Описание батареек типа CR2032 и рекомендации по их выбору. Батарейка CR2032 — подходящий элемент питания для брелоков сигнализации От чего зависит срок службы

Элемент питания cr2032 часто называют компьютерной батарейкой. Такое название она получила благодаря частому использованию в материнских платах. В этой статье будут представлены характеристики, фотографии, аналоги и другие интересные факты об этом источнике питания.

Батарея cr 2032

На данный момент эта батарейка достаточно популярна и ее используют в разных устройствах. Например, в напольных весах, и многих других. Радиолюбители применяют ее в своих экспериментах.

Характеристики батарейки cr2032

Ниже будут представлены параметры данного источника питания. Но прежде чем перейти к ним первым делом разберемся что это за тип питания cr2032?

Расшифровка:

С – по стандарту IEC данная буква обозначает что энергетическая таблетка литьевая.

R (Round) – этот символ говорит о том, что накопитель тока имеет круглую, форму.

Цифры 2032 означают размер. О нем речь пойдет ниже.

Некоторые люди размышляют на тему cr2032 аккумулятор или батарейка? Ну так вот аккумулятором она не является и подзаряжать ее нельзя.

Тип электролита марганец и литий.

Вес: 0,006 кг.

Размеры cr2032

Габариты элемента питания можно видеть из ее маркировки. 20 это диаметр в миллиметрах, а 32 это высота. Под цифрой 32 подразумевается 3,2 мм.

Напряжение батарейки 2032

Вольтаж новой батареи равен 3 вольтам. Таким образом напряжением она отличается от многих других.

Емкость cr2032

Фото батарейки cr2032

Ниже представлено изображение того как выглядит данный источник энергии.

Таким образом параметры батарейки цр 2032 достаточно неплохие!

Аналоги батарейки cr2032

Аналогичных элементов не так много, но они есть. Бренды могут подставлять перед названием батареи первую букву своей компании.

Список аналогов:

  • BR 2032
  • EBR 2032
  • DL 2032
  • 5004LB, LC
  • E-CR2032
  • 1420-0356
  • 166161600
  • EA-2032CEA-2032C
  • 418-0088-00
  • 234008-001
  • 418-0088
  • 33F8354
  • EA-2032C
  • EL2032
  • KCR2032
  • DL2032B2
  • AWI L14
  • CR2032-C5
  • (EEMB)
  • BAT CR2016 BL1 ()

Если вы не знали, чем заменить батарейку cr2032, то просто выберите аналог из выше приведенного списка. Если вы задаетесь вопросом можно ли заменить батарейку 2032 на 2025, то теоретически да. Но учтите, что у нее емкость и высота меньше. Поэтому она быстрее будет садиться и вообще может хлябать в вашем устройстве.

Батарейка 2025 и 2032 в чем разница?

Отличаются эти два элемента друг от друга вот чем:

  • Толщиной.
  • Названием.

Батарея 2025 изготавливается небольшой по высоте 2,5 мм. В принципе в этом и есть отличия. Иногда можно подумать, что cr2032 и dl2032 это разные энергетические накопители. Но на самом деле вся их разница заключается только в производителях. Многие ставят впереди инициалы своей компании.

Как проверить батарейку 2032 мультиметром?

Тест батареек 2032 этим прибором проводиться достаточно легко.

Вот что нужно сделать:

  1. Включите мультиметр. Тестер для батареек типа cr2032 можно взять DT 830 B или любой аналогичный.
  2. Переведите регулятор в положение 20 с левой стороны. Или на измерение постоянного напряжения.
  3. Возьмите в руки щупы и прислоните красный к положительному полюсу, а черный к отрицательному.
  4. Если после измерения напряжение равно 3.0 v то с вашим источником питания все нормально.
  5. Можете так же проверить их светодиодами зеленым, желтым и белым. Если горят ярко, то все хорошо.

Мультиметр Мультиметр в положении 20

Если плоская батарейка 3v cr2032 имеет напряжение меньше трех вольт, например, 2,8 или 2,7 плюс к этому светодиод от нее горит тускло, то подобные источники энергии лучше заменить.

Таким образом данный тест покажет можно ли использовать ее в дальнейшем или нет.

Как зарядить батарейку cr2032?

Как было сказано выше данный источник энергии не является аккумулятором и поэтому заряжать его не рекомендуется. Но народные умельцы все же пытаются это сделать и зачастую им это удается. Но все же cr2032 можно ли заряжать?

Самый простой способ увеличить напряжение - это выполнить ее нагрев. Способы, с помощью которых это можно сделать:

  1. Присоединить к заряднику от телефона. Главное не перепутать .
  2. Воспользоваться зажигалкой.
  3. Потереть об ковер минусовым полюсом в течение 30 секунд.
  4. Использовать в качестве нагревателя электрическую плиту.

Зарядка батареек cr2032 так же может осуществляться с помощью специального зарядного устройства. Заряжать нельзя, но прибор для подзарядки все-таки выпустили! Хотя аккумуляторные элементы подобного рода вполне будут заряжаться.

Зарядка cr2032 3 v будет идти, но после того как вытащите батарею вольтаж упадет за сутки до того напряжения, которое было. Поэтому лучше приобрести новую и не мучится.

Схема зарядки cr2032

Ток зарядки для данной энергетической субстанции ориентировочно равен 30 миллиамперам.

Сколько стоит батарейка cr2032?

