YR1035+ - Tester per batterie

Per valutare lo stato di una batteria o accumulatore è utile misurarne la resistenza interna e la tensione.
Esistono diversi strumenti per effettuare queste misure: qui ne vediamo uno abbastanza diffuso.

Ci sono sul WEB numerose pagine che riguardano YR1035, molte inutili, ma alcune utili: l'apparecchio non è per nulla difficile da usare, ma vari comandi sono tutt'altro che intuitivi e un foglio di istruzioni più serio del brutto foglietto allegato allo strumento, sarebbe senz'altro utile.

Qui vediamo qualcosa della nostra esperienza di uso, cosa che magari chiarisce alcuni punti.

YR1035+

Lo strumento consente di misurare la resistenza interna e la tensione di batterie con qualsiasi chimica (acido piombo, ioni di litio, polimero al litio, fosfato in ferro al litio, alcalino, batteria a secco, idruro in metallo nichel, nichel cadmio, batteria a bottone, ecc.), con una notevole precisione.

E' disponibile in varie versioni (1030, 1035) con alcune differenze. L'ultima versione YR1035+ è quella qui considerata.
E' facilmente reperibile su Internet da tutti i venditori di elettronica come Amazon e eBay, ecc.  Sui siti orientali (Aliexpess, ecc) i costi sono anche la metà di quelli europei... 

Da notare che, cosa comune per ogni prodotto cinese, lo stesso apparecchio è presente sul mercato con nomi diversi; quello descritto qui ha il brand YAOREA.

Avvertenza: questi misuratori sono sul mercato da diversi anni; le prime versioni hanno le scritte in caratteri cinesi, mentre simboli e numeri in lettere latine, il che può rendere laborioso orientarsi nel menu. In pratica, però, nell'uso comune, l'accesso alle opzioni del menu può anche essere superflua. Quindi, indicazioni in cinese non complicano la vita più che tanto.
Versioni più recenti hanno la possibilità di presentare scritte sia in cinese che in inglese, migliorando l'accessibilità agli "occidentali" anche a quelle aree del menu più remote..

L'apparecchio è disponibile singolarmente, con due puntali a 4 fili o in confezioni più complete, con puntali a pinza e supporto per test su batterie cilindriche singole, sempre a 4 fili.  I cavi migliori hanno isolamento in silicone. L'apparecchio, auto alimentato, è compatto: 140x28x73mm circa e pesa circa 300g, quindi può essere portato in tasca senza problemi. I puntali hanno un connettore specifico a 4 poli per il collegamento con lo strumento. Il connettore a baionetta impedisce lo sfilamento non voluto.

I puntali hanno contatti tipo pogo, a molla. Normalmente nella confezione sono forniti due contatti a molla di riserva. Oltre ai puntali, possono essere utilizzati dei coccodrilli, sempre a 4 fili.

L'apparecchio è alimentato da una batteria LiIon interna (18650), ricaricabile attraverso una presa USB.

Il display è LCD con diagonale 2.10". E' dotato di retro illuminazione e contrasto programmabili.

Prestazioni.

L'ohmmetro visualizza 2200 conteggi, il voltmetro ben 100000.

Il range di misura per la tensione (con un massimo di 100V) è:

- Tensione CC -5 cifre (intervallo e precisione):
- 1,00000 V ±(0,15% lettura + 0,015% intervallo) - display 0.9999V
- 10,0000 V ±(0,15% lettura + 0,010% intervallo) - display 9.9999V
- 100,000 V ±(0,15% lettura + 0,015% intervallo) - display 99.999V

Per la resistenza - 4 cifre :
- 20,00 mΩ ±(0,7%+7) - display  0.001-22.00 mohm
- 200,0 mΩ ±(0,5%+5) - display  0.1-220 mohm
- 2,000 Ω ±(0,5 %+5)   - display 1mohm -2.200ohm
- 20,00 Ω ±(0,5%+5)    - display 10mohm-22.00ohm
- 200,0 Ω ±(0,6%+5)    - display 0.1-220.0ohm

I range sono automatici o possono essere scelti manualmente senza accedere al menu.

Per la misura della resistenza (impedenza) lo strumento applica una corrente CA costante a una frequenza di 1 kHz e quindi calcola la resistenza interna della batteria in base al valore di tensione ottenuto da un voltmetro CA. 
Il metodo a quattro terminali consente di inviare il segnale e misurare accuratamente la resistenza interna della batteria riducendo al minimo gli effetti della resistenza del cavo e della resistenza di contatto. 
Nel caso di YR1035, alimentato da una batteria interna, la tensione della batteria in misura è ininfluente. 

