Advertisement

Quick Links

Stone Technologies 
Corporation 
Model 4110Dual Mode Battery Analyzer 
Technical Manual 
 
 
Contents 
History and Design Overview  . ....................................................................................................................... 2 
Theory of Operation  . ..................................................................................................................................... 2 
Operation ...................................................................................................................................................... 4 
A.  Connection to the Battery ................................................................................................................ 4 
B.  Load Test ........................................................................................................................................... 4 
C.  Recovery and Cool down ..................................................................................................................... 5 
D. Amp Hour Determination ..................................................................................................................... 5 
E. Battery Sizing Calculation  . ..................................................................................................................... 6 
Special Features ............................................................................................................................................ 6 
a.  Voltmeter Mode ............................................................................................................................... 6 
b.  Early Termination of Load Test ......................................................................................................... 7 
Early Termination of Amp Hour Recovery Time ............................................................................... 7 
d.  Infrared Thermometer ...................................................................................................................... 7 
e.  Battery Sizing Calculation Routine .................................................................................................... 8 
Specifications ................................................................................................................................................ 8 
Electrical  . ............................................................................................................................................... 8 
Mechanical  . ........................................................................................................................................... 8 
GENERAL ............................................................................................................................................... 9 
Replacement Parts ........................................................................................................................................ 9 
Warranty Statement ..................................................................................................................................... 9 
 

Advertisement

Table of Contents
loading
Need help?

Need help?

Do you have a question about the 4110Dual and is the answer not in the manual?

Questions and answers

Summary of Contents for Stone Technologies Corporation 4110Dual

  • Page 1: Table Of Contents

    Stone Technologies  Corporation  Model 4110Dual Mode Battery Analyzer  Technical Manual        Contents  History and Design Overview  ........................ 2  Theory of Operation  ............................ 2  Operation .............................. 4  A.  Connection to the Battery ........................ 4  B.  Load Test ............................ 4  C.  Recovery and Cool down ........................ 5  D. Amp Hour Determination ........................ 5  E. Battery Sizing Calculation  ........................ 6  Special Features ............................ 6  a.  Voltmeter Mode .......................... 6  b.  Early Termination of Load Test ...................... 7  c.  Early Termination of Amp Hour Recovery Time ................ 7  d.  Infrared Thermometer ........................ 7  e.  Battery Sizing Calculation Routine .................... 8  Specifications .............................. 8  Electrical  .............................. 8  Mechanical  ............................ 8 ...
  • Page 2: History And Design Overview

