Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messreihe Innenwiderstand


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von Friedrich B. (friwiba)


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Ich möchte den Innenwiderstand einer AA Batterie messen. Laut Datenblatt 
(http://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf) hat Sie einen Innenwiderstand 
von 150 - 300mOhm.
Ich komme jedoch auf 3,65 Ohm
Ich bin wie folgt vorgegangen: Messung von Klemmenspannung und 
Stromstärke bei folgenden Widerständen: 4870, 588, 330, 165, 56, 21, 10, 
6 und 1,8 Ohm. Lineare Regression, dann Berechnung des Innenwiderstandes 
nach DeltaU/DeltaI.
Mein Ergebnis liegt ja nun eine ganze Größenordnung von der Angabe des 
Herstellers entfernt.

Hier: Beitrag "Re: Innenwiderstand Mignon (AA) bestimmen" wird der 
Punkt angesprochen, dass bestimmte Messzeiten eingehalten werden sollen. 
Ich habe beobachtet, dass Strom und Spannung bei den niedrigen 
Widerständen innerhalb weniger Sekunden fortwährend abgefielen.

Hat jemand eine Idee, wo der Fehler liegt?

Danke für Eure Ideen.

von Werner H. (werner45)


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Der Fehler liegt entweder an schlechten Kontakten zu den Polen - oder 
bei guten Kontakten an der Batterie selbst.

Die 300 mOhm sind außerden reine Parteipropaganda.

Gruß   -   Werner

von Helmut S. (helmuts)


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Ich sehe mit deiner Gerade
Ri = 0,24V/0,41A = 0,59Ohm

Ganz links bis 120mA
Ri = 0,05V/120mA = 0,42Ohm

von Jörg R. (solar77)


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Ist die Batterie frisch? Sie hat auch am Anfang der Messung unter 1,5 
Volt.

Werner H. schrieb:
> Der Fehler liegt entweder an schlechten Kontakten zu den Polen

Das könnte ein Grund sein. Bei den kleinen Widerständen würde ich eine 
4-Pol Messung machen.

: Bearbeitet durch User
von Friedrich B. (friwiba)


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Danke! Schlicht ein banaler Rechenfehler von mir. nicht 1,5 V / 0,41 A 
sondern 0,25 V /0,41 A=0,6 Ohm. Somit nicht mehr so weit von der 
Herstellerangabe entfernt.

von Mr. Mist (Gast)


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Die Klemmenspannung zu messen gelingt wohl.
Aber wieviel "Spannungsabfall" fordert dein Amperemeter ein? Es stehen 
schliesslich nur <1.5V zur Verfügung...

Bitte ein Foto von der Messanordnung und die genaue Angabe von Marke u. 
Modell der Messgeräte.

von Friedrich B. (friwiba)


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Mr. Mist schrieb:
> Die Klemmenspannung zu messen gelingt wohl.
> Aber wieviel "Spannungsabfall" fordert dein Amperemeter ein? Es stehen
> schliesslich nur <1.5V zur Verfügung...
>
> Bitte ein Foto von der Messanordnung und die genaue Angabe von Marke u.
> Modell der Messgeräte.

Anbei die Messanordnung. Das Messgerät ist ein bescheidenes MM 7700, hat 
vor 2-3 Jahren ca. 50€ in einem Baumarkt gekostet...
Die Klemmenspannung habe mit Fühlern an den Batteriepolen gemessen. Da 
ich nur ein Messgerät habe, habe ich Spannung und Strom nicht zeitgleich 
messen können.

von Peter M. (r2d3)


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Friedrich B. schrieb:
> Danke! Schlicht ein banaler Rechenfehler von mir. nicht 1,5 V / 0,41 A
> sondern 0,25 V /0,41 A=0,6 Ohm. Somit nicht mehr so weit von der
> Herstellerangabe entfernt.

Da gibt es gar nichts mehr zu rechnen.
Die Regression liefert Dir schon das Ergebnis, nämlich -0,6046E-4.

Diesen Koeffizienten hast Du ignoriert, weil ja nicht sein kann, was 
nicht sein darf...
Da Du aber offensichtlich gegen mA und nicht gegen A regressiert hast, 
ist alles richtig. Du musst nur noch die Einheiten richtig 
dranschreiben.

