Neskatoties uz to, ka litija jonu akumulatori, kas ir raksturīgi katram konkrētajam ierīces modelim, kļūst arvien populārāki, standarta vispārējas nozīmes akumulatoru tirgus joprojām ir ļoti plašs - tie nodrošina daudz dažādu produktu, sākot no bērnu rotaļlietām līdz lētām kamerām un profesionālas foto zibspuldzes. Arī šo elementu klāsts ir liels - dažāda veida baterijas un akumulatori, jaudas, izmēri, markas, meistarība...
Sākumā mēs neizvirzām sev mērķi aptvert visu akumulatoru bagātību - aprobežosimies tikai ar standarta un izplatītākajām no tām: cilindriskām baterijām un niķeļa baterijām.
Šis raksts ir paredzēts, lai iepazīstinātu jūs ar dažiem pamatjēdzieniem attiecībā uz akumulatoriem, kurus mēs pētām, kā arī ar testēšanas metodiku un izmantoto aprīkojumu. Tomēr mēs apspriedīsim daudzus teorētiskos un praktiskos jautājumus turpmākajos rakstos, kas veltīti konkrētām baterijām - jo īpaši tāpēc, ka to darīt, izmantojot “dzīvus piemērus”, ir daudz ērtāk un skaidrāk.
Bateriju un sprieguma elementu veidi
Baterijas ar sāls elektrolītuBaterijas ar sāls elektrolītu, ko sauc arī par cinka-oglekļa baterijām (tomēr atšķirībā no sārma baterijām ražotāji parasti vienkārši nenorāda to ķīmisko sastāvu uz sāls bateriju iepakojuma) ir lētākie pārdošanā pieejamie ķīmiskie barošanas avoti: viena akumulatora cena ir diapazonā. no četriem līdz pieciem līdz astoņiem līdz desmit rubļiem atkarībā no zīmola.
Šāds akumulators ir cinka cilindrisks trauks (kas kalpo gan kā korpuss, gan akumulatora “mīnuss”), kura centrā ir oglekļa elektrods (“pluss”). Ap anodu tiek novietots mangāna dioksīda slānis, un atlikušo vietu starp to un tvertnes sienām piepilda ar amonija hlorīda un cinka hlorīda pastu, kas atšķaidīta ūdenī. Šīs pastas sastāvs var atšķirties: mazjaudas akumulatoros dominē amonija hlorīds, bet lielākas ietilpības baterijās (ko parasti ražotāji apzīmē ar nosaukumu “Heavy Duty”) dominē cinka hlorīds.
Kad akumulators darbojas, cinks, no kura ir izgatavots tā korpuss, pakāpeniski oksidējas, kā rezultātā tajā var parādīties caurumi - tad no akumulatora iztecēs elektrolīts, kas var izraisīt ierīces, kurā tas ir izveidots, bojājumus. ir uzstādīts. Taču šādas problēmas PSRS pastāvēšanas laikā bija raksturīgas galvenokārt sadzīves akumulatoriem, savukārt modernās ir droši iepakotas papildu ārējā apvalkā un “noplūst” ļoti reti. Tomēr nevajadzētu atstāt ierīcē izlādējušās baterijas ilgu laiku.
Kā minēts iepriekš, sāls bateriju elektrolīta ķīmiskais sastāvs var nedaudz atšķirties - “lieljaudas” versijā tiek izmantots elektrolīts, kurā pārsvarā ir cinka hlorīds. Tomēr vārdu “jaudīgs” attiecībā uz tiem var rakstīt tikai pēdiņās - neviena no sāls bateriju šķirnēm nav paredzēta nopietnai slodzei: lukturī tie kalpos ceturtdaļstundu, bet kamerā. ar tiem pat var nepietikt, lai pagarinātu objektīvu. Sāls bateriju liktenis ir tālvadības pultis, pulksteņi un elektroniskie termometri, tas ir, ierīces, kuru enerģijas patēriņš ir vienībās, ne vairāk kā desmitos miliampēros.
Sārma baterijas
Nākamais bateriju veids ir sārma vai mangāna baterijas. Daži ne pārāk kompetenti pārdevēji un pat ražotāji tos sauc par “sārmainiem” - tas ir nedaudz izkropļots pauspapīrs no angļu valodas “alkaline”, tas ir, “sārms”.
