Das HET 20 arbeitet mit Vier-Leiter-Messtechnik, also mit je zwei Leitungen für die Strom- und Spannungsmessung.

Wenn man sich die Größenordnung zu messender Innenwiderstände vor Augen hält – bei gesunden NiMH-Zellen sind es üblicherweise deutlich weniger als 50 mΩ, bei einer Blei-Zelle sind es weniger als 10 mΩ – dann sind die Übergangswiderstände an allen Kontaktflächen im Messaufbau und die Widerstände der Messleitungen nicht vernachlässigbar, sondern können in der Summe leicht ein Mehrfaches des erwarteten Messwerts betragen. Eine Messleitung mit einem Querschnitt von 1 mm² und einer Länge von 50 cm hat zum Beispiel einen Durchgangswiderstand von 13 mΩ (Quelle: Hirschmann). Der Innenwiderstand (Ri) wird vom HET 20 aus der Differenz von Leerlauf- und Lastspannung berechnet (Spannungsabfall am Innenwiderstand des Akkus), somit darf die Spannungsmessung nur direkt am Akku erfolgen, wenn das Ergebnis aussagekräftig sein soll.

Auch bei der Entladung spielen diese Betrachtungen eine Rolle. Legt man eine Entladeschlussspannung von 0,8 V zugrunde, bis zu der man mit einem Strom von 10 A entladen möchte, dann darf die Summe aller Widerstände im Stromzweig nicht größer als 80 mΩ sein. Dazu zählen der Ri des Akkus, die Widerstände in der Verkabelung und der Ri der Endstufe des HET 20. Letzterer ist durch die Verwendung des Infineon IPP03N03LA MOSFET-Transistors mit einem Drain-Source-Widerstand von 2,7 mΩ sehr klein.

Nach meiner Erfahrung sollte man Akkus bei der Ri-Messung einigermaßen „hart anfassen“, also mit einem Entladestrom gleich oder größer dem zweifachen Wert der Nennkapazität bezogen auf eine Entladedauer von einer Stunde. Für einen AA-Akku mit einer Kapazität von 2000 mAh würde ich die Messung bei 4 A durchführen, für einen Bleiakku mit 8 Ah wären es entsprechend 16 A. Diese Werte sind kurzzeitig problemlos entnehmbar, andernfalls handelt es sich um bereits vorgeschädigte Zellen, die dann gesondert behandelt werden müssen. Modellbauer werden darüber ohnehin noch schmunzeln.

Das HET 20 regelt den Entladestrom nach dem Entladestart zunächst an den Vorgabewert heran. Nach spätestens ein bis zwei Minuten sollte sich auch akkuseitig ein stabiler Ri-Messwert eingestellt haben, die Messung kann dann abgebrochen werden. Für vergleichende Messungen sind gleiche Ausgangsbedingungen unerlässlich. Idealerweise sind zu messende Akkus daher voll aufgeladen und hatten nach der Aufladung noch einige Minuten Zeit, sich chemisch und temperaturmäßig zu stabilisieren.

Siehe auch:
HET 20 (Teil 2)
HET 20 (Teil 4)

Heute habe ich versehentlich einen BUZ derart außerhalb der SOA betrieben, dass dieser sprichwörtlich Schluss machte. Leider war als Quelle nicht, wie normalerweise üblich, das Labornetzgerät mit Strombegrenzung geschaltet, sondern direkt ein 350W ATX-Netzteil. Als sich das Netzteil durch Geräusch bemerkbar machte, ohmte und schmorte es auch schon, dass ich gar nicht so schnell die Strippen ziehen konnte. Eine meiner KLEPS 30 hat jetzt eine hübsche Dauerwelle ;-)

Die Menüstruktur des HET 20 ist übersichtlich, eine Beschriftung der vier Bedientasten – Anzeige / Menü / Auswahl / OK – eigentlich nicht erforderlich. Über Anzeige erfolgt die Auswahl des jeweils angezeigten Messparameters für den Akku, im Menü werden Grundeinstellungen über Auswahl inkrementell getätigt, die Eingabebestätigung erfolgt mit OK. Über OK wird auch der Entladevorgang gestartet.

