ATLAS-SOLLICH ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

2017 ATLAS-SOLLICH ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH ATLAS 1361 MPG&T MULTICHANNEL POTENTIOSTAT GALVANOSTAT & TESTER MANUAL 2017-06-21

ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH ATLAS - SOLLICH ul. Złota 9, Rębiechowo, 80-297 Banino, Poland tel. +48 58 349 66 77 fax: +48 58 350 93 69 www.atlas-sollich.pl e-mail: sollich@atlas-sollich.pl Instrukcja Obsługi Przyrządu MULTICHANNEL POTENTIOSTAT-GALVANOSTAT & TESTER ATLAS 1361 MPG&T v.8x5v1a Widok przyrządu ATLAS 1361 MPG&T The instrument executed under the European Regional Development Fund "Implementation of the production and marketing of innovative technologies and products. GDAŃSK / RĘBIECHOWO 2012-2017 1

SPIS TREŚCI: I. WSTĘP... 3 II. BUDOWA PRZYRZĄDU... 3 III. FUNKCJE JEDNOSTKI IPGTU (INDEPENDENT POTENTIOSTAT GALVANOSTAT & TESTER UNIT)... 4 IV. DANE TECHNICZNE PRZYRZĄDU ATLAS 1361 MPG&T V.4X15V3A... 6 V. PRZYGOTOWANIE PRZYRZĄDU DO PRACY... 8 VI. PROGRAM AMPG&T... 9 VII. OPIS PROGRAMU AMPG&T... 18 VIII. EKSPERYMENTY BATTERY MEASUREMENT (CHARGER/DISCHARGER)... 32 IX. EKSPERYMENTY DODATKOWE (SET OUTPUT)... 39 X. PODŁĄCZENIE UKŁADU BADANEGO... 40 2

I. WSTĘP ATLAS 1361 MULTICHANNEL POTENTIOSTAT GALVANOSTAT & TESTER jest kompletnym przyrządem pomiarowym przeznaczonym do badania i pomiarów parametrów układów elektrochemicznych a także ogniw, akumulatorów, baterii i superkondensatorów. Przyrząd w wersji 8x5V1A jest urządzeniem złożonym z 8 niezależnych jednostek IPGTU. Każda jednostka IPGTU może realizować własny program badawczy Przyrząd pracuje w komplecie z komputerem zewnętrznym potrzebnym do zaprogramowania przyrządu oraz do odebrania wyników pomiarów. W trakcie trwania procesu pomiarowego komputer może być wyłączony. Istnieje możliwość odczytu wyników pomiarów w trakcie trwania programu badawczego. Kontrolę i regulację nastaw, w zastosowaniach do badań ogniw i baterii, zapewnia program sterujący AMPG&T. Do jednego komputera może być podłączonych do 4 przyrządów ATLAS 1361 MPG&T, przy czym każdy z przyrządów musi być podłączony do portu USB zainstalowanego w komputerze, a nie przez rozdzielacz HUB. W przypadku podłączenia więcej niż jednego przyrządu do komputera program AMPG&T należy uruchomić oddzielnie dla każdego przyrządu w nowym oknie. Program identyfikuje do którego przyrządu jest przyporządkowane okno, podając u góry okna numer fabryczny przyrządu, np. Device (ID:123456). Istnieje możliwość uruchomienia programu z parametrem /SER:xxxxxx aby konkretna ikona programu uruchamiała tylko określony przyrząd (xxxxxx = numer fabryczny przyrządu). Minimalne wymagania na komputer w przypadku podłączenia jednego przyrządu: Windows7 lub wyższy, RAM 4 GB, HDD, Procesor min. 2x2GHz, 4x USB 2.0, Monitor 1920x1080 pikseli, mysz. W przypadku podłączenia do jednego komputera dwóch lub więcej przyrządów, wtedy minimalne wymagania: Windows7 lub wyższy, RAM 4 GB, HDD, Procesor min. 2x3,2GHz, 4x USB 2.0, Monitor 1920x1080 pikseli, mysz. II. BUDOWA PRZYRZĄDU Przyrząd zbudowany jest w obudowie EURO 3U. Poszczególne podzespoły oraz układy sterowania i kontroli adaptera centralnego wykonane są w postaci pakietów EURO 3U. Przyrząd ATLAS 1361 MULTICHANNEL POTENTIOSTAT GALVANOSTAT & TESTER v.8x5v1a jest urządzeniem złożonym z 8 niezależnych jednostek IPGTU. Jednostka IPGU składa się z: - 1 pakietu sterownika mikroprocesorowego 1361 CPU - 1 pakietu 1361 REG - 1 przewodu pomiarowego do podłączenia badanego układu 1. Kontrolę i regulację nastaw zapewnia wbudowany do przyrządu sterownik mikroprocesorowy 1361 CPU, oraz opracowany program sterujący AMPG&T-CPU v.2.1 wbudowany do przyrządu. Zapewnia on 3

