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L'Esr è un parametro molto importante e direi spesso sottovalutato anche in questo campo.

Analogamente a quanto visto coi condensatori è spesso indice di invecchiamento e di esaurimento dell'elettrolita (se presente) o comunque della chimica interna che sta perdendo le caratteristiche desiderate.

Ragionando invece tra batterie non guaste ci puo aiutare a distinguere le batterie piu performanti da quelle normali.

Cos'è l'esr e perchè è cosi importante ?

In italiano ed in elettrotecnica si chiama "resistenza serie" .

In un componente ideale sarebbe pari a zero ma ovviamente nel caso di una batteria/pila reale avrà un valore misurabile.

Si può ben capire che tanto più è bassa questa resistenza tanto meno la tensione subirà variazioni al variare della corrente erogata.

Bisogna notare che le batterie di solito vengono collegate in serie tra loro per raggiungere la tensione desiderata.

Cosi facendo gli esr di ciascun elemento della batteria si vanno a sommare tra loro e l'elememto peggiore (quello con esr piu elevato)condiziona ,in peggio, le caratteristiche totali della batteria.

Valutando correttamente l'Esr si puo limitare questa problematica preventivamente.

Dalla teoria alla pratica

Facciamo ora una ipotesi quasi reale : Siamo alle prese ad esempio con una dozzina di batterie Ni-MiH AA.

Le batterie in nostro possesso non sono tutte uguali purtroppo ( marca , età ,tipo di utilizzo) e abbiamo il sospetto che alcune siano a fine vita mentre altre invece sembrano ancora in ottimo stato.

Abbiamo una cerimonia stasera cui siamo stati invitati a fare foto dai festeggiati e dato che si svolge in interno il flash dovrà funzionare perfettamente.

Quindi abbiamo caricate le batterie tutte come al solito in un caricabatterie commerciale (purtroppo) e ora ci piacerebbe sapere quale siano le migliori da utilizzare,ci spiacerebbe fare brutta figura.

Misurandole col tester sono tutte superiori a 1,3 - 1.35 V. Questa misura non ci ha fatto capire gran che.

La prova di capacita richiede molto tempo e uno strumento specifico.

Se si potesse misurare L'ESR con uno strumento adatto in poco tempo avremmo qualche certezza in piu.

Come fare?

Che strumento utilizzare

Esistono strumenti appositi per misurare l'Esr e per batterie di grande capacita i centesimi di Ohm non sono affatto sufficenti.

Per un uso dilettantistico su batterie e pile di uso comune invece il solito - "ATMEGA328 M328 Transistor Tester Diodo Resistenza Capacità ESR" - si è mostrato all'altezza della situazione.

Occorre però procurarsi un condensatore (in polipropilene metallizzato low esr) 10uF circa da mettere in serie ad uno dei Puntali per evitare che la tensione della batteria possa danneggiare le porte del microcontrollore e contemporaneamente ingannare il sw che crederà di misurare un condensatore.

Quindi si deve operare nel seguente modo :

-Presisporre il collegamento come da circuito riportato sotto ( i pin 1 e 3 sono riferiti alla numerazione dello strumento).
-Collegare i puntali in corto tra di loro e accendere lo strumento.
-Quando lo strumento avrà visualizzato la schermata relativa alla misura del condensatore (come nella foto sottostante )si possono aprire i puntali e cominciare le misure di pile è o batterie.
-Il valore di capacità viene visualizzato ma non è significativo mentre il valore di Esr è quello che ci interessa.
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Mi raccomando se tenete allo strumentino non scordatevi il condensatore in serie ai puntali!!! >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
Foto strumento con misura in corso.

NiEsr20210117.jpg

Ecco lo schema del circuito di misura.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Vediamo alcune misure e relativi risultati

Ho indicato la misura di tensione a vuoto e la misura di Esr

Batterie AA Stilo:
-Pila Duracell AA alcalina carica V 1.52 Esr 0.11 Ohm
-Pila Varta Industrial AA usata Esr V 1.50 Esr 0.28 Ohm
-Batteria Eneloop bianca AA carica V 1.34 Esr 0.10 Ohm
-Batteria Eneloop Pro AA carica, vecchia e sfruttata V 1.35 Esr 2.5 Ohm

Batterie AAA Stilo:
-Pila Sony AAA alcalina carica V 1.56 Esr 0.45 Ohm
-Batteria Eneloop carica AAA V 1.33 Esr 0.12 Ohm

Dai Valori ottenuti è facile capire per che utilizzo destinare le diverse tipologie di pile/batterie.
Nei dispositivi più energivori per esempio Flasch, Torce e molti giocattoli (specialmente quelli motorizzati) si potranno usare solo quelle con Esr inferiore a 0.15 Ohm.
Al contrario in orologi e termometri lcd e molti strumenti a basso consumo si potranno reimpiegare anche quelle con esr superiore a 1 Ohm senza alcun problema.

Vediamo ora le batteria al litio tipo Cr 2032 Cr 2430 e simili.
-Batteria Nuova Cr 2430 V 3.2 Esr 4 Ohm
-Batteria Nuova Cr 2032 V 3.2 esr 9 Ohm
-Batteria esaurita Cr 2032 V 3.0 Esr 45 Ohm

Consultando le specifiche del costruttore ad esempio la Cr 2032 viene data con resistenza interna iniziale circa 10 Ohm. A fine scarica il parametro esr sale bruscamente con "ginocchio" a circa 30 Ohm.
Anche questo conferma la buona pratica di non misurare solo la tensione a vuoto.
Vedi Pdf - https://data.energizer.com/pdfs/cr2032.pdf

Naturalmente ogni tipo di batteria può essere misurata e dato che molte non sono protette da cortocircuito occorre prestare sempre molta attenzione e "collegare sempre il cervello" prima di agire in modo sbagliato e pericoloso.

Conclusioni

In questo articoletto ho cercato di indicare un modo relativamente economico e rapido per valutare l' Esr di pile e batterie di uso comune. Lo strumentino utilizzato è molto versatile e decisamente preciso in rapporto al suo costo davvero contenuto. Spero di avervi incuriosito sulle sue possibilità.