Sārma akumulatoru cenas svārstās no desmit līdz četrdesmit līdz piecdesmit rubļiem (tomēr vairums to veidu ietilpst diapazonā līdz 25 rubļiem, izceļas tikai atsevišķi modeļi ar palielinātu jaudu), un tos no sāls var atšķirt pēc uzraksta. “Sārmains” parasti ir vienā vai otrā veidā uz iepakojuma (un dažreiz tieši nosaukumā, piemēram, “GP Super Alkaline” vai “TDK Power Alkaline”).
Sārma akumulatora negatīvais pols sastāv no cinka pulvera - salīdzinot ar sāls šūnu cinka korpusu, pulvera izmantošana ļauj palielināt ķīmisko reakciju ātrumu un līdz ar to arī akumulatora piegādāto strāvu. Pozitīvais pols ir izgatavots no mangāna dioksīda. Galvenā atšķirība no sāls baterijām ir elektrolīta veids: sārma baterijās kā tas tiek izmantots kālija hidroksīds.
Sārma baterijas ir labi piemērotas ierīcēm ar strāvas patēriņu no desmitiem līdz pat vairākiem simtiem miliamperu – ar jaudu aptuveni 2...3 Ah nodrošina ļoti saprātīgu darbības laiku. Diemžēl tiem ir arī būtisks trūkums: augsta iekšējā pretestība. Ja uzlādēsiet akumulatoru ar patiešām lielu strāvu, tā spriegums ievērojami samazināsies, un ievērojama enerģijas daļa tiks tērēta paša akumulatora sildīšanai - rezultātā sārma bateriju efektīvā kapacitāte ir ļoti atkarīga no slodzes. Teiksim, ja izlādējot ar strāvu 0,025 A izdodas no akumulatora iegūt 3 A*h, tad pie strāvas 0,25 A faktiskā jauda nokritīsies līdz 2 A*h, un ar strāvu 1 A tā būs pilnībā zem 1 A*h.
Tomēr sārma akumulators kādu laiku var darboties pat pie lielas slodzes, vienkārši šis laiks ir salīdzinoši īss. Piemēram, ja modernā digitālā fotokamera var pat neieslēdzas, izmantojot sāls baterijas, tad pusstundai darbībai pietiks ar vienu sārma bateriju komplektu.
Starp citu, ja esat spiests savā fotokamerā izmantot sārma baterijas, iegādājieties divus komplektus vienlaikus un periodiski nomainiet tos, tas nedaudz pagarinās to kalpošanas laiku: ja akumulatoram, kas izlādējies ar lielu strāvu, ir atļauts kādu laiku “atpūsties” savukārt tas daļēji atjaunos savu uzlādi un varēs strādāt nedaudz vairāk. Apmēram piecas minūtes.
Litija baterijas
Pēdējais plaši izmantotais akumulatoru veids ir litija baterija. Parasti to nominālvērtība ir 3 V, tāpēc lielāko daļu litija bateriju veidu nevar aizstāt ar 1,5 V sāls un sārma baterijām. Šādas baterijas plaši izmanto pulksteņos un retāk arī foto iekārtās.
Taču ir arī 1,5 V litija baterijas, kas izgatavotas standarta AA un AAA formātā – tās var izmantot jebkurā iekārtā, kas paredzēta parastajām sāls vai sārma baterijām. Litija bateriju galvenā priekšrocība ir to zemāka iekšējā pretestība salīdzinājumā ar sārma akumulatoriem: to ietilpība ir maz atkarīga no slodzes strāvas. Tāpēc, lai gan pie vājas strāvas gan sārma, gan litija akumulatoriem ir vienāda jauda 3 A*h, ja ievieto digitālajā fotoaparātā, kas patērē 1 A, tad sārmainie “nomirs” apmēram trīsdesmit minūtēs, bet litija tie dzīvos gandrīz trīs stundas.
Litija bateriju mīnuss ir to augstās izmaksas: ne tikai pats litijs ir dārgs, bet arī tā aizdegšanās bīstamības dēļ, kad ūdens nokļūst, akumulatora dizains izrādās ievērojami sarežģītāks salīdzinājumā ar sārmainām. Rezultātā viens litija akumulators maksā 100-150 rubļus, tas ir, trīs līdz piecas reizes dārgāk nekā ļoti labs sārma akumulators. Ni-MH akumulators maksā apmēram tikpat, tam ir litija akumulatoriem līdzīgas izlādes īpašības, taču tas var izturēt vairākus simtus uzlādes-izlādes ciklu – tāpēc litija akumulatoru pirkšana ir attaisnojama tikai tad, ja nav nekur, nav laika vai nav ko uzlādēt parastos akumulatorus.