Inoltre è possibile utilizzare lo strumento direttamente come un comodo milliohmmetro di precisione.
Va da se che, essendo la misura in alternata, elementi dotati di sensibili valori induttivi (cosa che nelle batterie è irrilevante) renderanno una lettura diversa della pura resistenza ohmica.

Anche se non di uso comune, dispone di una sezione che permette di conservare e ordinare automaticamente dei parametri delle batterie testate.  Si possono ordinare le batterie misurate in 3 classi e contare i membri di ogni classe, con la possibilità di definire i criteri per l'ordinamento. Questa funzione riguarda essenzialmente situazioni di produzione o valutazione comparativa di genere industriale e non è stata valutata in queste pagine.

Utilizzo

Lo strumento parte con un prompt in cinese, seguito dall'interfaccia di misura:

Il display LCD presenta questa situazione:   In alto a sinistra una icona indica lo stato di carica della batteria interna. Sotto, due righe indicano il range di misura: in questo caso AUTOR e AUTOU per il modo automatico, sia per tensione che per resistenza. Se fosse scelto un range diverso, questo verrebbe indicato Con caratteri maggiori, è presentata la resistenza in ohm e la tensione in Volt.

In queste condizioni è possibile iniziare immediatamente ad usare lo strumento senza alcuna manovra ulteriore.

Avvertenza: non deve essere utilizzato con tensioni maggiori di 100V in corrente continua. Tensioni alternate non sono ammesse. In caso contrario sono possibili danni seri allo strumento.

Vediamo più dettagli delle possibilità.

I pulsanti

Sul pannello frontale ci sono 4 tasti, fortunatamente marcati con caratteri latini e cinesi:

I tasti sono POWER HOLD (o anche  HOLD/ZEROR) RANGE R RANGE U

Questi 4 pulsanti costituiscono, assieme al display, l'interfaccia comandi con l'utente. 

Ogni pulsante può assumere diverse funzioni a seconda del contesto.

POWER - power on/set/cancella
Permette di accendere lo strumento. In modo normale e sort il tasto POWER consente di accedere alla prima schermata del menù principale. Si passa alle opzioni ancora con POWER . All'interno di una opzione, POWER cancella il settaggio e ritorna al menu

1. una pressione breve per uscire dallo stato di shutdown e avviare lo strumento
2. in modo normale o sorting, una lunga pressione sul tasto POWER invia all'interfaccia di spegnimento.
3. in modo normale o sorting, premendo POWER si passa alla lista del menu
4. dalla lista del menu POWER consente di entrare in una delle opzioni
5. Attenzione: dall'interno di una opzione, premendo POWER si ritorna alla lista del menu senza salvare

HOLD  - salva/conferma
Una pressione breve attiva la funzione di blocco in modo che il display mantenga la misurazione al momento della pressione del pulsante. 

1. nell'interfaccia Power Off, il tasto conferma lo shutdown
2. in modo normale o sorting sul lato sinistro delle schermo appare la scritta HOLD, che indica che lo schermo è bloccato. Premere ancora HOLD per sbloccare
3. nella lista del menu, HOLD consente una uscita diretta
4. da una opzione del menu HOLD consente di salvare i settaggi e fa ritornare alla lista. Premere ancora HOLD per tornare all'interfaccia di misura
5. nel settaggio dei parametri premere HOLD per commutare tra RANGE R e RANGE U

RANGE R - muove su/aumenta/seleziona range di misura della resistenza
Nell'interfaccia di misura viene utilizzato per la selezione manuale della portata su ohm (20 m, 200 m, 2, 20, 200, automatico)

1. nel POWER Off il pulsante cancella lo shutdown
2. nella lista del menu muove le opzioni in lato 
3. nel menu opzioni muova in alto per scegliere il parametro o cambia il valore del parametro

RANGE U - muove gu/diminuisce/seleziona range di misura della tensione
Nell'interfaccia di misura viene utilizzata per la selezione manuale della gamma per volt (1 V, 10 V, 100 V, automatica)

1. nella lista del menu muove verso il basso
2. dalle opzioni muove verso il basso per la scelta dell'opzione o cambia il valore del parametro scelto.

(R sta per Resistenza-Resistance [ohm], U indica la tensione-voltage [V]).

Funzioni principali - scelta rapida.

Non tutte le azioni per raggiungere un risultato sono immediatamente intuitive.
Vediamo come attuare azioni in modo rapido.