Der Koeffizient steht bei Dir für V pro mA, x ist in mA notiert.

y= [-6,046E-4]V/mA *x + 1,5V
 = -6,046E-4 V/(1/1000A) *x + 1,5V
 = -0,6046 V/A * x +1,5V

Du hast eine Veränderung von ca -0,6V pro A Strom.
Der Betrag der Geradensteigung ist Dein Innenwiderstand, also 0,6V/A=0,6 
Ohm.

Interessant wäre es, wenn Du auch mal höhere Ströme ziehen würdest. Ich 
würde schon bis 1,5A gehen, aber dafür bräuchtest Du dann schon einen 
leistungsfähigen Widerstand, oder mehrere einzelne, entsprechend 
verschaltet.

Wenn Du ein zweites Messgerät hättest, könntest Du auch schön den 
Stromshunt im ersten Messgerät durchmessen und dann Deine Messung um den 
Spannungsabfall am Shunt Deines Multimeters bereinigen.

Manches hochwertige 6,5-stellige Multimeter hat vergleichsweise 
"hochohmige" Shunts, z.B. das 34401A mit 0,1 Ohm im 3A-Messbereich.

Bei den Handmultimetern sieht es besser aus:

Mein uraltes Conrad GS6510 hat 0,025 Ohm, das VC170 0,027 Ohm, das UT61D 
hat 0,025 Ohm(Handbuch), das UT61E 0,037 Ohm, das Fluke 87V 0,03 
Ohm(Handbuch).

Wenn es geht, kaufe Dein zweites Multimeter irgendwann mal, aber bitte 
nicht im Baumarkt. Ich gucke mir immer gerne an, was die so verkaufen, 
aber das Preis/Leistungsverhältnis ist grottenschlecht!

: Bearbeitet durch User
von Mr. Mist (Gast)


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> Da
> ich nur ein Messgerät habe, habe ich Spannung und Strom nicht zeitgleich
> messen können.

MÖÖÖP!
Somit verrechnest du Werte zusammen, welche aus zwei verschiedenen 
Messanordnungen erhoben wurden.

BEHAUPTUNG: wegen dem unbekannten Innenwiderstand (Spannungsabfall) des 
Amperemeters, hast du leicht zu niedrige Stromwerte aufgenommen. Das 
dürfte der Grund sein warum etwas höhere Werte f. Ri ggü. (beschönigte) 
Werksangaben rauskommen.

MÖGLICHERWEISE bist du besser dran, wenn du nebst den variablen 
Lastwiderstände Rl, IMMER ein eigener Stromshunt Rs in Serie setzt und 
mit dem Voltmeter sein Spannungsabfall misst. (ansttelle deines 
Amperemeters) Den Stromwert rechnest Du dann.
Rs wählst du kleiner 10% vom niederohmigsten Rl.

MÖGLICHERWEISE lohnt es auch, die Lastwiderstände auszumessen, anstelle 
den Farbringwerte ohne Einbezug der Toleranz zu vertrauen.
3 Digits genügen schon, für Werte kleiner 50 Ohm mit deinem DMM aber 
ungenügend zuverlässig zu messen sein.

SICHER sind die Kontaktübergänge deines Steckbrettes auch nicht 
vertrauenswürdig f. diese Messanordnung. Löte die Verbindungen doch, 
oder nimm zumindest schraubbare Lüsterklemmen.
Ach was: nutze doch die Bananenbuchsen am Rande des Steckbrettes und 
schraube Widerstände + Anschlussdräte da unter. So kannst auch die 
Prüfklemmen weglassen und die Messtrippen gleich einstecken.

Man kann auch mit einfachen Mittel etwas Aufwand treiben, um 
zuverlässigere Messergebnisse zu erzielen.

von Friedrich B. (friwiba)


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Dank an Peter M. und Mr. Mist, eure Beiträge haben mein Verständnis 
vorangebracht.

Ja, ein zweites Multimeter muss jetzt her, ein Gscheites… Meines ist 
doch begrenzt, im Handbuch wird der Innenwiderstand nicht angegeben.