Расценки на этот источник тока везде разные. В обычных онлайн магазинчиках он стоит от 50 – 100 рублей за штуку.

Держатель батарейки cr2032

Удерживающее гнездо выглядит как изображено ниже. Его можно приобрести онлайн или в радио магазине вашего города.

Своими руками подобную вещь изготовить достаточно проблематично.

Cr 2032 с выводами и проводами

Подобная батарея распространяется обычно голой без всяких дополнительных приспособлений. Но как оказалось kts cr2032w может быть с проводами, выводами и разъемами.

В этой статье я публикую в свободный доступ мой тестер и измеритель 8шт часовых аккумуляторов-таблеток форм-фактора CR2032. Надеюсь, он пригодится тем, кто делает портативную электронику и различный IoT. В статье я опишу схему моего тестера и расскажу как он работает. Приведу результаты измерения аккумуляторов LIR2032. И проверю восемь CR2032 от разных производителей. Также поделюсь богатым опытом: какие аккумуляторы лучше не брать, а какие - хорошие. Бонусом распишу опасные моменты: и как самому не пострадать и не сжечь дом, как это любит делать Креосан.

Для чего?

В целях самозанятости и в качестве хобби мы c другом-схемотехником делаем наручные устройства, которые работают в двух режимах: активном и режиме ожидания. В активном режиме требуется красивый, плавный и отзывчивый интерфейс, поэтому потребление в пределах 10-15 мА. В режиме ожидания работают только часики, потребление - единицы микроампер. В устройстве есть синхронизация данных по USB, следовательно, оно должно уметь заряжаться. Поэтому мы применяем перезаряжаемые батарейки таблетки в форм-факторе CR2032, они называются LIR2032.


Устройства продаются в Европу. Эти заказчики более требовательны к качеству, чем отечественные потребители, и поэтому важно чтобы все устройства работали долго и примерно одинаковое время. И самая большая проблема - это контроль качества аккумуляторов. Быстро их не проверить, а объём вырос настолько, что пришлось сделать этот тестер. О чём я и расскажу далее.


Основные параметры

  1. Питание USB 5V, 400mA.
  2. Тип аккумуляторов и батарей LIR2032, CR2032 (с ограничениями)
  3. Количество одновременно проверяемых аккумуляторов: 8 шт
  4. Индивидуальная двух цветовая индикация статуса у каждого аккумулятора
  5. Одноцветный светодиод общего состояния.
  6. Посекундный текстовый лога по каждому аккумулятору.
  7. Измерители: напряжения и скорости его изменения, времени, ёмкости в мкА/ч.
  8. Зарядный ток: 30мА
  9. Время цикла проверки: 4-6 часов.

Алгоритм проверки

Разница между LIR2032 и CR2032 в том, что CR2032 батарейки, а LIR перезаряжаемые аккумуляторы. И они имеют более высокий рабочий диапазон напряжений, но почти в 10 раз меньшую ёмкость.


CR2032: диапазон напряжений 2000-3300 мВ, ёмкость 200+ мА/ч.
LIR2032: диапазон напряжений 3300-4200 мВ, ёмкость 35 - 45 мА/ч.

  1. Первичная дозазрядка
  2. Разряд, до 3300 мВ , время: минимум 2 часа, максимум 5 часов.
  3. Финальная полная зарядка , окончание - сигнал #STAT зарядника в Z. Максимум 3 часа.

Аккумулятор считается годным, если все эти лимиты по времени соблюдаются.
Напряжение не должно проседать ниже 3000 мВ или превышать 4300 мВ - т.е. те лимиты, при которых аккумуляторы быстро портятся или считаются негодными.

Индикация

Индивидуально у каждого держателя батареи:

  • часто мигает зелёным - Первичная дозазрядка
  • часто мигает красным - Разряд
  • медленно мигает зелёным - Финальная зарядка
  • постоянно горит зелёный - Тест окончен, батарея годная
  • постоянно горит красный - Тест окончен, батарея не годная

Общий у USB порта:

  • Светится - проверка в процессе работы, как минимум один тестируется.
  • Погас - проверка окончена, все 8 аккумуляторов проверены.

Лог работы

Выводится в UART. Если впаять CP2103, то его можно считывать, иначе придётся подключать сторонний преобразователь UART в USB.
Устройство запоминает в свободной флеш памяти (около 50кб) параметры всех ранее измеренных аккумуляторов и выдаёт их при каждой перезагрузке.


После перезагрузки и инициализации начинает выдаваться каждую секунду:

  1. Время в секундах
  2. Отладочные статусы зарядника и тд, три группы символов по 8 шт.
  3. Напряжения на аккумуляторах в милливольтах, точность 30мВ, 8шт
  4. Прошло времени в тиках (~8 миллионов)
  5. Напряжение аналогового питания (удобно для проверки и отладки питания)
  6. Скорость изменения питания в микровольтах в сек, 8 шт. точность 5 мкВ/сек.

После того как все аккумуляторы проверены выдаётся измеренные значения по всем аккумуляторам.

  1. Ёмкость в мкА/ч (норма от 25 и выше)
  2. Время в сек., напряжение в мВ начала и напряжение в мВ окончания периода.
  3. Периодов три: первичный заряд, разряд, финальный заряд.

