว่างนำไปสู่การทดสอบและเป้าหมายการวัด นอกจากนี้ยังไม่สามารถให้ผลที่แม่นยำอ่านว่าความต้านทาน R0 มีค่าน้อยหรือไม่

ในการวัดสี่ขั้ววงจรที่ใช้กระแสคงที่และวงจร ซึ่งรวมถึงโวลต์มิเตอร์จะไม่ขึ้นกับปลายทั้งสองด้านของเป้าหมายการวัด เช่น

ตราบใดที่การปรับค่าเป็นศูนย์ทำได้โดยการตัดสายวัดทดสอบทั้งสี่ให้สั้นลงอย่างเหมาะสมไม่เพียง แต่กำจัดผลกระทบของความต้านทานการสัมผัส แต่ยังละเว้นผลกระทบของค่าความต้านทานการเดินสาย r1 ถึง r4

ผลิตภัณฑ์ Hioki บางรุ่นเท่านั้นรวมถึงมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลแบบตั้งโต๊ะและตัวต้านทานเมตรใช้การวัดสี่ขั้วเพื่อวัดความต้านทาน DC ฟังก์ชัน

การแก้ไขอุณหภูมิของเครื่องวัดความต้านทาน

ความต้านทานของวัตถุทั้งหมดจะแปรผันตามอุณหภูมิ เนื่องจากเป้าหมายทั้งหมดวัดด้วยเครื่องวัดความต้านทานไม่จำเป็นต้องอยู่ที่อุณหภูมิเดียวกันจำเป็นต้องกำจัดผลกระทบของอุณหภูมิเพื่อให้แน่ใจว่ามีการทดสอบที่สม่ำเสมอฟังก์ชันการแก้ไขอุณหภูมิของเครื่องวัดความต้านทานจะคำนวณความแตกต่างระหว่างค่าอุณหภูมิ t ได้มาจากเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่เชื่อมต่อกับ

เครื่องมือและอุณหภูมิอ้างอิงใช้การแก้ไขกับค่าที่วัดได้ค่าความต้านทานและแสดงผลลัพธ์

ในการใช้ฟังก์ชันนี้จำเป็นต้องกำหนดค่าเครื่องวัดความต้านทานด้วยค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ

ในกรณีของลวดทองแดงอบอ่อนจะใช้ค่าสัมประสิทธิ์ 0.00393 / ° C (นี้เป็นค่ามาตรฐานที่ใช้โดยเครื่องวัดความต้านทาน Hioki)

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสำหรับวัสดุต่างๆโปรดดูที่คู่มือการใช้งานที่มาพร้อมกับเครื่องวัดความต้านทาน Hioki ของคุณ

การวัดความต้านทานของสายไฟโดยใช้เครื่องวัดความต้านทาน

เนื่องจากความต้านทานของสายไฟแตกต่างกันไปตามความยาวหน่วยที่เรียกว่าความต้านทานของตัวนำ (Ω / m) ใช้เพื่อแสดงความต้านทานของสายไฟ

สายเคเบิล 24 AWG (0.2 ตร.ม. ) ที่ใช้ในการส่งสัญญาณไฟฟ้าอ่อน ๆ ในแผงจำหน่ายมีความต้านทานตัวนำ 0.09 Ω / m ในขณะที่สายไฟ 6 AWG (14 ตร.ว. ) มีความต้านทานตัวนำ 0.0013 Ω / m และสายไฟ 150 ตร.ว. มีความต้านทานตัวนำเท่ากับ

0.00013 Ω / ม.

ถ้า S แทนพื้นที่ (m²) ความยาว L (ม.) และρความต้านทาน (ρ* m) ในรูปทางด้านขวาค่าความต้านทานโดยรวมของสายกำหนดโดย R = ρ× L / S

02. การวัดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ด้วยเครื่องทดสอบแบตเตอรี่และแอปพลิเคชันการวัดอื่น ๆ