    History and Design Overview   Stone Technologies Corporation (STC) has been the leader in self‐powered battery load testers  since the introduction of the Model 1209 in 1987.  This product filled a need in the Fire and  Security industry for a small, portable, self‐powered battery load tester for use in the Fire and  Security industry.  This product was an instant success and became the de facto standard for  testing 12 volt standby batteries up to a 12 amp hour capacity.  In 1991, STC introduced the  Model 612, which was essentially the same analyzer with the added ability to test6 and 12 volt  batteries.  In 2000, the Model 612‐A was introduced which tested a wider range of battery  sizes.  Over time it became apparent from discussions with Fire industry technicians, that they needed  a tester to cover the whole range of battery sizes found in commercial Fire systems.  Testers  available at that time were outdated in technology and capability. Soon a new type of battery  tester became available, using the measured internal resistance of the battery to determine the  capacity of the battery.  These testers were one‐size‐fits‐all units that tested only 12 volt  batteries and did not challenge the battery with any significant loading or discharge.  In 2003, STC began design on a combined load and internal resistance battery analyzer and  gathered performance criteria from many of our customers.  The resulting design is a dual  mode analyzer that first tests the battery’s response to a significant current loading for an  extended length of time and then allows for a recovery period.  Subsequently, it checks the  internal resistance to determine the remaining amp hour capacity considering the variables of  manufacturing construction, temperature, and other physical and chemical parameters that  affect the total capacity of the battery.  Additional useful features include a voltmeter function to check the charging voltage and a  math routine to calculate the minimum size of standby battery needed for a particular  installation. The Model 4110 Dual Mode Battery Analyzer is the first tester to combine two  types of battery analyses in a single instrument for the commercial Fire and Security industries.  This device is computer controlled with an alphanumeric display for all operational prompting  and results, a keypad for data input, and is powered from the battery under test.  The unit is  contained in an unbreakable waterproof carrying case with foam padding to provide the  ultimate in protection under the most extreme conditions of transportation and storage.  Theory of Operation  The STC 4110 Dual Mode Battery Analyzer combines load testing and internal resistance  calculation to provide a comprehensive analysis of the serviceability of a sealed lead acid  battery.  It can check either 6 or 12 volt batteries from 4AH to 110 AH on 12V and 4 AH to 60 AH ...
  • Page 3 on 6V.  The Analyzer is powered from the battery under test, requires no external power and  has no internal batteries to replace.       When the battery for test is first connected, the STC 4110determines the voltage, 6 or 12, and  displays it on a front panel LED.  If the input voltage is outside the normal range, the unit will  respond with a warning message to disconnect immediately.  The battery should be  disconnected from all equipment by removing the wires from one of the terminals. Failure to  remove the battery from the circuit may result in damage to the charging circuit since the load  testing will typically draw more current than the power supply can sustain.       The first test performed on a battery is the measurement of the terminal voltage, through  Kelvin connections, while the battery is subjected to a significant load current.  The load varies  between approximately 2 amps and 35 amps, depending on the size of the battery.  The  Analyzer prompts for the entry of the amp hour rating (based on 20 hour  discharge).Additionally, the temperature of the battery is entered to adjust the terminal voltage  calibration.  Based on the size of battery entered, both the time of the load test and the  amount of current is set by the processor and the test initiates.  A countdown timer is displayed  showing the remaining seconds for the load test.  A fundamental indication of the terminal  voltage is given on the front panel LEDs: Good, Marginal, Bad.  If at any time during the load  test the terminal voltage drops below the acceptable minimum, the test will terminate early  since there is no reason to continue testing a bad battery.       The second test measures the internal resistance of the battery.   A short recovery time is  allowed for the battery chemistry to stabilize after the load testing.  This also serves as a cool‐ down period for the heat dissipating devices.  The measurement of the internal resistance is  used to calculate the theoretical remaining amp hour capacity of the battery.  The battery  temperature is used to adjust the results giving the remaining amp hours at room temperature  (78 degrees F.).  The measured amp hour value is displayed and compared to the rated amp  hours to indicate the percentage of capacity remaining.  It is not uncommon for newer batteries  to show a capacity above the rated value.       At the end of the second test, the option is presented to calculate the battery size needed for a  particular installation. By entering the current load and time for the standby condition and  alarm condition, the STC 4110 will calculate the total amp hours of battery capacity needed  without any allowance.  You can then add a safety margin based on your own Company  guidelines.  A typical fire alarm system would have a 25‐50%margin added to the calculated  value.     At this point the Analyzer can be disconnected and the testing is complete.  The  battery must be re‐connected to the charging source and/or panel after testing. ...
  • Page 4: Operation