Accendere: premere brevemente POWER. Dopo un prompt in cinese, che comprende l'indicazione della versione del firmware, si attiva la finestra di misura. Lo strumento è pronto per l'uso.

Spegnere: Premere POWER a lungo (>3s). Premere HOLD (YES) oppure RANGE R per annullare (NO). 

Commutare i range di misura della resistenza:  nell'interfaccia di misura basta premere RANGE R per cambiare i range di misura della resistenza, che vengono indicati sul display (AUTOR,20mR, 200mR,2R, 20R, 200R). 
E' consigliabile iniziare con AUTOR, scegliendo poi le altre gamme per misure che si susseguono con valori analoghi

Commutare i range di misura della tensione:  nell'interfaccia di misura basta premere RANGE U  per cambiare i range di misura della tensione, che vengono indicati sul display (AUTOU, 1V, 10V, 100V). 
E' consigliabile iniziare con AUTOU, scegliendo poi le altre gamme per misure che si susseguono con valori analoghi

Accedere al Menu: nella finestra di misura, premere POWER : si passa alla finestra con le nove  opzioni del menu. In questa modalità il cambio dei valori deve essere confermato con HOLD (e non con il tasto POWER !) 
Può anche significare SI.

Esempio: modifica della retro illuminazione

1. Premere POWER
2. raggiungere Backlit Set  con RANGE U
3. variare la luminanza: RANGE R circola attraverso i valori possibili (in incrementi di 10, da 10% a 95%, quindi 99%). RANGE U  passa alla variabile successiva 
4. Mode: ON, OFF, Trig. ON comanda una illuminazione permanente. Con OFF  l'illuminazione non è mai attiva. Con Trig viene attivata ad ogni pressione dei tasti, per il tempo scelto con Delay. Trig è una buona scelta tra efficienza e risparmio energetico
5. Delay: ritardo allo spegnimento: 5 - 60 secondi. 
6. Al termine, premere HOLD  per salvare oppure uscire dalla voce di menu con POWER senza salvare.

Menu principale

In genere non è necessario ricorrere frequentemente al menu: una volta impostate le opzioni richieste lo strumento viene usato direttamente dall'interfaccia di misura. 

L'interfaccia menu è composta da 9 opzioni. Volendo accedere al menu, basta premere POWER dall'interfaccia di misura . Muoversi lungo la lista con i tasti RANGE R e RANGE U.  Premere POWER per selezionare l'opzione e poi HOLD per confermare e ritornare all'interfaccia di misura.

Nella finestra di menu POWER è il tasto Invio, HOLD è il tasto Esc e i due pulsanti RANGE sono su / giù.

La lista delle opzioni:

1. Normal mode: Il display presenta l'interfaccia di misura
2. Sorting mode: modalità di ordinamento delle batterie. Prima di usare il sorting occorre selezionarlo nel menu [5. Grading Set] 
3. Backlit setting: permette di variare la retro illuminazione  tra 10% e 99%. Inoltre controlla il modo trigger (escluso, operativo, sempre on) e il tempo di ritardo per il modo Trig (5-60s)
4. Auto OFF Set: tempo di spegnimento automatico programmabile Può essere attivato o disattivato per lo spegnimento automatico. È possibile selezionare lo spegnimento tra 5 minuti e 60 minuti. Lo strumento si spegne automaticamente una volta raggiunto il tempo impostato 
   Low power mode (Battery Saver) Queste impostazioni possono essere attivate o disattivate. Questa opzione è selezionabile da 5 minuti a 30 minuti. L'apparecchio si spegne automaticamente prima di raggiungere l'ora impostata quando non rileva la misurazione della batteria o i pulsanti premuti. Lo strumento entrerà automaticamente in modalità di basso consumo. Visualizza  "- - -" quando è in modalità di basso consumo. Premere un tasto qualsiasi sul pannello per uscire dalla modalità di basso consumo.
5. Grading Set: Impostazione della modalità di ordinamento della batteria in tre classi
   A - Ra <Rxa (valore impostato) Ua> Uxa (Valore impostato)
   B - Rb <Rxb (valore impostato) Ub> Uxb (valore impostato)
   C - Rc <Rxc (valore impostato) Uc> Uxc (valore impostato
6. RS_232 : opzione per la comunicazione seriale attraverso la connessione USB. 
   Consente la scelta del baudrate. 
   Non c'è documentazione per questa opzione, che non è prevista per le versioni comuni del YR1035. In pratica, la funzione è attiva nel firmware, ma in genere manca, sul circuito stampato dello strumento, il chip di interfaccia per inviare i dati sul port USB. Questo è un comune CP2102: per avere una comunicazione seriale occorre aggiungerlo, cosa non fattibile dai comuni utenti senza attrezzature adeguate ed esperienza sul montaggio SMD (CP2102 è nel microscopico package QFN28...).
7. ----- in questa versione di firmware, questa voce è stata cancellata dal menu. In versioni di firmware meno recenti era occupato dalla funzione Calibration
8. ----- in questa versione di firmware, questa voce è stata cancellata dal menu. In versioni di firmware meno recenti era occupato dalla funzione Factory Reset
9. Set: Impostazioni varie
   language: scelta tra inglese e cinese (per le versioni con firmware bilingue).
   BUF: buffer per la misura di tensioni da abilitare per valori oltre i 30V. 
   CR: regolazione del contrasto del display, tra 0 e 9. Maggiore è il valore, maggiore sarà il contrasto. In generale 3 è un valore adatto alla maggior parte delle situazioni.
   

