Администрирование Железо Выбор аккумулятора для смартфона Sat, October 21 2017  

Поделиться

нашли опечатку?

Пожалуйста, сообщите об этом - просто выделите ошибочное слово или фразу и нажмите Shift Enter.


Выбор аккумулятора для смартфона Печать
Добавил(а) microsin   

Когда телефон Samsung Galaxy Note GT-N7000 честно проработал 2 с лишним года, встал вопрос о замене в нем аккумулятора. Одной зарядки теперь едва хватало на сутки, а если берешь его с собой в поездку, то нужно было экономить батарею, и всегда брать с собой зарядное устройство.

При выборе аккумулятора сразу возникло много вопросов. Как выбрать батарейку, и при этом не нарваться на подделку? Как при этом не переплатить лишние деньги? И еще мне было очень интересно, чем фирменная батарейка отличается от китайской. Ценой - это понятно, но что внутри, и насколько при этом отличается качество?

Сразу скажу - покупка аккумулятора похожа на игру в лотерею. Цель этой статьи - увеличить Ваши шансы вытянуть выигрышный билет.

Для измерения действительной емкости был собран простейший стенд на основе Arduino Nano. Сначала я полностью заряжал батарею (в телефоне), а потом подключал к батарею к стенду, где она разряжалась через резистор 14.4 ома (6 последовательно включенных резистора сопротивлением 2.4 ом каждый). Ниже приведена схема стенда и его модель, созданные в системе проектирования Fritzing [1].

discharge stand schem

discharge stand bb

А вот так стенд выглядит в собранном виде:

discharge stand photo

Принцип измерения емкости аккумулятора прост. Последовательно включенные резисторы R2..R6 и R7 работают не только как нагрузка для аккумулятора, но и еще как делитель напряжения 1/6. С резистора R7 снимается напряжение и подается на канал АЦП A0 платы Arduino. Поскольку напряжение на аккумуляторе меняется в пределах от 4.2 до 2.5 вольт, то на вход АЦП приходит напряжение от 0.7 до 0.41 вольта, поэтому АЦП переключено на внутренний источник опорного напряжения 1.1V. Напряжение на батарее в вольтах вычисляется по формуле:

U = (6 * (1.1 * adcraw)) / 1024;

где adcraw это значение, считанное из регистров АЦП. Ток через батарею в амперах вычисляется по формуле:

I = (U / 6) / 2.4;

Емкость батареи в ампер/часах считается как накапливаемый с каждой секундой интеграл, пока батарея не разрядится полностью. Т. е. при запуске разряда счетчик емкости батареи обнуляется, и каждую секунду к нему прибавляется текущее значение тока через батарею в амперах, поделенное на 3600 секунд (в часу 60 минут, в минуте 60 секунд, итого в часе 3600 секунд). В момент окончания разряда в счетчике оказывается емкость батареи.

Начало заряда определяется по подключению батареи (скачку тока от нуля до значения выше 50 мА), а окончание заряда по срабатыванию защиты от перезаряда [2] (при этом ток через батарею падает до нуля).

Светодиод используется только для индикации процесса работы скетча. В режиме ожидания подключения батареи он дает короткие ежесекундные вспышки, а когда батарея подключена и начинает разряжаться, то скважность мигания меняется на равномерную (время включения светодиода равно времени выключения и равно 500 мс).

/*
  Программа-скетч, которая измеряет время полного разряда аккумулятора.
  Использовалась для тестирования аккумуляторов смартфона Samsung Galaxy
  GT-N7000. Аккумулятор разряжался током порядка 250 мА (через резистор
  14.4 Ом, состоящий из цепочки 6 резисторов по 2.4 Ом) из полностью
  заряженного состояния до полностью разряженного.
 
           2.4       2.4      2.4      2.4      2.4      2.4
  GND ----[   ]--x--[   ]----[   ]----[   ]----[   ]----[   ]----< --- 3.7V
                 |
                ADC 
 
  Начало заряда определялось по возрастанию напряжения на части резистора
  нагрузки.
 
  Окончание разряда определялось по пропаданию напряжения на этом же
  резисторе, потому что при полном разряде в аккумуляторе срабатывала
  встроенная защита от переразряда.
*/
 
//Счетчик секунд с момента начала разряда
unsigned long seconds;
//Напряжение, ток, емкость батареи.
float U, I, capacity;
 
void setup()
{
  pinMode(13, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  analogReference(INTERNAL);  //опорное напряжение для ADC 1.1V
  Serial.print("[Программа тестирования емкости Li-Ion аккумулятора]");
}
 