Jā, tā kā runa ir par uzlādes cikliem, tad jāsaka, ka ir kategoriski aizliegts mēģināt uzlādēt litija baterijas! Ja parasts sārma vai sāls akumulators, mēģinot to uzlādēt, var, augstākais, vienkārši iztecēt, tad aizzīmogotie litija akumulatori uzlādes laikā eksplodē.
Tāpat papildus labām izlādes īpašībām litija akumulatoriem ir vēl divas priekšrocības, kuras, kā likums, nav īpaši nozīmīgas: izturība (pieļaujamais glabāšanas laiks sasniedz 15 gadus, un akumulators zaudēs tikai 10% no ietilpības) un spēja strādāt zem nulles temperatūrā, kad sāls baterijas un sārma baterijas, elektrolīts vienkārši sasalst.
Niķeļa-kadmija (Ni-Cd) akumulatori
Galvenā alternatīva akumulatoriem ir akumulatori - strāvas avoti, kuros ķīmiskie procesi ir atgriezeniski: kad akumulators ir pieslēgts slodzei, tie iet vienā virzienā, bet, pieliekot tam spriegumu, pretējā virzienā. Tādējādi, ja pēc lietošanas akumulators ir jāizmet un jāiegādājas jauns, tad akumulatoru var uzlādēt līdz pilnai (vai gandrīz pilnai) sākotnējai jaudai.
Izskatīsim vieglās sadzīves elektroniskās iekārtās izmantotos akumulatorus - tādēļ automašīnās atrodamie smagie (gan tiešā, gan pārnestā nozīmē) svina-skābes akumulatori, nepārtrauktās barošanas avoti un citas ierīces ar lielu enerģijas patēriņu un bez īpašiem svara un gabarītu ierobežojumiem nekavējoties paliek ārpusē. no mūsu šodienas raksta. Taču daudz lielāku uzmanību pievērsīsim dažāda veida niķeļa akumulatoriem...
Pirmos niķeļa - jeb, precīzāk, niķeļa-kadmija - akumulatorus tālajā 1899. gadā radīja zviedru zinātnieks Valdmars Jungners, taču tolaik tie bija salīdzinoši dārgi, turklāt nebija arī noslēgti: uzlādējot akumulators izdalīja gāzi. . Tikai pagājušā gadsimta vidū bija iespējams izveidot niķeļa-kadmija akumulatoru ar slēgtu ciklu: lādēšanas laikā izdalītās gāzes absorbēja pats akumulators.
Niķeļa-kadmija akumulatori ir uzticami un izturīgi (tos var uzglabāt līdz pieciem gadiem, bet uzlādēt - ja pareizi lieto - līdz 1000 reizēm), labi darbojas zemā temperatūrā un var viegli izturēt lielu izlādes strāvu, un tos var uzlādēt ar gan zemas, gan lielas strāvas.
Tomēr tiem ir arī daudz trūkumu. Pirmkārt, salīdzinoši zemais enerģijas blīvums (tas ir, šūnas kapacitātes attiecība pret tās tilpumu), otrkārt, ievērojama pašizlādes strāva (pēc vairāku mēnešu uzglabāšanas akumulators pirms lietošanas būs jāuzlādē), treškārt, indīgā kadmija izmantošana dizainā un, ceturtkārt, atmiņas efekts.
Ir vērts pakavēties pie pēdējā sīkāk, jo, runājot par baterijām, mēs to atcerēsimies vairāk nekā vienu reizi. Atmiņas efekts ir akumulatora iekšējās struktūras pārkāpuma sekas: tajā sāk augt kristāli, samazinot efektīvo virsmu un attiecīgi arī akumulatora ietilpību. Savu nosaukumu efekts ieguvis tāpēc, ka kristāli īpaši ātri aug, kad akumulators nav pilnībā izlādējies: šķiet, ka atceras, līdz kādam līmenim tas bija izlādējies pēdējo reizi – ja akumulators bija izlādējies, teiksim, tikai par 25%, tad nākamā uzlāde to atjaunos Jauda nav līdz 100%, bet mazāka. Lai cīnītos ar atmiņas efektu, pirms uzlādes ieteicams pilnībā izlādēt akumulatoru - tas iznīcina kristālus, kas veidojas, un atjauno akumulatora ietilpību. No pieejamajiem bateriju veidiem niķeļa-kadmija baterijas ir visvairāk pakļautas atmiņas efektam.
Tomēr dažos gadījumos niķeļa-kadmija akumulatoru izmantošana joprojām ir pamatota - to zemo izmaksu, izturības un spējas uzlādēt zemā temperatūrā, neradot negatīvas sekas akumulatoram.