หลักการวัดความต้านทานภายในแบตเตอรี่

เครื่องทดสอบแบตเตอรี่ (เช่น 3561, BT3562, BT3563, 3555 และ BT3554) ใช้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับคงที่ที่ความถี่การวัด 1 kHz จากนั้นคำนวณความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ตามค่าแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับจากโวลต์มิเตอร์ AC ดังภาพประกอบในรูปวิธี AC สี่ขั้วซึ่งเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์ AC เข้ากับขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ทำให้สามารถวัดค่าความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำในขณะที่ลดผลกระทบของความต้านทานของสายวัดและต้านทานการติดต่อ เทคนิคนี้สามารถใช้ในการวัดความต้านทานภายในให้ต่ำถึงหลายมิลลิโอห์ม เครื่องมือเหล่านี้ยังช่วยให้สามารถวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (OCV) ที่มีความแม่นยำสูงซึ่งเป็นแอปพลิเคชั่นอื่นที่ต้องการความแม่นยำสูงสำหรับแบตเตอรี่ที่ 0.01% rdg ด้วยการอนุญาตให้ตั้งค่าความถี่ในการวัดเป็นค่าอื่นที่ไม่ใช่ 1 kHz เครื่องวัดความต้านทานแบตเตอรี่ BT4560 สามารถใช้ในการทดสอบความต้านทานภายในแบบละเอียดยิ่งขึ้นจากการวัดแบบโคล – โคลพล็อต นอกจากนี้ยังให้ความแม่นยำในการวัด 0.0035% rdg สำหรับการวัดแรงดันไฟฟ้า DC (OCV) ของแบตเตอรี่

ความต้านทานภายในค่าแรงดันแบตเตอรี่และเครื่องทดสอบแบตเตอรี่ที่เหมาะสมโดยระเภทแบตเตอรี่

รูปนี้แสดงให้เห็นถึงรุ่นเครื่องทดสอบแบตเตอรี่ของ Hioki ที่วัดแบตเตอรี่ภายในความต้านทาน (IR) และแรงดันไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดหรือ OCV) รวมทั้งแบตเตอรี่ประเภทใด เครื่องมือแต่ละชนิดสามารถใช้วัดได้ BT4560 และ 3561 เหมาะสำหรับการใช้งานด้วยเซลล์แบตเตอรี่ที่ออกแบบมาสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และรถยนต์ไฟฟ้าแบบไฮบริด (HEVs) เช่นเดียวกับแบตเตอรี่แบบชาร์จลิเธียมไอออนที่ใช้ในชุดแบตเตอรี่ขนาดกะทัดรัดสำหรับมือถือ อุปกรณ์เนื่องจากความต้านทานภายในต่ำของเซลล์ประเภทนี้ ในทางตรงกันข้าม BT3562 และควรใช้ BT3563 ร่วมกับชุดแบตเตอรี่ (ชุดลิเธียมไอออนแบบชาร์จซ้ำได้หลายชุดแบตเตอรี่) เนื่องจากแรงดันแบตเตอรี่สูง (OCV) ของการกำหนดค่าดังกล่าว แม้ว่าเครื่องมือยังสามารถใช้เพื่อวัดความต้านทานภายในและแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่สำหรับอื่น ๆ แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เช่นนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์กรดตะกั่วและนิกเกิลแคดเมียม แบตเตอรี่คุณควรเลือกเครื่องทดสอบแบตเตอรี่ตามแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ (OCV)

การวัดแรงดันไฟฟ้าภายในของก้อนแบตเตอรี่ (หรือที่เรียกว่าชุดประกอบแบตเตอรี่กองแบตเตอรี่หรือโมดูลแบตเตอรี่)

เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการแบตเตอรี่ถูกสร้างขึ้นโดยการเชื่อมต่อหลายเซลล์เข้าชุดในการสร้างชุดแบตเตอรี่ดังกล่าว (หรือที่เรียกว่าแบตเตอรี่ที่ประกอบขึ้นมากองแบตเตอรี่หรือโมดูลแบตเตอรี่) แท็บหรือบัสบาร์ถูกเชื่อมเข้าที่เพื่อเชื่อมต่อเซลล์ ผลลัพท์ที่ได้ความต้านทานการเชื่อมรวมอยู่ในการวัดความต้านทานภายในของก้อนแบตเตอรี่เนื่องจากความผิดปกติของการเชื่อมจะทำให้ก้อนแบตเตอรี่ไม่สามารถส่งมอบได้เต็มระดับขอแนะนำให้ทดสอบชุดแบตเตอรี่ที่ประกอบโดยใช้เครื่องทดสอบแบตเตอรี่

BT3562 สามารถวัดความต้านทานภายในของชุดแบตเตอรี่ได้ถึง 60 V ในขณะที่ BT3563 สามารถวัดความต้านทานภายในของชุดแบตเตอรี่ได้สูงสุด 300 V.