LIR_1 capacity 40943 uAh LIR_1 #0 Charge_A 2203 4078 4217 LIR_1 #1 Load_250 9755 4172 3297 LIR_1 #2 Charge_B 6542 3470 4220

Микроконтроллер и как его прошивать

Для тестера батареек я выбрал микроконтроллер STM32F100R8 это ARM Cortex M3.
Выбран большой 64-х выводной корпус, т.к. на все 8 каналов не хватало выводов, а делать костыли с расширяемыми GPIO и регистрами не хотелось. МК работает от внутреннего генератора без использования PLL и делителей, т.е. на 8Мгц.


Прошивка сделана в gcc и makefile в среде Eclipse Kepler и плагине CDT.
Настройка не требуется. Достаточно прошить и уже можно использовать.


Можно прошивать внешним UART программатором, для этого на отдельную PLS"ку выведены сигналы RX TX BOOT0 RST и земля.
Можно прошивать моим встроенным USB-UART программатором о котором я рассказывал ранее , но для этого на каждый экземпляр придётся ставить CP2103.

Схема целиком

функциональный уровень:




электрическая схема (увеличение по клику):

Схема питания

Две ветки питания на двух линейных стабилизаторах LM1117 с 5 до 3.3В.
Отдельное питание для цифровой и аналоговой части.
С защитой от взаимных помех катушечками - индуктивностями на входе каждого стабилизатора.


ВНИМАНИЕ в плате есть ошибка : забыли установить и развести общий электролит по питанию USB, впаяйте параллельно USB хотя-бы 4000мкФ х 6В. Иначе при включении одного зарядника, сбрасываются остальные из за сильной просадки по питанию.

Схема одного из восьми каналов LIR2032/CR2032

функциональный уровень:


электрическая схема:


Слева направо:

  • Ключ включения питания контроллера заряда (цепь ON1)
  • Контроллер заряда (микросхема MCP73831T)
  • Вывод статуса зарядки: в процессе заряда=GND или закончен=Z (цепь STAT1)
  • Вертикальный держатель батарейки
  • Делитель напряжения на 2 и датчик напряжения на ОУ (цепь ADC1)
  • Нагрузка 250 Ом, которая включается полевым транзистором (LOAD1)

Про зарядку и контроллер заряда

Заряжать Li-ion аккумуляторы необходимо в двух режимах:

  1. быстрый заряд в режиме константного тока;
  2. далее дозаряд в режиме константного напряжения.
    Для этого использован готовый контроллер заряда который умеет всё это делать - MCP73831T. Он используется как в тестере питания так и в целевом устройстве.

Его характеристика заряда по времени:




Также имеется два дополнительных вывода:

  1. Вывод #STAT - индикация что заряд в процессе, во время зарядки там GND, по окончанию он переходит в высокий импеданс. Обычно к нему подключают катод светодиода.
  2. Вывод #Prog - задаёт ограничение тока, для универсальности и зависит от простой формулы:
    Ireg = 1000V / Rprog;

Плата

Четырёхслойная, средние слои: земля и питание, внешние верх и низ - сигнальные.
Зазоры и толщина дорожек по 0.2мм. Все резисторы 0805 рекомендую ставить с 1% точностью.
Увеличение по клику

Результаты аккумуляторов LIR2032

Вот график заряда и разряда, построен по логам тестера


В течении 64 циклов разряжал и заряжал 8 шт аккумуляторов и построил график того, как меняется средняя ёмкость у 8 аккумуляторов по мере накопления циклов и "износа".







Оказалось что да, зависимость есть, но только по времени разряда на нагрузку.
По времени заряда слишком косвенно. А при малых ёмкостях в пределах 25-30мА видно наступает таймаут минимального времени заряда у микросхемы зарядника - образовалась гор. полочка.


Так же заметны две группы батареек: одна - новые фирменные EEMB с ёмкостью 34-40мА/ч, другие - тоже EEMB, но 13-ого года выпуска с ёмкостью 25-30 мА/ч. Вторую группу я случайно нашёл среди своих запасов пока делал статью и решил тоже прогнать и отдать на сборку годные.


Сделал анимацию первых 65 измерений разных аккумуляторов:




верхний график - напряжение в мВ, горизонтальная шкала времени шириной 16000 сек
нижний график - скорость изменения верхнего графика в мкВ/сек.

Результаты проверки 8 разных батареек CR2032

Сразу предупреждаю, что тестер батареек не предназначен для CR2032 . Они рассчитаны под разряд микроамперами и единицами миллиампер, притом и нагрузку менееьше 1 кОма не рекомендуют подключать. Но у меня есть дешевые китайские изделия где это нарушается, например, игрушки для детей и кошек с светодиодами. И я на помню, что именно в таком случае хуже всего себя показали фирменные батарейки, а дешевые ширпотребные хорошо.


При желании, можно выпаять три из четырёх однокилоомных резисторов - для этого в плате нагрузка так и сделана. Или впаять другой вообще резистор побольше, например 10к. Если сообществу интересно, то могу заняться, но результаты будут Очень не скоро.




Результаты сделал в виде таблицы по пороговым срезам, начиная с 2000 мВ до 2900 мВ с шагом в 100 мВ.
Т.е. ёмкость в миллиамер-часах измерена так, если бы они разряжались до 2000 мВ, или 2100 мВ и тд до 2.9 В. Чем выше порог, тем меньше ёмкость.
Единица измерения мА/ч.




Зелёно-красный градиент индивидуален по каждому столбцу и независим от соседних столбцов.


