Autorpr´ace:Bc.Tom´aˇsTvarouˇzekPraha2018Vedouc´ıpr´ace:Ing.PavelHrzina,Ph.D. Diplomov´apr´ace Automatictestingsystemforelectrochemicalsources Automatick´ytestovac´ısyst´emproelektrochemick´ezdroje ˇCesk´evysok´euˇcen´ıtechnick´evPrazeFakultaelektrotechni

Cesk´ ˇ e vysok´ e uˇ cen´ı technick´ e v Praze

Fakulta elektrotechnick´ a Katedra elektrotechnologie

Automatick´ y testovac´ı syst´ em pro elektrochemick´ e zdroje

Automatic testing system for electrochemical sources

Diplomov´ a pr´ ace

Autor pr´ ace: Bc. Tom´ aˇs Tvarouˇ zek Praha 2018

Vedouc´ı pr´ ace: Ing. Pavel Hrzina, Ph.D.

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE

I. OSOBNÍ A STUDIJNÍ ÚDAJE

393253 Osobní číslo:

Tomáš Jméno:

Tvaroužek Příjmení:

Fakulta elektrotechnická Fakulta/ústav:

Zadávající katedra/ústav: Katedra elektrotechnologie Elektrotechnika, energetika a management Studijní program:

Technologické systémy Studijní obor:

II. ÚDAJE K DIPLOMOVÉ PRÁCI

Název diplomové práce:

Automatický testovací systém pro elektrochemické zdroje Název diplomové práce anglicky:

Automatic testing system for electrochemical sources Pokyny pro vypracování:

1. Navrhněte strukturu automatizovaného pracoviště pro měření nabíjecích a vybíjecích charakteristik elektrochemických zdrojů, založeného na měřicí ústředně COMET MS5D.

2. V systému LabVIEW naprogramujte aplikaci pro snadné vyhodnocení naměřených dat a práci s datovými soubory ústředny COMET MS5D.

3. Realizujte vzorový experiment s využitím vámi navrženého řešení a experiment vyhodnoťte.

4. Součástí práce bude krátký samostatný článek shrnující základní vlastnosti navrženého systému.

Seznam doporučené literatury:

[1] REDDY, Thomas B. a David. LINDEN. Linden's handbook of batteries. 4th ed. New York: McGraw-Hill, c2011. ISBN 978-007-1624-213.

[2] VLACH, Jaroslav, Josef HAVLÍČEK a Martin VLACH. Začínáme s LabVIEW. Praha: BEN - technická literatura, 2008.

ISBN 978-80-7300-245-9.

Jméno a pracoviště vedoucí(ho) diplomové práce:

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D., katedra elektrotechnologie FEL

Jméno a pracoviště druhé(ho) vedoucí(ho) nebo konzultanta(ky) diplomové práce:

Termín odevzdání diplomové práce: 09.01.2018 Datum zadání diplomové práce: 17.02.2017

Platnost zadání diplomové práce:

do konce letního semestru 2018/2019

___________________________

___________________________

___________________________

prof. Ing. Pavel Ripka, CSc.

podpis děkana(ky) podpis vedoucí(ho) ústavu/katedry

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D.

podpis vedoucí(ho) práce

III. PŘEVZETÍ ZADÁNÍ

Diplomant bere na vědomí, že je povinen vypracovat diplomovou práci samostatně, bez cizí pomoci, s výjimkou poskytnutých konzultací.

Seznam použité literatury, jiných pramenů a jmen konzultantů je třeba uvést v diplomové práci.

.

Datum převzetí zadání Podpis studenta

17.02.2017

Prohl´ aˇ sen´ı

”Prohlaˇsuji, ˇze jsem pˇredloˇzenou pr´aci vypracoval samostatnˇe a ˇze jsem uvedl veˇsker´e pouˇzit´e informaˇcn´ı zdroje v souladu s Metodick´ym pokynem o dodrˇzov´an´ı etick´ych princip˚u pˇri pˇr´ıpravˇe vysokoˇskolsk´ych z´avˇereˇcn´ych prac´ı.“

V Praze dne 9. 1. 2018

Tom´aˇs Tvarouˇzek

Podˇ ekov´ an´ı

T´ımto bych chtˇel podˇekovat vedouc´ımu pr´ace Ing. Pavlu Hrzinovi, Ph.D., kter´y mi po nezdaˇren´em Individu´aln´ım projektu nab´ıdl toto zaj´ımav´e t´ema diplomov´e pr´ace.

Samozˇrejmˇe mu tak´e dˇekuji za odborn´y dohled a mnoho cenn´ych pˇripom´ınek k m´e pr´aci. D´ale bych r´ad podˇekoval Ing. Pavlu Mlejnkovi, Ph.D., kter´y mˇe ve voliteln´em pˇredmˇetu Grafick´e programov´an´ı sezn´amil se z´aklady programov´an´ı v programu LabVIEW.

Anotace

C´ılem t´eto diplomov´e pr´ace je n´avrh automatizovan´eho pracoviˇstˇe pro mˇeˇren´ı nab´ıjec´ıch a vyb´ıjec´ıch charakteristik elektrochemick´ych zdroj˚u. Z´akladem tohoto pracoviˇstˇe je mˇeˇric´ı a z´aznamov´a ´ustˇredna Comet MS5D, zat´ımco vyhodnocen´ı zaznamenan´ych dat obstar´av´a program navrˇzen´y v LabVIEW.

Prvn´ı ˇc´ast pr´ace pojedn´av´a o elektrochemick´ych zdroj´ıch tak, aby proble- matika byla srozumiteln´a i v t´ematu se neorientuj´ıc´ımu ˇcten´aˇri. Tato ˇc´ast je uzavˇrena popisem zp˚usobu testov´an´ı elektrochemick´ych zdroj˚u cyklick´ym vyb´ıjen´ım a nab´ıjen´ım, kter´y je pak vyuˇzit pˇri samotn´em n´avrhu. V dalˇs´ı ˇc´asti je pops´ana realizace automatizovan´eho pracoviˇstˇe – jeho komponenty, pˇrizp˚usoben´ı pro naˇse ´uˇcely a tak´e n´avrh programu pro zpracov´an´ı dat v soft- waru LabVIEW. Z´avˇereˇcn´a experiment´aln´ı ˇc´ast podrobnˇe popisuje konfigu- raci automatizovan´eho pracoviˇstˇe pro ´uˇcely testov´an´ı olovˇen´eho akumul´atoru.

V t´eto ˇc´asti nechyb´ı sch´ema zapojen´ı mˇeˇric´ıho pracoviˇstˇe, n´avrh logiky cyk- lov´an´ı, konfigurace mˇeˇric´ı ´ustˇredny, popis samotn´eho pr˚ubˇehu mˇeˇren´ı a n´asledn´e vyhodnocen´ı experimentu v navrˇzen´em programu. V z´avˇeru pr´ace je disku- tov´ana dostateˇcnost navrˇzen´eho ˇreˇsen´ı spolu s n´avrhy na zdokonalen´ı auto- matizovan´eho pracoviˇstˇe.

Kl´ıˇcov´a slova– elektrochemick´e zdroje, automatizovan´e mˇeˇren´ı, Comet, La- bVIEW, olovˇen´y akumul´ator, testov´an´ı, cyklick´e nab´ıjen´ı a vyb´ıjen´ı

Annotation

The aim of this master thesis is design of an automated station to measure charging and discharging characteristics of electrochemical sources. Basis of the station is Comet MS5D datalogger while data evalution is handled by a LabVIEW code. The first part of the thesis treats the electrochemical sour- ces from an inexperienced reader’s point of view. Battery testing methods conclude this part with traditional charge/discharge/charge cycle as the most dependable method also employed by the designed system. The design itself is depicted in the next part – components employed, modificications of the sys- tem and also the LabVIEW code is described. The last – experimental – part of the thesis deals with the configuration of the automated station for lead- acid battery testing. Circuit diagram, design of the cycle logic, configuration of the datalogger along with measurement description and data evaluation are included in this part. In conclusion, design quality and possible improvement of the automated station are discussed.

Keywords– electrochemical sources, automated measurement, Comet, Lab- VIEW, lead-acid battery, testing, charge/discharge/charge cycle

Obsah

Uvod´ 1

Testov´ an´ı elektrochemick´ ych zdroj˚ u

1 Elektrochemick´e zdroje obecnˇe 2

1.1 Z´akladn´ı rozdˇelen´ı elektrochemick´ych zdroj˚u . . . 3

1.1.1 Prim´arn´ı ˇcl´anky . . . 3

1.1.2 Sekund´arn´ı ˇcl´anky . . . 3

1.1.3 Pˇrehled chemick´ych sloˇzen´ı ˇcl´ank˚u . . . 4

1.2 Z´akladn´ı parametry elektrochemick´ych zdroj˚u . . . 5

1.2.1 Ide´aln´ı elektrochemick´y zdroj . . . 5

1.2.2 Skuteˇcn´y elektrochemick´y zdroj . . . 6

1.2.3 Vnitˇrn´ı odpor . . . 7

1.2.4 Amp´erhodinov´a vs. watthodinov´a kapacita . . . 8

1.2.5 Hodnota C. . . 8

1.3 Faktory ovlivˇnuj´ıc´ı v´ykonnost baterie . . . 9

1.3.1 Typ z´atˇeˇze . . . 9

1.3.2 Teplota . . . 9

1.3.3 Zp˚usob vyb´ıjen´ı . . . 10

1.3.4 Proveden´ı elektrod . . . 10

1.3.5 Skladov´an´ı . . . 11

1.3.6 Proveden´ı baterie . . . 11

1.4 Testov´an´ı bateri´ı . . . 12

1.4.1 Mˇeˇren´ı kapacity . . . 12

1.4.2 Vyb´ıjen´ı baterie . . . 13

1.4.3 Nab´ıjen´ı baterie . . . 13

Realizace automatizovan´ eho pracoviˇ stˇ e

2.2 Modul v´ystupn´ıch rel´e MP018 . . . 16

2.3 Komunikace s poˇc´ıtaˇcem . . . 16

2.4 Software Comet MS+ . . . 16

2.5 Vyuˇzit´ı ´ustˇredny Comet v naˇs´ı aplikaci . . . 18

2.5.1 Funkce podm´ınek a alarm˚u . . . 18

3 Program pro zpracov´an´ı dat 19 3.1 LabVIEW . . . 19

3.2 Datov´y soubor . . . 20

3.2.1 Konverze datov´eho souboru . . . 20

3.2.2 V´ysledn´y soubor . . . 20

3.3 Navrˇzen´y program . . . 21

3.3.1 Cten´ı datov´ˇ eho souboru . . . 21

3.3.2 Tabulka s namˇeˇren´ymi daty . . . 22

3.3.3 Grafick´e zobrazen´ı namˇeˇren´ych dat . . . 22

3.3.4 V´ybˇer ˇc´asti pr˚ubˇeh˚u . . . 25

3.3.5 V´ypoˇcet kapacity . . . 26

3.3.6 Z´apis v´ybˇeru do nov´eho souboru . . . 27

3.4 Uˇzivatelsk´e rozhran´ı . . . 29

3.4.1 Naˇcten´ı datov´eho souboru a zobrazen´ı dat . . . 29

3.4.2 V´ybˇer ˇc´asti dat pomoc´ı kurzor˚u . . . 30

3.4.3 Z´apis v´ybˇeru do nov´eho datov´eho souboru . . . 31

Experiment´ aln´ı ˇ c´ ast

4.2 Sch´ema zapojen´ı a pouˇzit´e pˇr´ıstroje . . . 33

4.3 Logika cyklov´an´ı . . . 35

4.4 Konfigurace ´ustˇredny Comet . . . 37

4.5 Nastaven´ı kan´al˚u a podm´ınek . . . 45

4.5.1 Pouˇzit´e kan´aly . . . 46

4.5.2 Definice podm´ınek a alarm˚u . . . 46

4.6 Pr˚ubˇeh experimentu . . . 52

4.7 Vyhodnocen´ı . . . 53

Z´avˇer 57 A Pˇr´ıloha – ˇcl´anek shrnuj´ıc´ı z´akladn´ı vlastnosti navrˇzen´eho syst´emu 60 A.1 ´Uvod . . . 60

A.2 N´avrh automatizovan´eho pracoviˇstˇe . . . 60

A.2.1 Logika cyklov´an´ı . . . 61

A.3 N´avrh vyhodnocovac´ıho programu . . . 62

A.4 Pr˚ubˇeh a vyhodnocen´ı experimentu . . . 62

A.5 Z´avˇer . . . 63

Uvod ´

Elektrick´a energie je nepostradatelnou komoditou modern´ı spoleˇcnosti, ˇzivot bez n´ı si lze jiˇz jen velmi tˇeˇzko pˇredstavit. Vˇsak se o tom m˚uˇzeme pˇresvˇedˇcit sami v okamˇziku pˇreruˇsen´ı dod´avky elektrick´e energie do naˇsich domov˚u. A zrovna v tˇechto chv´ıl´ıch ocen´ıme moˇznost vyuˇzit´ı uloˇzen´e (akumulovan´e) elektrick´e energie.