kontrolę parametrów ładowania i wyładowania układu badanego, regulację potencjału dla funkcji Potencjostat i regulację prądu dla funkcji Galwanostat. Pakiet umożliwia pomiar napięcia całej baterii. 2. Pakiety 1361 REG zapewniają odpowiednią wydajność prądową jednostki IPGTU. 3. Zasilacze zapewniają zasilanie układu ładowania oraz układów pomiarowych i sterownika. W zależności od parametrów prądowo-napięciowych i konfiguracji przyrządu ATLAS 1361 MPG&T, zainstalowane są od 1 do 4 zasilaczy niskonapięciowych małej mocy. 4. Głowica pomiarowa umożliwia łatwe podłączenie badanego obiektu do zacisków przyrządu. 5. Obudowa wyposażona jest w wentylatory zapewniające prawidłowe chłodzenie przyrządu. III. FUNKCJE JEDNOSTKI IPGTU (Independent Potentiostat Galvanostat & Tester Unit) Możliwe są następujące tryby pracy jednostki: 1. Tester ładowania i wyładowania akumulatorów i ogniw Przyrząd jako Tester baterii (Charger/Discharger)może realizować następujące funkcje: - Ch-I -Ładowanie stałoprądowe z ograniczeniem napięcia. - Ch-U - Ładowanie stałonapięciowe z ograniczeniem prądu ładowania. - Dch-I - Wyładowanie stałoprądowe z ograniczeniem napięcia. - Dch-U - Wyładowanie stałonapięciowe z ograniczeniem prądu. - Dch-P - Wyładowanie stałą mocą. - Dch-R - Wyładowanie stałą rezystancją. - EMF - Pomiar SEM ogniw i baterii (dla Ibat = 0 ) w czasie. 2. Możliwość utworzenia dowolnej sekwencji procesów ładowania, wyładowania, wymuszenia potencjałowego lub prądowego i pomiarów w czasie. 3. Program umożliwiający tworzenie listy eksperymentów, w tym umożliwiający tworzenie pętli wielokrotnego wykonania z wybranych eksperymentów i wewnątrz zagnieżdżonych pętli. 4. Pomiar napięcia/potencjału całej baterii. 5. Pomiar napięcia i potencjałów z użyciem elektrody odniesienia, 6. Realizacja funkcji potencjostatu i galwanostatu 7. Rejestracja wyników jednostki IPGTU w pamięci nieulotnej. 8. Programowana częstość zapisu wyników jednostki w jej pamięci nieulotnej Każda jednostka IPGTU posiada przetwornik I/U który przetwarza wielkość prądu płynącego przez baterię na proporcjonalną wielkość napięcia. W zależności od maksymalnego prądu jednostki IPGU zmienia się ilość dostępnych zakresów pomiarowych oraz sposób sygnalizacji wybranego zakresu. Dostępne zakresy pomiaru prądu uzależnione są od maksymalnego prądu mierzonego przez przyrząd i są ustalone przez Producenta Lp. Oznaczenie zakresu Zakres pomiaru prądu Jednostka 1 e0 2 µa 2 e1 20 µa 3 e2 200 µa 4

4 e3 2 ma 5 e4 20 ma 6 e5 200 ma 7 e6 1 A 8 e7 5 A Każda jednostka IPGTU zapewnia: 1. Pomiar napięcia / potencjału próbki U/E 2. Pomiar prądu Curr 3. Pomiar napięcia / potencjału ogniw Vcell 4. Możliwość wpisania programu obsługi z komputera zewnętrznego. 5. Komputer zewnętrzny potrzebny do zaprogramowania przyrządu oraz do odebrania wyników pomiarów. 6. Możliwość odczytu wyników w trakcie realizacji programu badawczego. 7. Sygnalizacja optyczna stanu pracy i alarmów. 8. Sygnalizacja akustyczna alarmów. 13. Zakończenie realizacji procesów pomiarowych mogą być uwarunkowane następującymi parametrami: - czasu, - napięcia / potencjału próbki, - napięcia / potencjału ogniw, - prądu ładowania-wyładowania, - temperatury ogniwa / baterii, - napięcia z zewnętrznego dowolnego czujnika, - ładunku procesu (kroku), - sumarycznego ładunku procesu ładowania/wyładowania (sumarycznego ładunku kilku kroków), - ładunku wynikającego z transportu jonów, - energii, - szybkości spadku napięcia na baterii podczas ładowania (-du/dt), - kombinacji w/w warunków. 5

IV. DANE TECHNICZNE PRZYRZĄDU ATLAS 1361 MPG&T v.8x5v1a Lp. Parametr 1. Ilość jednostek IPGTU 8 kpl 2. Tryb jednostki IPGTU = Pot-Galv 2.1. - potencjostat realizowane eksperymenty Led-P - Open Circuits (OC) - Potentiostatic (P-Stat) - Potentiostatic 2 steps (P-2steps) - Potentiodynamic (P-Dyn) - Potentio-cyclic (P-cycl) Pomiar U/E dla I=0 U/E(t) = const 2 * {U/E(t) = const} U/E = f(t) n * {U/E = f(t)} 2.2. - galwanostat realizowane eksperymenty Led-G - Open Circuits (OC) - Galvanostatic (G-Stat) - Galvanodynamic (G-Dyn) - Galvano-cyclic (P-cycl) Pomiar U/E dla I=0 I(t) = const I = f(t) n *{ I = f(t)} 3. Tryb pracy jednostki IPGTU = Tester 3.1. - rozłączenie zacisków OFF 3.2. - pomiar napięć SEM pomiar napięć swobodnych baterii i ogniw 3.3 - ładowanie wymuszenie prądu zwiększającego ładunek baterii - U = const - U(dT) = const - I = const 3.4. - wyładowanie wymuszenie prądu zmniejszającego ładunek baterii - U = const - I = const - R = const - P = const SEM Char Disch Led-W Led-C Led-D 4. Parametry prądowo napięciowe jednostki IPGU v.8x5v1a 4.1. Maksymalny prąd jednostki IPGTU +/- 1 A 4.2. Maksymalne napięcie wyjścia prądowego +/- 5 V 4.3. Programowanie wielkości prądu Curr, w zakresie: +/- 1 A 4.4. Rozdzielczość programowania wartości prądu Curr 16 bit 4.5. Niedokładność programowania wartości prądu Curr < 0,1 % 4.6. Pomiar wartości prądu Curr, w zakresie: +/- 1 A 4.7. Rozdzielczość pomiaru wartości prądu Curr 24 bit 4.8. Niedokładność pomiaru prądu Curr w zakresach: 6

