NETTIJATKO AVPlus 4/18: Polaroid PS-100 mittapenkissä

Tarkastelimme numerossa 4/2018 esitellyn Polaroid PS100 -varavirtalähteen toimintaa hieman tarkemmin. Tavallisesta usb-powerbankista Polaroid eroaa lähinnä sen 230 voltin vaihtojännitelähdön eli tuttavallisemmin sähköpistokkeen osalta. Siihen voi kytkeä vaikka pöytälampun tai taulutelevision.

Matalan jännitteen akuista 230 voltin jännite muodostetaan invertterillä eli vaihtosuuntaajalla, aivan kuten auto- tai venekäyttöön tarkoitetuissa laitteissa. Ulostulojännite on sähköverkon siniaallon sijaan niin sanottu muokattu siniaalto. Aaltomuodossa on kolmea yhtä pitkään kestävää tasoa, joten aaltomuoto muistuttaa selvästi enemmän aitoa vaihtosähköä kuin pelkkä kanttiaalto ja toimii luotettavammin kodinelektroniikan kanssa.

Polaroidin akun lähestyessä loppuaan signaali vääristyy hieman ja alkaa muistuttaa entistä enemmän puhdasta kanttiaaltoa. Lisäksi noin 33 prosentin varaustason alapuolella osa pulsseista jää säännöllisesti kokonaan pois. Hehkulampulla ilmiö ei aiheuta ongelmia, mutta ac-lähtöä ei välttämättä kannata käyttää aivan akun loppumetreille asti arvokkaan elektroniikan kanssa. Varsinaisia toiminnallisia ongelmia emme kuitenkaan testeissä havainneet.

Eurooppalainen SFS-EN 50160 -standardi määrittelee jännite- ja taajuusrajat sähköverkolle. Jännitteen tulee pysyä pääsääntöisesti 207–253 voltin välillä, mutta 15 prosentin poikkeama eli väli 195,5–264,5 volttia sallitaan lyhytaikaisesti. Taajuudelle rajat ovat 49,5–50,5 ja 47–52 hertsiä. Esimerkiksi Suomessa sähköverkon taajuus vaihteli 1.3. välillä 49,94–50,13 hertsiä.

Polaroidin rms-jännite ja taajuus menevät standardin asettamiin rajoihin, mutta taajuuden osalta vain nipin napin. Kuitenkaan 51,9 hertsin taajuus ei pitäisi olla mikään ongelma nykyelektroniikalle. Varsinkin hakkuriteholähteet hyväksyvät usein universaalisti jännitteen 100–250 voltin ja 50–60 hertsin välillä.

Testasimme 230 voltin ac-lähtöä helpolla resistiivisellä kuormalla, 60 watin hehkulampulla. Kuorma on alle ilmoitetun maksimin, 80 watin. Lähdön rms-antojännite ei ollut riippuvainen kuormasta ja pysyi välillä 213–221 volttia. Varavirtalähteen tyhjentyessä jännite kasvoi, kunnes hieman ennen akun tyhjentymistä putosi jyrkästi. Jännitteen kasvaessa havaittiin myös lampun kirkastuminen.

Tavallista alhaisemman antojännitteen takia lampun virtalähteestä ottama teho oli vain 44–47 wattia. Vertailun vuoksi kiinteästä sähköverkosta lampun ottama teho oli 54 wattia (227 volttia, 0,24 ampeeria). Valoteho oli 31 prosenttia suurempi kuin varavirtalähteellä mittauksen alussa ja 12 prosenttia suurempi kuin varavirtalähteellä kirkkaimmillaan.

Vaihtovirtalähtöä käytettäessä varavirtalähteen kokonaisenergia riippuu kuorman tyypistä. Resistiivisellä 60 watin hehkulampulla (tehokerroin 1,0) kapasiteetti oli 65 wattituntia, reaktiivisella (tehokerroin noin 0,5) 24 watin pienloistelampulla 50 wattituntia. Loistelampputesti antaa paremmin osviittaa kapasiteetista tyypillistä hakkurivirtalähdettä, kuten läppärin laturia käytettäessä. Myös 77 watin halogeenilampun kanssa kapasiteetti oli sama kuin hehkulampulla, 65 wattituntia.

Hidas lataus
PS100:n lataus tapahtuu mukana tulevalla usb-virtalähteellä viiden voltin ja enimmillään noin 2,4 ampeerin virralla. Lataus kestää kahdeksan tuntia ja 18 minuuttia, minä aikana varavirtalähde ottaa vastaan 99,2 wattituntia. Näin suuressa varavirtalähteessä olisi jo syytä olla tehokkaampi laturi ja latauspiiri.

Latausaikaa voi lyhentää hieman tehokkaammalla usb-virtalähteellä. Enimmillään PS100 latasi itseään kolmen ampeerin virralla, kunhan sen usb-c-porttiin saapuva jännite pysyi tarpeeksi korkeana. Lyhyt hyvälaatuinen kaapeli edesauttaa myös nopeaa latausta.