Od poˇc´atku vyuˇz´ıv´an´ı elektrick´e energie jsme snili o bezeztr´atov´em

”uschov´an´ı“

energie pro pozdˇejˇs´ı pouˇzit´ı, tento poˇzadavek se vˇsak uk´azal b´yti nesplniteln´ym.

Pozdˇeji, v dobˇe rozˇs´ıˇren´ı vyuˇz´ıv´an´ı elektrick´e energie na pˇrelomu 19. a 20. sto- let´ı, prob´ıhala tzv. V´alka proud˚u, kde na jedn´e stranˇe Thomas Alva Edison pro- sazoval stejnosmˇern´y (d´ale jen DC) proud, zat´ımco na stranˇe druh´e st´ali George Westinghouse a Nikola Tesla, proponenti stˇr´ıdav´eho (d´ale jen AC) proudu. Jak jiˇz dnes v´ıme, zv´ıtˇezil tehdy AC proud, kter´y hraje hlavn´ı roli dodnes. S rozˇs´ıˇren´ım AC proudu vˇsak pˇriˇsla centralizace v´yroby elektrick´e energie, kdy se

”vyr´abˇelo“

jen mnoˇzstv´ı energie odpov´ıdaj´ıc´ı popt´avce spotˇrebitel˚u pˇripojen´ych k v´yrobc˚um pomoc´ı elektrizaˇcn´ı soustavy. Takov´e ˇreˇsen´ı tedy naprosto obeˇslo potˇrebu akumu- lovat elektrickou energii, protoˇze vyprodukovan´a elektrick´a energie byla okamˇzitˇe spotˇrebov´ana.

V dneˇsn´ı dobˇe obnoviteln´ych zdroj˚u energie a decentralizace v´yroby se vˇsak upo- zadˇen´y DC proud opˇet dost´av´a ke slovu. A s n´ım tak´e potˇreba akumulace elektrick´e energie, at’ uˇz pˇr´ım´a ˇci nepˇr´ım´a. Prvn´ı zm´ınˇen´y zp˚usob se obejde bez pˇremˇeny (a t´ım tak´e beze ztr´at) elektrick´e energie v jinou formu a k akumulaci elektrick´e ener- gie se daj´ı vyuˇz´ıt z´akladn´ı prvky elektrick´ych obvod˚u – kondenz´ator (kapacitor) a c´ıvka (induktor). K praktick´emu vyuˇzit´ı tohoto zp˚usobu akumulace elektrick´e ener- gie je vˇsak zapotˇreb´ı velmi vysok´e napˇet´ı, potaˇzmo proud, coˇz jsou limituj´ıc´ı faktory souˇcasn´ych v´yrobn´ıch technologi´ı pouˇz´ıvan´ych souˇc´astek.

V pˇr´ıpadˇe nepˇr´ım´e akumulace elektrick´e energie doch´az´ı k pˇremˇenˇe v jinou formu energie. Touto jinou formou energie je nejˇcastˇeji energie mechanick´a, te- peln´a ˇci chemick´a [1]. Typick´ymi pˇredstaviteli prvn´ıho typu jsou pˇreˇcerp´avac´ı vodn´ı elektr´arny, podzemn´ı tlakov´e z´asobn´ıky ˇci setrvaˇcn´ıky. Tepeln´a akumulace energie vyuˇz´ıv´a latentn´ıho tepla pˇri zmˇenˇe skupenstv´ı m´edia. A chemick´a akumulace m˚uˇze b´yt pˇredstavov´ana palivov´ymi ˇcl´anky, ale pˇredevˇs´ım tak´e elektrochemick´ymi zdroji, lidovˇe zn´am´ymi pod n´azvem

”baterie“. Pr´avˇe jimi, potaˇzmo jejich automatizovan´ym testov´an´ım, se budeme v t´eto diplomov´e pr´aci zab´yvat.

Testov´ an´ı elektrochemick´ ych zdroj˚ u

1 Elektrochemick´ e zdroje obecnˇ e

Elektrochemick´y zdroj je zaˇr´ızen´ı, kter´e je schopn´e pˇremˇenit chemickou energii obsaˇzenou ve sv´ych aktivn´ıch materi´alech v energii elektrickou pomoc´ı elektro- chemick´e oxidaˇcnˇe-redukˇcn´ı reakce. Bˇehem t´e doch´az´ı k pˇrenosu elektron˚u z jed- noho materi´alu do druh´eho, tedy pˇrenosu elektrick´eho n´aboje a vzniku elektrick´eho proudu [2]. Z´akladn´ım stavebn´ım prvkem elektrochemick´ych zdroj˚u je elektroche- mick´y ˇcl´anek skl´adaj´ıc´ı se z konstrukˇcn´ıch ˇc´ast´ı, kter´ymi jsou:

ˆ Anoda – elektroda (pˇri vyb´ıjen´ı z´aporn´a), na n´ıˇz doch´az´ı k oxidaci, pˇri kter´e jsou uvolˇnov´any elektrony do vnˇejˇs´ıho elektrick´eho obvodu.

ˆ Katoda – elektroda (pˇri vyb´ıjen´ı kladn´a), na n´ıˇz doch´az´ı k redukci, pˇri kter´e jsou elektrony z vnˇejˇs´ıho elektrick´eho obvodu pˇrij´ım´any.

ˆ Elektrolyt – m´edium, kter´e umoˇzˇnuje pˇrenos aniont˚u a kationt˚u mezi elektro- dami.

ˆ Separ´ator – nevodiv´a, vˇetˇsinou por´ezn´ı hmota, kter´a galvanicky oddˇeluje obˇe elektrody – tedy propouˇst´ı ionty, nikoliv vˇsak elektrony.

ˆ N´adoba a obal – ˇc´asti ˇcl´anku, kter´e zajiˇst’uj´ı vz´ajemnou polohu elektrod a se- par´ator˚u, zabraˇnuj´ı vyteˇcen´ı elektrolytu a jsou odoln´e v˚uˇci p˚usoben´ı chemick´e reakce.

Ide´aln´ı elektrochemick´y ˇcl´anek by se skl´adal z lehk´ych a levn´ych materi´al˚u, kter´e by mˇely nejvˇetˇs´ı moˇzn´y rozd´ıl oxidaˇcn´ıho a redukˇcn´ıho potenci´alu, tedy nejvyˇsˇs´ı teo- retick´e elektrick´e napˇet´ı. V praxi se samozˇrejmˇe ide´aln´ımu ˇcl´anku snaˇz´ıme alespoˇn pˇribl´ıˇzit.

Elektrolyt

-

Kationty

Anionty

− ^- +

Elektrony A

N O D A

K A T O D A

Obr´azek 1: Uspoˇr´ad´an´ı a princip funkce z´akladn´ıho elektrochemick´eho ˇcl´anku pˇri vyb´ıjen´ı

1.1 Z´ akladn´ı rozdˇ elen´ı elektrochemick´ ych zdroj˚ u

Rozliˇsujeme dva z´akladn´ı druhy elektrochemick´ych zdroj˚u:

ˆ Prim´arn´ı ˇcl´anky – nedob´ıjiteln´e.

ˆ Sekund´arn´ı ˇcl´anky (akumul´atory) – dob´ıjiteln´e.

1.1.1 Prim´arn´ı ˇcl´anky

Prim´arn´ı ˇcl´anky jsou vˇetˇsinou levn´e a lehk´e zdroje elektrick´e energie pro energeticky m´enˇe n´aroˇcn´a elektrick´a zaˇr´ızen´ı s nevelk´ym odbˇerem proudu. Jejich v´yhodami jsou dlouh´a doba skladov´an´ı, vysok´a hustota energie (Wh/l) a jednoduchost pouˇzit´ı i v´ymˇeny [2]. Valn´a vˇetˇsina prim´arn´ıch ˇcl´ank˚u je urˇcena pouze pro jedno pouˇzit´ı – vybit´ı v nich uloˇzen´e energie. Dob´ıjen´ı bˇeˇzn´ych prim´arn´ıch ˇcl´ank˚u by mohlo zp˚usobit jejich poˇskozen´ı, vyteˇcen´ı elektrolytu a v nejhorˇs´ım pˇr´ıpadˇe i explozi (jako d˚usledek pˇrehˇr´at´ı). Prim´arn´ı ˇcl´anky tvoˇr´ı vˇzdy jedin´y elektrochemick´y ˇcl´anek, proto je spr´avn´e oznaˇcen´ı

”ˇcl´anek“. V ˇcesk´em jazyce se pro nˇe bohuˇzel hojnˇe rozˇs´ıˇrilo ponˇekud nepˇresn´e pojmenov´an´ı

”baterie“.

1.1.2 Sekund´arn´ı ˇcl´anky

Sekund´arn´ı ˇcl´anky, zn´am´e tak´e jako akumul´atory, mohou b´yt po vybit´ı opˇetovnˇe dob´ıjeny a to proudem tekouc´ım ve smˇeru opaˇcn´em v˚uˇci smˇeru proudu vyb´ıjec´ıho.

Daj´ı se pouˇz´ıt ve stejn´ych aplikac´ıch jako prim´arn´ı ˇcl´anky, ale najdou uplatnˇen´ı tak´e ve spotˇrebn´ı elektronice (laptopy, mobiln´ı telefony). Sekund´arn´ıch ˇcl´ank˚u m˚uˇze b´yt pouˇzito tak´e jako z´aloˇzn´ıch zdroj˚u elektrick´e energie (UPS), startovac´ıch, staniˇcn´ıch ˇci trakˇcn´ıch zdroj˚u pro hybridn´ı elektrick´a i ˇcistˇe elektrick´a vozidla. Energetick´a hustota sekund´arn´ıch ˇcl´ank˚u je sice niˇzˇs´ı neˇz u ˇcl´ank˚u prim´arn´ıch, ale zato mohou b´yt vyb´ıjeny rychleji, jejich vyb´ıjec´ı kˇrivka je mˇekˇc´ı a jsou spolehlivˇejˇs´ı i pˇri n´ızk´ych teplot´ach [2]. Sekund´arn´ı ˇcl´anky mohou b´yt elektricky pospojov´any do tzv.

”baterie

ˇ

cl´ank˚u“ nebo prostˇe

”baterie“¹. ˇCl´anky mohou b´yt spojeny s´eriovˇe, paralelnˇe nebo s´erioparalelnˇe.

S´eriov´ym spojen´ım ˇcl´ank˚u dos´ahneme vyˇsˇs´ıho napˇet´ı baterie, nebot’ napˇet´ı jed- notliv´ych ˇcl´ank˚u se sˇc´ıtaj´ı. Tak napˇr´ıklad spojen´ım ˇsesti dvouvoltov´ych olovˇen´ych ˇ

cl´ank˚u do s´erie z´ısk´ame 12V baterii pouˇz´ıvanou v osobn´ıch automobilech. P˚uvodn´ı hybridn´ı automobily dokonce pouˇz´ıvaly baterie s napˇet´ım 148 V, kter´e vyˇzadovaly spojen´ı aˇz stovky sekund´arn´ıch ˇcl´ank˚u. Takov´e konfigurace ovˇsem nejsou pˇr´ıliˇs ˇcast´e z prost´eho d˚uvodu – pˇri takov´em mnoˇzstv´ı ˇcl´ank˚u je jiˇz pravdˇepodobnost poruchy nezanedbateln´a a selh´an´ı jedin´eho ˇcl´anku vede d´ıky s´eriov´emu spojen´ı k selh´an´ı cel´e baterie [4].

Pokud aplikace vyˇzaduje odbˇer vyˇsˇs´ıch proud˚u, baterie paralelnˇe spojen´ych ˇcl´ank˚u je nejlepˇs´ım ˇreˇsen´ım. Paraleln´ı zapojen´ı nemˇen´ı hodnotu napˇet´ı, ale amp´erhodinov´a kapacita jednotliv´ych ˇcl´ank˚u se sˇc´ıt´a. M˚uˇzeme tak vytvoˇrit napˇr´ıklad lithiovou ba- terii s napˇet´ım 3,6 V a kapacitou rovnaj´ıc´ı se nˇekolikan´asobku hodnoty jedin´eho ˇ

cl´anku.