200 μa do 200 ma 200 ma do 1 A < 0,20 < 0,30 % 4.9. Zakres programowania napięcia/potencjału U/E +/- 5 V 4.10. Rozdzielczość programowania wartości napięcia U/E 16 bit 4.11. Niedokładność programowania wartości napięcia/potencjału U/E < 0,1 % 4.12. Zakres pomiaru wartości napięcia/potencjału U/E +/- 5 V 4.13. Rozdzielczość pomiaru wartości napięcia/potencjału U/E 24 bit 4.14. Niedokładność pomiaru wartości napięcia/potencjału U/E < +/- 1 mv 4.15. Maksymalna ilość ogniw w baterii 1 szt. 4.16. Zakres pomiaru wartości napięcia Vcell +/- 2.5 V 4.17. Rozdzielczość pomiaru wartości napięcia ogniw Vcell 24 bit 4.18. Niedokładność pomiaru wartości napięcia ogniw Vcell < 0,1% mv 4.19. Pobór prądu wejść pomiarowych napięcia/potencjału < 1 na 4.20. Zakres pomiarowy napięcia zewnętrznego Uext +/- 10 V 4.21. Zakres pomiaru temperatury 0-100 C 4.22. Ilość pomiarów możliwa do zapisania w pamięci nieulotnej jednostki ICDU 160 000 punktów 5. Ogólne 5.1. Zasilanie 230 +/- 10 % 48-60 V Hz 5.2. Obudowa kasetowa: 3U ( D x W x G ) 450x170x400 mm 5.3.1 Max pobór mocy 100 VA 5.3.2 Zabezpieczenie zasilania przyrządu bezpiecznikiem aparaturowym na gnieździe sieciowym umieszczonym na płycie tylnej T3,15A / 250V 5.4. Zabezpieczenie linii sieci 230 V 10 A 5.5. Ciężar 3U ( D x W x G ): 7 kg 7

V. PRZYGOTOWANIE PRZYRZĄDU DO PRACY Przygotowanie przyrządu do pracy polega na: 1. Prawidłowym usytuowaniu przyrządu, 2. Ustawieniu przyrządu na podłożu izolowanym, twardym, czystym, wolnym od brudu i kurzu, 3. Sprawdzeniu czy nie jest zasłonięty nawiew powietrza chłodzącego od spodu stacji, 4. Sprawdzeniu czy za ścianką tylną jest odstęp min 50 cm do innych urządzeń lub ścian, 5. Sprawdzeniu czy wszystkie kable podłączane do przyrządu są odłączone od cel lub baterii, 6. Sprawdzeniu czy wszystkie kable i ich złącza są czyste i nie skorodowane, 7. Sprawdzeniu czy złącza i końcówki kabli nie są zwarte, 8. Podłączeniu odpowiednich kabli zasilania / pomiaru baterii do właściwych gniazd OUTPUT na płytach czołowych pakietów 1361 MPGT, 9. Ustawienie czerwonego włącznika zasilania (z tyłu przyrządu) w pozycji WYŁ/OFF, 10. Podłączeniu kabla zasilającego do gniazda sieciowego lub gniazda modułu UPS, z bolcem ochronnym, 11. Załączeniu zasilania czerwonym włącznikiem z tyłu przyrządu w pozycji WŁ/ON, 12. Odczekać minimum 10 min celem ustabilizowania się warunków termicznych wewnątrz przyrządu. 8

VI. PROGRAM AMPG&T VI.1. Instalacja sterowników W pierwszej kolejności należy zainstalować sterowniki niezbędne do komunikacji urządzenia przez interfejs USB. Potrzebne sterowniki zostały dołączone do oprogramowania przyrządu. 1. Należy włożyć załączony dysk instalacyjny do stacji CD w komputerze PC. 2. Podłączyć załączony do przyrządu kabel USB. Jedną końcówkę kabla należy włożyć do komputera PC, drugi koniec do przyrządu 1361. 3. Włączyć zasilanie przyrządu 1361. 4. Komputer powinien samoczynnie wykryć nieznane urządzenie i pobrać sterowniki z internetu (Windows 7, Windows 8, Windows 10). Rys. VI.1.1 Rys. VI.1.2 5. W przypadku jeśli sterowniki nie zostaną zainstalowane automatycznie należy podać lokalizacje sterowników na dołączonej płycie CD w katalogu D:\Drivers\. Taka sytuacja ma miejsce szczególnie instalując sterowniki na komputerach pracujących ze starszymi systemami Windows. Podczas instalacji sterowników z dysku CD pojawi się okno Kreator znajdowania nowego sprzętu. Należy wybrać opcję Nie, nie tym razem aby system nie szukał sterowników na witrynie Windows. 9

Rys. VI.1.3 Następnie wskazać żeby system zainstalował sterowniki z określonej lokalizacji. Rys. VI.1.4 10

Następnie poleceniem Przeglądaj należy wybrać ścieżkę dostępu do sterowników na płycie CD ROM, np. jak na obrazie poniżej. Należy wybrać odpowiednie sterowniki zależnie od systemu operacyjnego jaki funkcjonuje w komputerze. Rys. VI.1.5 Po wybraniu ścieżki dostępu i odpowiednich sterowników przyciskiem Dalej zainstalować sterowniki. Rys. VI.1.6 11

Rys. VI.1.7 Rys. VI.1.8 UWAGA!!! Proces instalacji sterownika należy powtórzyć dwa razy. Za pierwszym razem zostanie znaleziony USB Serial Converter a za drugim USB Serial Port 12

VI.2. Konfiguracja ustawień komputera PC (Windows 7). W celu prawidłowej pracy przyrządu należy dokonać na komputerze pewnych ustawień sprzętowych. Należy uruchomić ikonę "System" w "Panelu sterowania" (Rys. VI.2.1 i Rys. VI.2.2). Rys. VI.2.1 Proces konfiguracji komputera PC Rys. VI.2.2 Proces konfiguracji komputera PC W kategorii "System" należy kliknąć na link "Menedżer urządzeń". Pojawi się kolejne okno (Rys. VI.2.3). 13

