Настоятельно рекомендуем перейти сразу к непосредственному описанию павербанков.

 

 

Вступление

Матчасть

Методика измрения

Краткое описание павербанков

 

 

Немного словоблудства в качестве введения.

Что наша жизнь - игра, это в частности, а в общем - движение. А движение (изминения, протикающие в пространстве-времени) - ни что иное как проявление энергии. Всем во вселенной правит она - энергия. В наш XXI век постоянного движения человек не представляет себя без прогресивнной цифровой техники, за частую мобильной в лице смартфона и планшета, как минимум. Мозги этой умной техники потребляют не так мало энергии, как хотелось бы. На нынешний день не существует одновременно достаточно емких, легких, не дорогих в производстве и безопасных для здоровья человека источников энергии, для питания таких устроймтв хотя бы в течении недели при активном использовании. И пока развитие цифровой техники и элементов питания не получило качественный пинок в развитии, приходится довольствоваться несколькими  часами непрерввной активной работы с устройством. Но не нужно отчаиваться, предприимчивые изобретатили придумали (а китайцы с радостью наклонировали) маленькие и легкие карманные аккумуляторы для подзарядки любимого гаджета в полевых условиях, когда тот разрядится в самый неподходящий момент, как обычно. И нарекли сие чудоустройство мощабанкой, от забугорного - powerbank.

 

Страшная и ужасная матчасть.

Если математика снится вам в страшных снах, в котором математичка, вцепившись мертвой хваткой, держит вас у доски, а физичка злобно и громко смеясь медленно подходит к вам, теребя в руках ибонитовую палочку… или же вы обладатель чудесных, ухоженных, сверкающих на свете солнышка, шолковистых, белого цвета волос… не читайте этот раздел, ни в коем случае - опасно для нервной системы!

И так... Теория

Энергия - универсальная штука и в любой своей форме измеряется в джоулях (Дж), как и работа, на выполнение которой она расходуется... Строго говоря это разные понятия. Энергия замкнутой системы, согласно закону сохранения, количественно не меняется во времени, а способна лишь переходить из одного состояния в другое. При этом, количество энергии, переходя в другое состояние, инициируют изменения, которые и являются работой (перемещение массы в пространстве, ускорение тела, нагрев). По существу "споймать за хвост" энергию можно лишь зафиксировав и измерив изменения, то есть работу, произведенную этой энергией. А сколько изменений во вселений не возможно, или весьма затруднительно, зафиксировать и измерить... сколько энергии прохотид незамеченной и неосознаной человеком... Но это уже скорее философия, астрология, биоэнергетика... что угодно, но не физика. В виду сугубо семантико-философических отличий между энергией и работой упустим их различия в рамках этой статьи.

Работа (она же энергия) производимая электрическим током вычисляется формулой:

W = U • I • t,  [Дж=В•А•сек] (1)

где, I - сила тока, U - напряжение, t - время протекания тока.

Мощность - интенсивность (скорость) потока энергии; или - способность системы выдать, передать или принять определенное количество энергии за единицу времени. Расчитывается мощность по формуле:

P = W / t = (U • I • t) / t = U • I,  [Вт=Дж/сек=(В•А•сек)/сек=В•А] (2)

где, W - работа (энергия) произведенная электрическим током за промежуток времени, t - время протекания тока (время потраченное на выполнение работы).

Зная мощность устройства и время потребления электрического тока, можно расчитать работу произведенную им (устройством, током), или, что то же самое, рассчитать энергию необходимую для выполнения данной работы:

W = P • t = U • I • t,   [Дж=Вт•сек=В•А•сек] (3)

 

А теперь ближе к делу.

Каждый павербанк обладает определенным запасом энергии, запасом тех самвх ждоулей, названвх в честь Джеймса Прескотта Джоуля. Но рассматривая красивую упаковку павербанка или аккумулятора вы ни где не увидите упоминания об этих странных джоулях. И дело тут не только и не столько в маркетинге, сколько банально в удобстве оценки емкости и оперативности рассчетов параметров питания устройств.

Рассмотрим типичную емкость аккумулятора или павербанка указаную в характеристиках, например 5000мАч. Эта запись означает, что аккумулятор имеет емкомть достаточную чтобы при своем номинальном напряжении обеспечивать устройство током в 5000мА в течении одного часа. Или же током 1000мА в течении 5-и часов, и т.д.