S´erioparaleln´ı kombinace ˇcl´ank˚u pak umoˇzˇnuje nav´yˇsit napˇet´ı a z´aroveˇn kapacitu baterie. Konfigurace zn´am´a jako

”4s2p“ znaˇc´ı spojen´ı ˇctyˇr ˇcl´ank˚u do s´erie ve dvou paraleln´ıch vˇetv´ıch (tedy celkem osm ˇcl´ank˚u) a bˇeˇznˇe se vyuˇz´ıv´a v bateri´ıch laptop˚u.

Takov´a baterie z lithiov´ych ˇcl´ank˚u m˚uˇze nab´ızet jmenovit´e napˇet´ı 14,4 V a kapacitu 4 800 mAh [4].

1.1.3 Pˇrehled chemick´ych sloˇzen´ı ˇcl´ank˚u

N´asleduje pˇrehled nejrozˇs´ıˇrenejˇs´ıch chemick´ych sloˇzen´ı komerˇcnˇe vyr´abˇen´ych elek- trochemick´ych ˇcl´ank˚u:

ˆ Olovˇen´e – sekund´arn´ı

ˆ Zinko-uhl´ıkov´e – prim´arn´ı

ˆ Zinko-vzduˇsn´e – prim´arn´ı

ˆ Zinko-rtut’ov´e – prim´arn´ı

ˆ Alkalick´e (zinko-manganov´e) – prim´arn´ı i sekund´arn´ı

ˆ Stˇr´ıbro-oxidov´e – prim´arn´ı

ˆ Nikl-zinkov´e (NiZn) – sekund´arn´ı

ˆ Nikl-ˇzelezn´e (NiFe) – sekund´arn´ı

ˆ Nikl-kadmiov´e (NiCd) – sekund´arn´ı

1Slovo

”baterie“ poch´az´ı z francouzˇstiny a znamen´a bit´ı ˇci tluˇcen´ı. P˚uvodnˇe se pojem baterie pouˇz´ıval k oznaˇcen´ı skupiny kan´on˚u v bitvˇe. K pojmenov´an´ı skupiny propojen´ych elektroche- mick´ych ˇcl´ank˚u bylo toto slovo poprv´e pouˇzito v 18. stolet´ı [3]

ˆ Nikl-metal hydridov´e (NiMH) – sekund´arn´ı

ˆ Lithium-manganov´e (CR) – prim´arn´ı

ˆ Lithium-kobaltov´e (LiCoO₂) – sekund´arn´ı

ˆ Lithium-ˇzelezo-fosf´atov´e (LiFePO₄)– sekund´arn´ı

ˆ Lithium-manganov´e (LiMn₂O₄) – sekund´arn´ı

ˆ Litihum-nikl-kobaltov´e (LiNiCoAlO₂, LiNiMnCoO₂) – sekund´arn´ı

1.2 Z´ akladn´ı parametry elektrochemick´ ych zdroj˚ u

Z´akladn´ımi parametry elektrochemick´ych ˇcl´ank˚u jsou teoretick´e napˇet´ı U_t (V) a kapacita C (Ah)², kter´e se odv´ıj´ı od vlastnost´ı pouˇzit´ych materi´al˚u obou elektrod [2].

1.2.1 Ide´aln´ı elektrochemick´y zdroj

Ide´aln´ı elektrochemick´y zdroj, potaˇzmo ˇcl´anek, se d´a charakterizovat parametry s pˇr´ıvlastkem

”teoretick´y“. Teoretick´e napˇet´ı, neboli standardn´ı potenci´al ˇcl´anku, z´avis´ı na aktivn´ıch materi´alech ˇcl´anku (ale tak´e na koncentraci a teplotˇe) a m˚uˇze b´yt vypoˇc´ıt´an jako:

U_t =ϕ₂−ϕ₁, (1)

kdeϕ1,2 jsou standardn´ı redukˇcn´ı potenci´aly elektrod³.

Kapacita je d´ana mnoˇzstv´ım aktivn´ıch materi´al˚u. Teoretick´a kapacita z´avis´ı pouze na aktivn´ıch materi´alech, tedy tˇech, kter´e se ´uˇcastn´ı elektrochemick´e reakce, a je vypoˇc´ıt´ana jako souˇcet jejich ekvivalentn´ıch hmostnost´ı (Ah/g). Nejpraktiˇctˇejˇs´ı veliˇcinou je potom amp´erhodinov´a kapacita C (Ah), kter´a z´avis´ı na objemu reak- tant˚u (Ah/cm³) [2].

V souˇcasn´e dobˇe se tak´e pouˇz´ıv´a teoretick´a energie ˇcl´anku (tzv. watthodinov´a kapacita)Wt (Wh), kter´a m´a lepˇs´ı v´ypovˇedn´ı hodnotu a je vhodnˇejˇs´ı pro porovn´an´ı r˚uzn´ych typ˚u elektrochemick´ych zdroj˚u. Jej´ı hodnota se vypoˇc´ıt´a jako:

Wt =Ut·C (2)

Pˇr´ıvlastek teoretick´y u tˇechto vlastnost´ı pouˇz´ıv´ame proto, ˇze skuteˇcn´a baterie sest´av´a nejen z v´yˇse uveden´ych aktivn´ıch ˇc´ast´ı, ale tak´e z nereaktivn´ıch ˇc´ast´ı (obaly, separ´atory, v´yvody elektrod). Ty zvyˇsuj´ı hmotnost i objem baterie a t´ım sniˇzuj´ı praktickou kapacitu i energii baterie. Vyb´ıjen´ı tak´e neprob´ıh´a do nulov´e hodnoty

2Z fyzik´aln´ıho hlediska se jedn´a o elektrick´y n´aboj (Q=R

I·dt,[C] = [A·h]), v praxi se vˇsak ˇcastˇeji pouˇz´ıv´a term´ın kapacita (nutno rozliˇsovat od kapacity kondenz´atoru)

3Pro elektrodu, na kter´e doch´az´ı k oxidaci – tedy pro anodu, se pouˇzije z´aporn´a hodnota redukˇcn´ıho potenci´alu

napˇet´ı a aktivn´ı materi´aly nejsou stechiometricky vyv´aˇzen´e. D˚usledkem tˇechto ne- dostatk˚u je teoretick´a hustota energie sn´ıˇzena t´emˇeˇr o polovinu, z n´ıˇz jsme schopni pˇri optim´aln´ıch vyb´ıjec´ıch podm´ınk´ach z´ıskat jen 50÷75% uloˇzen´e energie. Skuteˇcn´a baterie je tedy za optim´aln´ıch vyb´ıjec´ıch podm´ınek schopna dodat pouze 25÷35 % teoretick´e energie aktivn´ıch materi´al˚u [2].

1.2.2 Skuteˇcn´y elektrochemick´y zdroj

Jak vˇsichni dobˇre v´ıme, teorie a praxe se vˇzdy liˇs´ı. Nejinak je tomu i u elek- trochemick´ych zdroj˚u, proto je nutno zav´est

”skuteˇcn´y elektrochemick´y zdroj“, pˇr´ıpadnˇe

”skuteˇcn´y ˇcl´anek“, ˇci

”skuteˇcnou baterii“. Teoretick´e napˇet´ı je veliˇcina, kterou v praxi pro porovn´an´ı bateri´ı pˇr´ıliˇs nevyuˇzijeme. Proto se pˇri porovn´av´an´ı skuteˇcn´ych bateri´ı setk´ame s prost´ym term´ınem napˇet´ı, kter´y vˇsak m˚uˇze nab´yvat v´ıcero v´yznam˚u:

ˆ Napˇet´ı napr´azdno U₀ – to namˇeˇr´ıme na nezat´ıˇzen´e baterii.

ˆ Poˇc´ateˇcn´ı napˇet´ıU_p– to zmˇeˇr´ıme, pokud k plnˇe nabit´e baterii pˇripoj´ıme z´atˇeˇz.

ˆ Jmenovit´e napˇet´ı U_n – obecnˇe ch´ap´ano jako typick´e pracovn´ı napˇet´ı (napˇr.

1,5 V pro prim´arn´ı zinko-uhl´ıkov´e ˇcl´anky).

ˆ Pracovn´ı napˇet´ıU_op – skuteˇcn´a hodnota napˇet´ı pˇri zat´ıˇzen´ı baterie, kter´a se v ˇ

case mˇen´ı (pˇri vyb´ıjen´ı sniˇzuje).

ˆ Pr˚umˇern´e napˇet´ıU_AV(average) – pr˚umˇern´a hodnota napˇet´ı v pr˚ubˇehu vyb´ıjen´ı baterie.

ˆ Stˇredn´ı napˇet´ıU_MP (midpoint) – prostˇredn´ı hodnota napˇet´ı pˇri vyb´ıjen´ı ˇcl´anku ˇ

ci baterie.

ˆ Koneˇcn´e vyb´ıjec´ı napˇet´ıU_vyb – spodn´ı bezpeˇcn´a hranice, pˇri n´ıˇz baterie ode- vzdala veˇskerou v sobˇe uloˇzenou (a prakticky vyuˇzitelnou) energii.

ˆ Plynovac´ı napˇet´ıU_pl – d˚uleˇzit´a mez pˇri nab´ıjen´ı ˇcl´ank˚u, pokud je pˇrekroˇcena, nab´ıjec´ı chemick´a reakce se zmˇen´ı a doch´az´ı k produkci odpadn´ıch plyn˚u z elektrod.

ˆ Koneˇcn´e nab´ıjec´ı napˇet´ıU_nab– maxim´aln´ı hodnota napˇet´ı na elektrochemick´em ˇ

cl´anku, pˇri jeho pˇrekroˇcen´ı doch´az´ı k nevratn´ym materi´aln´ım zmˇen´am a t´ım tak´e k poˇskozen´ı baterie.

To m˚uˇzeme demonstrovat na pˇr´ıkladu hojnˇe pouˇz´ıvan´eho olovˇen´eho akumul´atoru, jehoˇz jeden ˇcl´anek nab´yv´a hodnot [2]:

U0 = 2,1 V U_n = 2,0 V Uop = 1,8÷2,0 V U_vyb = 1,75 V U_nab = 2,3÷2,8 V 1.2.3 Vnitˇrn´ı odpor

D˚uvodem, proˇc na skuteˇcn´e baterii nikdy nenamˇeˇr´ıme teoretick´e napˇet´ı je pˇr´ıtomnost vnitˇrn´ıho odporu R_i (v angliˇctinˇe se m˚uˇzeme setkat s oznaˇcen´ımIR – Internal Re- sistance). Ten se skl´ad´a z elektronov´e a iontov´e sloˇzky. Elektronov´a sloˇzka je d´ana re- zistivitou aktivn´ıch materi´al˚u (vnitˇrn´ıch souˇc´ast´ı i obalu ˇcl´anku) a jejich vz´ajemn´ym spojen´ım (pˇrechodov´y odpor). Iontov´a sloˇzka z´avis´ı na vlastnostech ˇc´ast´ı ˇcl´anku pod´ılej´ıc´ıch se na elektrochemick´e reakci – vodivosti elektrolytu, pohyblivosti iont˚u ˇci aktivn´ı ploˇse elektrod. Elektronov´a sloˇzka se projev´ı takˇrka okamˇzitˇe po pˇripojen´ı z´atˇeˇze, zat´ımco iontov´a sloˇzka aˇz se zpoˇzdˇen´ım v ˇr´adu jednotek milisekund [5].

Pˇri vyb´ıjen´ı ide´aln´ı baterie z˚ust´av´a teoretick´e napˇet´ı po celou dobu na maxim´aln´ı hodnotˇe aˇz do okamˇziku, kdy jsou plnˇe vyuˇzity aktivn´ı materi´aly baterie. Tehdy napˇet´ı skokovˇe klesne rovnou na nulu. Skuteˇcn´a baterie m´a vˇsak jinou vyb´ıjec´ı charakteristiku – na poˇc´atku namˇeˇr´ıme napˇet´ı, kter´e se od teoretick´e hodnoty liˇs´ı pr´avˇe o velikost vnitˇrn´ıho odporu (menˇs´ı roli hraje tak´e polarizaˇcn´ı efekt obou ele- krod) a v pr˚ubˇehu vyb´ıjen´ı napˇet´ı nad´ale m´ırnˇe kles´a, a to vlivem nar˚ustaj´ıc´ıho vnitˇrn´ıho odporu (d´ıky faktor˚um polarizace, koncentrace, aktivace a akumulace pro- dukt˚u vyb´ıjen´ı). V z´avˇeru vyb´ıjen´ı pˇrich´az´ı strmˇejˇs´ı pokles aˇz na hodnotu vyb´ıjec´ıho napˇet´ı (viz Obr´azek 2) [2].