Ich werde die Versuche dann mit leistungsfähigen Widerständen und 
teilweise gelöteten Verbindungen wiederholen.

von Possetitjel (Gast)


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Friedrich B. schrieb:

> Ja, ein zweites Multimeter muss jetzt her,

Ja.

> ein Gscheites… Meines ist doch begrenzt, im Handbuch
> wird der Innenwiderstand nicht angegeben.

Das macht nix.

Es genuegt, wenn Du die Spannung an der Batterie (DIREKT
an der Zelle) und die Spannung am Lastwiderstand misst.

Spannung am Lastwiderstand und Lastwiderstand liefern Dir
den Laststrom; die Messung direkt an der Zelle liefert die
Spannung der Zelle (weil ueber den Spannungsmesser fast kein
Strom flieszt und die Uebergangswiderstaende keine Rolle
spielen).

Gleichzeitig messen ist sinnvoll, weil Chemie im Spiel ist
und die Werte zeitabhaengig sind.

von Jörg R. (solar77)


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Friedrich B. schrieb:
> Ich werde die Versuche dann mit leistungsfähigen Widerständen und
> teilweise gelöteten Verbindungen wiederholen.

Übergangswiderstände spielen keine Rolle wenn Du den Beitrag von 
Possetitjel umsetzt.

Possetitjel schrieb:
> Es genuegt, wenn Du die Spannung an der Batterie (DIREKT
> an der Zelle) und die Spannung am Lastwiderstand misst.
>
> Spannung am Lastwiderstand und Lastwiderstand liefern Dir
> den Laststrom; die Messung direkt an der Zelle liefert die
> Spannung der Zelle (weil ueber den Spannungsmesser fast kein
> Strom flieszt und die Uebergangswiderstaende keine Rolle
> spielen).

Die Widerstandswerte sind Dir bekannt. Mit den 2 Spannungsmessungen 
direkt an der Zelle und an dem Widerstand kannst Du alles weitere 
berechnen.

von Andreas B. (stromteam)


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Kennst Du

http://lygte-info.dk/review/batteries2012/CommonAAcomparator.php

Da haben sich Leute viel Arbeit gemacht

von Jörg R. (solar77)


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Andreas B. schrieb:
> Kennst Du
>
> http://lygte-info.dk/review/batteries2012/CommonAA...
>
> Da haben sich Leute viel Arbeit gemacht

Wow! Die Leute haben sich wirklich viel Arbeit gemacht. Hast Du so einen 
Link auch für Knopfzellen?

Hier im Forum hat sich auch mal ein User die Mühe gemacht und Daten
in tabellarischer Form gepostet. Leider weiß ich nicht mehr wie der 
Beitrag heißt.

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von Friedrich B. (friwiba)


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Auf der Suche nach meinem zweiten Multimeter tauchen Verständnisprobleme 
bei mir auf.

Bei den hochpreisigen Multimetern (Fluke, Gossen) werden vom Hersteller 
die Innenwiderstände für die Strommessung angegeben, Fluke nennt es 
Bürdenspannung, Gossen gibt den Spannungsabfall bei Endwert Messbereich 
an.

UNI-T gibt keinen Innenwiderstand an.

Peter M. schrieb:
> Mein uraltes Conrad GS6510 hat 0,025 Ohm, das VC170 0,027 Ohm, das UT61D
> hat 0,025 Ohm(Handbuch), das UT61E 0,037 Ohm, das Fluke 87V 0,03
> Ohm(Handbuch).

Wie kommst Du denn auf die Innenwiderstände für die UT 61?

Nach den Angaben der Hersteller steigt der Innenwiderstand  deutlich an, 
wenn man im mA oder µA-Bereich misst. Welchen Sinn macht denn eine 
solche Messung, wenn ich damit beträchtlich in meinen Stromkreis 
eingreife?

