Günstiger Energiemonitor / Batterietester für Kapazitätsmessungen

Ein günstiges Messgerät mit dem man die Kapazität und Leistung von Batterien messen kann ist das Messinstrument PZEM-015. Dieses Messgerät wird auch noch unter anderen Namen angeboten und gibt es sehr günstig bei AliExpress* oder Amazon*. Das Messgerät eignet sich für vielerlei Messungen an 12V, 24V, 48V oder auch anderen Batterien bzw. Akkus. Je nach verwendetem Shunt können Ströme bis zu 300A gemessen werden. Ein geeignetes Gehäuse ist mit dem 3D-Drucker schnell erstellt und erleichtert die Handhabung.

Universelles Messgerät für Spannungen bis zu 200V und Ströme bis zu 300A

Für Kapazitätsmessungen an Batterien und LiFePo4 Zellen verwende ich seit einer Weile neben meinem elektronischem Lastwiderstand DL24P* (für besonders genaue Messungen) und dem LiFePo4-Prüfgerät EBC-A20* auch immer öfters so ein merkwürdiges grünes Gerät mit blauem Display. Sicher habt ihr das in dem ein oder anderem Testbericht oder Video schon gesehen. Hier handelt es sich um das Einbaumessgerät PZEM-015 das man sehr preiswert über AliExpress* oder Amazon* bekommen kann, ich habe dieses schon eine ganze Weile auf meiner Empfehlungsliste empfohlen. Damit es einfacher zu benutzen ist, habe ich lediglich mit Sketchup ein kleines Gehäuse gezeichnet und mit 3D-Drucker ausgedruckt. Da das Gehäuse gut geeignet ist um neben dem Messgerät auch den externen Shunt zu montieren, erleichtert dieses die Handhabung bei Kapazitätsmessungen und Belastungstests erheblich. Da öfters danach gefragt wurde, stelle ich etwas weiter unten in diesem Artikel die STL-Datei für den Ausdruck kostenfrei für die eigene Verwendung zur Verfügung. Wer also einen 3D-Drucker hat, der kann sich das Gehäuse schnell selber drucken. Im Bild unten seht ihr mein Messgerät im Einsatz, als Kapazitätsmessgerät aber auch zur Stromüberwachung bei Belastungs- und Überlastungstests von modernen Akkus.

DC-Energie-Monitor-Kapazitaetsmessung-Leistungsmessung-Amperemeter-Wattmeter-24V-Einsatz

Shunt am Einbaumessgerät bzw. Batterietester PZEM-015

Das Einbaumessinstrument PZEM-015 kann ich als günstigen Batterietester sehr empfehlen da es für Spannungen bis zu 200V genutzt werden kann und je nach verwendeten Shunt-Widerstand unterschiedliche Strom-Messbereiche erlaubt. Nämlich für 50A, 100A, 200A und 300A. Beim Kauf sollte man daher darauf achten dass man den richtigen Shunt-Widerstand mitbestellt, ich benutze einen 200A Shunt. Die angebotenen Shunts können. je nach Anbieter auch etwas von der unteren Abbildung abweichen.

Der Shunt Widerstand wird in die Minus-Zuleitung eurer Last geschaltet, das Messgerät ermittelt den Strom dann durch die abfallende Spannung. Natürlich kann das Messgerät aber nicht nur den Strom anzeigen (siehe Bild unten). Es zeigt auch die Spannung in Volt und die fließende Leistung in Watt an. Besonders interessant sind aber die Kapazitätswerte in Kilowattstunden kWh und Amperestunden Ah. Das Messgerät kann also die Energie messen, welche aus einer Batterie oder aus einem Akku in den Verbraucher fließt. Lässt man eine volle Batterie bis zur Entladung an einem Verbraucher, so zeigt das Messgerät also auch die Kapazität der Batterie an. Die noch vorhandene Kapazität wird sogar zusätzlich durch das mittlere Batteriesymbol verdeutlicht. Sehr schön ist auch dass die Messdauer unten rechts in Stunden und Minuten angezeigt wird und das Display aufgrund des guten Kontrastes sehr gut abgelesen werden kann.

Folgende Messbereiche erlaubt das Messgerät

Spannung 0 bis 200V
Strom 0 bis 300A
Leistung 0 bis 60 kW
Kapazität 0 bis 9999 kWh
Kapazität 0 bis 1000 Ah
Impedanz 0 bis 1000Ω
Zeit 0 bis 999 Stunden und 59 Minuten

Anschluss des Einbaumessgerät PZEM-015

Der Anschluss des Einbaumessgerätes PZEM-015 ist relativ einfach, eine Skizze der Beschaltung ist gewöhnlich auf der Rückseite des Displays aufgeklebt, es liegt jedoch auch eine Bedienungsanleitung (meistens in englisch) mit Schaltbild bei. Im Bild unten seht ihr noch mal deutlich wie es es genau verschaltet wird.