Huomioitavaa on, että latausvirta pysyy vakiona loppuun asti, joten voidaan olettaa, että akun kapasiteetista jää ainakin 10 prosenttia hyödyntämättä. Toisaalta tämä pitkittää akun elinikää, mutta oikeaoppinen litiumioniakun lataus täyteen tapahtuu siten, että latausvirtaa aletaan pudottaa, kun akkupaketin jännite saavuttaa 4,2 volttia (per kenno). Lataus päättyy yleensä silloin, kun latausvirta on laskenut noin kymmenekseen alkuperäisestä.

Lisäksi latausindikaattori näyttää 100:aa prosenttia jo noin tuntia ennen kuin lataus todellisuudessa päättyy. Jos laturin irrottaa tässä vaiheessa, jää akun kapasiteetista käyttämättä toiset 10 prosenttia.

Kohtuullisesti varavirtaa
Mittasimme Polaroidin kapasiteetiksi 66,6 wattituntia, kun varavirtalähde purettiin tavallisesta viiden voltin usb-liitännästä yhden ampeerin purkuvirralla. Tulos vastaa hyvälaatuista 20 000 milliampeeritunnin varavirtalähdettä ja tarkoittaa, että iPhonen lataa sillä kokonaan noin kahdeksan kertaa. QC3.0-portista 12 voltin jännitteellä ja yhden ampeerin virralla PS100:n tulos oli hieman parempi, 71,8 wattituntia. Usb-c-portista viidellä voltilla ja kahdella ampeerilla tulos oli 65,8 wattituntia.

Varaustasosta kertovaan ledinäyttöön voi melko hyvin luottaa virtalähdettä purettaessa. Virhe on vain noin ±3 prosenttiyksikköä.

Usb-liitäntöjen suojaus on hieman puutteellinen. Usb-lähdöt yltävät ainakin neljän ampeerin purkuvirtaan. Oikosulkutestausta emme tehneet, sillä varavirtalähde oli vain lainassa maahantuojalta.

Samasta syystä emme avanneet tiukkaan suljettua Polaroidia selvittääksemme sisäisen akkupaketin todellista kapasiteettia ja akun tyyppiä, mutta ilmoitettu 84 wattitunnin kapasiteetti ja varavirtalähteen koko viittaavat vahvasti yhdeksän noin 2 500 milliampeeritunnin 18650-kennon käyttöön. Suuren antotehon vuoksi käytetyiltä kennoilta vaaditaan suurehko purkuvirta, joten niiden kapasiteetti on pienempi kuin monissa pienemmissä varavirtapankeissa.

Usb-lähtöjen antojännite pysyy spekseissä myös korkeilla purkuvirroilla. Tavallisen usb-lähdön antojännite putoaa usb-speksin määrittämän 4,75 voltin usb-liitännän kontaktista ja akun varaustasosta riippuen noin 2–2,9 ampeerilla.

Jotta kapasiteetista saisi kaiken irti, kannattaa käyttää jännitteen korkeampana säilyttävää QC3.0-porttia. Se yltää viidellä voltilla jopa neljään ampeeriin ja 12 voltilla 2,7 ampeeriin, mitkä toisaalta ylittävät QC3.0-speksin määrittämän maksimitehon (18 wattia) selvästi. Usb-c-portin jännite viidellä voltilla pysyy spekseissä 2,6 ampeeriin asti. Heikkolaatuisilla latauskaapeleilla jännitehäviöt ovat tietysti suuret, vaikka varavirtalähteen päässä jännite olisikin tarpeeksi korkea.

PS100 ei toimi ups-laitteena, sillä käyttöohjeen tiedoista poiketen sen usb-lähdöt kytkeytyvät päältä pois, kun itse laite on latauksessa. Toisaalta taas 230 voltin lähtöä pystyy käyttämään, vaikka ohjekirja väittää toisin.
Aurinkoenergian käyttö PS100:n lataukseen toimii hyvin, sillä vaikka lataus saattaakin keskeytyä ison pilven sattuessa paikalle, jatkuu se entiseen malliin paneelilta saapuvan jännitteen palautuessa.

Painavaa energiaa
Kokoisekseen Polaroidin kapasiteetti on melko pieni. Jos sisällä käytetty akkupaketti on ilmoituksen mukainen 84 wattituntia, yltää kokonaishyötysuhde tavallisesta usb-liitännästä vaatimattomaan 79 prosenttiin mutta qc-lähdöstä tyydyttävään 85 prosenttiin.

Siten Polaroid PS100 jäisi numerossa esimerkiksi AVPlussan näytenumeron varavirtalähdevertailun keskitason alapuolelle. Energiatiheydeltään se jäisi selväksi jumboksi lukemalla 95 wattituntia per kilogramma tai 99 wattituntia per litra.

Suurta kokoa ja massaa tosin selittävät tavallisesta varavirtalähteestä puuttuvat osat, jotka ovat välttämättömiä 230 voltin lähdölle. Numerossa 7/2017 esitelty Omnicharge Omni 20 on energiatiheydeltään selvästi Polaroidia parempi ja sisältää vaihtovirtalähdön lisäksi muun muassa säädettävän tasajännitelähdön. Se on kuitenkin noin 300 euron hinnallaan selvästi kalliimpi.

Polaroid PS-100