Niķeļa metāla hidrīda (Ni-MH) akumulatori
Neskatoties uz to tuvumu veikalu plauktos, vēsturiski pastāv plaisa starp Ni-Cd un Ni-MH akumulatoriem: pēdējie tika izstrādāti tikai 1980. gados. Interesanti, ka sākotnēji tika pētīta iespēja uzglabāt ūdeņradi kosmosa tehnoloģijās izmantotajām niķeļa-ūdeņraža baterijām, taču rezultātā saņēmām vienu no ikdienā izplatītākajiem akumulatoru veidiem.
Atšķirībā no niķeļa-kadmija akumulatoriem, niķeļa-metāla hidrīda akumulatori nesatur smagos metālus, kas nozīmē, ka tie ir videi nekaitīgi un, tos atbrīvojot, nav nepieciešama īpaša apstrāde. Tomēr tā ir tālu no viņu vienīgās priekšrocības: no patērētāju, tas ir, no jums un manis, viedokļa ir daudz svarīgāk, lai ar vienādiem izmēriem Ni-MH akumulatoriem būtu divas līdz trīs reizes lielāka jauda. visizplatītākās AA formāta baterijas tas sasniedz jau līdz 2500-2700 mA*h pretstatā 800-1000 mA*h niķeļa-kadmijam.
Turklāt Ni-MH baterijas arī praktiski necieš no atmiņas efekta. Precīzāk, ražotāji gadu no gada samazina tā ietekmi - un tāpēc, lai gan teorētiski efekts ir arī Ni-MH akumulatoros, praksē mūsdienu modeļos tas ir niecīgs. Taču ne visā paļausimies uz ražotājiem un kādā no nākamajiem rakstiem mēģināsim paši izvērtēt atmiņas efekta ietekmi.
Diemžēl Ni-MH akumulatoriem ir savas problēmas. Pirmkārt, tiem ir lielāka pašizlādes strāva (tomēr par to atkal runāsim nedaudz vēlāk), salīdzinot ar Ni-Cd, un, otrkārt, lai arī uzlādes ciklu skaits var sasniegt arī 1000, akumulatora jaudas kritums var būt novērots pēc 200 300 cikliem, treškārt, pārāk lielas izlādes strāvas un lādēšana zemā temperatūrā ievērojami samazina akumulatora darbības laiku.
Neskatoties uz to, raksturlielumu kopuma ziņā - izmaksas, uzticamība, jauda, apkopes vienkāršība - šobrīd Ni-MH akumulatori ir vieni no labākajiem, kā rezultātā tos izmantoja ļoti daudzās sadzīves ierīcēs.
Nesen pārdošanā parādījušies arī tā sauktie “Ready To Use” Ni-MH akumulatori. No parastajiem tie atšķiras ar zemo pašizlādes strāvu - ražotājs garantē, ka sešos mēnešos akumulators zaudēs ne vairāk kā 10% no ietilpības, bet gada laikā - ne vairāk kā 15% (salīdzinājumam, parastais Ni -MH akumulators mēneša laikā izlādēsies par 20...30%, un uz gadu - līdz nullei). No šejienes arī nosaukums: ja tos lādēs ražotājs, šiem akumulatoriem nebūs laika pilnībā izlādēties, pirms tos iegādājaties veikalā, kas nozīmē, ka tos varēs lietot bez iepriekšējas uzlādes uzreiz pēc iegādes. Šādu akumulatoru trūkums ir to mazākā ietilpība - AA formāta elementa ietilpība ir 2000...2100 mAh pretstatā 2600...2700 mAh parastajiem Ni-MH akumulatoriem.
Lādētāji Ni-Cd un Ni-MH akumulatoriem
Ni-Cd un Ni-MH akumulatoru uzlādes principi lielā mērā ir līdzīgi - šī iemesla dēļ mūsdienu lādētāji, kā likums, atbalsta abus veidus vienlaikus. Uzlādes metodes un attiecīgi lādētāju veidus var iedalīt četrās grupās. Visos gadījumos mēs norādīsim uzlādes strāvu caur akumulatora ietilpību: piemēram, ieteikums uzlādēt ar strāvu “0,1C” nozīmē, ka akumulators ar jaudu 2700 mAh šādā ķēdē atbilst strāvai 270 mA (0,1 * 2700 = 270) , un akumulators ar ietilpību 1400 mAh – 140 mA.Lēna uzlādes strāva 0,1C
Šīs metodes pamatā ir fakts, ka mūsdienu akumulatori var viegli izturēt pārlādēšanu (tas ir, mēģinājumu “piepildīt” tos ar vairāk enerģijas, nekā akumulators spēj uzkrāt), ja uzlādes strāva nepārsniedz 0,1 C. Ja strāva pārsniedz šo vērtību, akumulators var neizdoties, kad tas ir pārlādēts.