6

-

t U

U_t U_p

Uvyb

0

1

2

Obr´azek 2: Pr˚ubˇeh napˇet´ı pˇri vyb´ıjen´ı ide´aln´ıho (1) a skuteˇcn´eho (2) ˇcl´anku Vyb´ıjec´ı kˇrivka se samozˇrejmˇe liˇs´ı v z´avislosti na typu ˇcl´anku (baterie), zp˚usobu

zat´ıˇzen´ı (trval´e, pˇreruˇsovan´e), hodnotˇe vyb´ıjec´ıho (zatˇeˇzovac´ıho) proudu a v ne- posledn´ı ˇradˇe tak´e stavu ˇcl´anku. Pokud je baterie vyb´ıjena nepˇreruˇsovan´ym velmi mal´ym proudem, m˚uˇzeme se pˇribl´ıˇzit ide´aln´ı vyb´ıjec´ı kˇrivce. Plat´ı zde tato ´umˇera:

vˇetˇs´ı vyb´ıjec´ı proud – vyˇsˇs´ı ztr´aty na vnitˇrn´ım odporu – strmˇejˇs´ı pokles napˇet´ı – niˇzˇs´ı dodan´a energie – niˇzˇs´ı ˇzivotnost ˇcl´anku.

1.2.4 Amp´erhodinov´a vs. watthodinov´a kapacita

Skuteˇcn´a specifick´a energie baterie je tedy niˇzˇs´ı neˇz teoretick´a, protoˇze napˇet´ı pˇri vyb´ıjen´ı je niˇzˇs´ı neˇz teoretick´e, st´ale kles´a a pˇri ´upln´em vybit´ı neklesne na nulovou hodnotu, nen´ı tud´ıˇz vyuˇzita pln´a amp´erhodinov´a kapacita baterie [2]. Watthodi- nov´a kapacita eliminuje z´asadn´ı nev´yhodu amp´erhodinov´e kapacity, kterou je jej´ı nez´avislost na napˇet´ı. Uved’me pˇr´ıklad: mˇejme klasickou 12V olovˇenou baterii s ka- pacitou 100 Ah, jej´ıˇz watthodinov´a kapacita (neboli teoretick´a energie) je dle vztahu (2): W = 12 V·100 Ah = 1 200 Wh. Pokud s´eriovˇe spoj´ıme dvˇe takov´eto baterie, dod´avan´y proud je stejn´y, tedy i amp´erhodinov´a kapacita z˚ust´av´a 100 Ah. Pouh´y selsk´y rozum n´am vˇsak napov´ıd´a, ˇze ze dvou bateri´ı bychom mˇeli dostat v´ıce energie neˇz z jedn´e baterie. Vezmˇeme tedy v ´uvahu i napˇet´ı, kter´e je pˇri s´eriov´em spojen´ı dvou tˇechto bateri´ı dvojn´asobn´e, tedy 2·12 V = 24 V. T´ım p´adem je dle v´yˇse uve- den´eho vzorce (2) dvojn´asobn´a i watthodinov´a kapacita (neboli teoretick´a energie):

W = 24 V·100 Ah = 2 400 Wh. Jin´ymi slovy, pouˇz´ıv´an´ı amp´erhodinov´e kapa- city zv´yhodˇnuje n´ızkonapˇetov´e ˇcl´anky – neznal´y uˇzivatel potom m˚uˇze v extr´emn´ım pˇr´ıpadˇe porovn´avat neporovnateln´e a napˇr´ıklad nab´yt dojmu, ˇze mal´a baterie do pˇrenosn´eho poˇc´ıtaˇce dod´a stejnou energii jako startovac´ı autobaterie.

1.2.5 Hodnota C

Dalˇs´ı parametr souvisej´ıc´ı s kapacitou, potaˇzmo energi´ı baterie – tzv.

”C hodnota“

(z anglick´eho C rate) – je d˚uleˇzit´y pˇri vyb´ıjen´ı, ale i nab´ıjen´ı bateri´ı. Vyjadˇruje totiˇz velikost vyb´ıjec´ıho, pˇr´ıpadnˇe nab´ıjec´ıho proudu I jako n´asobek M jmenovit´e kapacity baterie C_n:

I =M·C_n (3)

Pro srozumitelnost uved’me pˇr´ıklad – baterie s amp´erhodinovou kapacitou 1000mAh je vyb´ıjena (nebo nab´ıjena) proudem 200 mA, tedy dle vztahu (3) hodnotou: M = 200/1 000 = 0,2C, pˇr´ıpadnˇe C/5. Naopak, kdyˇz mluv´ıme o 5Ah baterii, kter´a je vyb´ıjena proudem 0,1C (nebo C/10), skuteˇcn´y proud je: I = 0,1·5 = 0,5 A.

Vhodn´e je tak´e zm´ınit, ˇze vyuˇziteln´a kapacita baterie z´avis´ı na vyb´ıjec´ım proudu.

Tento fakt n´am opˇet pom˚uˇze ilustrovat jednoduch´y pˇr´ıklad. Mˇejme baterii se jme- novitou kapacitou C_n = 5 Ah a tˇri n´asleduj´ıc´ı sc´en´aˇre:

ˆ Vyb´ıjen´ı konstantn´ım proudem C/5 (I = 1 A) – baterie bude dod´avat energii po dobu 5 h a vyuˇziteln´a kapacita bude pˇribliˇznˇe 5 Ah.

ˆ Vyb´ıjen´ı konstantn´ım proudem C/10 (I = 0,5 A) – baterie bude dod´avat energii po dobu 10 h a vyuˇziteln´a kapacita bude vyˇsˇs´ı neˇz 5 Ah.

ˆ Vyb´ıjen´ı konstantn´ım proudemC (I = 5 A) – baterie bude dod´avat energii po dobu 1 h a vyuˇziteln´a kapacita bude niˇzˇs´ı neˇz 5 Ah.

Lze tedy konstatovat, ˇze s rostouc´ım vyb´ıjec´ım proudem kles´a vyuˇziteln´a kapacita baterie.

Analogicky je definovan´a tzv.

”Ehodnota“ baterie, kter´a nam´ısto amp´erhodinov´e vych´az´ı z watthodinov´e kapacity baterie [2].

1.3 Faktory ovlivˇ nuj´ıc´ı v´ ykonnost baterie

1.3.1 Typ z´atˇeˇze

V´yznamn´y vliv na v´ykonnost baterie m´a typ z´atˇeˇze. Proto je vhodn´e uzp˚usobit testov´an´ı baterie a vyb´ıjet baterii takovou z´atˇeˇz´ı, kter´a je pot´e vyuˇz´ıv´ana i v re´aln´em provozu. V z´asadˇe rozliˇsujeme tˇri typy zat´ıˇzen´ı baterie [2]:

ˆ Konstantn´ım odporem – pˇri zachov´an´ı stejn´eho odporu z´atˇeˇze se vyb´ıjec´ı proud sniˇzuje ´umˇernˇe s napˇet´ım baterie.

ˆ Konstantn´ım proudem – bˇehem vyb´ıjen´ı z˚ust´av´a hodnota proudu konstantn´ı.

ˆ Konstantn´ım v´ykonem – s klesaj´ıc´ım napˇet´ım proud v pr˚ubˇehu vyb´ıjen´ı nar˚ust´a, v´ykon tedy z˚ust´av´a konstantn´ı (protoˇze P =U·I).

1.3.2 Teplota

Pˇri vyb´ıjen´ı baterie nelze zanedbat ani teplotu, kter´a ovlivˇnuje jak kapacitu, tak napˇet´ı baterie. Z´avislost na teplotˇe se r˚uzn´ı dle typu (a pouˇzit´e chemie) baterie, obecnˇe vˇsak lze ˇr´ıci, ˇze optim´aln´ı pracovn´ı oblast vˇsech bateri´ı se nach´az´ı mezi 20 a 40^◦C. Pˇri niˇzˇs´ıch teplot´ach doch´az´ı k omezen´ı chemick´e aktivity a zv´yˇsen´ı vnitˇrn´ıho odporu baterie, coˇz znamen´a sn´ıˇzen´ı vyuˇziteln´e kapacity a rychlejˇs´ı vybit´ı. Naopak pˇri vyˇsˇs´ı teplotˇe vnitˇrn´ı odpor kles´a, takˇze napˇet´ı a s n´ım i amp´erhodinov´a kapacita a vyuˇziteln´a energie baterie roste. Negativn´ım d˚usledkem vysok´e teploty je vyˇsˇs´ı chemick´a aktivita baterie, kter´a vede k rychlejˇs´ımu samovyb´ıjen´ı [2].

N´ar˚ust vyb´ıjec´ıho proudu a klesaj´ıc´ı teplota zp˚usobuj´ı jak rychlejˇs´ı vybit´ı, tak sn´ıˇzen´ı vyuˇziteln´e kapacity baterie bˇehem vyb´ıjen´ı. S vyˇsˇs´ım vyb´ıjec´ım proudem vˇsak tak´e dle zn´am´eho vztahu ∆P =R·I² rostou Joule-Lenzovy ztr´aty, kter´e gene- ruj´ı tepelnou energii ohˇr´ıvaj´ıc´ı jak vodiˇce, tak baterii samotnou. Tento ohˇrev m˚uˇze b´yt nakonec i v´ıtan´y, protoˇze d´ıky nˇemu m˚uˇzeme z baterii odebrat dokonce vyˇsˇs´ı n´aboj (kapacitu). ˇZivotnost baterie pak lze zv´yˇsit provozov´an´ım baterie pˇri vyˇsˇs´ı teplotˇe (pokojov´e i vyˇsˇs´ı) a sn´ıˇzen´ım vyb´ıjec´ıho proudu.

1.3.3 Zp˚usob vyb´ıjen´ı

Pokud jsme zmiˇnovali typ z´atˇeˇze a jeho vliv na baterii, nelze opomenout ani zp˚usob vyb´ıjen´ı. Na Obr´azku 2 vid´ıme plynul´y pokles napˇet´ı baterie, kter´y odpov´ıd´a tr- val´emu (kontinu´aln´ımu) zat´ıˇzen´ı. V takov´em pˇr´ıpadˇe je z´atˇeˇz pˇribliˇznˇe konstantn´ı a napˇet´ı plynule kles´a aˇz do okamˇziku, kdy se pˇribl´ıˇz´ı hodnotˇe vyb´ıjec´ıho napˇet´ıU_vyb. Pot´e doch´az´ı k prudk´emu poklesu napˇet´ı a pokud chceme zabr´anit nevratn´emu poˇskozen´ı, baterie mus´ı b´yt odpojena od z´atˇeˇze.

Jin´y zp˚usob vyb´ıjen´ı je pˇreruˇsovan´ym zat´ıˇzen´ım. Tehdy je baterie zatˇeˇzov´ana kr´atk´ymi proudov´ymi impulzy, kter´e zpravidla nab´yvaj´ı vyˇsˇs´ıch hodnot neˇz proudy pˇri trval´em zat´ıˇzen´ı. Bˇehem trv´an´ı vyb´ıjec´ıho impulzu tedy doch´az´ı k prudˇs´ımu poklesu napˇet´ı. Po skonˇcen´ı kaˇzd´eho takov´eho proudov´eho impulzu vˇsak nast´av´a doba zotaven´ı, bˇehem kter´e napˇet´ı na baterii znovu nar˚ust´a. Vyb´ıjen´ı pˇreruˇsovan´ym zat´ıˇzen´ım potom vytv´aˇr´ı typick´y pilovit´y pr˚ubˇeh s prudˇs´ımi poklesy a n´asledn´ymi n´ar˚usty napˇet´ı. Tento zp˚usob vyb´ıjen´ı je tak´e ˇsetrnˇejˇs´ı k baterii a vede k prod- louˇzen´ı jej´ı ˇzivotnosti. Takov´y pozitivn´ı jev je jeˇstˇe v´yraznˇejˇs´ı pˇri vyb´ıjen´ı vˇetˇs´ımi proudov´ymi impulzy, kdy m´a baterie ˇcas zotavit se z polarizaˇcn´ıch jev˚u, kter´e se pˇri vˇetˇs´ım zat´ıˇzen´ı projevuj´ı v´ıce. Rozsah zotaven´ı je z´avisl´y tak´e na konstrukci bate- rie, teplotˇe, hodnotˇe koneˇcn´eho vyb´ıjec´ıho napˇet´ı a samozˇrejmˇe d´elce trv´an´ı doby zotaven´ı [2].