Für den Anschluss verfügt das Messinstrument über eine 6 polige Steckklemme. Möchte man einen Draht anklemmen, muss man nur die graue Klemme nach unten drücken und den Draht einstecken. Gewöhnlich hält das recht gut, wobei ich die Erfahrung gemacht habe dass die Qualität der Klemmen manchmal noch etwas besser sein könnte. Allzu heftig sollte man an den eingesteckten Kabeln nicht ziehen, auch deshalb ist ein Gehäuse zur Entlastung empfehlenswert.
Wenn man auch Batteriespannungen unter 8V messen möchte, so ist zu empfehlen an die ersten beiden Anschlüsse eine 9V Batterie anzuschließen, bei höheren Batteriespannungen ist keine extra Batterie nötig.
Ein- und ausschalten kann man das Messinstrument PZEM-015 über einen Taster auf der Vorderseite. Der Stromverbrauch ist gering, eine Batterie hält sehr lange, ich habe meine jetzt schon einige Monate im Gerät und noch nie wechseln müssen.

Wichtig ist dass das Messgerät vor dem ersten Gebrauch richtig konfiguriert wird. Dies erfolgt über das interne Display-Menü in welches man gelangt wenn man die Taste etwas länger drückt. Beachtet, dass im Menü vor dem erstmaligen Gebrauch auch der verwendetet Shunt-Widerstand ausgewählt werden muss, ansonsten werden falsche Werte angezeigt. Zudem muss man eingeben welche Spannung die zu messende Batterie bei Entladung und bei voller Aufladung hat, diese Werte werden nur benötigt um das Batteriesymbol mit der Restkapazität einigermaßen genau darzustellen.
Zudem kann man im Display-Menü jederzeit die angezeigten Werte kWh, Ah und die Zeit einzeln auf Null zurückstellen. Die Bedienung innerhalb des Menüs ist ein wenig gewöhnungsbedürftig da hier alles mit einer Taste gemacht wird. Hier wird unterschieden ob man die Taste kurz oder etwas länger drückt. Das wird aber auch in der Anleitung näher beschrieben.

Gehäuse für den Batterietester PZEM-015 per 3D-Druck drucken

Wie versprochen stelle ich euch hier meinen Link für das entworfene PZEM-015 Gehäuse gratis zum Download bereit. Solltet ihr es irgendwo in einem Beitrag oder Video verwenden, wäre es nett wenn ihr auf diesen Beitrag als Quelle verlinkt.
Für den Ausdruck des Gehäuses empfehle ich PETG-Filament, dieses ist einfach haltbarer und verträgt auch höhere Temperaturen besser, denn so ein Shunt wird ja bei höheren Strömen schon recht warm. Ich verwende für den Ausdruck meistens Sunlu-Filament*, aber auch mit Amazon-PETG * habe ich sehr gute Erfahrung gemacht (siehe Filament Test).
Eine Stützstruktur ist nicht nötig, ihr solltet jedoch einen hohen Füllungsgrad von 70 bis 100% wählen um die nötige Stabilität zu erhalten, immerhin schraubt man öfters dicke Leitungen an, da darf nix abbrechen oder nachgeben! Das Gehäuse ist derzeit für einen 200A Shunt ausgelegt, habt ihr einen anderen Shunt mit anderen Maßen könnt ihr die Sketchup-Datei (etwas CAD-Sketchup Kenntnisse vorausgesetzt) verwenden um eigene Anpassungen vorzunehmen, ansonsten reicht die fertige STL-Datei natürlich aus.

Download STL-Datei für 3D-Drucker

Download Gehäuse für Messinstrument – STL-Datei / Sketchup-Datei

Mein Gehäuse ist etwas größer ausgelegt, so dass man bequem eine 9V Blockbatterie unterbringen kann. Das würde ich auf jeden Fall empfehlen, so könnt ihr das Messinstrument für nahezu alle Spannungen verwenden. Das Gehäuse besteht aus einen Ober- und Unterteil, welche an den Seiten über zwei 3mm Schrauben verschraubt werden können. Der Shunt wird ohne Abdeckung außen angeschraubt damit er die Wärme schnell abgeben kann und auch schnell und bequem in die Minusleitung einer Last geschraubt werden kann. Der Zusammenbau und die Verkabelung ist sehr einfach, die nachfolgenden Bilder sind eigentlich fast selbsterklärend.

Zusammenbau von Gehäuse und Einbaumessgerät PZEM-015 in Bildern

Benötigt wird eigentlich nicht viel, die wichtigsten Teile seht ihr auf dem unteren Bild.