Attiecīgi vājstrāvas lādētājam nav nepieciešama nekāda kontrole pār uzlādes beigām: tā pārmērīgajam ilgumam nav nekā slikta, akumulators vienkārši izkliedēs lieko enerģiju siltuma veidā. Piemēroti lādētāji ir lēti un plaši pieejami. Lai uzlādētu akumulatoru, pietiek atstāt to šādā lādētājā uz laiku vismaz 1,6 * C/I, kur C ir akumulatora ietilpība, I ir lādēšanas strāva. Teiksim, ja ņemam lādētāju ar strāvu 200 mA, tad akumulators ar jaudu 2700 mAh garantēti uzlādējas 1,6 * 2700/200 = 21 stunda 36 minūtes. Gandrīz diena... kopumā šādu lādētāju galvenais trūkums ir acīmredzams - uzlādes laiks bieži pārsniedz saprātīgas vērtības.
Taču, ja nesteidzaties, šādam lādētājam ir tiesības uz dzīvību. Galvenais, ja izmantojat mazjaudas akumulatorus, kas savienoti pārī ar modernu lādētāju, pārbaudiet, vai lādēšanas strāva (un tas ir jānorāda lādētāja raksturlielumos) nepārsniedz 0,1C. Ir arī vērts padomāt, ka lēna uzlāde veicina akumulatoru atmiņas efektu.
Uzlādēt ar strāvu 0,2...0,5C bez uzlādes beigu kontroles
Šādi lādētāji, lai arī reti, joprojām ir sastopami - galvenokārt starp lētajiem Ķīnas izstrādājumiem. Pie strāvas 0,2...0,5C tiem vai nu vispār nav uzlādes beigu kontroles, vai arī ir tikai iebūvēts taimeris, kas pēc noteikta laika izslēdz akumulatorus.
Izmantojiet līdzīgas atmiņas absolūti nav ieteicams: tā kā nav iespējams kontrolēt uzlādes beigas, vairumā gadījumu akumulators būs pārāk maz vai pārāk uzlādēts, kas ievērojami saīsinās tā kalpošanas laiku. Ja ietaupīsiet uz lādētāja rēķina, jūs zaudēsiet naudu par akumulatoriem.
Uzlādes strāva līdz 1C ar uzlādes beigu vadību
Šīs klases lādētāji ir visuniversālākie ikdienas lietošanai: no vienas puses, tie uzlādē akumulatorus saprātīgā laikā (no pusotras līdz četrām līdz sešām stundām atkarībā no konkrētā lādētāja un akumulatoriem), no otras skaidri kontrolējiet uzlādes beigas automātiskajā režīmā.
Visizplatītākā uzlādes beigu uzraudzības metode ir sprieguma kritums, ko parasti sauc par “dV/dt metodi”, “negatīvā delta metodi” vai “-ΔV metodi”. Tas sastāv no tā, ka visas uzlādes laikā akumulatora spriegums lēnām palielinās, bet, kad akumulators sasniedz pilnu jaudu, tas īslaicīgi samazinās. Šīs izmaiņas ir ļoti mazas, taču tās ir pilnīgi iespējams noteikt - un, konstatējot tās, apturēt uzlādi.
Daudzi lādētāju ražotāji savās specifikācijās norāda arī "mikroprocesora vadību", taču būtībā tas ir tas pats, kas negatīva delta kontrole: ja tāda ir, to veic specializēts mikroprocesors.
Tomēr sprieguma kontrole nav vienīgā: kad akumulators uzkrāj pilnu jaudu, korpusa spiediens un temperatūra strauji palielinās, ko arī var kontrolēt. Tomēr praksē ir tehniski visvieglāk izmērīt spriegumu, tāpēc citas uzlādes beigu uzraudzības metodes ir reti sastopamas.
Tāpat daudziem augstas kvalitātes lādētājiem ir divi aizsargmehānismi: akumulatora temperatūras kontrole un iebūvēts taimeris. Pirmais pārtrauc uzlādi, ja temperatūra pārsniedz pieļaujamo robežu, otrā - ja uzlādes apturēšana ar negatīvu delta nedarbojas saprātīgā laikā. Abi šie var notikt, ja mēs izmantojam vecas vai vienkārši zemas kvalitātes baterijas.