    Operation       This section details the steps for operating the STC 4110Analyzer.  This is a summary of the  operation depicted in the flow chart found at the end of this manual.  A. Connection to the Battery  The analyzer will test both 6 volt and 12 volt sealed lead acid batteries.  It must not  be connected to any other voltage level.  Connection to any source above 15volts  will result in an error message displaying “VOLTSTOO HIGH, DISC. IMMEDIATELY”.  1. Disconnect one side of the battery from the equipment before testing as the  load testing current may harm the charging circuits or set off a low voltage  condition on the alarm system.  2. If the battery system consists of more than a single battery, then each must be  tested separately.  The batteries do not need to be disconnected from each  other after the charging circuit is removed.  3. The red covered clip must be connected to the positive terminal.  4. The black covered clip must be connected to the negative terminal.  B. Load Test  1. The Analyzer will display a prompt to enter the amp hour rating of the battery.   This is the 20 hour discharge rating for the battery.  Enter a value between 4 and  110 amp hours.  2. The unit will then prompt for the entry of the battery temperature.  a. Use the non‐contact infrared thermometer included with the 4110 to  measure the battery surface temperature.  b. Enter the temperature within the range of 1 to 139 degrees Fahrenheit.  If  the temperature is 78 degrees or about room temperature, pressing the  ENTER key will assume a value of 78.  It’s always better to measure the  battery temperature since the power supply may raise the temperature of  the alarm enclosure and thus the battery temperature.  3. Press the ENTER key to start the load test.  a. The display will show a time remaining counter during the load cycle.  b.
  • Page 5: Recovery And Cool Down

    This surface charge makes any voltage vs. condition test unreliable.  The  result is determined at the end of the load test.  d. The heat sink on the back of the Analyzer has a large thermal mass as well as  significant surface area to dissipate the heat. When testing a very large  battery, over 60amp hours, allow enough time between tests for the heat  sink to cool.  The cooling time after the maximum size battery test will be  about 10 minutes.  The Analyzer can test batteries up to 20‐30 amp hours  without any additional cooling time other than that provided by the timing of  the tests.  4. At the end of the countdown period, the display shows the basic ability of the  battery to sustain a certain terminal voltage during the load test.  This test is  intended to uncover defects in the battery’s structure, internal connections, and  basic plate capacity due to chemical sulfating or erosion.  A battery that fails this  portion of the testing is patently unusable and should be replaced without  further evaluation.  C.  Recovery and Cool down    After a battery is discharged, the chemistry involved will change over time as it  returns to equilibrium.  At the start of the amp hour determination test a  countdown timer is displayed that shows the remaining time allotted for the  chemical recovery and Analyzercooldown.  This time varies with the size of the  battery being tested and is no more than 2 minutes.  The amp hour determination  test self initiates at the end of this interval.  D. Amp Hour Determination   The amp hour capacity that remains in any battery (not the rated capacity) is related  to a mathematical calculation based on the measurement of the internal resistance  of the battery and its mechanical construction.  There are many variables that affect  the actual remaining capacity, including temperature, age, physical construction,  chemical deterioration of the plates, and depletion of the chemicals.  Because all  these factors, except the temperature, are difficult to define they must become a  fixed part of the calculation. The 4110 Analyzer uses the average value for these  variables and inputs the temperature of the battery, since it is the only variable  easily measured.  The resulting calculation for remaining capacity will be close to the  value resulting from an actual discharge at a 20 hour rate.  When the ENTER button is pressed to start the dynamic amp hour determination  and after the recovery and cool down time, the battery is subject to a precise, heavy,  but short load while the terminal voltage is monitored.  These readings are then ...
  • Page 6: Battery Sizing Calculation