การวัดพล็อต Cole-Cole ของแบตเตอรี่

กล่าวโดยกว้างความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ประกอบด้วยองค์ประกอบสามส่วน: โอห์มมิเตอร์ความต้านทาน (ความต้านทานการเชื่อม) ความต้านทานต่อปฏิกิริยา (ความต้านทานการถ่ายเทประจุ) และความต้านทานการแพร่กระจาย (อิมพีแดนซ์ Warburg) ส่วนประกอบเหล่านี้คำนวณโดยทั่วไปโดยวิธีการวัด Cole-Cole plot (Nyquist plot) เครื่องทดสอบความต้านทานของแบตเตอรี่ BT4560 ซึ่งช่วยให้ความถี่ในการวัดเปลี่ยนแปลงได้ภายในช่วง 100 mHz ถึง 1.05 kHz เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดพล็อต Cole-Cole เครื่องมือสามารถวัดความต้านทานที่มีประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ R และค่ารีแอกแตนซ์ X นอกจากนี้ยังมาพร้อมกับแอปพลิเคชันมาตรฐานซอฟต์แวร์ที่สามารถสร้างผังโคล – โคล นอกจากนี้ LabVIEW ยังสามารถทำงานได้เทียบเท่า

การวิเคราะห์วงจรสำหรับแบตเตอรี่อย่างง่าย

การใช้งานอื่น ๆ : การวัด ESR ของตัวเก็บประจุสองชั้นไฟฟ้า (EDLCs)

ความต้านทานภายในของตัวเก็บประจุสองชั้นไฟฟ้า (EDLCs) ที่อยู่ในคลาส 1 และใช้ในแอปพลิเคชันสำรองวัดโดยใช้ AC เครื่องทดสอบแบตเตอรี่ Hioki ยังสามารถใช้สำหรับการวัดตัวเก็บประจุ Class 2, Class 3 และ Class 4 อย่างง่าย BT3562 สามารถวัด ESR ได้ถึง 3.1 kΩ ที่ความถี่ 1 kHz JIS C5160-1 กำหนดกระแสการวัดสำหรับการใช้งานดังกล่าวและสามารถใช้เครื่องวัด LCR ​​3523 ได้แอปพลิเคชันที่กระแสไฟฟ้าวัดต้องเป็นไปตามมาตรฐาน JIS กับ BT3562 กระแสการวัดได้รับการแก้ไขสำหรับแต่ละช่วงการวัด

การวัด ESR ของตัวเก็บประจุลิเธียมไอออน (LIC)

 อันเป็นผลมาจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าการกู้คืนชั่วคราวศักยภาพของตัวเก็บประจุลิเธียมไอออน (LIC) หรือตัวเก็บประจุสองชั้นไฟฟ้า (EDLC) ไม่คงตัวทันทีหลังจากที่ส่วนประกอบชาร์จหรือคายประจุ ถ้า ESR ของตัวเก็บประจุคือวัดภายใต้เงื่อนไขเหล่านั้นค่าที่วัดได้อาจล้มเหลวในการคงตัวเนื่องจากผลกระทบของแรงดันการกู้คืนชั่วคราว การไล่ระดับสีที่เป็นไปได้ของแบตเตอรี่ HiTester BT4560 สามารถใช้ฟังก์ชั่นการแก้ไขเพื่อยกเลิกผลกระทบของแรงดันไฟฟ้าในการกู้คืนชั่วคราวทำให้การวัด ESR มีเสถียรภาพเป็นไปได้ เครื่องมือนี้มีความละเอียดสูงสุด 0.1 μΩ และสามารถวัดตัวเก็บประจุลิเธียมไอออนและตัวเก็บประจุสองชั้นไฟฟ้าด้วย ค่า ESR ต่ำ 1 mΩ หรือน้อยกว่า

การวัดความต้านทานภายในของอุปกรณ์ Peltier

องค์ประกอบของ Peltier สามารถใช้ในการทำความเย็นความร้อนและการควบคุมอุณหภูมิได้ การประยุกต์ใช้กระแสไฟฟ้ากระแสตรง เมื่อวัดความต้านทานภายในขององค์ประกอบ Peltier ด้วยกระแสไฟฟ้ากระแสตรงกระแสไฟฟ้าที่วัดได้ทำให้เกิดการไหลของความร้อนและอุณหภูมิภายในเปลี่ยนแปลงไปองค์ประกอบทำให้ไม่สามารถรับการวัดที่มั่นคงได้ โดยใช้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับถึงทำการวัดปริมาณการไหลของความร้อนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสามารถลดลงทำให้สามารถวัดความต้านทานภายในของส่วนประกอบได้อย่างมั่นคง ตั้งแต่ BT3562 สามารถวัดความต้านทานภายในโดยใช้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับที่การวัดความถี่ 1 kHz เครื่องมือนี้สามารถวัดความต้านทานภายในของ Peltier ได้องค์ประกอบที่มีค่าความต้านทานต่ำตามลำดับหลายมิลลิโอห์ม