Назовем емкость указаную на упаковке Q измеряемую в мАч. Сравнив размерность формулы рассчета энергии (3) [В•А•сек=Дж] и емкость аккумулятора Q, можно увидеть сходство:

W [Дж = Вт • сек = В • А • сек]  и  Q [мА•ч]  ==>>

W = P • t = U • I • t  и  Q = I  • t  ==>>

[Напряжение•Ток•Время]  и  [Ток•Время] (4)

Где из трех составляющих энергии W (напряжение, ток и время) в размерности емкости Q (ток и время)  не хватает только напряжения. Это не совсем матиматическое обоснование, а скорее показано для наглядности. Заявленная емкость аккумулятора Q ни как не учитывает напряжение истосника, основную характеристику люблго источника питания. А главное, согласно формуле (3), напряжение источника тока необходимо знать для расчета энергии (произведенной, переданной или потребленной нагрузкой, это не важно). Поэтому нельзя сравнивать емкости Q (в мАч) аккумуляторов с разными номинальными напряжениями, поскольку имея одинаковое значения Q но разное номинальное напряжения эти аккумуляторы будут иметь разный запас энергии. 

Другими словами, если считать, что на протяжении работы устройства, напряжение аккумулятора павербанка равно указанному номинальному значению и не меняется, то емкость аккумулятора на упаковке можно легко привести к джоулям, пригодных для рассчетов в физике. Для этого необходимо указаную емкость Q в мАч умножить на напряжение Uном (номинальное напряжение), а так же перевести все составляющие (силу тока и время) к общепринятой системе размерностей физических велечин СИ - мА в А и часы в секунды.

Расcчитаем запас энергии аккумулятора с указаной емкостью 2000мАч и номинальным напряжением 5В. Помним, что запись 2000мАч означает, что аккумулятор способет обеспечивать нагрузку током 2000 мА в течении одного часа: 

W = U • I • t = Uном • Q = 5В • (2000 • 1мА • 1ч) = 5В • (2000 • 1/1000А • 3600сек) = 36000 Дж

Теперь это значение пригодно для задачек по физике. Как видно, число больше, не так наглядно и сложнее для расчета времени работы аккумулятора при заданом токе потребления устройства. А главное, у рядового пользователя наверняка пробежит холоток по спине, увидя на коробке с павербанком подозрительно знакомые Дж, почему-то осоциируемые в подкорке сознания с Марь Иванной, до боли любимой учительницей по физике. После такого, не то, что пропадет здоровый потребительский азврт, некоторым захочется зайти в ближайший паб жахнуть вискарика...

По другому обстоят дела с иной популярной размерностью емкости в Вт•ч. Она отличаеться от первой части выражения (4) лишь единицами измерения времени,  1ч вместо 1сек. Она учитывает все, что нужно: время, ток и напряжение в том числе. Следовательно в этой размерности емкости уже заложено количество непосредственно энергии, только лишь немного в дркгих еденицах измерений. Поэтому сравнивать емкости аккумуляьоров разных типов корректно только в Вт•ч.

Все! отключаем мозги и идем смотреть "Самый тупой фильм”!

 

Методика сравнения емкости павербанков

Не смотря на достаточно высокую сложность устройства павербанка, вся его начинка, включающая сам аккумулятор и контроллеры питания расматриваются как единная система - абстрактный идеальный аккумулятор с выходным напряжением 5В. Для измерения емкости использован специальный USB мультиметр с измерением напрчжения, силы тока, мощности и емкомкости аккумулятора в единиаах мАч и мВтч. 

В качестве нагрузки павербанка использован мощный 10-ти ваттный резистр припаяный к USB разему и подалюченый в цепь питания павербпнка. Номинал резистора допобран таким образом, чтобы обиспечить ток разряда ппвербанка около 0,8 А (заведомо безопасный для всех устройств) при напряжении питания 5В.

 

Перед тестом каждый павербанк подаергался двум циклам полрой заряд-разряд для достижения своей номинальной емкости.

После "раскачки" павербанков, каждый из них подвергался минимум трем полном циклам зарядки и разрядки. На каждом этапе измерялась энергия необходимая для зарядки каждого из них и энергия котороую они отдавали в цепь нагрузки до полного своего рязряда. Павербанк считался полностью заряженным либо разряженным либо по штатному индикатору уровня емкости, либо по снижению тока зарядки/разрядки до 300 мА (некоторые при этом уперто говорили о не полной зарядке павербанка), либо по снижению выходного напряжению павербанка ниже 4.7В, в зависимости от того, что наступало раньше.

Энергия измерялась в еденицах мВтч, прибор автоматически измеряет напряжение. силу тока протекшую за придельно короткий промежуток времени и сам вычисляет значение мВтч, накапливая эту величину с течением времени. Затем мВтч переведены в мАч для удобства сразнения. Для чего мВтч попросту денится на стандартное напряжение USB равное 5В, с рассчетом, что и производители павербанков указывают емкости своих павербанков с таким рассчетом (так как других напряжений системы они попросту не указывают).

 

Краткое описание павербанков

 

1) Proda 5000

 

powerbank proda 500

 

Емкость: 5 000 мАч.

Вес: 107г.

Разъемы выхода: 1 х USB 1А.

Разъем зарядки: microUSB.

Дополнительно: кнопка включения, 4-х уровневый индикатор емкости. 