Schritt 1: M8er Schrauben von unten einstecken und mit Mutter verschrauben

Schritt 2: Shunt Widerstand auswählen und aufstecken

Schritt 3: Messinstrument verkabeln und in das Gehäuse einrasten lassen

Drei Drähte gehen an den Shunt-Widerstand, zwei Drähte an die interne 9V Batterie und ein Draht habe ich mit Krokodilklemme nach außen geführt, diese Leitung muss noch an den Pluspol der zu messenden Batterie geklemmt werden damit das Messgerät die Spannung ermitteln kann. Diese Leitung kann man sich gut aus Prüfschnüren (siehe hier*) machen.

Schritt 4: Gehäuse zusammenschrauben und prüfen

Hat man die 9V Batterie verstaut und alles angeschlossen kann man das Oberteil aufsetzen und mit zwei 3mm Schrauben an der Seite verschrauben. Jetzt kann das Messgerät getestet und genutzt werden. Sollte das Messinstrument zu niedrige Werte anzeigen, kann man es auch noch eichen. Dazu findet man zwei kleine Schlitze in der Mitte des Shunts. Wenn man diese mit einer Metallsäge geringfügig weiter einsägt (Bruchteile eines Millimeters), erhöhen sich die angezeigten Werte. Wenn ihr ein genaues Multimeter haben solltet, kann man so die Genauigkeit manchmal noch etwas erhöhen. Sägt aber nicht zu viel ein, gesägt ist gesägt, rückgängig kann man zu tiefe Schnitte nicht mehr machen. In vielen Fällen ist das aber nicht nötig zu sägen, meistens stimmt der Shunt schon recht genau. Insgesamt muss ich sagen dass dieses Messinstrument im Vergleich relativ genau ist, ich habe schon mehrere verschiedene Geräte getestet, da war bislang dieses einfach das Beste in diesem Preisbereich.

Fertig ist euer neues Kapazitätsmessgerät

Also das war es schon. Habt ihr das Messgerät so im Gehäuse verbaut, so könnt ihr es recht schnell ohne den üblichen Kabelsalat für Kapazitätsmessungen und Belastungstests nutzen. Wie man es anwendet dürfte klar sein, ihr habt es sicher schon in vielen meiner Videos gesehen, wenn nicht schaut mal hier in die Videos rein: TimeUSB Batterie Test, Nulleinspeisung ganz einfach, Redodo Batterie Test usw. Also an die linke Seite muss immer der Minuspol der Batterie und an die rechte Seite die Last angeschlossen werden, nur die Krokodilklemme muss noch an den Pluspol der Batterie.
Erwähnen muss ich noch dass der Batteriemonitor zwar ideal für Messungen und Tests von Batterien ist, es ist allerdings kein Ersatz zu Produkten wie den Victron Smartshunt*. Der Unterschied besteht darin dass dieser Batteriemonitor nur in eine Richtung messen kann. Es wird also die Leistung gemessen die aus der Batterie fließt. Würde jetzt zwischendurch ein Laderegler in die Batterie einspeisen, dann kommt die Kapazitätsanzeige durcheinander weil rückfließender Strom nicht berücksichtigt werden kann. Wenn ihr also einen Batteriemonitor sucht der beide Richtungen berücksichtigt, also stets den korrekten Kapazitätszustand der Batterie anzeigen kann, dann empfehle ich den Victron Smartshunt*. Den Victron Smartshunt habe ich schon einmal in diesem Video demonstriert, ich nutze den selbst in meiner Solaranlage.

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Beispielanwendung mit 12V Batterie

Beispielanwendung mit 48V Batterie

So, das war es mal wieder. ich hoffe der Beitrag oder die STL-Datei hat dem ein oder anderen geholfen. Wer sich auch für die CAD-Datei (Sketchip-Datei) interessiert, kann diese hier finden. Das Einbaumessgerät PZEM-015 bekommt ihr über AliExpress* oder Amazon*, ihr findet solche und ähnliche Teile auch immer hier auf meiner Empfehlungsliste. Wollt ihr weiterhin über ähnliche Projekte oder Tests informiert werden, am besten meinen Newsletter oder Youtube Kanal abonnieren, beides ist kostenlos.

Video

Videoauszug wo man Anwendung des Batterietesters sieht

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1 Reply to “Günstiger Energiemonitor bzw. Batterietester für Kapazitätsmessungen und mehr”

Kern Helmut sagt:

27. Oktober 2023 um 7:36 Uhr

Super Danke für deine Beschreibung
Man lernt nicht aus Batterien sind schon ein Wissenschaftlicher geworden
Grüße aus Österreich

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