Tˇret´ı zp˚usob vyb´ıjen´ı je pak vlastnˇe kombinac´ı obou pˇredchoz´ıch a bˇeˇznˇe se vyuˇz´ıv´a ve spotˇrebn´ı elektronice. Baterie je trvale vyb´ıjena pomˇernˇe n´ızkou z´atˇeˇz´ı, kter´a je obˇcasnˇe doplnˇena impulzn´ı (ˇci kr´atkodobou) vyˇsˇs´ı z´atˇeˇz´ı. Pˇr´ıkladem mohou b´yt digit´aln´ı hodinky – v nich je baterie trvale zatˇeˇzov´ana n´ızk´ym proudem v bˇeˇzn´em reˇzimu zobrazov´an´ı aktu´aln´ıho ˇcasu na displeji, vyˇsˇs´ı odbˇer pak m˚uˇze pˇredstavovat funkce nˇekolikasekundov´eho podsv´ıcen´ı displeje hodinek, kterou uˇzivatel vyuˇz´ıv´a pouze obˇcas za zhorˇsen´ych svˇeteln´ych podm´ınek. Takov´y kr´atkodob´y vyˇsˇs´ı odbˇer zp˚usob´ı prudˇs´ı pokles napˇet´ı, kter´e se po ukonˇcen´ı vyˇsˇs´ıho odbˇeru ˇc´asteˇcnˇe zotav´ı.

Velikost poklesu napˇet´ı a reakce na zmˇeny z´atˇeˇze je obecnˇe lepˇs´ı u bateri´ı s niˇzˇs´ım vnitˇrn´ım odporem [2].

1.3.4 Proveden´ı elektrod

Pokud chceme baterii s maxim´aln´ı ˇzivotnost´ı a kapacitou, kter´a bude vyb´ıjena pouze n´ızk´ym proudem, mˇela by tato baterie obsahovat co nejvˇetˇs´ı mnoˇzstv´ı aktivn´ıch materi´al˚u. Na druh´e stranˇe, pokud chceme baterii vyb´ıjet co nejvˇetˇs´ımi proudy po kr´atkou dobu (napˇr´ıklad RC modely), nejvˇetˇs´ı d˚uraz by mˇel b´yt kladen na minima- lizov´an´ı vnitˇrn´ıho odporu, k ˇcemuˇz pˇrisp´ıv´a co nejvˇetˇs´ı povrch elektrod. V praxi se pouˇz´ıvaj´ı tˇri z´akladn´ı proveden´ı elektrod:

ˆ V´alcov´e – elektrody tvoˇr´ı dva koncentrick´e v´alce, typick´ym pˇr´ıkladem jsou

”tuˇzkov´e“ (AA, R6, LR6, nebo AAA, R3, LR3) ˇcl´anky. Toto proveden´ı ma- ximalizuje mnoˇzstv´ı aktivn´ıch materi´al˚u na ´ukor plochy, kde prob´ıh´a elektro- chemick´a reakce.

ˆ Svinut´e – elektrody ve formˇe tenk´ych p´as˚u jsou svinuty a prokl´ad´any vrstvami separ´atoru, ve v´ysledku tvoˇr´ı tak´e v´alec. Pˇr´ıkladem jsou sekund´arn´ı lithiov´e ˇcl´anky, d˚uraz je kladen na maxim´aln´ı aktivn´ı plochu elektrod na ´ukor mnoˇzstv´ı aktivn´ıch materi´al˚u a kapacity.

ˆ Deskov´e – elektrody ve formˇe ploch´ych desek prokl´adan´ych deskami separ´atoru, pˇr´ıkladem jsou velk´e staniˇcn´ı baterie, at’ olovˇen´e, ˇci nikl-kadmiov´e. Podobnˇe jako svinut´e proveden´ı nab´ız´ı velkou plochu elektrod. V´yrobce m˚uˇze ovlivˇnovat pomˇer mezi plochou elektrod a mnoˇzstv´ım aktivn´ıch materi´alu napˇr´ıklad vol- bou tlouˇst’ky desek.

1.3.5 Skladov´an´ı

I bˇehem skladov´an´ı doch´az´ı v baterii k chemick´e aktivitˇe, kter´a ovlivˇnuje v´ykonnost a ˇzivotnost. Tato aktivita je zn´am´a jako samovyb´ıjen´ı a jej´ı m´ıra z´avis´ı na skladovac´ıch podm´ınk´ach, ale tak´e druhu (chemick´em sloˇzen´ı) baterie. Obecnˇe pak plat´ı, ˇze efekt samovyb´ıjen´ı je m´ırnˇejˇs´ı pˇri niˇzˇs´ı skladovac´ı teplotˇe, takˇze nepouˇz´ıvan´e baterie se vyplat´ı uchov´avat na chladn´em m´ıstˇe nebo i v chladniˇcce. Pˇred opˇetovn´ym pouˇzit´ım je vhodn´e baterii znovu zahˇr´at alespoˇn na teplotu okol´ı. V´ykonnost baterie po delˇs´ım skladov´an´ı bude v´ıce z´aviset na zp˚usobu zat´ıˇzen´ı – ˇc´ım

”jemnˇejˇs´ı“ vyb´ıjen´ı bude, t´ım vˇetˇs´ı n´aboj baterie dod´a.

Pˇri skladov´an´ı se elektrody nˇekter´ych bateriov´ych syst´em˚u opatˇruj´ı ochrann´ym filmem, kter´e pˇrisp´ıvaj´ı k prodlouˇzen´ı ˇzivotnosti. Pˇred opˇetovn´ym pouˇzit´ım takto chr´anˇen´e baterie by se tyto ochrann´e filmy mˇely odstranit, jinak dojde k tzv.

”napˇet’ov´e prodlevˇe“. Tento jev je zp˚usoben t´ım, ˇze po pˇripojen´ı baterie je napˇet´ı blokov´ano pr´avˇe ochrann´ymi filmy, a energie prob´ıhaj´ıc´ı elektrochemick´e reakce je na poˇc´atku vyuˇzita k odstranˇen´ı tˇechto film˚u.

1.3.6 Proveden´ı baterie

Jednotliv´e ˇcl´anky, vz´ajemn´ym pospojen´ım tvoˇr´ıc´ı baterii, nikdy nemohou b´yt iden- tick´e. To je d´ano drobn´ymi nepˇresnostmi pˇri v´yrobˇe, kter´e jsou bohuˇzel nevyhnu- teln´e. Baterie jako celek je pak v´ykonnostnˇe limitov´ana sv´ym nejslabˇs´ım ˇcl´ankem.

Celkov´a v´ykonnost baterie je d´ana jej´ım proveden´ım (poskl´ad´an´ı ˇcl´ank˚u, jejich propojen´ı, izolace, jiˇstˇen´ı, materi´al obalu), kter´e ovlivˇnuje prostˇred´ı a teplotu jed- notliv´ych ˇcl´ank˚u. Nˇekter´e baterie pro provoz v chladnˇejˇs´ıch podm´ınk´ach mohou b´yt navrˇzeny tak, aby se odpadn´ı teplo jednotliv´ych ˇcl´ank˚u koncentrovalo v obalu a zvyˇsovalo tak teplotu baterie a t´ım i jej´ı ´uˇcinnost. V jin´ych pˇr´ıpadech je vˇsak nutn´e ˇreˇsit efektivn´ı odvod tepla, aby nedoch´azelo ke vzniku teplejˇs´ıch m´ıst a cel´a plocha baterie mˇela pˇribliˇznˇe stejnou teplotu potˇrebnou pro vyv´aˇzen´y v´ykon vˇsech ˇcl´ank˚u [2].

1.4 Testov´ an´ı bateri´ı

V souˇcasn´e dobˇe st´ale neexistuje jednoduch´a, kr´atk´a zkouˇska, kter´a by obs´ahla vˇsechny d˚uleˇzit´e parametry baterie. Takzvan´y

”zdravotn´ı stav“ baterie, anglicky state-of-health (SoH), nelze spolehlivˇe zmˇeˇrit, n´ybrˇz pouze odhadnout. Tˇri z´akladn´ı ukazatele SoH jsou [7]:

1. Kapacita – schopnost uchov´an´ı energie

2. Vnitˇrn´ı odpor – schopnost dod´avat elektrick´y proud

3. Samovyb´ıjen´ı – odr´aˇzej´ıc´ı mechanickou neporuˇsenost a podm´ınky nam´ah´an´ı Nejv´yznamnˇejˇs´ım ukazatelem je kapacita baterie. Nov´a baterie by mˇela b´yt schopna dodat 100 % sv´e jmenovit´e kapacity – napˇr´ıklad baterie o 5 Ah by mˇela dod´avat proud 5 A po jednu hodinu. Pokud by se baterie kompletnˇe vybila po 30 minut´ach, znamen´a to, ˇze jej´ı kapacita je jiˇz pouze 50 % [7]. Schopnost dodat energii je tak´e z´asadn´ı parametr urˇcuj´ıc´ı ˇzivotnost baterie – v´yrazn´y pokles kapacity znaˇc´ı konec ˇ

zivotnosti.

V mnoh´ych aplikac´ıch jsou baterie mˇenˇeny po poklesu kapacity na 80 % jme- novit´e hodnoty. Jinde se baterie uˇz´ıvaj´ı do poklesu kapacity na 60 % a autobaterie mohou slouˇzit i do 40 % jmenovit´e hodnoty kapacity. Ve zdravotnictv´ı a vojensk´ych aplikac´ıch mus´ı b´yt baterie maxim´alnˇe spolehliv´e, proto se ˇcasto vymˇeˇnuj´ı preven- tivnˇe po dosaˇzen´ı urˇcit´eho poˇctu nab´ıjec´ıch cykl˚u nebo dokonce pouze po urˇcit´e dobˇe (dvou, tˇrech letech) [7]. V takov´ych pˇr´ıpadech by rozhodnˇe bylo ekonomiˇctˇejˇs´ı i ekologiˇctˇejˇs´ı baterie pr˚ubˇeˇznˇe testovat.

Existuje jeˇstˇe dalˇs´ı ukazatel – ˇcesky zvan´y stav nabit´ı, ˇcastˇeji je vˇsak uˇz´ıvan´y angllick´y term´ın state-of-charge se zkratkouSoC. Ten procentu´alnˇe vyjadˇruje, kolik energie z p˚uvodn´ıho (plnˇe nabit´eho) stavu jeˇstˇe baterie dok´aˇze dodat. Pln´e nabit´ı znamen´a vˇzdy 100% SoC, to vˇsak nikterak nesouvis´ı se stavem baterie. Napˇr´ıklad poˇskozen´a baterie (SoH 50 %) se jmenovitou kapacitou 5 Ah m´a pˇri pln´em nabit´ı (SoC 100 %) vyuˇzitelnou kapacitu pouze 2,5 Ah.

Testov´an´ı bateri´ı je velice komplexn´ı z´aleˇzitost, podobnˇe jako je velice komplexn´ı z´aleˇzitost´ı diagnostika zdravotn´ıho stavu ˇclovˇeka [7]. Proto lze SoH pouze s vˇetˇs´ı ˇci menˇs´ı pˇresnost´ı odhadovat.

1.4.1 Mˇeˇren´ı kapacity

Kapacitu jako nejv´yznamnˇejˇs´ı ukazatel SoH baterie nen´ı snadn´e odhadnout ani mˇeˇrit. Tradiˇcn´ım zp˚usobem je cyklov´an´ı spoˇc´ıvaj´ıc´ı v opakovan´em nab´ıjen´ı a vyb´ıjen´ı testovan´e baterie. Cyklov´an´ı je pomˇernˇe spolehliv´e, avˇsak u kapacitnˇe vˇetˇs´ıch bateri´ı velice zdlouhav´e a nepˇr´ıliˇs praktick´e.

Ani tato tradiˇcn´ı metoda nen´ı dokonal´a. I za stabiln´ıch a kontrolovan´ych podm´ınek se v´ysledky nˇekolika test˚u mohou liˇsit. D˚uvod nen´ı zcela jasn´y, v´ı se vˇsak, ˇze nejvˇetˇs´ı rozd´ıly se projevuj´ı u olovˇen´ych akumul´ator˚u, kde se v´ysledky dvou identick´ych test˚u cyklov´an´ım mohou liˇsit aˇz o 15 % [8].

1.4.2 Vyb´ıjen´ı baterie

Jak uˇz bylo ps´ano v´yˇse, zp˚usob vyb´ıjen´ı m´a velk´y vliv na v´ykonnost a ˇzivotnost baterie. Pro testov´an´ı bateri´ı je nejpraktiˇctˇejˇs´ı kontinu´aln´ı (nepˇreruˇsovan´e) zat´ıˇzen´ı konstantn´ım proudem. V takov´em pˇr´ıpadˇe je d˚uleˇzit´e nastavit pˇrimˇeˇrenou hodnotu vyb´ıjec´ıho proudu. Ta m˚uˇze b´yt v podstatˇe jak´akoliv, ale pˇri extr´emnˇe vysok´em vyb´ıjec´ım proudu re´alnˇe hroz´ı riziko nevratn´eho poˇskozen´ı takto vyb´ıjen´e baterie.