Небольшой стильный и легкий павербанк. Идиально подходит для дамской сумочки. Ничего выдающегося в нем нет, но со своей функцией вполне справляется. Индикатор емкости продолжал сигнализировать о процесе заряда вплоть дока зарядки павербанка 175 мА (обычный ток зврядки 700...1000 мА). Тоесть павербанк говорил, что заряжается, в то время когда давным давно уже зарядился, час или два тому назад.

 

2) Proda 10000

 

pawerbank proda 10000

 

Емкость: 10 000 мАч.

Вес: 172г.

Разъемы выхода: 1 х USB 1А, 1 х USB 2А .

Разъем зарядки: microUSB.

Дополнительно: кнопка включения, цифровой дисплей уровня заряда в процентах, маломощный LED фонарик. 

Небольшой компактный и удобный павербанк. Более тяжелый чем предыдущий на 5000 мАч но его емкости уже хватит на большее. Два разъема USB позволит заряжать уже два устройства сразу. При чем одно из них может быть планшет, для нормальной зарядки которого нужн ток в 2А. Примичательной особенностью является цифровой индикатор заряда. Те, кого "напрягают" мигающие лампочки индикатора, "заценят" возможность оценить уровень заряда аккумулятора в виде обычных цифр.

 

3) iBest PB-5200

 

powerbank iBest PB-5200

 

Емкость: 5 200 мАч.

Вес: 120г.

Разъемы выхода: 1 х USB 1А.

Разъем зарядки: microUSB.

Дополнительно: кнопка включения, 4-x уровневый индикатор заряда, маломощный LED фонарик.

Достаточно качественный и легкий в эксплуатации павербанк. Выполняет свои функци "на ура".

 

4) MiPow Power Tube 5500

 

powerbank MiPow Power Tube 5500

 

Емкость: 5 500 мАч.

Вес: 141г.

Разъемы выхода: 1 х USB 1А, 1 х jack 3.5.

Разъем зарядки: jack 3.5.

Дополнительно: кнопка включения, цветовой индикатор заряда, мощный LED фонарик.

Качественный и стильный павербанк. Имеет повышенную (заявленую) емкость, обличен в металический корпус вместе с хорошим мощным фонариком. Индикация заряда выполнен в виде светящийся каемки, и каждому уровню емкости аккумулятора соответствует свой цвет (красный цвет означает, менее 15%, оранжевый  15% -40%, зеленый цвет 40-70%, а синий 70% и более). Павербанк имеет два разъема: один стандартный USB, второй jack 3.5 (стандарт для наушников) который служит как для зарядки устройств (через обильное количество переходников вхотящие в комплект) так и для зарядки самого павербанка. Такое решение довольно сомнительное, поскольку для зарядки самого павербанка вам необходим нестандартный кабель jack-USB. И, думаю, не нужно говорить, что будет, если вам вдруг захочется засунуть туда свои любимые Sennheiser.

 

5) Moschabank One X Pro

 

powerbank Moschabznk X One Pro

 

Емкость: 3 600 мАч.

Вес: 250г.

Разъемы выхода: 1 х USB 3А.

Разъем зарядки: нет.

Дополнительно: тумблер включения, индикатор питания, Direct Power Connect g9 (DPCg9).

Самодельное зарядное устройство, представляющее из себя банку из шести стандартных аккумуляторов форм-фактор AAA и преобразователь напряжения на 5В с стандартным разъемом USB. Емкость батареи рассчитана как суммарная емкость шести пальчиковых аккумуляторов емкостью 2500 мАч и напряжением 1,2В каждая и итоговым выходным напряжением 5В.

Заключение | Итог

После проведенных измерений работы павербанков и анализа данных, можно построить некоторые стравнительные диаграммы.

Прежде всего нужно показать и сопоставить указанную на упаковке емкость с измеренной. Измерялся запас энергии аккумулятора в мВтч и приводился к привычному значению в мАч. Этот перевод производился с расчетом напряжения аккумулятора рввным 5В (стандартное напряжение выхода USB), так как производидели не указывают напряжение заявленых мАч. Заявленная емкость Moschabank One X Pro расчитана как суммарная емкость 6-ти аккумуляторов емкостью 2500мАч и напряжением 1,2В каждый.

 

 

Далее укажем КПД павербанков - разницу между энергией потраченую на полный заряд павербанка и энергией отданной им в нагрузку (на зарядку вашего устройства).

 

 

И, разумееться, покажежем достоверность указанной на упаковке емкости относительно измеренной. За 100% взята заявленная производителем емкость павербанка. Снова оговоримся, что сравнение справедливо если указана емкость в мАч для 5-ти вольтового акумулятора.

 

 

И для наглядности совмещенная диаграмма КПД и достоверности емкости павербанков

 

 

Также многим может быть интересно узнать эфективный вес - вес в граммах каждой 1000 мАч емкости павербанка. Как никак это переносные автономные источники энегрии и вес является не последним показателем. В расчет бралась измеренная реальная емкость.