Да, действительно, простые и дешёвые батарейки типа ЭРА, megamag и Трофи, лучше в этой ситуации. Что и подтвердило мой прежний опыт их использования.
Но ещё раз повторю - батарейки не обязаны выдавать такой ток!


Часто батарейки CR2032 крепятся при помощи миниатюрных магнитов, например, в фитнес браслете misfit shine, и поэтому должны уметь хорошо магнитится. И да, действительно все 8 батареек притягиваются магнитом отлично.

Итоги и про качество аккумуляторов

Мне лично тестер понравился, очень удобно пользоваться. А цикл в 4 часа хорошо сочетается с личной жизнью - с утра поставил - в обед сменил следующий, после работы ещё раз все 8 шт поменял, и на ночь ещё 8 шт. Много времени не требуют, особенно если по терминалу не подключаться и лог не вести.


Проблема с аккумуляторами была решена.
Мы ранее покупали китайские "ноунейм" аккумуляторы, но они оказались почти 100% браком.
На голову лучше себя повели фирменные от EEMB - у них стабильные параметры и брака 2-3%. А в некоторых палеттах из 50-40 шт ни одной бракованной. Также они отлично переживают долгое хранение в течении 3-4 лет, но процент брака повышается до 10%.


Для сравнения скриншот первых 100 шт, где EEMB а где заказанные на алиэкспрессе думаю наглядно виден будет сразу.




тут три партии: первые 40шт - новые EEMB, вторая - свежий "ноунейм" китай, последние 15 шт - EEMB три года лежали без использования. Заметно что даже немного деградировавшие 15 шт EEMB лучше китайских.

Про технику безопасности

  1. Помните, что при коротком замыкании и батарейки и аккумуляторы ощутимо греются. Да, даже такие маленькие, маломощные и малоёмкие. Особенно, если работаешь с большим количеством, то не самая лучшая идея даже бракованные скидывать в одну кучу. Если Вы конечно не Креосан .
  2. Аккумуляторы плоские, так и хочется их взять стопкой, но даже в разряженном аккумуляторе напряжение 3-4В, а в стопке может достигать опасных 50-70В. Стопкой их складывать нельзя, даже бракованные. Если, конечно, не хотите стать ещё одним доказательством теории Дарвина.
  3. Китайские аккумуляторы часто вспухают и текут неприятной на запах жидкостью, от которой болит голова и чешутся пальцы. Если иметь дело с китайским ширпотребом, то перчатки и хорошо вентилируемое нежилое помещение обязательно.

Заключение и ссылка на мой проект на гитхабе

Я не хотел статью писать, т.к. думал, что раз тема IoT популярна на Хабре, то и про такие батарейки точно есть обзоры, но не нашел.


Кстати, я ищу работу и на данный момент также принимаю разовые заказы на разработку или производство.


Ссылка на проект гитхаба:
https://github.com/Mirn/LIR2032_tester/
Лицензия MIT, используйте на здоровье!
Также я не против поговорить про опыт использования. И помочь советом.

Батарейки 2032 являют собой устройства, использующиеся для питания различных электронных приборов, девайсов, а также брелков автосигнализаций. Чтобы правильно выбрать миниатюрный аккумулятор, необходимо знать свойства и характеристики литиевого устройства того или иного производителя.

[ Скрыть ]

Описание и характеристики батарейки 2032

Описание свойств и характеристик литиевых устройств CR2032:

  • по типоразмеру батарейка относится к дисковым устройствам;
  • тип электролита, который залит внутрь аккумулятора — марганцево-литиевый;
  • величина напряжения, которое отдает устройство, составляет три вольта;
  • температурный диапазон для хранения и применения миниатюрных батареек составляет от -40 до +60 градусов;
  • по стандарту IEC эти устройства относятся к классу CR2032;
  • размеры аккумулятора — 2 см в диаметре и 0,32 см в толщину.

Модели и технические характеристики

Модели элементов питания, которые можно найти в продаже:

  1. GP Lithium. Характеризуется увеличенной емкостью, которая способствует повышению ресурса использования. В продажу поступает в герметичном корпусе, который исключает вероятность утечки раствора электролита изнутри.
  2. Duracell. Это батарейки индонезийского производства. Изготовитель позиционирует этот продукт как аккумуляторы, характеризующиеся пониженным уровнем саморазряда. В миниатюрных батарейках применяется литиевая электрохимическая система. Параметр емкости батарейки равен 220 мАч, а величина напряжения — 3 вольта.
  3. Варта. Батарейка дискового формата можно купить в специализированном автомагазине. Могут применяться для питания пейджеров сигналок на авто с дисплеями или без них. По словам экспертов, являются оптимальным вариантом для приборов с постоянным минимальным энергопотреблением. Весь продукта - три грамма, в батарейке применяется первичная литиевая электрохимическая система. Величина напряжения составляет 3 вольта, а его емкость — 230 мАч.
  4. Космос КОС20325BL. Поставляется на рынок в прочном герметичном корпусе, что позволяет предотвратить вероятность его повреждения и утечки рабочей жидкости даже при сильном физической воздействии. Возможно использование устройств в обширном диапазоне температур — от -40 до +65 градусов. Продукты изготовителя Космос обладают высокой удельной мощностью.
  5. Панасоник CR2032. Батарейка относится к категории дисковых, считается одним из лучших вариантов для девайсов и приборов, обладающих невысоким энергопотреблением. Величина емкости батареи - 220 мАч.
  6. PkCell 2032. Еще один литиевый аккумулятор, параметр емкости которого равен 220 мАч, а величина отдающего напряжения — 3 В. Наибольшее значение тока составляет не выше 3 мА, а импульсного — не больше 30 мА. В эти батарейки китайского производства заливается марганцево-литиевый электролит. По утверждению производителя, ресурс эксплуатации устройств может составить до десяти лет.