Vyuˇziteln´a kapacita baterie se s rostouc´ım vyb´ıjec´ım proudem sniˇzuje, protoˇze vyˇsˇs´ı proud znamen´a vyˇsˇs´ı Joule-Lenzovy (∆P =R·I²) i polarizaˇcn´ı ztr´aty [2].

V´yrobce ˇcasto ud´av´a nˇekolik hodnot vyb´ıjec´ıho proudu, kter´e odpov´ıdaj´ı urˇcit´ym Chodnot´am (n´asobk˚um kapacity). Amp´erhodinov´a kapacita baterie ud´avan´a ve spe- cifikaci pak b´yv´a nejvyˇsˇs´ı moˇznou vyuˇzitelnou hodnotou kapacity, kter´a odpov´ıd´a vyb´ıjen´ı hodnotou napˇr´ıklad C/20 (tedy 20hodinov´emu vyb´ıjen´ı). Pˇr´ıkladem budiˇz olovˇen´a baterie

”Shimastu NPC12-12“, na kter´e jsou uvedeny hodnoty 12 V a 12 Ah.

V katalogov´em listu pak najdeme graf vyb´ıjec´ıch kˇrivek pˇri pokojov´e teplotˇe a ka- pacitu 12 Ah odpov´ıdaj´ıc´ı vyb´ıjen´ı proudem C/20 (0,6 A). Pˇri vyb´ıjen´ı proudem rovn´ym 1C je vˇsak vyuˇziteln´a kapacita pouh´ych 7,2 Ah [9]. Rozd´ıl v kapacitˇe t´eto baterie pˇri vyb´ıjen´ı proudyC/20 a 1C tedy ˇcin´ı cel´ych 40 %!

Pˇri vyb´ıjen´ı je d˚uleˇzit´ym parametrem napˇet´ı na svork´ach baterie. ˇC´ım vyˇsˇs´ı je vyb´ıjec´ı proud, t´ım strmˇejˇs´ı je kˇrivka poklesu napˇet´ı. Baterie se projevuj´ı tak´e t´ım, ˇze v pr˚ubˇehu vyb´ıjen´ı je napˇet’ov´a kˇrivka pomˇernˇe ploch´a, ale ke konci vyb´ıjec´ıho procesu (tedy dod´an´ı vˇetˇsiny dostupn´e energie) zaˇcnˇe strmˇe klesat. Pro ˇzivotnost baterie je z´asadn´ı ukonˇcen´ı vyb´ıjec´ıho procesu pˇri poklesu napˇet´ı na mez hranici vyb´ıjec´ıho napˇet´ıU_vyb. Ta se liˇs´ı dle chemie dan´eho ˇcl´anku – pro olovo je to 1,75 V, pro nikl 1 V a pro lithium 3 V. V okamˇziku dosaˇzen´ıU_vyb baterie dodala pˇribliˇznˇe 95 % uchovan´e energie, po pˇrekroˇcen´ı t´eto meze doch´az´ı k prudk´emu poklesu napˇet´ı, kter´y m˚uˇze v´est aˇz ke zniˇcen´ı baterie. Pokud je baterie vyb´ıjena vyˇsˇs´ım proudem (n´aroˇcn´e aplikace), m˚uˇze doj´ıt k pˇredˇcasn´emu odpojen´ı baterie. Tomu se pˇredch´az´ı sn´ıˇzen´ım meze vyb´ıjec´ıho napˇet´ı na hodnotu v rozmez´ı 80 aˇz 90 % p˚uvodn´ıho U_vyb.

Po odpojen´ı baterie od z´atˇeˇze po ukonˇcen´ı vyb´ıjec´ıho procesu nast´av´a u nepoˇskozen´e baterie jak´esi zotaven´ı, kdy napˇet´ı nejprvˇe skokovˇe a pot´e velmi m´ırnˇe nar˚ust´a k no- min´aln´ı hodnotˇe. Tento n´ar˚ust je v´yraznˇejˇs´ı po ukonˇcen´ı vyb´ıjen´ı vyˇsˇs´ı z´atˇeˇz´ı.

1.4.3 Nab´ıjen´ı baterie

Baterie mohou b´yt nab´ıjeny v podstatˇe tˇremi z´akladn´ımi zp˚usoby:

1. Konstantn´ım proudem 2. Konstant´ım napˇet´ım 3. Konstantn´ım v´ykonem

V praxi se pak nejˇcastˇeji pouˇz´ıvaj´ı kombinace v´yˇse uveden´ych zp˚usob˚u. Zp˚usob nab´ıjen´ı se tak´e liˇs´ı dle druhu elektrochemick´eho ˇcl´anku. Olovˇen´e a lithiov´e ˇcl´anky

b´yvaj´ı nab´ıjen´ı kombinac´ı konstantn´ıho proudu a konstantn´ıho napˇet´ı (CC/CV).

Z´akladn´ı nab´ıjen´ı prob´ıh´a konstantn´ım proudem a po dosaˇzen´ı urˇcit´eho napˇet´ı proud zvolna kles´a, zat´ımco napˇet´ı z˚ust´av´a t´emˇeˇr konstantn´ı – tehdy doch´az´ı k tzv. saturaci neboli nasycen´ı. Nab´ıjec´ı proces je ukonˇcen, jakmile proud poklesne na urˇcitou mez (napˇr. C/20).

Cl´ˇ anky na b´azi niklu se nab´ıj´ı konstantn´ım proudem, zat´ımco napˇet´ı st´ale nar˚ust´a.

Sign´alem k ukonˇcen´ı nab´ıjec´ıho procesu je nevelk´y pokles napˇet´ı po f´azi konstantn´ıho r˚ustu.

Pˇri nab´ıjen´ı je v prvn´ı ˇradˇe nutn´e zvolit vhodn´y nab´ıjec´ı proud – maxim´aln´ı pˇr´ıpustn´a hodnota by mˇela b´yt uvedena v´yrobcem v katalogov´em listu baterie.

Nem´a smysl volit zbyteˇcnˇe n´ızkou hodnotu proudu, protoˇze to pouze prodluˇzuje dobu nab´ıjen´ı. Dalˇs´ı veliˇcinou, kter´a vyˇzaduje sledov´an´ı, je napˇet´ı na svork´ach ba- terie. Kaˇzd´y typ ˇcl´anku m´a stanovenou hodnotu nab´ıjec´ıho napˇet´ı, kterou bychom nemˇeli pˇrekroˇcit. Pro olovˇen´e ˇcl´anky to je 2,30÷2,45V, pro lithium-iontov´e 4,1÷4,3V a pro ˇcl´anky na b´azi niklu pˇribliˇznˇe 1,55 V. M´ırn´e pˇrekroˇcen´ı t´eto hodnoty nemus´ı b´yt zhoubn´e, ale rozhodnˇe se nedoporuˇcuje – m˚uˇze doj´ıt k plynov´an´ı a tak´e ke ko- rozi aktivn´ıch ˇc´ast´ı ˇcl´anku. Pozornost si zaslouˇz´ı tak´e teplota. Nab´ıjen´ı by ide´alnˇe mˇelo prob´ıhat v pokojov´e teplotˇe, pˇri niˇzˇs´ıch teplot´ach je nab´ıjen´ı m´enˇe uˇcinn´e, pˇr´ıpadnˇe dokonce nemoˇzn´e. Kromˇe teploty okol´ı je d˚uleˇzit´a i teplota samotn´eho ˇ

cl´anku. Bˇehem nab´ıjen´ı doch´az´ı d´ıky Joule-Lenzov´ym ztr´at´am k m´ırn´emu otep- lov´an´ı, kter´e z´avis´ı na hodnotˇe proudu. V kaˇzd´em pˇr´ıpadˇe by nab´ıjen´ı mˇelo b´yt ukonˇceno, pokud teplota baterie roste pˇr´ıliˇs.

Realizace automatizovan´ eho pracoviˇ stˇ e

2 Mˇ eˇ ric´ı ´ ustˇ redna Comet MS5D

Z´akladem cel´eho syst´emu je ´ustˇredna pro zaznamen´av´an´ı dat, neboli datalogger, od ˇcesk´e spoleˇcnosti Comet System. Z´aznamov´e ´ustˇredny jsou urˇceny pro mˇeˇren´ı, z´aznam, vyhodnocen´ı a n´asledn´e zpracov´an´ı elektrick´ych veliˇcin, kter´e podl´ehaj´ı relativnˇe pomal´ym zmˇen´am (>1 s). Ve spojen´ı s patˇriˇcn´ymi sn´ımaˇci a pˇrevodn´ıky jsou vhodn´e pro monitoring fyzik´aln´ıch veliˇcin [6]. Dle v´yrobce zaˇr´ızen´ı umoˇzˇnuje:

ˆ Mˇeˇrit a zpracov´avat 1 aˇz 16 vstupn´ıch veliˇcin.

ˆ Poˇrizovat autonomn´ı ˇcasov´y z´aznam mˇeˇren´ych veliˇcin.

ˆ Vytv´aˇret alarmov´e stavy.

ˆ Na z´akladˇe vznikl´ych alarm˚u vykon´avat dalˇs´ı akce (akustick´a, optick´a signa- lizace, ovl´ad´an´ı rel´eov´ych v´ystup˚u, vys´ılan´ı SMS zpr´av, ovl´ad´an´ı telefonn´ıho hl´asiˇce, pˇred´av´an´ı zpr´av pomoc´ı r˚uzn´ych protokol˚u Ethernetov´eho rozhran´ı atd.)

ˆ Online monitorovat namˇeˇren´e hodnoty a stavy.

2.1 Vybaven´ı pˇ renosn´ eho kufˇ r´ıku

Naˇse konkr´etn´ı ´ustˇredna, model Comet MS5D, je upevnˇena v pˇrenosn´em kufˇr´ıku spoleˇcnˇe s nap´ajec´ım zdrojem a vstupn´ımi moduly. Vˇsechny zm´ınˇen´e souˇc´asti jsou pˇriˇsroubov´any k nosn´emu plechu na dnˇe kufˇr´ıku a ten je pˇripevnˇen k tˇelu kufˇr´ıku.

Nap´ajec´ı zdroj je nap´ajen z bˇeˇzn´e s´ıtˇe stˇr´ıdav´ym napˇet´ım 230 V. Vstupn´ı moduly jsou koncipov´any jako voliteln´e pˇr´ısluˇsenstv´ı ´ustˇredny a liˇs´ı se dle poˇzadovan´e funkce.

N´aˇs kufˇr´ık obsahuje osm modul˚u s galvanick´ym oddˇelen´ım znaˇcen´ych D0G, kter´e umoˇzˇnuj´ı mˇeˇrit stejnosmˇern´e napˇet´ı v rozsahu 0÷ 100 mV. Dalˇs´ıch osm modul˚u nese oznaˇcen´ı D4G (s galvanick´ym oddˇelen´ım) a mˇeˇr´ı stejnosmˇern´e napˇet´ı v rozsahu 0÷75V. Pˇresnost mˇeˇren´ı je u obou typ˚u vstupn´ıch modul˚u±0,1%. Z 16 dostupn´ych mˇeˇric´ıch kan´al˚u jsou prvn´ı dva uzp˚usobeny pro mˇeˇren´ı stejnosmˇern´eho proudu a to pomoc´ı proudov´eho boˇcn´ıku. Menˇs´ı proudov´y boˇcn´ık zajiˇst’uje mˇeˇric´ı rozsah 0÷ 10 A s pˇresnost´ı mˇeˇren´ı ±1 % (kan´al 1), vˇetˇs´ı boˇcn´ık potom nab´ız´ı rozsah 0 ÷ 60 A s pˇresnost´ı±5 % (kan´al 2). V ovl´adac´ım softwaru je navolen pˇrepoˇcet pˇr´ımo na hodnoty proch´azej´ıc´ıho proudu, na displeji ´ustˇredny tedy m˚uˇzeme rovnou ˇc´ıst hodnotu proudu.

2.2 Modul v´ ystupn´ıch rel´ e MP018

Modul obsahuje 16 v´ystupn´ıch rel´e s pˇrep´ınac´ım kontaktem, kter´a lze vyuˇz´ıt pro ovl´ad´an´ı extern´ıch zaˇr´ızen´ı. Kaˇzd´emu alarmu je moˇzno pˇriˇradit libovoln´y poˇcet tˇechto rel´e, kter´a pˇri jeho aktivaci sepnou. Rel´e jsou oznaˇcena ˇc´ısly 1 aˇz 16, ke kaˇzd´emu je pˇriˇrazena trojice samosvorn´ych svorek. Aktivitu rel´e lze vizu´alnˇe sledo- vat na pˇridruˇzen´ych LED diod´ach [6]. Pouˇzit´a rel´e jsou vyrobena firmou Schrack a nesou oznaˇcen´ı V23061-B1007-A501 – jedn´a se tedy o univerz´aln´ı rel´e s napˇet´ım c´ıvky 230 VAC a jmenovit´ym proudem 8 A.

