如果我措辞奇怪,我很抱歉。我使用的是3.7V电池,如果电池电压过低,我的微控制器会监视电压并进入睡眠状态。问题是,如果我断开连接并用万用表检查,它读取的电压将低于电池显示的电压。例如,当我的万用表读取3.8V断开的电池时,我的微控制器将读取3.65V。我的微控制器读数错误吗?还是应该将我的微控制器读取的负载电压视为实际电压?
如果我措辞奇怪,我很抱歉。我使用的是3.7V电池,如果电池电压过低,我的微控制器会监视电压并进入睡眠状态。问题是,如果我断开连接并用万用表检查,它读取的电压将低于电池显示的电压。例如,当我的万用表读取3.8V断开的电池时,我的微控制器将读取3.65V。我的微控制器读数错误吗?还是应该将我的微控制器读取的负载电压视为实际电压?
Answers:
您看到的效果称为内部电阻:
可以将作为线性电路的实用电源表示为与阻抗串联的理想电压源。该阻抗称为源的内部电阻。
简而言之,电池不是理想的电压源。典型的电池(即非理想电压源)如下所示:
您要测量的是端子A和B之间的电压。根据欧姆定律:
当没有电路时,您可以想象电压表的内部串联电阻扮演的角色。但是,与(通常是几分之一欧姆)相比,通常太大(数十或数百兆欧),以致趋于1,因此可以测量开路电压趋向于电池内部的(真)电压。
当存在是与等效串联电阻的闭合电路,你就可以看到,测得的电压按比例下降到,根据上面的公式。
因此,电压降是真实的-测得的电压就是负载得到的电压。它从电池汲取的电流越大,获得的电压就越低。
电池打开时,您正在测量电池的开路电压。当电池在系统中时,它是负载下的闭合电池电压。您正在通过电池的内部阻抗降低一些电压,因为在进行测量时,系统会消耗电流(因此,端子上的电压确实更低)。因此,MCU和万用表的测量都是正确的,区别在于万用表的负载大于1Mohm,而MCU的负载要低得多(因为可能至少消耗了mAs的功率)。
可能还会有其他作用。电池确实表现出恢复现象,如果在空载状态下将电池留空,则一段时间后一些电压将恢复。
实际上,电池在加载时会降低电压。 其他所有事情也是如此。
罪魁祸首是欧姆定律,E = IR,其中任何导体上的电压降都与其汲取的安培数成正比。
电池的下垂部分是化学的,但部分只是内部组件的欧姆定律。
假设您有一个疯狂的游戏平台,带有4个并行的视频卡,则在游戏时该组合的功率为1000瓦。但是它只是坐在Windows主屏幕上,仅消耗100瓦。电源线的电压为20A @ 5V,并且下降了0.01伏,因此卡的电压为4.99伏。(导线为2000西门子== 1/2000欧姆。)
在这种轻负载下,交流电源效率低下且功率因数很差,因此会从120V电源上消耗240VA或2安培的电流。回到面板的分支电路布线下降了0.4伏。电导为5 Siemens == 1/5 ohm。
现在,您可以启动最苛刻的游戏。在5V电压下拉200A电流,仅PC布线内部的电阻损耗就跃升至0.1伏。因此,卡的电压为4.90伏。那是一滴水。
同时,电源从交流电源汲取10A(1200VA)。接线电压降可预测地增加到2.0伏,因此电源上的电压为118V。开关电源很可能会拉出更多电流来补偿,否则其输出电压也会下降。
安全地上没有电流汲取,因此不会下降。从地面测量,中性点为1伏,热点为119伏。我们可以使用它来确认正确的接线。就像扭矩扳手上的指针杆一样,它不会弯曲。
当然,类似的滴滴一直在回到发电厂。在那里,由于发电机的内部电阻,也由于涡轮功率,增加的负载(以安培为单位)会使电压骤降。VA = W。如果A增加超出规格,则V必须按比例减小,这样W才能保持在涡轮机的能力范围内。不允许使涡轮机停转和减速,因为这是交流电源,必须保持同步。
所有电池在卸载时都具有记忆效应,因此在短暂的突发负载后它们会缓慢恢复到先前的电压附近。由于ESR * I =ΔV的负载,电压也会瞬间下降。
因此,必须同时进行两次测量,以检查校准是否有错误,并考虑为防止睡眠,唤醒循环而需要的磁滞阈值的数量。
取决于加载后的“空载”泄漏电流,记忆效应时间常数可以为数分钟至数分钟。
由于可能会针对给定单元(ΔV= ESR * V / Rload + t / ESR * C2)计算出这些综合效应,因此通常会降低截止电压以捕获存储在存储电容C2中的电荷返回安全Vmin阈值。电池快速老化发生的时间少于其Vmin阈值。
查看电池数据表以了解详细信息。
尽管所有其他答案都很不错,并且可以告诉我我也要告诉你的内容(有负载时电池电压实际上会降低),但我想补充一点:
出现电压下降的原因是“内部电阻”。我要提到的是,内部电阻的模型只是一个模型,它在对电压源的属性进行建模时效果很好,而同时又很容易计算。
实际上,它更加复杂。电流必须通过的电池内部组件的电阻(我故意不将其称为“内部电阻”,因为这是上述模型中的术语)起作用,但这不是唯一的作用。在大多数电池中,会发生化学反应,从而在某些边界层分离电荷。该化学反应遵循统计物理定律。当(化学平衡到达了。电荷的分离会产生您可以测量的电压,并且该电压是化学平衡的一个因素(电压越高,产生一对新的分离电荷的分离越少)。现在,当您连接负载时,会以固定的间隔(因为有电流)带走电荷。如果系统现在达到平衡状态,则分离的电荷和电压的数量将会减少(因为必须创建更多的电荷)。
电池电压通常不会因为连接负载而下降。但是测得的电压确实会下降
这是您对电压测量的了解
电压表使用电阻很高的电阻。理想情况下,它是无限的。电压表测量该电阻两端的电压。
因此,当您将电池连接到电压表时,电池的内部电阻与电压表的电阻相比并不重要。因此,大多数电压降发生在电压表的电阻两端,而不是电池的内部电阻两端。因此,您可以测量正确的电压。
但是,您的微控制器的电阻可能不会太大。如果电池的内部电阻为1毫欧,并且电压表使用24000欧姆的电阻,则可能会出现此错误。