Rys. VI.2.3 Wybór konfigurowanego urządzenia Należy zaznaczyć na urządzenie USB Serial Port (COM). Rys. VI.2.4 Zmiana ustawień wirtualnego portu COM W zakładce Ustawienia portu należy uruchomić kontrolkę Zaawansowane W nowym oknie (Rys. VI.3.4) zmienić ustawienia okienek: Minimalny Timeout odczytu (msek): na 100 Minimalny Timeout zapisu (msek): na 100 14

Rys. VI.2.5 Właściwe wartości okienek w panelu Zmiany zaakceptować kontrolką OK. VI.3. Instalacja AMPG&T Oprogramowanie należy zainstalować z dysku CD dołączonego do przyrządu, uruchamiając program AMPG&T v1.xx \setup.exe Po uruchomieniu instalacji i naciśnięciu przycisku Next, oprogramowanie zostanie zainstalowane na komputerze. W przypadku posiadania starszej wersji oprogramowania, zostanie ono automatycznie zastąpiona nowszą wersją programu. Katalogi zawierające wyniki pomiarów zostaną zachowane z poprzedniej wersji. Po zakończeniu procesu instalacji należy zrestartować komputer PC. 15

Rys. VI.3.1 Pierwsze okno widoczne po uruchomieniu instalacji. Rys. VI.3.2 Potwierdzenie instalacji przyciskiem "Next>>". 16

Rys. VI.3.3 Dalszy widok procesu instalacji. Rys. VI.3.4 Koniec procesu instalacji. Rys. VI.3.5 Zapytanie o restart systemu. 17

VII. Opis programu AMPG&T Program należy uruchomić ikoną AMPG&T umieszczoną na ekranie monitora. Otworzy się program AMPG&T z 9 zakładkami: - A1361 - IPGU1 do IPGU8 VII.1. Zakładka A1361 Zakładka A1361 zawiera skondensowane dane odnośnie wszystkich jednostek IPGU Rys. VII.1.1 Widok wszystkich paneli IPGU na zakładce A1361 Dla każdego IPGTU wyświetlane są: - Stage = Status ICDU: No connected, Ready, Pause, Work, End of program - Mode = Tryb pracy IPGU: Charger/discharger, Potencjostat, Galwanostat - Function = Nazwa realizowanego procesu: np. P-stat, Ch-U, Ch-I, G-cycl - Repetition = numer kolejnego powtórzenia pętli Loop - Step No = numer procesu (kroku) z listy programu List of steps - Step time = czas realizacji procesu (kroku) - U/E = aktualne napięcie/potencjał mierzony na zaciskach V(-) i V(+) 18

- Curr = aktualny prąd płynący przez próbkę - Step Ch = ładunek jaki przepłynął od początku trwania procesu (kroku) - Sum Ch = ładunek jaki przepłynął od początku trwania kolejnych procesów (kroków) ładowania lub wyładowania - vcell(n) = napięcia na poszczególnych ogniwach - temp = wartość mierzonej temperatury - ext = wartość mierzonego napięcia Uext - Data index = ilość zgromadzonych punktów pomiarowych - Max index = ilość możliwych do zgromadzenia punktów pomiarowych. Wartość zależna od wyposażenia jednostki w pamięci nieulotne VII.2. Zakładki IPGU(n). Zakładki IPGU(n) zawierają okna programowania i kontroli poszczególnych jednostek. Rys. VII.2.1 Widok okna jednego IPGU VII.2.1. Okno Process description: Okno Process description umożliwia stworzenie etykiety opisującej cały proces badawczy, która zapisana zostanie jako etykieta do tabeli z wynikami: - Program name - Nazwa wykonywanego programu, - Measure object - Nazwa mierzonego obiektu, numer próbki, itp. - Environment Nazwa środowiska badawczego - User ID Nazwa Operatora, - Ref. electrode - Nazwa zastosowanej elektrody referencyjnej - ph - ph środowiska pomiarowego - Temp - temperatura mierzonego obiektu 19

- Description - Pole tekstowe opisu procesu wykonywanego badania. VII.2.2. Okno General; Rys. VII.2.2 Widok okna General i Process description Okno umożliwia: - Calculate wprowadzenie danych do obliczeń. Ustawienie wartości not used wyłącza przeprowadzanie dodatkowych obliczeń. Ustawienie wartości Li-Ion powoduje pojawienie się kolumn: pojemności właściwej (Specific capacity) i współczynnika jonów aktywnych (Active ions ratio). Ustawienie wartości Pb powoduje pojawienie się kolumny pojemności właściwej (Specific capacity) i uwzględnianie w testach poprawki temperaturowej dla zadanego napięcia. A.I.R. calculation określa czy wartość startowa dla współczynnika jonów aktywnych ma być wpisywana na nowo dla każdego cyklu czy w sposób ciągły wyliczana bazując na obliczeniach z poprzedniego cyklu. - electrode mass masa elektrody - molar mass masa molowa - temp. coefficient współczynnik temperaturowy napięcia, widoczny gdy wybrano Calculate równe Pb. Jest używany do korekty napięcia granicznego w procesie ładowania stałym prądem. Gdy jest ładowanie napięciowe to wprowadza korektę napięcia zależną od temperatury. Korekcja napięcia w przypadku rozładowywania stałym napięciem i wartość graniczna napięcia w przypadku rozładowywania stałym prądem. Ma również wpływ na korektę napięcia kończącego krok (kontrolka Vol.(U)/Pot.(E) w oknie End conditions). 20