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von Peter M. (r2d3)


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Friedrich B. schrieb:
> Auf der Suche nach meinem zweiten Multimeter tauchen
> Verständnisprobleme
> bei mir auf.
>
> Bei den hochpreisigen Multimetern (Fluke, Gossen) werden vom Hersteller
> die Innenwiderstände für die Strommessung angegeben, Fluke nennt es
> Bürdenspannung, Gossen gibt den Spannungsabfall bei Endwert Messbereich
> an.
>
> UNI-T gibt keinen Innenwiderstand an.
>
> Peter M. schrieb:
>> Mein uraltes Conrad GS6510 hat 0,025 Ohm, das VC170 0,027 Ohm, das UT61D
>> hat 0,025 Ohm(Handbuch), das UT61E 0,037 Ohm, das Fluke 87V 0,03
>> Ohm(Handbuch).
>
> Wie kommst Du denn auf die Innenwiderstände für die UT 61?

Das UT61D besitze ich nicht, der fiese Asiavertrieb, der mich mit dem 
UT61E in der Asiavariante belieferte (wusste damals nicht, dass unter 
einem Namen zwei verschiedene Sicherheitsstandards verkauft werden), hat 
das auf seiner Webseite stehen.
Überall dort, wo nicht "Handbuch" steht, habe ich selbst gemessen.

>
> Nach den Angaben der Hersteller steigt der Innenwiderstand  deutlich an,
> wenn man im mA oder µA-Bereich misst. Welchen Sinn macht denn eine
> solche Messung, wenn ich damit beträchtlich in meinen Stromkreis
> eingreife?

Geräte mit Strömen im mA- oder µA-Bereich werden typischerweise auch mit 
ganz herkömmlichen Spannungsquellen über einem Volt betrieben.

Das bedeutet aber auch, dass die zugehörigen Stromkreise relativ 
hochohmig sind. Da machen die höherohmigen Shunts anteilig am 
Gesamtwiderstand nicht mehr viel aus.

Die kleineren Ströme brauchen höherohmigere Shunts, weil sonst an den 
Shunts zu wenig Spannung abfällt.
Alternativ könnte man die dort abfallende Spannung höher verstärken.
Das bringt irgendwann aber auch Nachteile.

Letzten Endes ist das eine Frage, wie aufwendig die kleineren 
Spannungsmessbereiche ausgelegt sind.
Ferner sollte der Shunt auch gut zu den Messbereichen passen.
Das UT61D misst ja maximal 60mV im kleinsten Spannungsmessbereich, das 
UT61E 220mV.

Es ist also wie immer, ein Optimierungsproblem.

Mit einem Edelmultimeter hat man's bequem:

Im Zweifelsfall misst man einfach die Spannung über einem sehr 
niederohmigen Shunt.
Während beim 6000-Count-Handmultimeter der Anzeigewert dann irgendwo am 
unteren Messbereichsende kratzt, kann man beim edleren Tischmultimeter 
mit 6,5 Stellen noch sinnvolle Spannungswerte ablesen, weil es höher 
auflöst und genauer ist.

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von Mr. Mist (Gast)


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> Nach den Angaben der Hersteller steigt der Innenwiderstand  deutlich an,
> wenn man im mA oder µA-Bereich misst. Welchen Sinn macht denn eine
> solche Messung, wenn ich damit beträchtlich in meinen Stromkreis
> eingreife?

Es kommt eben auf die Umstände an, die Messanordnung.
Beim messen von einzelnen Zellen stehen nun mal nur 1...wenige Volt zur 
Verfügung. Anderswo halt mehr (KFZ-Bordspannung, Netzspannung in 
Gebäude, ...)
Entsprechend muss halt überlegt werden, wie man an welche Größe 
rankommt.

Darum hier besser einen selbst definierten, der Messanordnung 
angepasster Shuntwiderstand und sein Spannungsabfall per (durchaus 
billigem) MOhm-Hochohmigem DVM messen.
(In der Hausinstallation Spannungen zu messen geht dann wieder 
zuverlässiger mit kOhm-igen analogen Drehspulmessgeräte)

DER wichtigste Merksatz in der Messtechnik lautet nun mal:
***Wer misst, misst Mist!***

Du bist mit dieser Erfahrung (Batterien messen) auf gutem, nützlichem 
Weg den zu begreifen :-) und das ist gut so!

Man kann nun mal nicht ein beliebiges Messgerät einfach blind in eine 
Schaltung halten und erwarten dass es "automagisch" das richtige 
anzeigt. Da nützt nichtmal ein sehr hoher Preis des Gerätes etwas...

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