Deska rel´e o rozmˇerech 140×211 mm p˚usob´ı ponˇekud kˇrehce a pˇri jej´ım pouˇzit´ı k testov´an´ı bateri´ı by mohla snadno pˇrij´ıt k ´ujmˇe. Proto jsme k jej´ımu

”zrobustnˇen´ı“

vyuˇzili starˇs´ı nepouˇz´ıvan´y rack. Desku jsme pomoc´ı ˇctyˇr ˇsroub˚u pˇripevnili ke dnu racku, aby byla chr´anˇena pˇred moˇzn´ym mechanick´ym poˇskozen´ım. Do ˇceln´ı stˇeny racku jsme pot´e provrtali potˇrebn´e otvory a pˇrimontovali na ni desku z izolaˇcn´ıho materi´alu. Do t´eto desky jsme navrtali a pˇripevnili

”ban´ankov´e“ svorky, kter´e slouˇz´ı k vyveden´ı pˇrep´ınac´ıch kontakt˚u poloviny rel´e (tedy osmi). Na zadn´ı strany tˇechto svorek jsou matkami uchyceny kabely propojuj´ıc´ı pˇr´ısluˇsn´e svorky rel´e s naˇsimi vnˇejˇs´ımi

”ban´ankov´ymi“ svorkami. Jeˇstˇe pˇredt´ım jsme vˇzdy na jeden konec tˇechto kabel˚u bezolovnatou p´ajkou pˇrip´ajeli kontaktn´ı oˇcka, kter´a jsou pˇripojena ke svork´am zm´ınˇen´ymi matkami. Na ˇceln´ı desku je tedy vyvedeno osm rel´e, to znamen´a 24 svorek (spoleˇcn´y, sp´ınac´ı a rozp´ınac´ı kontakt pro kaˇzd´e rel´e). Zbyl´ych osm rel´e je stejn´ymi kabely pˇripojeno (pˇrip´ajeno) k 25pinov´emu konektoru standardu RS-232, kter´y je vyveden na opaˇcnou, tedy zadn´ı stˇenu racku. Pˇripojeno je samozˇrejmˇe pouze 24 pin˚u konektoru, jeden je pak ponech´an voln´y. Deska rel´e je s ´ustˇrednou Comet spojena kˇr´ıˇzen´ym pˇetipinov´ym kabelem, jehoˇz konektor m´a na desce vlastn´ı slot.

2.3 Komunikace s poˇ c´ıtaˇ cem

Mˇeˇriˇc´ı ´ustˇredna Comet MS55D m˚uˇze b´yt k poˇc´ıtaˇci pˇripojena nˇekolika zp˚usoby [6]:

ˆ Pomoc´ı rozhran´ı RS-232 – na kr´atk´e vzd´alenosti do cca 10 m.

ˆ Pomoc´ı USB rozhran´ı – na kr´atk´e vzd´alenosti do cca 5 m.

ˆ Pomoc´ı Ethernetov´eho rozhran´ı – moˇznost pˇr´ıstupu z r˚uzn´ych poˇc´ıtaˇc˚u a pˇres internet.

ˆ Pomoc´ı rozhran´ı RS-485 – na velk´e vzd´alenosti do 1 200 m, moˇznost propojen´ı aˇz 32 ´ustˇreden.

2.4 Software Comet MS+

Software k z´aznamov´ym ´ustˇredn´am umoˇzˇnuje konfigurovat ´ustˇredny a zpracov´avat namˇeˇren´e hodnoty. Z´akladn´ı (neregistrovan´a) verze umoˇzˇnuje konfiguraci ´ustˇreden

a tabulkov´e zpracov´an´ı dat, ale neumoˇzˇnuje grafick´e zpracov´an´ı dat, ukl´ad´an´ı dat mimo lok´aln´ı poˇc´ıtaˇc a jin´e funkce [6].

MS+ umoˇzˇnuje naˇcten´ı uloˇzen´eho souboru z disku a jeho zobrazen´ı v tabulce (data jsou uloˇzeny v bin´arn´ım tvaru a nen´ı kompatibiln´ı se standardn´ımi form´aty), d´ale naˇcten´ı dat z ´ustˇredny (a uloˇzen´ı souboru na disk) a vymaz´an´ı dat z pamˇeti

´

ustˇredny. Namˇeˇren´e hodnoty lze zobrazit ve formˇe tabulky, kterou lze d´ale expor- tovat do form´atu .dbf (dBase datab´aze) ˇci .xls (Microsoft Office). MS+ umoˇzˇnuje tak´e prohl´ıˇzen´ı ud´alost´ı, kter´e software vykon´aval a byly zaznamen´any. V neposledn´ı ˇradˇe software obsahuje funkci Displej, kter´a umoˇzˇnuje sledov´an´ı stavu namˇeˇren´ych hodnot na poˇc´ıtaˇci v re´aln´em ˇcase.

V ´ustˇrednˇe m˚uˇze b´yt vytvoˇreno nˇekolik profil˚u, kter´e lze nakonfigurovat dle poˇzadovan´eho mˇeˇren´ı a posl´eze tak´e upravovat.

Z´aloˇzka Spoleˇcn´e nastaven´ı umoˇzˇnuje mˇenit n´azev, datum a ˇcas v ´ustˇrednˇe, pˇr´ıpadnˇe nastaven´ı ˇsifrov´an´ı pomoc´ı hesla ˇci PIN k´odu.

V z´aloˇzceKomunikacenajdeme nastaven´ı komunikaˇcn´ıho rozhran´ı (RS-232, USB, RS-485, Ethernet), komunikaˇcn´ı rychlosti (Bd) a pˇr´ıpadn´e odes´ıl´an´ı SMS pˇri aktivaci alarmu.

Z´aloˇzkaProfilobsahuje nastaven´ı jm´ena profilu, zp˚usobu z´aznamu dat (cyklick´y, v nastaven´ych ˇcasech), jazyku na displeji ´ustˇredny, signalizace alarm˚u ˇci reakce na kritick´e stavy ´ustˇredny (chyba mˇeˇren´ı, konfigurace nebo zaplnˇen´ı pamˇeti).

N´asleduj´ı ˇctyˇri z´aloˇzky s nastaven´ım kaˇzd´eho ze 16 dostupn´ych mˇeˇric´ıch kan´al˚u.

Prvn´ı z´aloˇzka Oznaˇcen´ı a pˇrepoˇcty nab´ız´ı zmˇenu jm´ena kan´alu, v´ybˇer fyzik´aln´ı jed- notky mˇeˇren´ı ze seznamu (nebo doplnˇen´ı vlastn´ı), zaznamen´avan´y poˇcet desetinn´ych m´ıst (max. 5) a pˇr´ıpadn´y pˇrepoˇcet mˇeˇren´e hodnoty na jinou veliˇcinu.

V z´aloˇzce Mˇeˇren´ı a z´aznam nalezneme aktivaˇcn´ı pol´ıˇcko Kan´al je zapnut pro mˇeˇren´ı a vyhodnoc´an´ı alarm˚u a v´ybˇer tˇr´ı r˚uzn´ych reˇzim˚u z´aznamu dat – nepˇretrˇzit´y z´aznam s pevn´ym intervalem (s moˇznost´ı z´aznamu v danou denn´ı dobu), podm´ınˇen´y z´aznam s pevn´ym intervalem (zaˇc´atek z´aznamu po splnˇen´ı jedn´e ˇci logick´e kombi- nace v´ıce podm´ınek nebo z´aznam v pr˚ubˇehu platnosti podm´ınky – kombinace s nepˇretrˇzit´ym z´aznamem) a vzorkovan´y z´aznam (pouze v okamˇziku splnˇen´ı platnosti podm´ınky ˇci logick´e kombinace v´ıce podm´ınek).

Z´aloˇzka Podm´ınky nab´ız´ı nadefinov´an´ı aˇz ˇctyˇr na sobˇe nez´avisl´ych podm´ınek.

Kaˇzd´a z podm´ınek je definov´ana zaˇc´atkem (obvykle vstupn´ı hodnota pˇrekraˇcuj´ıc´ı danou horn´ı/doln´ı mez a pˇr´ıpadn´e setrv´an´ı hodnoty nad/pod mez´ı po urˇcitou dobu) a koncem platnosti (obvykle n´avrat hodnoty do nad/pod danou mez s nastavitelnou hysterez´ı, setrv´an´ı hodnoty nad/pod danou mez´ı po urˇcitou dobu a pˇr´ıpadnˇe kom- binace obou pˇredchoz´ıch). D´ale se podm´ınky daj´ı ˇr´ıdit pouze datem, ˇcasem a dnem v t´ydnu nebo pˇr´ımo z poˇc´ıtaˇce.

Posledn´ı z´aloˇzka s n´azvem Alarmy a signalizace umoˇzˇnuje nastaven´ı dvou alar- mov´ych stav˚u, k nimˇz lze pˇriˇradit nˇekter´e akce. Alarmy jsou definov´any na z´akladˇe platnosti podm´ınky ˇci logick´e kombinace aˇz ˇctyˇrech r˚uzn´ych podm´ınek. Po aktivaci alarmu dojde k rozsv´ıcen´ı pˇr´ısluˇsn´e LED diody na panelu ´ustˇredny (dle kan´alu, na

kter´em doˇslo k aktivaci) a pˇr´ıpadnˇe nˇekter´e z tˇechto akc´ı:

ˆ Aktivace akustick´e signalizace.

ˆ Aktivace v´ystupu ALARM OUT.

ˆ Odesl´an´ı SMS ˇci e-mailu.

ˆ Sepnut´ı vybran´ych rel´e.

2.5 Vyuˇ zit´ı ´ ustˇ redny Comet v naˇ s´ı aplikaci

Syst´em Comet je urˇcen pro pomˇernˇe nen´aroˇcn´e aplikace a proto nab´ız´ı pouze ome- zen´e moˇznosti programov´an´ı ´ustˇredny. Jak jiˇz bylo pops´ano v´yˇse,dataloggerComet dok´aˇze mˇeˇrit a zaznamen´avat vstupn´ı veliˇciny aˇz na 16 kan´alech. M˚uˇze se jednat o z´aznam nepˇretrˇzit´y s pevn´ym intervalem, z´aznam podm´ınˇen´y (zaˇc´ın´a aˇz po splnˇen´ı definovan´e podm´ınky) nebo o kombinaci nepˇretrˇzit´eho s podm´ınˇen´ym z´aznamem.

Existuje tak´e moˇznost vzorkovan´eho z´aznamu, kter´y mˇeˇr´ı pouze v okamˇziku de- finovan´em urˇcitou podm´ınkou. Na kaˇzd´em kan´ale je moˇzn´e nadefinovat aˇz ˇctyˇri podm´ınky, kter´e mohou iniciovat zm´ınˇen´y podm´ınˇen´y ˇci vzorkovan´y z´aznam dat, ale tak´e spustit aˇz dva alarmy na dan´em kan´ale.

2.5.1 Funkce podm´ınek a alarm˚u

Podm´ınka m˚uˇze zaˇc´ıt platit tehdy, je-li vstupn´ı hodnota mˇeˇren´e veliˇciny na dan´em kan´ale vyˇsˇs´ı ˇci nizˇs´ı neˇz nastaven´a hodnota. D´a se tak´e nastavit ˇcasov´a prodleva, kdy podm´ınka zaˇcne platit aˇz tehdy, je-li vstupn´ı hodnota mˇeˇren´e veliˇciny nad/pod sta- novenou hodnotou po nastavenou dobu (v sekund´ach). Konec platnosti podm´ınky se d´a vyˇreˇsit nˇekolika zp˚usoby. Nejjednoduˇsˇs´ı zp˚usob znamen´a prost´y n´avrat vstupn´ı hodnoty mˇeˇren´e veliˇciny mimo oblast platnosti podm´ınky (pokles/n´ar˚ust hodnoty pod/nad podm´ınkou stanovenou mez). Tento zp˚usob se m˚uˇze obohatit o hysterezi (n´avrat vstupn´ı hodnoty pod/nad mez platnosti podm´ınky s definovanou hysterez´ı) ˇ

ci ˇcasovou prodlevu (setrv´an´ı vstupn´ı hodnoty mimo oblast platnosti podm´ınky po stanovenou dobu). Konec platnosti s hysterez´ı a ˇcasovou prodlevou se d´a lo- gicky kombinovat do tˇechto formulac´ı – n´avrat hodnoty s definovanou hysterez´ı a z´aroveˇn po uplynut´ı stanoven´eho ˇcasu a n´avrat hodnoty s definovanou hysterez´ı nebo po uplynut´ı stanoven´eho ˇcasu. Kromˇe toho existuje moˇznost nastavit podm´ınku, kter´a je platn´a pouze v definovan´em ˇcasov´em intervalu. V programu Comet MS+

se podm´ınky znaˇc´ı ˇc´ısly a pˇriˇrazen´ım ke kan´alu (tak´e ˇc´ıslem) – podm´ınka ˇc´ıslo 1 na kan´ale ˇc´ıslo 2 je tedy znaˇcena

”1@2“.