- Expose area powierzchnia potrzebna do wyliczanie gęstości prądu (całkowity zmierzony prąd polaryzacji podzielony przez powierzchnię Expose area podaną w cm2) - object type konfiguracja zasilacza przyrządu do pracy z ogniwem lub baterią. Obiekty z napięciem do 4V należy mierzyć jako ogniwa a powyżej 4V jako baterie. Dla testowania ogniw maksymalne napięcie przyrządu ATLAS 1361 jest mniejsze niż dla pracy z bateriami. Parametr ten musi być ustawiony w takim samym trybie również na panelu przyrządu ATLAS 1361 w przeciwnym razie nie da się uruchomić procesu pomiarowego. W przypadku zmieniania tego parametru należy wyłączyć przyrząd. Ustawić przełącznik na panelu przyrządu (BATTERY lub CELL), odczekać aż wentylatory z przodu panelu przestaną się kręcić i uruchomić przyrząd na nowo. - Cells włączenie odpowiednich ilości ogniw do pomiaru - Uext włączenie pomiaru Uext - Temp włączenie pomiaru temperatury - List of plots włączenie żądanych wykresów do wizualizacji w trakcie trwania pomiaru 21

VII.2.3. Okno List of steps: Okno zawiera listę eksperymentów realizowanych przez przyrząd. Rys. VII.2.3 IPGU funkcje ładowania-wyładowania Rys. VII.2.4 IPGU funkcje potencjostatyczne Rys. VII.2.5 IPGU funkcje galwanostatyczne 22

Okno umożliwia: - wybranie procesu badawczego z listy dostępnych procesów - ustalenie listy kolejno wykonywanych procesów - ustalenie pętli powtarzania niektórych procesów VII.2.4. Okno Step definitions: Okno Step definition: umożliwia zaprogramowanie parametrów realizacji danego procesu (kroku). VII.2.5. Okno End conditions: Rys. VII.2.6 Definicja przykładowego kroku W oknie End conditions: programuje się warunki zakończenia procesu (kroku) jeśli nie wynikają one z samego opisu Step definitions. Wprowadzenie w oknie End conditions kilku warunków zakończenia procesu (kroku) umożliwia zakończenie jego trwania po wystąpieniu pierwszego warunku ze wszystkich jakie zostały wybrane i zaprogramowane ich wartości końcowe. Rys. VII.2.7 Przykładowa definicja warunków zakończenia kroku 23

Okno End conditions definiuje włączenie, kierunek działania oraz wartości parametrów warunkujących zakończenie kroku. Dla wybranych parametrów które mają decydować o zakończeniu kroku należy wybrać: not used jeśli parametr nie bierze udziału w decyzji o zakończeniu kroku used jeśli parametr bierze udział w decyzji o zakończeniu kroku, np. czas trwania procesu lower - jeśli parametr bierze udział w decyzji o zakończeniu kroku i wartość tego parametru w końcu procesu będzie niższa niż wartość na rozpoczęciu realizacji procesu. Jeżeli w trakcie trwania procesu parametr ten osiągnie wartość niższą niż wpisana, proces (krok) zostanie zakończony, a przyrząd przejdzie do realizacji kolejnego procesu (kroku). higher - jeśli parametr bierze udział w decyzji o zakończeniu kroku i wartość tego parametru w końcu procesu będzie wyższa niż wartość na rozpoczęciu realizacji procesu. Jeżeli w trakcie trwania procesu parametr ten osiągnie wartość wyższą niż wpisana, proces (krok) zostanie zakończony, a przyrząd przejdzie do realizacji kolejnego procesu (kroku). Rys. VII.2.8 Proces ustawiania jednego z warunków zakończenia kroku. Time: - czas trwania kroku not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od czasu jego trwania use jeśli zakończenie kroku jest zależne od czasu jego trwania U/E: - napięcie/potencjał mierzony na zaciskach pomiarowych V(-) i V(+) not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości U/E higher jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości U/E. Jest to wartość napięcia którego osiągnięcie, w procesie w którym napięcie wzrasta, kończy proces. lower jeśli zakończenie kroku w procesie wyładowania jest zależne od wartości U/E. Jest to wartość napięcia którego osiągnięcie, w procesie w którym napięcie maleje, kończy proces. ucell: - napięcie ogniwa mierzone na zaciskach pomiarowych poszczególnych ogniw Vcell(n) no used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości ucell higher jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości Ucell. Jest to wartość napięcia ogniwa, którego osiągnięcie w dowolnym z mierzonych ogniw w procesie w którym napięcie wzrasta, kończy proces. 24

lower jeśli zakończenie kroku w procesie wyładowania jest zależne od wartości Ucell. Jest to wartość napięcia ogniwa, którego osiągnięcie, w dowolnym z mierzonych ogniw w procesie w którym napięcie maleje, kończy proces. Curr: - prąd ładowania lub wyładowania baterii. not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości Curr higher jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania U=const, jest zależne od wartości Curr. Jest to wartość prądu, którego osiągnięcie w procesie ładowania kończy proces ładowania. lower jeśli zakończenie kroku w procesie wyładowania U=const jest zależne od wartości Curr. Jest to wartość prądu, którego osiągnięcie w procesie wyładowania U=const, kończy proces wyładowania. Temp: - temperatura. not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości temperatury temp dołączonego czujnika higher jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości temperatury temp dołączonego czujnika. Jest to wartość temperatury czujnika, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. lower jeśli zakończenie kroku w procesie wyładowania jest zależne od wartości temperatury temp dołączonego czujnika. Jest to wartość temperatury czujnika, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. Uext: - napięcie z zewnętrznego czujnika. not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości napięcia extern dołączonego do zacisków +Uext i -Uext higher jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości napięcia Uext dołączonego do zacisków +Uext i -Uext. Jest to wartość napięcia, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. lower jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości napięcia Uext dołączonego do zacisków +Uext i -Uext. Jest to wartość napięcia, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. Power: - moc ładowania lub wyładowania. not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości Power - mocy ładowania lub wyładowania higher jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości Power - mocy ładowania lub wyładowania. Jest to wartość mocy ładowania lub wyładowania, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. lower jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości Power - mocy ładowania lub wyładowania. 25