Das Gerät hat einen Abgleichmodus für die interne Strom- und Spannungsmessung. Bei der ersten Inbetriebnahme wird automatisch dorthin verzweigt, später kann dieser Modus bei Bedarf über eine Tastenkombination beim Einschalten aufgerufen werden. Nach dem Abgleich kehrt das HET 20 in die normale Betriebsart zurück.

Die Displaybeleuchtung ist abschaltbar, womit die Stromaufnahme bei 12 V von ~170 mA auf ~20 mA sinkt. Dass sämtliche Eingabewerte nur hochgezählt werden können, ist trotz des automatischen Schnelldurchlaufs etwas störend, besonders bei der Stromeinstellung in Schritten von 0.1 A bei einem Bereich von 0.5 bis 20 A.

Siehe auch:
HET 20 (Teil 1)
HET 20 (Teil 3)

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Das HET 20 von ELV befindet sich jetzt seit einigen Wochen in meiner Herrenspielzeugkiste. Das im Bausatz erhältliche Gerät kann eine Akkuzelle mit einem einstellbaren Strom von bis zu 20 A entladen und dabei den Werteverlauf von Leerlaufspannung, Lastspannung und Innenwiderstand zur Anzeige bringen und über eine serielle Schnittstelle ausgeben. Die Entladeschlussspannung ist je nach Akkutyp (NiCd/NiMH, LiIo, LiPo, Pb) innerhalb sinnvoller Grenzen einstellbar, am Ende des Entladevorgangs wird die entnommene Kapazität angezeigt. Das Entladen oder Testen mehrerer Zellen in Reihenschaltung ist nicht möglich, es können lediglich Einzelzellen bearbeitet werden, somit bleiben Zellensätze wie Akku-Packs im Modellbau, die Akkus vom Bohrschrauber oder der Bleiakku des Motorrads außen vor.

Der Entladevorgang klappt problemlos, und auch die Ergebnisse der Innenwiderstandsmessung sind bei richtiger Anwendung genau und praktisch verwertbar. Richtige Anwendung bedeutet hier zuallererst eine niederohmige Verdrahtung mit kurzen Anschlussleitungen und bester Kontaktierung. Praktisch verwertbar sind die Ergebnisse für alle Selektionsmaßnahmen, sei es beim Zusammenstellen von Akku-Packs im großen Stil oder einfach nur beim Betrieb pingeliger Digitalkameras, die zur vorzeitigen Abschaltung neigen, obwohl die Akkus noch so gut wie voll sind.

Die mit SMD-Komponenten vorbestückte Platine des HET 20 kommt mit einer pfiffig ausgedachten Sollbruchstelle zwischen Basis- und Bedienteil, wodurch das Bedienteil entweder liegend oder stehend montiert werden kann. Das Durchbrechen der Platine ist trotz der Sollbruchstelle nichts für sanfte Gemüter, so dass diese Grundsatzentscheidung idealerweise vor dem Anheizen des Lötkolbens getroffen werden sollte. Ist die Platine erst einmal vollständig bestückt, kann zur Not aber immer noch ein Dremel sicher in der Rille geführt werden, um die Trennung nachträglich ohne mechanische Gewalt durchzuführen.

Die nachfolgenden Bilder zeigen den Aufbau in beiden möglichen Varianten, einmal liegend und betriebsfertig eingebaut in ein Eurokarten-Alugehäuse (mit abweichendem Kühlkörper) und einmal stehend (in der herstellerseitig vorgesehenen Bestückung) für den späteren Einbau in ein Tischgehäuse.

Siehe auch:
HET 20 (Teil 2)