Vittest65 в ролике показал недорогие батарейки из Китая, а также протестировал их работу на практике.

Где применяются?

Батарейки 2032 нашли применение:

  • в дистанционных пультах управления сигнализациями и другими системами;
  • в материнских платах персональных компьютеров;
  • в обычных и светодиодных фонариках;
  • в детских игрушках;
  • в часах;
  • в калькуляторах;
  • в лазерных ручках;
  • в квартирных звонках;
  • в зубных щетках и других электронных потребительских товарах.

Использование в брелоках сигнализации

В пультах охранных комплексов Старлайн и других системах могут применяться источники питания 27а, а также батарейки формата CR2032.

Как установить и заменить?

В пейджерах сигнализаций батарейка меняется путем демонтажа крышки устройства и извлечением источника питания. В зависимости от модели охранного комплекса, для снятия крышки может потребоваться отвертка. После ее демонтажа аккумулятор извлекается и меняется на новый. Несколько иначе выглядит замена источника питания в ключах иммобилайзеров, а также в автомобилях, в которых на ключе установлена кнопка управления центральным замком.

Процедуру замены разберем на примере ключа автомобиля Ниссан Мурано:

  1. Возьмите пейджер управления автосигнализацией и разверните его.
  2. Найдите и отодвиньте пластмассовый переключатель черного цвета. Используя этот компонент, отключите стальной ключ для зажигания.
  3. Возьмите отвертку с маленьким лезвием и установите жало инструмента в специальный паз, где был расположен ключ. Небольшими усилиями отделите одну половинку пульта от другой. При отсутствии отвертки можно воспользоваться пилкой для ногтей, ключом или монеткой. Подойдет любое изделие с плоскостью.
  4. Затем подденьте источник питания и осторожно извлеките ее. Делайте аккуратно, чтобы не повредить контактные элементы.
  5. Выполните установку нового аккумулятора. Процедура производится в обратной последовательности. При установке надо соблюдать полярность, чтобы правильно подключить положительный контакт к плюсовому выходу, а минусовой — к отрицательному. Миниатюрный аккумулятор монтируется минусовым выходом вниз, а положительным — вверх. Выполняется сборка брелка.

На примере брелка центрального замка Ниссан Тиида Евгений Куликов показал, как производится замена источников питания в таких устройствах.

Срок службы

Ресурс эксплуатации источника питания зависит от качества производства батарейки, а также частоты использования пейджера.

Большинство производителей заявляют, что срок службы их продуктов составляет не менее десяти лет, в некоторых случаях этот показатель увеличивается до 15. Но чем интенсивнее и дольше используется пейджер, тем быстрее разрядится источник питания. При использовании брелка-коммуникатора не более 50 раз в сутки батарейка сможет отработать не более четырех лет.

Alex Boyko рассмотрел китайские батарейки типа CR2032 и протестировал их работу с помощью мультиметра в своем ролике.

Чтобы устройство проработало долго, при выборе необходимо ориентироваться одновременно на несколько критериев.

Критерии выбора

Общие параметры выбора:

  1. Тип аккумулятора. В зависимости от оборудования, где будут применяться батарейки CR2032, их тип может быть разным. В батарейках пейджеров Starline обычно применяются литиевые аккумуляторы. В более старых моделях могут использоваться щелочные батарейки.
  2. Формат устройства. В нашем случае это CR2032.
  3. Параметр номинального напряжения. Эта величина измеряется в вольтах и может составить от 1,5 до 12 вольт. Чтобы получить напряжение более трех вольт, можно соединить несколько источников питания в одну цепь.
  4. Величина зарядной емкости, замеряется в Ач.
  5. Параметр тока разряда, измеряется в амперах. Это величина, определяющая момент, при котором аккумулятор достигнет емкости, заявленной производителем. В некоторых случаях вместо тока производители указывают параметр сопротивления.
  6. Наибольший ток разряда, измеряется в амперах. Речь идет о параметре, при котором потребитель может безопасно и в течение длительного времени разряжать источник питания. При этом устройство не должно перегреться, его структура не разрушится, а раствор электролита не вытечет. Производители могут указывать вместо тока параметр минимального сопротивления нагрузки.
  7. Величина импульсного тока разряда, измеряется в амперах. Этот параметр указывает на то, при каком токе допускается кратковременный разряд источника питания. Он должен составить не больше нескольких секунд.
  8. Параметр внутреннего сопротивления, у источников питания указывается нечасто. С помощью этой величины потребитель может подсчитать эффективность применения аккумулятора при указанном токе. В итоге получается показатель полезного действия. На практике чем меньше величина сопротивления источника питания, тем более эффективно она будет функционировать на мощную нагрузку.

Борзый Канал привел обзор качественных источников питания, приобретенных в Китае.

Какой фирме отдать предпочтение?