Pro n´aˇs pˇr´ıpad je zaj´ımav´a moˇznost vyuˇzit´ı splnˇen´ı podm´ınek ke spuˇstˇen´ı alarmu na dan´em kan´ale, je-li podm´ınka platn´a. Takov´y alarm se vˇzdy projev´ı rozsv´ıcen´ım LED na displeji ´ustˇredy (ˇzlut´a pro prvn´ı, ˇcerven´a pro druh´y alarm). D´ale je vˇsak moˇzn´e vyuˇz´ıt alarm ke spuˇstˇen´ı dalˇs´ıch akc´ı – intern´ı akustick´e signalizaci s akti- vac´ı v´ystupu

”ALARM OUT“, odesl´an´ı SMS ˇci e-mailov´eho upozornˇen´ı zvolen´emu

adres´atovi a zejm´ena sepnut´ı vybran´ych rel´e na pˇripojen´em modulu v´ystupn´ıch rel´e MP018.

Samotn´e podm´ınky tolik moˇznost´ı nenab´ızej´ı, naˇstˇest´ı vˇsak syst´em Comet umoˇzˇnuje tak´e pouˇzit´ı logick´e kombinace nˇekolika podm´ınek a to pomoc´ı logick´ych oper´ator˚u AND aOR. Logick´y ˇclen AND (konjunktor) prov´ad´ı funkci logick´eho souˇcinu (kon- junkce). V praxi to znamen´a, ˇze pokud jsou dvˇe podm´ınky spojeny pomoc´ı ˇclenu AND, v´ysledn´a kombinace je platn´a pouze tehdy, jsou-li platn´e obˇe podm´ınky souˇcasnˇe.

Logick´y ˇclen OR (disjunktor) prov´ad´ı funkci logick´eho souˇctu (disjunkce). To zna- men´a, ˇze v´ysledn´a kombinace podm´ınek je platn´a tehdy, je-li platn´a jedna nebo obˇe podm´ınky z´aroveˇn. Tento ponˇekud krkolomn´y slovn´ı popis pro n´azornost radˇeji do- pln´ım pˇr´ıkladem. Mˇejme podm´ınkyA aB, kter´e logicky kombinujeme do C. Pokud je podm´ınka platn´a, nab´yv´a hodnoty 1, v opaˇcn´em pˇr´ıpadˇe je jej´ı hodnota 0. Funkce logick´eho souˇcinu AND (·) a logick´eho souˇctu OR (+) pak vypadaj´ı n´asledovnˇe:

C =A·B 1 = 1·1 0 = 1·0 0 = 0·1 0 = 0·0

C =A+B 1 = 1 + 1 1 = 1 + 0 1 = 0 + 1 0 = 0 + 0

Takto lze kombinovat nˇekolik podm´ınek na r˚uzn´ych kan´alech r˚uzn´ymi logick´ymi oper´atory, ˇc´ımˇz m˚uˇzeme vytvoˇrit i sloˇzitˇejˇs´ı logick´e rovnice – napˇr´ıklad (1@1 AND 1@2) OR (2@1 OR 2@2).

3 Program pro zpracov´ an´ı dat

3.1 LabVIEW

LabVIEW je v´yvojov´ym prostˇred´ım pro grafick´e programov´an´ı, kter´e vyvinula spoleˇcnost National Instruments. Tato zkratka znamen´a Laboratory Virtual Instrument En- gineering Workbench. Jedn´a se o tzv. dataflow programming, kdy jsou jednotliv´e funkˇcn´ı bloky propojeny virtu´aln´ımi dr´aty, kter´e pˇren´aˇsej´ı data. Tyto funkˇcn´ı bloky pot´e provedou danou operaci aˇz tehdy, kdyˇz na jejich vstup doputuj´ı data z pˇredchoz´ıch operac´ı. V´yvojov´e prostˇred´ı je grafick´e a na prvn´ı pohled m˚uˇze pˇripom´ınat Simu- link. V LabVIEW se tedy nepracuje s psan´ym k´odem, ale programov´an´ı prob´ıh´a strukturou grafick´eho blokov´eho diagramu, coˇz samozˇrejmˇe pˇrin´aˇs´ı urˇcit´e v´yhody, ale tak´e nev´yhody. LabVIEW pracuje s jednotliv´ymi podprogramy ve form´atu .vi (Virtual Instrument), kter´e obsahuj´ı dvˇe zobrazen´ı – Front Panel (pro uˇzivatele) a Block Diagram (pro program´atora – obsahuje navrˇzen´y grafick´y k´od). C´ılem t´eto pr´ace nen´ı podrobn´y popis samotn´eho LabVIEW, o kter´em jiˇz bylo naps´ano dost v mnoh´e literatuˇre.

3.2 Datov´ y soubor

Neˇz pˇredstav´ıme samotn´y programov´y k´od, kr´atce v´as sezn´am´ıme s datov´ym sou- borem, se kter´ym chceme pracovat. Softwarov´e prostˇred´ı dataloggeru Comet MS+

ukl´ad´a zaznamenan´a data do vlastn´ıho form´atu .msx, kter´y vˇsak pro dalˇs´ı zpra- cov´an´ı nen´ı pˇr´ıliˇs vhodn´y. Naˇstˇest´ı vˇsak umoˇzˇnuje export tohoto souboru do hojnˇe rozˇs´ıˇren´eho form´atu .xls, coˇz je klasick´y tabulkov´y soubor programuMS Excel. Ten vˇsak tak´e nen´ı zrovna ide´aln´ı pro zpracov´an´ı v LabVIEW, lze jej vˇsak konvertovat do jin´ych form´at˚u.

3.2.1 Konverze datov´eho souboru

Asi nejlepˇs´ım form´atem pro dalˇs´ı zpracov´an´ı v LabVIEW je .csv (z anglick´eho comma-separated values, tedy ˇc´arkou oddˇelen´e hodnoty). Jak jiˇz rozbor zkratky souboru napov´ıd´a, data v kaˇzd´em ˇr´adku jsou oddˇelena jednoduˇse ˇc´arkami.

Pˇrevod datov´eho souboru ve form´atu .xls do k´yˇzen´eho .csv obstar´a pˇriloˇzen´y skript s n´azvem

”ExcelToCsv.vbs“. Ten se spouˇst´ı z pˇr´ıkazov´eho ˇr´adku syst´emu Windows (cmd.exe). Do pˇr´ıkazov´eho ˇr´adku se pot´e zad´av´a kompletn´ı cesta k sa- motn´emu skriptu, mezerou oddˇel´ıme cestu ke zdrojov´emu souboru ve form´atu .xlsa za dalˇs´ı mezerou uvedeme cestu k v´ysledn´emu konvertovan´emu souboru.csv. Pokud by se skript i zdrojov´y soubor s n´azvem

”Data.xls“ nach´azely na ploˇse uˇzivatele

”Pepa“ a chtˇeli bychom tam um´ıstit i konvertovan´y soubor .csv, pˇr´ıkaz zadan´y do pˇr´ıkazov´eho ˇr´adku by vypadal n´asledovnˇe:

C:\Users\Pepa\Desktop\ExcelToCsv.vbs C:\Users\Pepa\Desktop\Data.xls C:\Users\Pepa\Desktop\Data.csv

3.2.2 V´ysledn´y soubor

Konvertovan´y soubor .csv obsahuje ˇc´arkami oddˇelen´e ˇctyˇri sloupce, jejichˇz v´yznam je pops´an v hlaviˇcce souboru. Tu tvoˇr´ı prvn´ı dva ˇr´adky vypadaj´ıc´ı zhruba takto:

DATE,INTERRUPT,PROUD,NAPETI ,,A,V

”DATE“ pˇredstavuje datum a ˇcas z´apisu v ˇcesk´em form´atu dd.mm.rrrr hh:mm:ss, sloupec

”INTERRUPT“ bin´arnˇe zobrazuje, zda doˇslo k pˇreruˇsen´ı z´aznamu (

”TRUE“

nebo ”FALSE“) a nen´ı pro dalˇs´ı zpracov´an´ı podstatn´y. N´asleduj´ı uˇzivatelem nadefi- novan´e mˇeˇric´ı kan´aly dataloggeru, v naˇsem pˇr´ıpadˇe

”PROUD“ a

”NAPETI“, kter´e asi netˇreba d´ale popisovat.

Druh´y ˇr´adek hlaviˇcky obsahuje jednotky, ve kter´ych byly sledovan´e veliˇciny zaznamen´av´any.

”DATE“ a

”INTERRUPT“ nejsou fyzick´e veliˇciny, proto nemaj´ı ˇ

z´adn´e jednotky,

”PROUD“ je mˇeˇren v amp´erech (znaˇcka

”A“), zat´ımco

”NAPETI“

ve voltech (znaˇcka

”V“).

Dalˇs´ı dva ˇr´adky souboru .csv jsou vˇzdy pr´azdn´e, obsahuj´ı tedy jen oddˇelovac´ı ˇ

c´arky. Po nich uˇz pˇrich´az´ı pro n´as zaj´ımav´e ˇr´adky se zaznamenan´ymi daty. Takov´y

datov´y ˇr´adek v souboru potom m˚uˇze vypadat takto:

02.05.2017 13:57:25,FALSE,0.00,12.84461

Vid´ıme tedy datum a ˇcas z´aznamu, ned˚uleˇzit´y ´udaj o nepˇreruˇsen´ı mˇeˇren´ı

”FALSE“

a pak jiˇz hodnoty namˇeˇren´eho proudu a napˇet´ı. Tyto hodnoty pouˇz´ıvaj´ı pro Comet defaultn´ı desetinnou teˇcku, poˇcet zaznamenan´ych desetinn´ych m´ıst je pak defino- van´y uˇzivatelem v rozhran´ı Comet MS+ pˇri konfiguraci dataloggeru.

3.3 Navrˇ zen´ y program

3.3.1 Cten´ı datov´ˇ eho souboru

Obr´azek 3: Prvn´ı ˇc´ast navrˇzen´eho programu – pohled do Block Diagramu v Lab- VIEW

V´yˇse popsan´y datov´y soubor je v prostˇred´ı LabVIEW naˇcten zad´an´ım pln´e cesty k um´ıstˇen´ı souboru na disku poˇc´ıtaˇce (viz 1. v Obr´azku 3). N´aslednˇe lze .csv soubor ˇc´ıst blokemRead Delimited Spreadsheet– ten umoˇzˇnuje ˇcten´ı nˇekolika typ˚u datov´ych soubor˚u obsahuj´ıc´ıch r˚uzn´e datov´e typy. V naˇsem pˇr´ıpadˇe nastav´ıme textov´y typ na String a delimiter (oddˇelovaˇc) na ˇc´arku. Protoˇze n´aˇs.csv soubor obsahuje tak´e textovou hlaviˇcku, bylo vyuˇzito ˇreˇsen´ı s vyfiltrov´an´ım t´eto hlaviˇcky od samotn´ych dat pomoc´ı nˇekolika tˇechto ˇctec´ıch blok˚u. Prvn´ıRead Delimited Spreadsheetblok (viz 2. v Obr´azku 3) ˇcte pouze prvn´ı ˇr´adek souboru, tedy prvn´ı ˇc´ast hlaviˇcky (

”DATE“,

”INTERRUPT“,

”PROUD“,

”NAPETI“). V´yhodou tˇechto ˇctec´ıch blok˚u je moˇznost zaˇc´ıt ˇc´ıst soubor s dan´ym offsetem – ten je u n´as urˇcen vˇzdy m´ıstem, kde konˇc´ı ˇcten´ı pˇredchoz´ıho bloku. Takto tedy navazuje druh´y ˇctec´ı blok (viz 3. v Obr´azku 3), kter´y ˇcte druhou ˇc´ast hlaviˇcky .csv souboru – tedy jednotky zaznamenan´ych veliˇcin (A,