    computed to the remaining empirical amp hours and displayed along with the  percentage of rated capacity.      All testing is now complete and the resulting information can be used to determine  the serviceability of the battery.  The alternating display shows the results and  instructs you to disconnect the battery or press ENTER to continue with a math  routine to compare the required standby capacity to the measured capacity.  E. Battery Sizing Calculation  Calculating the required standby battery amp hours must be performed on all alarm  systems to insure code requirements are met and specified minimum standby times  are adequate during power fail conditions. Typically the technician does this by  measuring the standby current consumption during a power loss and the alarm  current draw during a power loss with the alarm activated.  The Agency Having  Jurisdiction (AHJ), the NFPA, or other government agency, usually mandates the  amount of time required for both standby and alarm operation without AC power.   The 4110Analyzer inputs these values and accurately calculates the size of battery  needed for a particular system.  When you are prompted by the Analyzer, enter the values for the current (in  milliamps) and time. The tester then compares the resulting minimum capacity to  the calculated remaining amp hours.  The result is displayed as adequate or replace.   The required amp hours are also displayed to verify the sizing of the battery.  A  margin of25‐50% should be allowed when using this minimum size to allow for  battery deterioration and variations in charge state.  This included routine eliminates  potential sizing errors resulting from manual calculations.  Special Features   Several useful functions are included with the 4110Analyzer.  These will assist the  technician in completing a battery and charging system evaluation accurately and  efficiently.  a. Voltmeter Mode   Immediately after connection to a battery, the Analyzer displays “STC DYNAMIC  BATTERYANALYZER” for 2 seconds.  During this time, pressing the ENTER key will  place the system in voltmeter mode with a display showing the terminal voltage  at the attachment clips.  The measured source is subject to a200 milliamp  loading as the Analyzer is powered entirely by the battery under test.  This  voltmeter mode is useful in determining the charging voltage when the power ...
  • Page 7: Early Termination Of Load Test

    supply is still connected to the battery.  When subject to this 200 milliamp load,  a smaller charging system may not show the true float voltage, especially if it is a  series resistor regulated trickle charger.  On larger systems, the charging system  is less effected by this small load and will more accurately reflect the float charge  voltage.  At room temperature, a charge voltage of approximately 13.8 V is  considered adequate to keep SLA batteries sustained near full charge.  This  “charged state” voltage varies significantly with the temperature of the battery.   The variation in ideal charging voltage will be more than 2 volts between 32 and  130 degrees Fahrenheit.       After the voltage readings are complete, the Analyzer can be returned to normal  operation by pressing the pressing the CANCEL key without disconnecting the  clips.  b. Early Termination of Load Test  The load test may be terminated at any time during the countdown by pressing  any key.  This will set the countdown timer to 1 second.  After the test results are  shown, pressing the CANCEL key will restart the Analyzer as if it had just been  connected to a battery. One reason for early termination may be the need to  perform an amp hour calculation without including the load test.  This is not;  however, the recommended test procedure.  c. Early Termination of Amp Hour Recovery Time  The recovery/cool down phase of the test may be terminated early by pressing any key  during the countdown.  This will reset the timer to 1 second.  Pressing the CANCEL key  after the amp hour calculation results are displayed will restart the Analyzer as if it had  just been connected to a battery.  One reason for early termination is to obtain an  approximate amp hour reading on a battery when the Analyzer heat sink is still cool.   This is not; however, the recommended test procedure.   d. Infrared Thermometer     A non‐contact infrared thermometer is included with the 4110 Analyzer to determine  the actual battery temperature.  1. Pull the trigger switch to turn on the device and point the red laser dot at the battery.  2.  Release the trigger and read the temperature on the display.  This value will be  entered when prompted at the start of the battery test procedure.  3. The infrared thermometer is battery operated and has a low battery warning which  appears on the display.  Under normal use, even taking 5‐10readings a day, the battery  will last for months. ...
  • Page 8: Battery Sizing Calculation Routine