Pabeidzot akumulatoru uzlādi ar lielu strāvu, “saprātīgākie” lādētāji kādu laiku turpina tos lādēt ar zemu strāvu (mazāk nekā 0,1C) - tas ļauj no akumulatoriem iegūt maksimālo iespējamo jaudu. Ierīces uzlādes indikators parasti nodziest, norādot, ka galvenais uzlādes posms ir pabeigts.
Ar šādām ierīcēm ir divas problēmas. Pirmkārt, ne visi no tiem spēj pietiekami precīzi “noķert” sprieguma krituma momentu - bet diemžēl to var pārbaudīt tikai eksperimentāli. Otrkārt, lai gan šādas ierīces parasti ir paredzētas 2 vai 4 akumulatoriem, lielākā daļa no tām neuzlādē šīs baterijas neatkarīgi viena no otras.
Piemēram, ja lādētāja instrukcijās norādīts, ka tajā var uzlādēt tikai 2 vai 4 akumulatorus vienlaikus (bet ne 1 vai 3), tas nozīmē, ka tam ir tikai divi neatkarīgi uzlādes kanāli. Katrs no kanāliem nodrošina aptuveni 3 V spriegumu, un baterijas ir savienotas ar tiem pa pāriem un virknē. Tam ir divas sekas. Acīmredzami ir tas, ka šādā lādētājā jūs nevarēsit uzlādēt nevienu akumulatoru (un, teiksim, jūsu pazemīgais kalps ikdienā izmanto mp3 atskaņotāju, kas darbojas tieši ar vienu AAA akumulatoru). Mazāk acīmredzams ir tas, ka tiek veikta arī tikai uzlādes beigu kontrole pārim baterijas. Ja izmantojat akumulatorus, kas nav īpaši jauni, tad vienkārši tehnoloģisko atšķirību dēļ daži no tiem novecos nedaudz agrāk nekā citi - un, ja pārī ir divi akumulatori ar dažādu novecošanas pakāpi, tad šāds lādētājs vai nu uzlādēs vienu no vai pārmaksājiet otro. Protams, tas tikai saasinās sliktākā pāra novecošanas ātrumu.
"Pareizajam" lādētājam vajadzētu ļaut uzlādēt patvaļīgu skaitu akumulatoru - vienu, divus, trīs vai četrus - un ideālā gadījumā katram no tiem ir arī atsevišķs uzlādes beigu indikators (pretējā gadījumā indikators nodziest, kad tiek uzlādēts pēdējais akumulators ). Tikai šajā gadījumā jums būs zināmas garantijas, ka katrs no akumulatoriem tiks uzlādēts līdz pilnai jaudai, neatkarīgi no pārējo akumulatoru stāvokļa. Atsevišķi uzlādes indikatori ļauj noķert arī priekšlaicīgi bojātus akumulatorus: ja no četriem kopā izmantotajiem elementiem viens lādējas daudz ilgāk vai daudz ātrāk nekā pārējie, tad tas būs visa akumulatora vājais posms.
Daudzkanālu lādētājiem ir vēl viena jauka īpašība: daudzos no tiem, lādējot uz pusi mazāku akumulatoru skaitu, var izvēlēties uzlādes ātrumu. Piemēram, Sanyo NC-MQR02 lādētājs, kas paredzēts četrām AA baterijām, lādējot vienu vai divus akumulatorus, ļauj izvēlēties uzlādes strāvu no 1275 mA (ja akumulatori tiek ievietoti ārējos slotos) līdz 565 mA (uzstādot tos centrālie sloti). Kad ir uzstādīti trīs vai četri akumulatori, tie tiek uzlādēti ar strāvu 565 mA.
Papildus lietošanas vienkāršībai šāda veida lādētāji ir arī “noderīgākie” akumulatoriem: uzlāde ar vidējo strāvu, kontrolējot uzlādes beigas ar negatīvu delta, ir optimāla no akumulatoru kalpošanas laika pagarināšanas viedokļa. baterijas.
Atsevišķa ātro lādētāju apakšklase ir lādētājs ar akumulatoru iepriekšēju izlādi. Tas tika darīts, lai cīnītos pret atmiņas efektu un var būt ļoti noderīgs Ni-Cd akumulatoriem: lādētājs vispirms pārliecināsies, ka tie ir pilnībā izlādējušies, un tikai pēc tam sāks uzlādēt. Mūsdienu Ni-MH šāda apmācība vairs nav obligāta.