  1. Дюрасел. Источники питания этого бренда выполняют свои функции в температурном диапазоне от -20 до +54 градусов. При постоянной нагрузке в 6,5 кОм в условиях температуры 21 градус разряд изделия произойдет через 450 часов. Если нагрузка составит 15 кОм, то время работы источников питания будет 1100 часов.
  2. Энерджайзер. Заявленный производителем параметр номинальной емкости составляет 240 мАч. Исследования показали, что при нагрузке 15 кОм на устройство источник питания разрядится в среднем через 1150 часов.
  3. GP. При рабочих температурах от -30 до +65 градусов параметр номинальной емкости составляет 210 мАч. Если источник питания будет функционировать при температуре 23 градуса, то в условиях нагрузки 15 кОм он сможет проработать не более 1100 часов.
  4. Максел. Как и другие изделия. поставляются на рынок в защищенном герметичном корпусе. Если устройство будет разряжаться при температуре 21 градус тепла под нагрузкой 15 кОм, то ему потребуется 1000 часов.
  5. Панасоник. Также может проработать не более одной тысячи часов в условиях нагрузки 15 кОм, только температура составит не 21, а 20 градусов. По утверждению производителя, источники питания могут успешной функционировать зимой при температуре не менее -30 градусов. Максимально рабочая температура воздуха должна быть не более 60 градусов.
  6. Рената. Продукты этого бренда характеризуются более высокой устойчивостью к воздействию низких и высоких температур. Рабочий диапазон составляет от -40 до +85 градусов. Работая при 23 градусах тепла и в условиях нагрузок 15 кОм, источник питания сможет проработать не более 1200 часов.

Упаковка с изделием Рената Источник питания Duracell CR2032

Из рассмотренных производителей наименее эффективные показатели продемонстрировали Панасоник и Максел, а дольше всего могут проработать батарейки Рената.

Где купить и сколько стоит?

Приобрести источники питания формата CR2032 можно:

  • в магазинах;
  • в супермаркетах;
  • на рынках;
  • у продавцов в Интернете.

Средняя стоимость одной батарейки составляет около 500-100 рублей за штуку. Можно найти более дешевые аналоги, но их ресурс эксплуатации будет ниже.

Плюсы и минусы

Достоинства миниатюрных аккумуляторов CR2032:

  • постоянство напряжения, благодаря чему достигается бесперебойная работа элемента на протяжении всего ресурса использования;
  • увеличенная энергоемкость;
  • емкость миниатюрного аккумулятора практически не зависит от величины тока нагрузки, соответственно, при воздействии более высокого тока их срок службы будет выше, по сравнению с щелочными батарейками такой же емкости;
  • компактность, благодаря чему источники питания могут использоваться даже в самых маленьких устройствах;
  • небольшой вес;
  • большой ресурс хранения, составляющий минимум 10 лет, некоторые производители утверждают, что их продукты могут храниться до 15 лет;
  • благодаря отсутствию воды в составе раствора электролита источники питания получили «иммунитет» от воздействия температурных перепадов, а также повышенных температур.

К недостаткам устройств типа CR2032 можно отнести только высокую цену.

В этой статье я публикую в свободный доступ мой тестер и измеритель 8шт часовых аккумуляторов-таблеток форм-фактора CR2032. Надеюсь, он пригодится тем, кто делает портативную электронику и различный IoT. В статье я опишу схему моего тестера и расскажу как он работает. Приведу результаты измерения аккумуляторов LIR2032. И проверю восемь CR2032 от разных производителей. Также поделюсь богатым опытом: какие аккумуляторы лучше не брать, а какие - хорошие. Бонусом распишу опасные моменты: и как самому не пострадать и не сжечь дом, как это любит делать Креосан.

Для чего?

В целях самозанятости и в качестве хобби мы c другом-схемотехником делаем наручные устройства, которые работают в двух режимах: активном и режиме ожидания. В активном режиме требуется красивый, плавный и отзывчивый интерфейс, поэтому потребление в пределах 10-15 мА. В режиме ожидания работают только часики, потребление - единицы микроампер. В устройстве есть синхронизация данных по USB, следовательно, оно должно уметь заряжаться. Поэтому мы применяем перезаряжаемые батарейки таблетки в форм-факторе CR2032, они называются LIR2032.


Устройства продаются в Европу. Эти заказчики более требовательны к качеству, чем отечественные потребители, и поэтому важно чтобы все устройства работали долго и примерно одинаковое время. И самая большая проблема - это контроль качества аккумуляторов. Быстро их не проверить, а объём вырос настолько, что пришлось сделать этот тестер. О чём я и расскажу далее.


Основные параметры

  1. Питание USB 5V, 400mA.
  2. Тип аккумуляторов и батарей LIR2032, CR2032 (с ограничениями)
  3. Количество одновременно проверяемых аккумуляторов: 8 шт
  4. Индивидуальная двух цветовая индикация статуса у каждого аккумулятора
  5. Одноцветный светодиод общего состояния.
  6. Посекундный текстовый лога по каждому аккумулятору.
  7. Измерители: напряжения и скорости его изменения, времени, ёмкости в мкА/ч.
  8. Зарядный ток: 30мА
  9. Время цикла проверки: 4-6 часов.

Алгоритм проверки

Разница между LIR2032 и CR2032 в том, что CR2032 батарейки, а LIR перезаряжаемые аккумуляторы. И они имеют более высокий рабочий диапазон напряжений, но почти в 10 раз меньшую ёмкость.