    4. A separate operating manual for the thermometer is stored in the Analyzer carrying  case.  The infrared thermometer is calibrated for“90% dark body” which means that it is  most accurate when reading from a dark or black battery case.  The error from reading a  gray or other color battery is small and will not noticeably effect the test results.  e. Battery Sizing Calculation Routine  The battery sizing calculation is started by pressing the CANCEL key during the initial two  seconds when the Analyzer display shows the “STC DYNAMICBATTERY TESTER” banner.   The Analyzer can be rebooted at many points in the operation by pressing the CANCEL  key to return to this banner.       A calculation of the needed standby battery amp hours must be performed on all alarm  systems to insure that code requirements and minimum standby times will be met  under power fail conditions.  Typically you do this manually by measuring the standby  current consumption during a power loss and the alarm current draw during a power  loss with the alarm activated.  The Agency Having Jurisdiction (AHJ), the NFPA, or other  government agency, usually mandates the amount of time required.  The 4110 Analyzer  inputs these values and accurately calculates the battery size needed for a particular  system.       The values for the current (in milliamps) and time are entered as prompted and the  resulting minimum capacity is displayed to verify the sizing of the battery. A margin  should be added when using this minimum size to allow for battery deterioration and  variations in charge state.  This included routine eliminates potential sizing errors  resulting from manual calculations.  Specifications  Electrical  Input Voltage from battery: 5‐15VDC,  Auto‐selects for 6V or 12V.  Testing Range: 4 to 110 Amp hour, 12V.  4 to 60 Amphour, 6V.  Load Current: aprox. 200 ma. during static test, 2‐30  Amps max. duringdynamic test.  Actual load is  approximately 1/2 A.H. rating  Dynamic load time interval: 50‐100 seconds.  Aproximately 120 seconds max. for  Amphourdetermination.  Mechanical   Size: 11.5” wide X 11” deep X 5” high.  Weight: 7.7 lb. analyzer, including test leads. 16.7 lbs. complete unit in case.(Shipping weight: 18 lb.). ...
  • Page 9: General

    Input Connection: Military Spec 97 Series Connector set.   Operating temperature: 32 to 140 degrees F. (0 to 50 degrees C.). 90% Relative humidity. Over  temperature shutdown at 140 degrees F.  Battery Temperature Input: Non‐contact infrared thermometer for reading; keypad entry for  temperature.   Test leads: 48 inch, high flex instrumentation cable, Stranded, copper conductors with soldered  connections. Heavy duty copper alligator clips with color coded vinyl insulating boots. Military grade  connector assembly with strain relief boot.   GENERAL   Displays: Two Line vacuum florescent for prompts and data display. Five LEDs for battery voltage and  load test results.   Data Input: 12 button keypad with vacuum florescent display for Amp hours, prompts, battery  temperature, and data.   Warranty: Two years parts and labor. (See separate warranty statement for complete details.)  Replacement Parts  There are no user serviceable parts inside the 4110 Case.  Any repairs other than replacement of the test  cable assembly must be made by STC.  A Return Materials Authorization number must be obtained  before returning the analyzer for repair.   The following replacement parts can be ordered from your distributor:   Carrying Case with custom foam interior S T 3040   Test Cable Assembly ST 0307Quick Reference Card ST   Quick Reference card  Non‐contact IR Thermometer ST IRT  Technical Manual ST Techman 4110  Call 800‐440‐1234 for ordering information.  Warranty Statement  Stone Technologies Corporation   Two Year Limited Warranty ...
  • Page 10 1.What is covered:  This warranty covers defects in materials and workmanship in this Stone  Technologies equipment (“product”)with the exceptions noted below.  2.For how long:  This warranty lasts for a period of two (2) years from the date you bought the Product  from us or from one of our authorized distributors.  3.What we will do:  We will repair or replace at our option, any Product that proves to be defective in  materials and workmanship during the two (2) year warranty. This is your sole and exclusive remedy for  any breach of warranty.  4.What is not covered:  This warranty does not include any Product’s test leads, or external accessories.  It does not extend to any Product which has been damaged as a result of accident, misuse, abuse (such  as attempting to test other than the intended batteries, failure to follow the operating instructions that  are provided by us, acts of God or other contingencies beyond our control), or as the result of service or  modification by anyone other than us or our authorized repair facilities. Any implied warranties of  merchantability or fitness for a particular purpose, are expressly denied. Some States do not allow  limitations on how long an implied warranty lasts, so the above limit may not apply to you. We shall not  in any case be liable for special, incidental, consequential, or indirect expenses, lost profits, or other  similar damages arising from any breach of these warranties even if we have been advised of the  possibility of such damages. Some States do not allow the exclusion or limitation of incidental or  consequential damages, so the above limitation may not apply to you. In no case shall our liability  exceed the purchase price that you paid for the product. ...

Table of Contents