Jest to wartość mocy ładowania lub wyładowania, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. Step charge: - ładunek włożony w czasie ładowania lub odebrany w czasie wyładowania, w pojedynczym kroku. not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości Step charge - ładunku włożonego w czasie ładowania lub odebranego w czasie wyładowania, w pojedynczym kroku. higher jeśli zakończenie kroku jest zależne od wartości Step charge - ładunku włożonego w czasie ładowania lub odebranego w czasie wyładowania, w pojedynczym kroku. Jest to wartość ładunku, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. lower jeśli zakończenie kroku jest zależne od wartości Step charge - ładunku włożonego w czasie ładowania lub odebranego w czasie wyładowania, w pojedynczym kroku. Jest to wartość ładunku, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. Sum charge: - ładunek włożony w czasie ładowania lub odebrany w czasie wyładowania, w cyklu kolejnych kroków ładowania nie rozdzielonych krokiem wyładowania, lub w cyklu kolejnych kroków wyładowania nie rozdzielonych krokiem ładowania. Przy zmianie kierunku prądu ładunek sumacyjny liczony jest oz zera.. not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości Sum charge - ładunku włożonego w czasie ładowania lub odebranego w czasie wyładowania, w cyklu kroków. higher jeśli zakończenie kroku jest zależne od wartości Sum charge - ładunku włożonego w czasie ładowania lub odebranego w czasie wyładowania, w cyklu kroków. Jest to wartość ładunku, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. lower jeśli zakończenie kroku jest zależne od wartości Sum charge - ładunku włożonego w czasie ładowania lub odebranego w czasie wyładowania, w cyklu kroków. Jest to wartość ładunku, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. -du control: spadek napięcia na zaciskach V(-) i V(+) podczas ładowania -du jeśli w trakcie ładowania nastąpi spadek napięcia na zaciskach baterii o wartości du w czasie dt, wówczas zakończony zostanie proces ładowania 26

-dt czas w którym obserwowane jest zmniejszenie napięcia na zaciskach baterii. Jeśli w trakcie ładowania w czasie dt nastąpi spadek napięcia na zaciskach baterii o wartości du, wówczas zakończony zostanie proces ładowania Active ions ratio (A.I.R.): - współczynnik jonów aktywnych not used jeśli zakończenie kroku nie jest zależne od wartości Active ions ratio - współczynnika jonów aktywnych higher jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości A.I.R - współczynnik jonów ładowania. Jest to wartość współczynnika jonów aktywnych, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. lower jeśli zakończenie kroku w procesie ładowania jest zależne od wartości A.I.R - współczynnik jonów ładowania. Jest to wartość współczynnika jonów aktywnych ładowania lub wyładowania, której osiągnięcie w procesie ładowania lub wyładowania, kończy proces. VII.2.6. Ikony belki górnej 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Rys. VII.2.9 Widok ikon belki górnej programu Ikony na belce górnej: 1. Open process ikona otwiera ścieżkę dostępu do katalogu gdzie zapamiętane są projekty procesów pomiarowych, zaprojektowanych i zapisanych przez Użytkownika. Wybranie nazwy pliku pod którą zapisany jest proces pomiarowy programuje danę jednostkę IPGU. 2. Save process - ikona otwiera ścieżkę dostępu do katalogu gdzie zapamiętane są projekty procesów pomiarowych, zaprojektowanych i zapisanych przez Użytkownika. Nadanie nazwy pliku pod którą zapisany będzie proces pomiarowy zaprogramowany w danj jednostce IPGU 3. Run process uruchomienie procesu pomiarowego na jednostce IPGU. Po uruchomieniu procesu pomiarowego ikona jest nieaktywna. 4. Pause process - Po uruchomieniu procesu pomiarowego ikona aktywuje się. Naciśnięcie ikony wstrzymuje realizację procesu. Aktywują się ikony continue process i terminate process. 5. Continue process po naciśnięciu ikony uruchamiana jest kontynuacja pomiaru. 27

6. Terminate process naciśnięcie ikony i potwierdzeniu tego, definitywnie przerywany jest proces bez możliwości kontynuacji. Aktywne są ikony Load results from file oraz Save results to file. 7. Clear results data ikona kasuje wyniki zapisane w pamięci jednostki IPGU nieodwracalnie. 8. Read experiment from device jeśli jest aktywna pozwala odczytać program procesu ostatnio realizowanego. 9. Read results from device pozwala odczytać wszystkie wyniki z pamięci jednostki. Następnie należy zapisać wyniki do pliku przez naciśnięcie ikony Save results to file. 10. Save results to file naciśnięcie ikony uaktywnia okno zapisu wyników do pliku. Podana jest pierwsza część nazwy pliku w postaci daty realizacji eksperymentu. Duga część nazwy pliku powinien nadać Użytkownik. 11. Load results from file pozwala na odczyt z pamięci komputera zapisanych wyników pomiaru i wyświetlić je w tabeli wyników oraz uaktywniać żądane wykresy z tych wyników. VII.2.7. Ikony poniżej tabeli wyników. poniżej tabeli wyników znajdują się ikony wybranych wykresów. Naciśnięcie ikony powoduje pojawienie się na ekranie komputera okienka z wybranym wykresem. Rys. VII.2.10 Widok ikon wykresów VII.2.8. Ikony na wykresach Na wykresach znajdują się następujące ikony: 1. U góry wykresu wyświetlana jest nazwa wykresu. 2. Hide graphs ikona zamyka wykres. 3. Zoom In ikona powiększa wykres i wyświetla obszar zawarty wewnątrz fioletowej ramki która można zaznaczać żądany obszar wykresu. 4. Zoom Out ikona przywracania pełnego wykresu 5. X-coor i Y-coor wskazują wartości punktu na wykresie oznaczonego granatowym krzyżykiem. Położenie tego punktu można zmieniać przy pomocy myszki. 6. Print pozwala wydrukować wykres lub wybrany fragment wykresu na zainstalowanej w komputerze drukarce. 28