Uzlāde ar strāvu, kas lielāka par 1C, kontrolējot uzlādes beigas
Un visbeidzot, pēdējā metode ir īpaši ātra uzlāde, kas ilgst no 15 minūtēm līdz stundai, ar uzlādes kontroli atkal izmantojot negatīvu sprieguma delta. Šādiem lādētājiem ir divas priekšrocības: pirmkārt, akumulatori tiek uzlādēti gandrīz acumirklī, otrkārt, īpaši ātra uzlāde ļauj lielā mērā izvairīties no atmiņas efekta.
Tomēr ir arī trūkumi. Pirmkārt, ne visi akumulatori var labi izturēt ātru uzlādi: zemas kvalitātes modeļi, kuriem ir augsta iekšējā pretestība, šajā režīmā var pārkarst, līdz tie neizdodas. Otrkārt, ļoti ātra (15 minūšu) uzlāde var negatīvi ietekmēt akumulatoru kalpošanas laiku – atkal to pārmērīgas uzkaršanas dēļ uzlādes laikā. Treškārt, šāda uzlāde “uzpilda” akumulatoru tikai līdz 90...95% no jaudas - pēc tam, lai sasniegtu 100% kapacitāti, ir nepieciešama papildu uzlāde ar zemu strāvu (tomēr lielākā daļa ātro lādētāju to dara).
Tomēr, ja nepieciešama īpaši ātra akumulatora uzlāde, laba izvēle būs “15 minūšu” vai “pusstundas” lādētāja iegāde. Protams, ar to jāizmanto tikai augstas kvalitātes lielo ražotāju akumulatori, kā arī nekavējoties jāizņem no baterijām izlietotās kopijas.
Ja jūs apmierina vairāku stundu uzlādes ilgums, tad iepriekšējā sadaļā aprakstītie lādētāji ar uzlādes strāvu mazāku par 1C un uzlādes beigu kontroli ar negatīvu delta spriegumu paliek optimāli.
Atsevišķs jautājums ir lādētāju savietojamība ar dažāda veida akumulatoriem. Ni-MH un Ni-Cd lādētāji parasti ir universāli: jebkurš no tiem var uzlādēt katra no šiem diviem veidiem. Lādētāji Ni-MH akumulatoriem ar uzlādes izbeigšanu pie negatīva trīsstūra sprieguma, pat ja tas tiem nav tieši norādīts, var darboties arī ar Ni-Cd akumulatoriem, bet gluži pretēji - ak vai. Lieta ir tāda, ka sprieguma pieaugums, tas pats negatīvais delta, ir ievērojami mazāks Ni-MH nekā Ni-Cd, tāpēc ne katrs lādētājs, kas konfigurēts darbam ar Ni-Cd, varēs “sajust” šo Ni-Cd pārspriegumu. MH .
Cita veida akumulatoriem, tostarp litija jonu un svina-skābes, šie lādētāji būtībā nav piemēroti - šādiem akumulatoriem ir pavisam cita uzlādes shēma.
Testēšanas metodika
Pārbaudot akumulatorus un sprieguma elementus mūsu laboratorijā, mēs izmērām šādus parametrus, kas ir vissvarīgākie, lai noteiktu gan elementu kvalitāti (tas ir, to atbilstību ražotāja solījumiem), gan saprātīgu laukumu. izmantot:
jauda dažādos izlādes režīmos;
iekšējās pretestības vērtība;
pašizlādes vērtība (tikai akumulatoriem);
atmiņas efekta klātbūtne (tikai baterijām).
Pārbaudes stenda galvenā daļa, protams, ir regulējama slodze, kas ļauj vienlaikus izlādēt līdz četrām baterijām ar noteiktu strāvu.
Lai uzraudzītu visu četru elementu spriegumu, tiek izmantots Velleman PCS10 digitālais ierakstītājs, kas savienots ar datoru, izmantojot USB interfeisu. Mērījumu kļūda ne vairāk kā 1% (paša reģistratora kļūda 3%, bet papildus kalibrējam katru tā kanālu, veicot attiecīgas korekcijas gala datos), sprieguma mērīšanas izšķirtspēja 12 mV, mērījumu frekvence 250 ms.