//Подпрограмма считывает АЦП и по его значению вычисляет:
// U напряжение батареи
// I ток батареи
void readUI (void)
{
  int adcraw;
 
  adcraw = analogRead(A0);
  // У нас 6 последовательно соединенных резисторов, и arcraw
  // считывается с одного из них. Опорное 1.1V, ему соответствует
  // 1024 отсчета.
  U = (6 * (1.1 * adcraw)) / 1024;
  // Ток вычисляется по закону Ома: I = U / R
  I = (U / 6) / 2.4;
}
 
void loop()
{
  Serial.print("\r\nПодключите батарею...");
  //Ждем подключения батареи (начала разряда):
  do
  {
    digitalWrite(13, HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(13, LOW);
    delay(900);
    readUI();
  }
  while (I < 0.05);
  Serial.println("\r\nРазряд начался");
  //Ждем окончания разряда:
  seconds = 0;
  capacity = 0;
  while(true)
  {
    digitalWrite(13, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(13, LOW);
    delay(500);
    seconds++;
    readUI();
    capacity += (I / 3600);
    if (I < 0.05)
    {
      Serial.print("\r\nI < 0.05A");
      break;
    }
    if (U < 2.5)
    {
      Serial.print("\r\nU < 2.5V");
      break;
    }
    Serial.print("\rПрошло ");
    Serial.print(seconds, DEC);
    Serial.print(" секунд, U=");
    Serial.print(U, 2);
    Serial.print("V I=");
    Serial.print(I, 3);
    Serial.print("A емкость=");
    Serial.print(capacity, 4);
    Serial.print("A/ч");
  }
  Serial.print("\r\nБатарея разряжена");
}

Пример вывода программы в консоль:

discharge console

На стенде батарейка разряжается практически в "ноль", потому что уровень разряда ограничен только защитой в контроллере батареи. В реальных условиях эксплуатации (в телефоне, смартфоне) обычно максимально возможная глубина разряда батареи меньше на 15..25%.

[Моя старая батарейка, 2500 мА/ч]

На мою старую батарейку, пока она была свежая, мне было грех жаловаться. Уж и не помню точно, сколько времени она держала заряд, но мне на сутки с лишним даже при довольно активном использовании хватало с запасом. К окончанию своего срока эксплуатации измеренная емкость старушки была всего лишь около 800 мА/ч, и заряжать её приходилось каждый день.

original front original back

Старая батарейка точно фирменная, в этом нет никаких сомнений. Дело в том, что новые телефоны, которые только что появились в продаже, обычно всегда продаются с фирменной батарейкой, и к тому же свою старую батарейку я разобрал, и поинтересовался, что в ней внутри. Разбирается фирменная батарея довольно просто - отклеивается боковой скотч, и снимаются нижняя и верхняя пластмассовые крышки на торцах батареи. Под верхней крышкой находится плата контроллера на микросхеме MP24AD [2], защищающая банку от перезаряда, переразряда и других неприятностей.

original contact cover removed

Плата контроллера:

original controller MP24AD PCB

[Что мне попалось на рынке]

Это самый натуральный фейк, несмотря на солидность упаковки и даже наличие наклеенной голограммы. Заявленная емкость 2500 мА/ч, а реальная измеренная всего лишь 608 мА/ч. Короче говоря, эта батарейка работала еще хуже, чем моя старая, которую я собрался менять, её едва-едва хватало на полдня работы.

China analog poor pack front China analog poor pack back

Внешне батарейка выглядела совсем как оригинальная, так что заподозрить обман довольно трудно. Для того, чтобы заметить проблемы, нужно её установить в телефон и внимательно приглядеться к корпусу. Во-первых, в отличие от оригинальной батареи Samsung, на корпусе этой подделки нет даты изготовления батареи. На упаковке Вы также не найдете даты изготовления - признак, что батарея явный фейк. Во-вторых, корпус батареи имеет вмятины. Обратите внимание - это хорошо видно на фото ниже. В-третьих, размер корпуса батареи оказался короче на миллиметр, чем стандартный. Мне пришлось вырезать из пластиковой карты вкладыш, чтобы батарея не вываливалась и надежно прилегала к контактам:

China analog poor in use

Когда я разобрал батарею, то стало понятно, откуда вмятины, и отчасти стала ясна причина малой емкости.

China analog poor inside

Как Вы видите, энергоноситель имеет уменьшенные габариты. Заводская маркировка энергоячейки совершенно невнятная, нет ни емкости, ни даты изготовления.

Все пустое пространство залито эластичной пластмассой, похожей на твердую резину. Этим объясняются вмятины на корпусе. Маленькая банка никак не может давать полной заявленной емкости, и скорее всего это просто некондиция - отбраковка производства.

К сожалению, контроллер тоже был залит пластиком, и я не сразу понял, что его можно легко отслоить феном. Поэтому плату контроллера по неопытности я полностью разломал. Там была применена микросхема контроллера защиты Li-Ion батарей S-8205A/B [3]. Кстати, контроллер был очень похож на контроллер батареи Tiger Energy (см. далее).

Такую батарейку точно покупать не стоит!