Rys. VII.2.11 Wykresy generowane w programie i ikony wykresów Rys. VII.2.12 Widok okna IPGU z otwartymi wykresami 29

VII.3. Odczyt danych pomiarowych z urządzenia W trakcie trwania pomiarów, przy włączonym komputerze i uruchomionym programie AMPG&T, wyniki pomiarowe zapisują się w tabeli każdej uruchomionej jednostki i zapisują się również w pliku tymczasowym, w katalogu: C:\ATLAS\AMPG&T\results\temporary\rrrrmmdd-hhmmss_IDnumer_IPGUnumerjednostki_MEM.txt Jeżeli częstość rejestracji punktów pomiarowych jest mniejsza niż 1 punkt/sek, wówczas wszystkie punkty pomiarowe powinny znajdować się w tabeli wyników i powinny zostać zapisane w pliku tymczasowym. Dla sprawdzenia czy wszystkie punkty pomiarowe zostały zapisane do tablicy wyników, należy sprawdzić ilość zapamiętanych punktów pomiarowych w pamięci jednostki IPGU, w zakładce A1361, w okienku Data index i porównać z numerem ostatniego punktu w pierwszej kolumnie tabeli wyników. Jeżeli ilości punktów w tabeli i punktów zapamiętanych w pamięci jednostki IPGU są zgodne, wówczas poleceniem save results to file należy zapisać wyniki w pliku o nazwie wskazanej przez Użytkownika i określonej przez niego lokalizacji. Jeżeli jednak ilości te są różne, wówczas Użytkownik powinien odczytać wyniki z pamięci jednostki IPGU poleceniem read results from device. Do odczytu wszystkich wyników procesu pomiarowego służy przycisk read results from device Rys. VII.3.1 Kontrolka odczytu wyników z urządzenia 30

Przycisk jest aktywny po zakończonym lub wstrzymaniu pomiaru. Jeśli w danej jednostce IPGU znajdują się wyniki pomiarowe to po jego naciśnięciu program zapyta się o nazwę pliku do zapisu danych i po zaakceptowaniu rozpocznie się proces ściągania wyników do komputera PC. Rys. VII.3.2 Pasek postępu odczytu wyników z przyrządu. Rys. VII.3.3 Po zakończonym procesie odczytu danych z urządzenia, program się zapyta czy wyświetlić wyniki w tabeli i ewentualnie na wykresach. 31

VIII. Eksperymenty Battery measurement (CHARGER/DISCHARGER) Rys. VIII.1.1 Lista eksperymentów programu AMPG&T, dla przyrządu pracującego w funkcji Charger- Discharger. 32

VIII.1.1. OCV Open Circuit Voltage (OCV) Eksperyment pomiaru SEM na zaciskach obiektu bez przepływu prądu. Rys. VIII.1.2 Wykres poglądowy kroku Open Circuit Voltage (OCV) Dla zaprogramowania częstości pomiarów i rejestracji punktów pomiarowych należy wpisać wartość i wybrać miano [h]= godziny, lub [m]= minuty, lub [s]=sekundy, w okienku "Data acquisition". Rys. VIII.1.3 Okno definiowania kroku Open Circuit Voltage (OCV) Dla prawidłowego zaprogramowania zakończenia procesu należy podać w End conditions: - time - czas pomiaru i rejestracji procesu, i/lub - Voltage (U)/ Potential (E), 33

VIII.1.2. Charge U=const (Ch-U) Eksperyment ładowania ogniw napięciem stałym z ograniczeniem wartości prądu ładowania Curr-lim. Rys. VIII.1.4 Wykres poglądowy kroku Charge U=const (Ch-U). Dla prawidłowego zaprogramowania procesu w step definition należy podać: - Current range zakres pomiaru prądu ładowania należy ustawić: - Auto jeżeli przyrząd automatycznie winien dobierać zakresy pomiaru prądu - wybrać jedną z wartości okienka Current range - Voltage napięcie ładowania - Current limit maksymalną dopuszczalną wartość prądu ładowania Dla zaprogramowania częstości pomiarów i rejestracji punktów pomiarowych należy wpisać wartość i wybrać miano [h]= godziny, lub [m]= minuty, lub [s]=sekundy, w okienku Data acquisition. Rys. VIII.1.5 Okno definiowania kroku Charge U=const (Ch-U) Dla prawidłowego zaprogramowania zakończenia procesu należy podać w End conditions: - time - czas pomiaru i rejestracji procesu, i/lub - Current (I) wartość prądu osiągnięcie którego kończy proces, i/lub - Step charge, i/lub - Sum Charge 34

VIII.1.3. Charge I=const (Ch-I) Eksperyment ładowania ogniw prądem stałym z ograniczeniem wartości napięcia ładowania U/E-lim. Rys. VIII.1.6 Wykres poglądowy kroku Charge I=const (Ch-I). Dla prawidłowego zaprogramowania procesu w Step definition należy podać: - Max voltage limit ograniczenie napięcie jakiego nie może przekroczyć ogniwo w trakcie procesu ładowania. - Current wartość prądu ładowania. Dla zaprogramowania częstości pomiarów i rejestracji punktów pomiarowych należy wpisać wartość i wybrać miano [h]= godziny, lub [m]= minuty, lub [s]=sekundy, w okienku Data acquisition. Rys. VIII.1.7 Okno definiowania kroku Charge I=const(Ch-I) Dla prawidłowego zaprogramowania zakończenia procesu należy podać w End conditions: - time - czas pomiaru i rejestracji procesu, i/lub - Voltage (U)/ Potential (E) wartość napięcia/potencjału osiągnięcie którego kończy proces. Wartość ta powinna być mniejsza od wartości Max voltage limit, gdyż w przeciwnym razie nie zostanie ona nigdy osiągnięta, i/lub - Step charge, i/lub - Sum Charge 35

