Tiếng ồn pin kiềm thay đổi theo nhiệt độ

Tôi có một pin kiềm 9V được kết nối với một cây cầu điện trở, bước ra điện áp đến một số kênh tương tự. Tôi đã thử nghiệm các kênh tương tự về nhiệt độ và khi nhiệt độ xuống dưới 10C, tôi nhận thấy rằng nhiễu điện áp pin đã tăng từ> 1uV đến 10V mV. Vì tôi luôn nghĩ rằng pin là nguồn ổn định, tôi bắt đầu kiểm tra thiết bị điện tử tương tự của mình, chỉ để thấy đó là pin.

Có ai đặc trưng cho tiếng ồn này hoặc nhiệt độ nó bắt đầu?
Nó đến từ đâu (quá trình vật lý)?
Điều này có áp dụng cho tất cả các hóa chất pin (Tất cả các loại pin có bị nhiễu với nhiệt độ thấp hơn không)?

Chỉnh sửa - Thêm nội dung:
Đây không phải là máy móc, một kỹ sư kiểm tra và tôi đã loại trừ. Các thiết bị điện tử không ở cùng nhiệt độ và không được cung cấp năng lượng bởi pin. Pin là một tài liệu tham khảo. Có những cảm biến mà chúng ta sử dụng mà chúng ta thường đưa xuống nhiệt độ mà các thiết bị điện tử tương tự được kết nối và không có vấn đề gì với tiếng ồn với cảm biến thông thường. Tiếng ồn phát ra từ pin

Chỉnh sửa - Từ cuối cùng: Vì vậy, bạn không cần phải đọc qua vô số bình luận, tôi sẽ đăng kết quả tại đây. Khi tôi thức dậy sáng nay tôi nghĩ rằng tôi sẽ chú ý đến hội đồng của một vài người dùng và kiểm tra lại thiết lập cơ học. Tôi đề nghị rằng công nghệ sẽ xem xét mọi thứ và làm lại các mối hàn bằng chì hàn thay vì không có chì. Sau đó, mọi thứ hoạt động rất tốt, tôi có tiếng ồn chưa đến 1uV trong temp. Vì vậy, tôi xin lỗi vì đã không nghe ý kiến ​​về cơ khí.

Trong đó h là hằng số planck, f là tần số, R là điện trở trong của các ô hoặc ô, ∆v là băng thông, k là hằng số của Boltzmann và T là nhiệt độ tính bằng kelvin. Như bạn có thể thấy, việc giảm nhiệt độ sẽ làm giảm tiếng ồn. Điều này đúng với mọi thứ, không có gì xảy ra ở đây chỉ có ở pin. Tiếng ồn này được gọi là tiếng ồn Johnson-Nyquist .

Về mặt hóa học có độ ồn thấp nhất, không có sự khác biệt có ý nghĩa trong lý thuyết. Trong thực tế, các tế bào Niken-Cadmium có nhiễu điện áp thấp nhất. Tuy nhiên, điều này hoàn toàn là do hóa học cũng có điện trở trong thấp nhất. Như bạn có thể thấy từ phương trình trước đó, việc giảm điện trở sẽ giảm tiếng ồn hơn tất cả. Các tế bào kiềm có sức đề kháng bên trong tương đối cao, vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi chúng sẽ ồn ào hơn như một chất hóa học. Lưu ý rằng điều này có nghĩa là kích thước tế bào cũng quan trọng đối với nhiễu điện áp như hóa học tế bào. Các tế bào lớn hơn có điện trở trong thấp hơn và do đó tiếng ồn thấp hơn.

Nhưng đừng hiểu ý tôi. Lấy NIST. Họ đã thực hiện một nghiên cứu về tiếng ồn của pin và có những biểu đồ đẹp cho những người tò mò trong bài báo đó, nhưng sau khi đo đạc đáng kể đến tận tầng nhiễu giới hạn nhiệt động, họ đã kết luận rằng nhiễu điện áp của pin về cơ bản phù hợp với tiếng ồn nhiệt Johnson-Nyquist người ta mong đợi từ sức đề kháng bên trong của tế bào.