China analog good pack front China analog good pack back

Емкость ниже заявленной, но что Вы хотели за 400 рублей? Получайте 2070 мА/ч вместо 2500 мА/ч:

discharge console china analog good

Tiger Energy пытается почему-то во всем подражать Infinity, но упаковка у Infinity выглядит более качественно. За эту батарейку часто просят 500 рублей, но можно сторговаться и за 400.

Tiger Energy pack front Tiger Energy pack back

На батарейке написано 2700 мА/ч, но на самом деле вытягивает она только 2037 мА/ч.

discharge console tiger

Под желтой наклейкой скрывается батарея с заводской маркировкой 2500 мА/ч. На маркировке также проставлена дата изготовления ячейки (январь 2014 года). Возможно, батарея потеряла часть своей емкости из-за долгого хранения на складе, но все равно она никак не может быть на 2700 мА/ч просто физически:

Tiger Energy inside

Контроллер KLX-PACi9000 был по китайской традиции залит черным эластичным пластиком, но мне удалось его удачно отслоить с помощью фена:

KLX PACi9000

На плате контроллера хорошо видна микросхема защиты Li-Ion батарей FS8205A [3].

Упаковка качественная, на отделку и голограммы не поскупились. На рынке её рекламировали как самый лучший вариант ("долго держит!").

Infinity Energy pack front Infinity Energy pack back

К сожалению, даты изготовления не упаковке и копусе батареи я не нашел.

infinity front infinity back

После испытаний оказалось, что реальная емкость 2417 мА/ч почти совпадает с заявленной 2550 мА/ч. Это самая лучшая батарея из всех, что я протестировал.

discharge console infinity

Вполне достойная по качеству и цене батарейка.

[Советы при покупке аккумулятора]

Многое из всего этого чисто мое ИМХО, так что не претендую на то, что во всем прав.

1. Не бывает в продаже фирменных батареек на замену. Поэтому даже не ищите фирменную батарейку, все равно не найдете, или Вам подсунут вместо неё ту же китайскую, но втридорога. Если продавец клянется, что батарейка фирменная, то сразу уходите.

2. Покупать батарейку лучше всего на радиорынке, где продавцов много и есть выбор и по цене, и по качеству. Не покупайте в Интернет-магазинах, потому что у Вас не будет возможности проверить, что покупаете именно то, что нужно, и к тому же придется доплатить за доставку. Исключение может быть для Интернет-магазина только в том случае, если Вы точно уверены в репутации магазина, и знаете что именно Вам надо купить.

3. Ищите продавца, у которого есть несколько вариантов батареек для Вашего телефона. Честный и знающий продавец сразу скажет, какая батарейка лучше, и насколько она лучше. Обычно у такого продавца витрина завалена аккумуляторами самого разного вида и размера, и более-менее нормальные цены.

4. Прежде чем покупать батарейку, попросите её достать из упаковки, попробуйте как она работает в Вашем телефоне. Li-Ion батареи должны храниться в полузаряженном состоянии, поэтому Ваш смартфон должен сразу заработать, и показать примерно половину заряда. Если телефон не включается, или показывает заряд около нуля, то не покупайте, лучше попробуйте найти другой вариант батареи.

5. Внимательно осмотрите корпус батарейки. Не должно быть вздутий и провалов на корпусе, бока батарейки должны быть ровные и гладкие, на ощупь корпус батарейки не должен проминаться при нажатии. Провалы или вмятины в на корпусе батарейки могут быть, если батарейка полуфейковая - в неё встроен дешевый, малоемкий энергоноситель. Такая батарейка имеет емкость намного меньше, чем нормальная, и долго держать заряд не будет.

6. На корпусе батареи должна быть отштампована дата изготовления. Если её нет, есть повод задуматься. И само собой, батарея не должна быть сильно просрочена - желательно не больше года.

7. Батарейка должна легко устанавливаться на свое посадочное место, надежно фиксироваться и не болтаться. Обратите внимание, как контакты подходят и пружинят при установке батареи. На некачественной китайской батарее контакты подсоединялись ненадежно - из-за того, что были слишком утоплены в корпус, и батарея по длине была на полмиллиметра короче.

[Ссылки]

1. Fritzing: как перестать бояться электроники (болгарка для новичка).
2. Микросхема защиты аккумулятора MP24AD.
3. S-8205A/B Series BATTERY PROTECTION IC site:sii-ic.com.
4. 150214smartfone-accum.zip - даташиты, фотографии, исходный код скетча Arduino для стенда.

 

Комментарии  

 
0 #1 Николай 21.05.2017 13:24
4. Прежде чем покупать батарейку, попросите её достать из упаковки, попробуйте как она работает в Вашем телефоне - этот совет конечно удобен для покупателя, но что-то мне кажется, что продавец не захочет вскрывать упаковку и давать пробовать, пока покупатель не купит аккумулятор.

microsin: не спорю, для продавца это не очень удобно. Однако уверен, что для тех продавцов, кто спокоен за качество своего товара, выполнить это требование не составит проблемы.
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Top of Page