Diverse versioni dello strumento potranno avere diverse opzioni nel menu. Fare riferimento ai relativi manuali.

L'interfaccia di misura riporta il valore di tensione e resistenza misurati

I range di misura della tensione e della corrente sono impostabili come visto prima, il che comprende anche il modo Autorange. La scelta del modo Autorange è di default. Se occorre evitare la breve attesa dell Autorange e si sta operando su batterie o resistenze dello stesso ordine di valori, si potrà scegliere il range manuale più adatto.
All'atto pratico, la modalità di Autorange si è rivelata la scelta migliore: occorre un tempo ben maggiore per passare manualmente tra le diverse portate nel caso in cui quella scelta non fosse adeguata.

Per bloccare il display sulla lettura voluta, premere HOLD. Sul display apparirà la scritta HOLD. Una ulteriore pressione su HOLD riporta al funzionamento normale.

Collegare i puntali ai poli della batteria e leggere sul display i valori misurati.
In nessun caso, misurare sorgenti di tensione superiori a 100V in ccc  e non collegare in nessun caso a sorgenti di tensione alternata di qualsiasi valore.

Nel caso in cui la batteria sia inserita in un circuito, è opportuno staccare un polo dal circuito. Ad esempio, su un autoveicolo, si può scollegare il polo negativo da telaio e poi effettuare la misura. Questo perchè la quantità di cosa collegate in parallelo alla batteria potrebbero falsare la misura.

Milliohmmetro e millivoltmetro.

Occorre ricordare che lo strumento misura resistenza e tensione contemporaneamente.

Un uso come milliohmmetro di precisione, per valori tra 0.01milliohm e 200ohm, è sempre possibile. La misura dipende dalla batteria interna e quindi non richiede alcuna tensione esterna. Si potranno misurare resistenze di shunt di bassissimo valore, piste di circuiti stampati, cavi, connettori e connessioni, contatti a linguetta e a molla, di interruttori, pulsanti, relais, contattori e ogni genere di componente resistivo fino a 200ohm, sempre separati da circuiti con tensioni cc o ca.
Si possono misurare anche elementi induttivi, come bobine su toroidi e simili, ma, ricordando che la misura viene fatta in ca a 1000Hz, è evidente che riguarderà una impedenza piuttosto che una pura resistenza ohmica.

Data l'elevata precisione della sezione voltmetrica, si potrebbe pensare di usarlo anche come millivoltmetro, ma la situazione è più complicata. La misura della tensione avviene in modo non separabile da quella della resistenza e questa, come detto, comporta l'iniezione di un segnale sinusoidale nella cosa misurata. Questo è progettato per batterie e accumulatori, ma può non esserlo per altre situazioni: infatti è possibile che il circuito di cui si vuole misurare la tensioni non accetti il segnale in alternata della misura della resistenza e si creino problemi sia nel funzionamento del circuito stesso, sia dello strumento.

Altre misurazioni.

E' possibile valutare anche celle fotovoltaiche : in questo caso la resistenza misurata diminuisce decisamente con l'aumentare dell'illuminazione della cella.
Si possono anche misurare celle Peltier usate come generatori Seebeck.
Queste misure sono utili per valutazioni comparative tra diversi elementi.

Azzeramento della resistenza di contatto

Per il modello provato, non serve calibrazione, che è effettuata in fabbrica.