CR2032: диапазон напряжений 2000-3300 мВ, ёмкость 200+ мА/ч.
LIR2032: диапазон напряжений 3300-4200 мВ, ёмкость 35 - 45 мА/ч.

  1. Первичная дозазрядка
  2. Разряд, до 3300 мВ , время: минимум 2 часа, максимум 5 часов.
  3. Финальная полная зарядка , окончание - сигнал #STAT зарядника в Z. Максимум 3 часа.

Аккумулятор считается годным, если все эти лимиты по времени соблюдаются.
Напряжение не должно проседать ниже 3000 мВ или превышать 4300 мВ - т.е. те лимиты, при которых аккумуляторы быстро портятся или считаются негодными.

Индикация

Индивидуально у каждого держателя батареи:

  • часто мигает зелёным - Первичная дозазрядка
  • часто мигает красным - Разряд
  • медленно мигает зелёным - Финальная зарядка
  • постоянно горит зелёный - Тест окончен, батарея годная
  • постоянно горит красный - Тест окончен, батарея не годная

Общий у USB порта:

  • Светится - проверка в процессе работы, как минимум один тестируется.
  • Погас - проверка окончена, все 8 аккумуляторов проверены.

Лог работы

Выводится в UART. Если впаять CP2103, то его можно считывать, иначе придётся подключать сторонний преобразователь UART в USB.
Устройство запоминает в свободной флеш памяти (около 50кб) параметры всех ранее измеренных аккумуляторов и выдаёт их при каждой перезагрузке.


После перезагрузки и инициализации начинает выдаваться каждую секунду:

  1. Время в секундах
  2. Отладочные статусы зарядника и тд, три группы символов по 8 шт.
  3. Напряжения на аккумуляторах в милливольтах, точность 30мВ, 8шт
  4. Прошло времени в тиках (~8 миллионов)
  5. Напряжение аналогового питания (удобно для проверки и отладки питания)
  6. Скорость изменения питания в микровольтах в сек, 8 шт. точность 5 мкВ/сек.

После того как все аккумуляторы проверены выдаётся измеренные значения по всем аккумуляторам.

  1. Ёмкость в мкА/ч (норма от 25 и выше)
  2. Время в сек., напряжение в мВ начала и напряжение в мВ окончания периода.
  3. Периодов три: первичный заряд, разряд, финальный заряд.

LIR_1 capacity 40943 uAh LIR_1 #0 Charge_A 2203 4078 4217 LIR_1 #1 Load_250 9755 4172 3297 LIR_1 #2 Charge_B 6542 3470 4220

Микроконтроллер и как его прошивать

Для тестера батареек я выбрал микроконтроллер STM32F100R8 это ARM Cortex M3.
Выбран большой 64-х выводной корпус, т.к. на все 8 каналов не хватало выводов, а делать костыли с расширяемыми GPIO и регистрами не хотелось. МК работает от внутреннего генератора без использования PLL и делителей, т.е. на 8Мгц.


Прошивка сделана в gcc и makefile в среде Eclipse Kepler и плагине CDT.
Настройка не требуется. Достаточно прошить и уже можно использовать.


Можно прошивать внешним UART программатором, для этого на отдельную PLS"ку выведены сигналы RX TX BOOT0 RST и земля.
Можно прошивать моим встроенным USB-UART программатором , но для этого на каждый экземпляр придётся ставить CP2103.

Схема целиком

функциональный уровень:




электрическая схема (увеличение по клику):

Схема питания

Две ветки питания на двух линейных стабилизаторах LM1117 с 5 до 3.3В.
Отдельное питание для цифровой и аналоговой части.
С защитой от взаимных помех катушечками - индуктивностями на входе каждого стабилизатора.


ВНИМАНИЕ в плате есть ошибка : забыли установить и развести общий электролит по питанию USB, впаяйте параллельно USB хотя-бы 4000мкФ х 6В. Иначе при включении одного зарядника, сбрасываются остальные из за сильной просадки по питанию.

Схема одного из восьми каналов LIR2032/CR2032

функциональный уровень:


электрическая схема:


Слева направо:

  • Ключ включения питания контроллера заряда (цепь ON1)
  • Контроллер заряда (микросхема MCP73831T)
  • Вывод статуса зарядки: в процессе заряда=GND или закончен=Z (цепь STAT1)
  • Вертикальный держатель батарейки
  • Делитель напряжения на 2 и датчик напряжения на ОУ (цепь ADC1)
  • Нагрузка 250 Ом, которая включается полевым транзистором (LOAD1)

Про зарядку и контроллер заряда

Заряжать Li-ion аккумуляторы необходимо в двух режимах:

  1. быстрый заряд в режиме константного тока;
  2. далее дозаряд в режиме константного напряжения.
    Для этого использован готовый контроллер заряда который умеет всё это делать - MCP73831T. Он используется как в тестере питания так и в целевом устройстве.

Его характеристика заряда по времени:




Также имеется два дополнительных вывода:

  1. Вывод #STAT - индикация что заряд в процессе, во время зарядки там GND, по окончанию он переходит в высокий импеданс. Обычно к нему подключают катод светодиода.
  2. Вывод #Prog - задаёт ограничение тока, для универсальности и зависит от простой формулы:
    Ireg = 1000V / Rprog;

Плата

Четырёхслойная, средние слои: земля и питание, внешние верх и низ - сигнальные.
Зазоры и толщина дорожек по 0.2мм. Все резисторы 0805 рекомендую ставить с 1% точностью.
Увеличение по клику

Результаты аккумуляторов LIR2032

Вот график заряда и разряда, построен по логам тестера


В течении 64 циклов разряжал и заряжал 8 шт аккумуляторов и построил график того, как меняется средняя ёмкость у 8 аккумуляторов по мере накопления циклов и "износа".