VIII.1.4. Discharge U=const (Dch-U) Eksperyment wyładowania ogniw napięciem stałym z ograniczeniem wartości prądu wyładowania Curr-lim. Rys. VIII.1.8 Wykres poglądowy kroku Discharge U=const (Dch-U). Dla prawidłowego zaprogramowania procesu w Step definition należy podać: - Current range zakres pomiaru prądu wyładowania należy ustawić: - Auto jeżeli przyrząd automatycznie winien dobierać zakresy pomiaru prądu - wybrać jedną z wartości okienka Current range - Voltage napięcie wyładowania - Current limit maksymalną dopuszczalną wartość prądu wyładowania Dla zaprogramowania częstości pomiarów i rejestracji punktów pomiarowych należy wpisać wartość i wybrać miano [h]= godziny, lub [m]= minuty, lub [s]=sekundy, w okienku Data acquisition. Rys. VIII.1.9 Okno definiowania kroku Discharge U=const (Dch-U) Dla prawidłowego zaprogramowania zakończenia procesu należy podać w End conditions: - time - czas pomiaru i rejestracji procesu, i/lub - Current (I) wartość prądu osiągnięcie którego kończy proces, i/lub - Step charge, i/lub - Sum Charge 36

VIII.1.5. Discharge I=const (Dch-I) Eksperyment wyładowania ogniw prądem stałym z ograniczeniem wartości napięcia wyładowania U/E-lim. Rys. VIII.1.10 Wykres poglądowy kroku Discharge I=const(Dch-I). Dla prawidłowego zaprogramowania procesu w Step definition należy podać: - Min voltage limit ograniczenie napięcie jakiego nie może przekroczyć ogniwo w trakcie procesu wyładowania. - Current wartość prądu wyładowania. Dla zaprogramowania częstości pomiarów i rejestracji punktów pomiarowych należy wpisać wartość i wybrać miano [h]= godziny, lub [m]= minuty, lub [s]=sekundy, w okienku Data acquisition. Rys. VIII.1.11 Okno definiowania kroku Discharge I=const(Dch-I). Dla prawidłowego zaprogramowania zakończenia procesu należy podać w End conditions: - time - czas pomiaru i rejestracji procesu, i/lub - Voltage (U)/ Potential (E) wartość napięcia/potencjału osiągnięcie którego kończy proces. Wartość ta powinna być wyższa od wartości Min voltage limit, gdyż w przeciwnym razie nie zostanie ona nigdy osiągnięta, i/lub - Step charge, i/lub - Sum Charge 37

VIII.1.6. Discharge P=const (Dch-P) Eksperyment wyładowania ogniw stałą mocą z ograniczeniem wartości prądu wyładowania Curr-lim. Rys. VIII.1.12 Wykres poglądowy kroku Discharge P=const(Dch-P). Dla prawidłowego zaprogramowania procesu w step definition należy podać: - Current limit ograniczenie wielkości prądu jakiego nie może przekroczyć ogniwo w trakcie procesu wyładowania. - Power wartość mocy wyładowania. Dla zaprogramowania częstości pomiarów i rejestracji punktów pomiarowych należy wpisać wartość i wybrać miano [h]= godziny, lub [m]= minuty, lub [s]=sekundy, w okienku Data acquisition. Rys. VIII.1.13 Okno definiowania kroku Discharge P=const(Dch-P). Dla prawidłowego zaprogramowania zakończenia procesu należy podać w End conditions: - time - czas pomiaru i rejestracji procesu, i/lub - Voltage (U)/ Potential (E) wartość napięcia/potencjału osiągnięcie którego kończy proces, i/lub - Step charge, i/lub - Sum Charge 38

IX. Eksperymenty dodatkowe (set output) Opcjonalnie przyrząd posiada możliwość wymuszenia zdefiniowanego stanu na dodatkowych pinach wyjściowych. Funkcja może być wykorzystana dla potrzeb synchronizacji pracy przyrządu z innym zewnętrznym urządzeniem. Rys. IX.1.1 Okno definiowania kroku set output. W procesie pomiarowo-kontrolnym, zanim zostanie wywołana ta funkcja, zaciski synchronizacyjne są domyślnie utrzymywane w stanie rozwarcia (OPEN). Dla prawidłowego zaprogramowania procesu w step definition należy podać: - output type do wyboru są cztery wartości: -CLOSE zaciski zewnętrzne są w stanie zwarcia -OPEN zaciski zewnętrzne są w stanie rozwarcia -CLOSE in time zaciski zewnętrzne są w stanie zwarcia przez określony czas -OPEN in time zaciski zewnętrzne są w stanie rozwarcia przez określony czas - impulse time czas utrzymywania stanu zwarcia gdy wybrano jako output time wartość CLOSE in time. Przy wyborze OPEN in time definiuje się czas utrzymywania wyjścia w stanie rozwarcia. Czas podaje się w sekundach. 39

X. PODŁĄCZENIE UKŁADU BADANEGO rys.x.1.a, b: Sposób podłączenia układu badanego do przyrządu ATLAS 1361 MPG&T, pokazują Rys X.1.a. Schemat podłączenia ogniwa dwuelektrodowego do jednego IPGTU. 40