Per altre versioni nel menu l'opzione 7. Calibrating svolge questa funzione. Il manuale da un  descrizione delle operazioni da svolgere. In questo caso, la funzione ZR è abilitata unendo i puntali e premendo il tasto HOLD.
Sul display apparirà la scritta ZR. Da notare che in modo ZR la lettura richiederà un tempo maggiore.

In tutti i casi, assicurarsi che i cavi di connessione puntali-strumento siano in ordine; nel caso di punte pogo, assicurarsi di avere un buon contatto con la batteria e se necessario, sostituire le punte a molla.

Lo scopo è quello di distinguere le caratteristiche delle batteria misurate in uno dei tre gruppi programmati, fornendo un supporto ad analisi o screening di quantità di batterie.
Per prima cosa si devono definire i criteri di ordinamento scegliendo la voce di menu Imposta set .  Con RU  scegliere il criterio, cambiarlo con RR.
Lasciare la voce di menu con HOLD per memorizzare le modifiche.  Lasciare con POWER se non si vogliono variazioni.
Nel menu principale scegliere il modo Sorting .  Confermare con POWER.  Ora è possibile iniziare la misurazione.
Un contatore indica gli elementi misurati. Il contatore può essere azzerato dal menu.

Questa funzione non venendo utilizzata nel nostro laboratorio, non è stata verificata

Risultati

Lo strumento permette di valutare e comparare rapidamente la qualità di batterie e accumulatori. Inoltre si è rivelato utilissimo per misurare resistenze di bassissimo valore, principalmente di shunt di misura e per valutare lo stato di contatti di interruttori , relais e connettori.

Sono stati verificati i valori misurati con un Keithley DMM6500 riscontrando una precisione sempre all'interno dei valori indicati dal costrutto .
Alcune misure di resistenza:

Alcune misure di tensione:

Si nota la precisione eccezionale, cosa notevole per uno strumento così economico. 
Dalle prove fatte si può considerare il risultato della misura come un riferimento.

Se dovesse servire, qui trovate una copia del manuale in inglese

Alcune brevi note.

La resistenza interna è uno dei parametri che indicano la capacità di una batteria di erogare corrente . Quando il valore della resistenza interna è basso, la batteria è in grado di erogare una quantità di corrente senza che questo vada a ridurre la tensione ai suoi capi. Una batteria con elevata resistenza interna, invece, potrà erogare una quantità di corrente minore.

La resistenza (o impedenza) interna di una batteria varia essenzialmente a seconda delle caratteristiche costruttive, della qualità costruttiva, dell'età della batteria, della temperatura, ecc.. 

La resistenza tipica per una data batteria o accumulatore è un parametro fornito dal costruttore. 
Se la misura rivela un valore maggiore di quanto indicato dal costruttore, questo è generalmente indice di un  invecchiamento o anche a uso improprio (sovraccarichi, ricariche improprie).
Una resistenza elevata ha impatto su vari ambiti: la ricarica è rallentata, la batteria ha prestazioni instabili, aumenta il riscaldamento dell'elemento, la durata di una carica è ridotta; una resistenza maggiore riduce la possibilità di erogare corrente senza che la tensione si riduca troppo.

La resistenza (impedenza) varia anche con il variare del carico. YR1035 non effettua misure sulla corrente e quindi non valuta wattaggi o previsioni dello stato della carica. Se si vuole verificare la resistenza interna ad un dato carico, sarà necessari aggiungere esternamente questo carico.

La resistenza interna cambierà con la temperatura (diminuisce con l'aumentare della temperatura), con l'età della batteria (ore di funzionamento o di vita, a seconda della tecnologia con cui è costruita) , ma anche con la carica della batteria (aumenta quando la batteria si scarica).

A cosa serve la misura della resistenza interna di una batteria? La misura della resistenza permetterà di vedere quando la batteria sta invecchiando troppo, perché questo parametro aumenterà, anche sensibilmente
Quando si progetta con batterie, la resistenza interna è utile anche per stimare la caduta di tensione della batteria, a seconda del carico.
Inoltre, una comparazione tra elementi di diversi produttori, consente di determinare quelli di migliore qualità o escludere quelli fake.

L'impedenza è una misurazione AC e la consuetudine è di utilizzare 1000 Hz.
L'impedenza in alternata ha sostanzialmente lo stesso utilizzo della resistenza continua, ma è più semplice da misurare, anche in un circuito; va però tenuto presente che la misurazione nel circuito genererà un errore.

Informazioni più specifiche e complete su batterie, resistenza, ecc., sono reperibili facilmente in rete.