Оказалось что да, зависимость есть, но только по времени разряда на нагрузку.
По времени заряда слишком косвенно. А при малых ёмкостях в пределах 25-30мА видно наступает таймаут минимального времени заряда у микросхемы зарядника - образовалась гор. полочка.


Так же заметны две группы батареек: одна - новые фирменные EEMB с ёмкостью 34-40мА/ч, другие - тоже EEMB, но 13-ого года выпуска с ёмкостью 25-30 мА/ч. Вторую группу я случайно нашёл среди своих запасов пока делал статью и решил тоже прогнать и отдать на сборку годные.


Сделал анимацию первых 65 измерений разных аккумуляторов:




верхний график - напряжение в мВ, горизонтальная шкала времени шириной 16000 сек
нижний график - скорость изменения верхнего графика в мкВ/сек.

Результаты проверки 8 разных батареек CR2032

Сразу предупреждаю, что тестер батареек не предназначен для CR2032 . Они рассчитаны под разряд микроамперами и единицами миллиампер, притом и нагрузку менееьше 1 кОма не рекомендуют подключать. Но у меня есть дешевые китайские изделия где это нарушается, например, игрушки для детей и кошек с светодиодами. И я на помню, что именно в таком случае хуже всего себя показали фирменные батарейки, а дешевые ширпотребные хорошо.


При желании, можно выпаять три из четырёх однокилоомных резисторов - для этого в плате нагрузка так и сделана. Или впаять другой вообще резистор побольше, например 10к. Если сообществу интересно, то могу заняться, но результаты будут Очень не скоро.




Результаты сделал в виде таблицы по пороговым срезам, начиная с 2000 мВ до 2900 мВ с шагом в 100 мВ.
Т.е. ёмкость в миллиамер-часах измерена так, если бы они разряжались до 2000 мВ, или 2100 мВ и тд до 2.9 В. Чем выше порог, тем меньше ёмкость.
Единица измерения мА/ч.




Зелёно-красный градиент индивидуален по каждому столбцу и независим от соседних столбцов.


Да, действительно, простые и дешёвые батарейки типа ЭРА, megamag и Трофи, лучше в этой ситуации. Что и подтвердило мой прежний опыт их использования.
Но ещё раз повторю - батарейки не обязаны выдавать такой ток!


Часто батарейки CR2032 крепятся при помощи миниатюрных магнитов, например, в фитнес браслете misfit shine, и поэтому должны уметь хорошо магнитится. И да, действительно все 8 батареек притягиваются магнитом отлично.

Итоги и про качество аккумуляторов

Мне лично тестер понравился, очень удобно пользоваться. А цикл в 4 часа хорошо сочетается с личной жизнью - с утра поставил - в обед сменил следующий, после работы ещё раз все 8 шт поменял, и на ночь ещё 8 шт. Много времени не требуют, особенно если по терминалу не подключаться и лог не вести.


Проблема с аккумуляторами была решена.
Мы ранее покупали китайские "ноунейм" аккумуляторы, но они оказались почти 100% браком.
На голову лучше себя повели фирменные от EEMB - у них стабильные параметры и брака 2-3%. А в некоторых палеттах из 50-40 шт ни одной бракованной. Также они отлично переживают долгое хранение в течении 3-4 лет, но процент брака повышается до 10%.


Для сравнения скриншот первых 100 шт, где EEMB а где заказанные на алиэкспрессе думаю наглядно виден будет сразу.




тут три партии: первые 40шт - новые EEMB, вторая - свежий "ноунейм" китай, последние 15 шт - EEMB три года лежали без использования. Заметно что даже немного деградировавшие 15 шт EEMB лучше китайских.

Про технику безопасности

  1. Помните, что при коротком замыкании и батарейки и аккумуляторы ощутимо греются. Да, даже такие маленькие, маломощные и малоёмкие. Особенно, если работаешь с большим количеством, то не самая лучшая идея даже бракованные скидывать в одну кучу. Если Вы конечно не Креосан .
  2. Аккумуляторы плоские, так и хочется их взять стопкой, но даже в разряженном аккумуляторе напряжение 3-4В, а в стопке может достигать опасных 50-70В. Стопкой их складывать нельзя, даже бракованные. Если, конечно, не хотите стать ещё одним доказательством теории Дарвина.
  3. Китайские аккумуляторы часто вспухают и текут неприятной на запах жидкостью, от которой болит голова и чешутся пальцы. Если иметь дело с китайским ширпотребом, то перчатки и хорошо вентилируемое нежилое помещение обязательно.

Заключение и ссылка на мой проект на гитхабе

Я не хотел статью писать, т.к. думал, что раз тема IoT популярна на Хабре, то и про такие батарейки точно есть обзоры, но не нашел.


Кстати, я ищу работу и на данный момент также принимаю разовые заказы на разработку или производство.


Ссылка на проект гитхаба:
https://github.com/Mirn/LIR2032_tester/
Лицензия MIT, используйте на здоровье!
Также я не против поговорить про опыт использования. И помочь советом.

error: