Pomiary impulsowe Rw – ESP32 (notatka)

Pomiary impulsowe rezystancji wewnętrznej (Rw) — ESP32

Krótki impuls prądowy, szybki pomiar ΔU i ΔI • wersja do zachowania

Pytanie użytkownika

Zaintrygowałeś mnie tym pomiarem, szybkim pomiarem, dużym prądem. Przez jedną milisekundę, używając ESP32. Jaki to byłby impuls, gdybyśmy chcieli na jednym kroku po prostu pomierzyć i wyłączyć, to znaczy się tak, no to jeszcze chyba szybkość MOSFET-u musiała być chyba, co? Ale jaką praktycznie prędkość moglibyśmy uzyskać na takim tym urządzeniu, co ja zrobiłem, tylko moglibyśmy na chwilę przeprogramować. Milisekunda, czy mikrosekunda, bo ile to, 80 MHz, no ale tak, to nie jest chyba, że, no o co mi powiesz na ten temat, jakbyśmy spróbowali zrobić z takim właśnie szybkim, krótkim impulsem prądowym, pomiar i puszczamy. Czy to coś da w ogóle?

Odpowiedź

To ma sens — „strzał” prądowy i pomiar skoku napięcia ΔU daje dobrą ocenę rezystancji wewnętrznej:

R_{w} \approx \frac{ΔU}{ΔI}, ΔI \approx \frac{{ΔV}_{shunt}}{R_{shunt}}

Klucz: czas na tyle krótki, by uchwycić głównie składową ohmiczną, i tor pomiarowy, który to potrafi zarejestrować.

Co realnie zrobisz na ESP32

1) Szerokość impulsu

ESP32 wygeneruje impuls w zakresie µs, ale wbudowany ADC ogranicza dokładny pomiar.
Bez zewn. ADC celuj w 0,5–5 ms na sensowne próbkowanie.
Zewn. SAR ADC 500 kS/s–1 MS/s zejdziesz do 50–200 µs.

2) MOSFET i bramka

Szybkie zbocza ⇒ potrzebny driver bramki (TC4420/MIC4427/UCC27511).
Dobierz MOSFET o niskim R_DS(on) i odpowiednim prądzie impulsowym.

3) Pomiar prądu (ΔI)

Shunt niskoomowy (np. 10 mΩ), połączenia Kelvina.
Wzmacniacz odporny na transjenty, np. INA240.
ΔI = V_shunt / R_shunt.

4) Pomiar napięcia ogniwa (ΔU)

Pomiary różnicowe / buforowane, blisko ogniwa.
Filtr wejściowy RC ~ 1 kΩ / 1 nF (ucina szpilki HF).

5) ADC i próbkowanie

ESP32 ADC + I2S ~200–400 kS/s (okno 0,5–5 ms).
Zewn. SAR 12–16 bit 500 kS/s–1 MS/s (okno 50–200 µs).
Dobrze mieć 2 kanały (U ogniwa i Vshunt) blisko jednoczesne.

6) Sekwencja pomiaru

Zbierz U₀ (bez obciążenia).
Włącz MOSFET, odczekaj 50–100 µs.
Zbierz U_obc i V_shunt.
Wyłącz MOSFET.
Oblicz R_w = (U₀ − U_obc)/(V_shunt/R_shunt).
Powtórz 5–10× i uśrednij (mediana).

Czy krótki impuls „coś daje”?

Tak. Pierwsze dziesiątki–setki mikrosekund to głównie składowa ohmiczna. Dłuższy impuls (ms) dokłada polaryzację elektrochemiczną i dyfuzję, zawyżając wynik efektywnej „rezystancji”.

Bezpieczeństwo i stabilność

Ogranicz prąd (rezystor, elektroniczne obciążenie, ustawienia impulsu).
Krótkie przewody, solidne styki, pomiar 4-przewodowy (Kelvin).

Warianty polecane

A. Tanie/ szybkie — impuls ~1 ms, shunt 10 mΩ + INA240×50, ADC ESP32 (I2S).
B. Prawie „profi” — SAR ADC ~1 MS/s, impuls 50–200 µs, bardzo powtarzalny wynik.

Notatka: powyższe praktyki ograniczają rozładowanie ogniwa podczas pomiaru i pozwalają estymować Rw z dobrej jakości danych.