Chỉnh sửa: Rất tiếc, tôi quên rằng toàn bộ câu hỏi là về tiếng ồn tăng lên một khi nó đủ lạnh. Điện trở trong của pin tăng khi trời lạnh và giảm khi trời ấm. Cơ chế này là hóa học trong tự nhiên, và có khả năng có thể khác nhau giữa các cấu trúc khác nhau của cùng một hóa học. Nói chung, nhiệt độ có thể làm tăng sức đề kháng bên trong rất nhiềumột khi bạn đủ lạnh Điện trở trong cuối cùng được xác định bởi tốc độ phản ứng hóa học có thể xảy ra và pin càng lạnh thì phản ứng càng chậm. Đây là một cách an toàn để xem xét sức đề kháng bên trong của tế bào hoặc hóa học so với nhiệt độ, điều này sẽ cho bạn ý tưởng tốt về việc bạn cần giữ ấm tế bào như thế nào. Sẽ có một 'điểm ngọt ngào' nơi tiếng ồn là thấp nhất. Ấm hơn và nhiệt độ làm tăng tiếng ồn nhiều hơn điện trở bên trong giảm, lạnh hơn và điện trở bên trong tăng nhiều hơn tiếng ồn giảm.

EDIT2: Có vẻ như sức đề kháng bên trong của một tế bào kiềm tăng gấp đôi (hoặc ít nhất là một tế bào AA) từ 20 độ C đến 10. Điều này là quá nhỏ để tính đến một số mức tăng độ ồn.

Lấy làm tiếc. Một cái gì đó kỳ lạ đang xảy ra. Hiệu ứng cặp nhiệt điện có lẽ?

Pin có tiếng ồn, đó chỉ là tiếng ồn nhiệt của ESR, hầu như luôn luôn ít hơn các nguồn tiếng ồn khác. Điều đang bị bỏ lỡ ở đây là trong một khoảng nhiệt độ rất ngắn, độ ồn nhảy lên 3-4 bậc độ lớn. Xem câu trả lời @metacollins để biết thêm chi tiết.

Ngay cả khi có các phương trình điện hóa, hiệu ứng này lớn hơn nhiều so với dự kiến, xem phương trình Arrhenius, v.v. Để điều này xảy ra có nghĩa là năng lượng kích hoạt của hệ thống gần với 0,026 eV ở nhiệt độ phòng.

Cảm giác khó chịu của tôi nói với tôi rằng đây có thể là một sự thay đổi vật lý trong pin do hiệu ứng xây dựng. Nếu pin được chế tạo với cấu trúc dạng hạt, vì tế bào co lại, người ta có thể có các đường dẫn rất khác nhau qua tế bào, với sự chuyển đổi đột ngột trong sức đề kháng của tế bào do căng thẳng / căng thẳng trong tế bào.

Nếu giả thuyết này là đúng, người ta sẽ mong đợi mức độ nhiễu tăng lên sẽ có hiện tượng nhấp nháy giống như các thành phần (tức là hành vi nhiễu 1 / f) trong phổ tần số. Đường dẫn dẫn dài cách vượt qua ranh giới hạt thường có loại chữ ký này.

Ngoài ra, bạn sẽ có thể đo lường sự thay đổi điện trở của tế bào theo nhiệt độ.

Tất nhiên nếu đây là một thiết kế sản xuất thì bây giờ bạn sẽ xác minh rằng đây là bản sao chép được và do đó chỉ định đây là một tham số trong BOM của bạn.

Nếu tôi đoán là đúng thì đây thực sự có thể chỉ là một tế bào xấu.

Tiếng ồn có nhiều khả năng đến từ dòng VCC của mạch không thực sự là pin. Với trở kháng pin ngày càng tăng, tiếng ồn VCC sẽ trở nên phổ biến hơn vì nó sẽ không còn đường dẫn phụ thuộc thấp ban đầu xuống đất, (thông qua pin). Điều này giống như đặt một dòng điện trở cao hơn và cao hơn với pin của bạn. Để giảm tiếng ồn, bạn có thể đặt gốm có giá trị vừa phải (1uf hoặc hơn) trực tiếp trên pin hoặc tại các điểm kết nối pin PCB. Điều này sẽ làm giảm trở kháng pin hiệu quả mà VCC nhìn thấy và sẽ giảm nhiễu tần số cao hơn. Nếu tiếng ồn là tần số thấp hơn thì nắp điện phân cũng có thể được thêm song song với nắp gốm. Pin lạnh hoặc pin cạn kiệt một phần có thể hiển thị trở kháng loạt tăng.