Instalācijas shēma ir diezgan vienkārša: tie ir četri atsevišķi strāvas stabilizatori, kas izgatavoti uz LM324 darbības pastiprinātāja (šī mikroshēma sastāv no četriem darbības pastiprinātājiem vienā iepakojumā) un IRL3502 lauka efekta tranzistori. Visus stabilizatorus kontrolē viens daudzpagriezienu mainīgais rezistors, tāpēc strāva uz tiem tiek iestatīta vienlaikus - tas vienkāršo instalācijas iestatīšanu konkrētam testam un samazina kļūdu manuāli iestatot strāvu. Iespējamie slodzes maiņas ierobežojumi ir no 0 līdz 3 A uz vienu akumulatoru.
Lai izmērītu spriegumu, uz citas LM324 mikroshēmas ir samontēti četri diferenciālie pastiprinātāji, kuru ieejas ir tieši savienotas ar bloka, kurā ir uzstādītas baterijas, kontaktiem - tas pilnībā novērš kļūdu, ko rada savienojošo vadu zudumi. No diferenciālo pastiprinātāju izejām signāls nonāk ierakstītājā.
Turklāt ķēdē ir taisnstūrveida impulsu ģenerators, kas nav parādīts attēlā iepriekš, kas periodiski ieslēdzas un pēc tam pilnībā izslēdz slodzi. “Nulles” ilgums pie ģeneratora izejas ir 6,0 s, “viena” ilgums ir 2,25 s. Ģenerators ļauj pārbaudīt akumulatorus darba režīmā ar impulsa slodzi un jo īpaši noteikt to iekšējo pretestību.
Arī augstāk esošajā attēlā nav redzama instalācijas barošanas ķēde: tā ir pievienota datora barošanas avotam, tā izejas spriegums (+12 V) tiek samazināts līdz +9 V, izmantojot 78L09 mikroshēmas stabilizatoru, bet -9 V. spriegumu, kas nepieciešams operētājsistēmas pastiprinātāja bipolārajai barošanai, ģenerē kapacitatīvs pārveidotājs mikroshēmā ICL7660. Taču tās jau ir mazsvarīgas nianses, par kurām runājam tikai tāpēc, lai jau iepriekš novērstu jautājumus par mērījumu pareizību, kas varētu rasties elektronikā zinošajiem lasītājiem.
Lai atdzesētu jaudas tranzistorus, atgriezeniskās saites šuntus un faktiskos testējamos akumulatorus, visa iekārta tiek izpūsta ar standarta 12 voltu ventilatoru ar izmēru 80x80x20 mm.
Tika uzrakstīta īpaša programma, lai saņemtu un automātiski apstrādātu datus no ierakstītāja — par laimi, Velleman piegādā ļoti viegli lietojamus SDK un bibliotēku komplektus daudzām savām ierīcēm. Programma ļauj uzzīmēt sprieguma grafikus uz akumulatoriem reāllaikā atkarībā no laika, kas pagājis kopš testa sākuma, kā arī aprēķināt – testa beigās – to kapacitāti. Pēdējais acīmredzami ir vienāds ar izlādes strāvas un laika reizinājumu, kurā elements sasniedz zemāko sprieguma robežu.
Robeža tiek izvēlēta atkarībā no elementa veida un izlādes apstākļiem. Baterijām ar zemu strāvu tas ir 1,0 V - tos vienkārši nav iespējams izlādēt zemāk, jo tas var izraisīt neatgriezeniskus elementa bojājumus; pie lielām strāvām apakšējā robeža tiek samazināta līdz 0,9 V, lai pareizi ņemtu vērā akumulatora iekšējo pretestību.
Akumulatoriem praktiska nozīme ir diviem izlādes ierobežojumiem. No vienas puses, elements tiek uzskatīts par pilnīgi tukšu, ja spriegums tam nokrītas līdz 0,7 V - tāpēc ir loģiski precīzi izmērīt jaudu pēc šī līmeņa sasniegšanas. No otras puses, ne visas ar akumulatoru darbināmas ierīces spēj darboties ar spriegumu zem 0,9 V, tāpēc tam ir arī praktiska nozīme, kad akumulators ir izlādējies līdz šim līmenim. Mūsu testos mēs norādīsim abas šīs vērtības - lai gan daudzi elementi, sasnieguši 1,0 V līmeni, ļoti ātri izlādējas, ir arī tādi, kas salīdzinoši ilgu laiku saglabājas no 0,7 V līdz 0,9 V.
Tātad, uzstādot baterijas, iestatot nepieciešamo strāvu un ieslēdzot ierakstītāju, mēs sākam testēšanu. Katram akumulatora tipam tika izvēlēti vairāki izlādes režīmi, lai iegūtu interesantākos un raksturīgākos rezultātus.
Baterijām tas ir:
izlāde ar zemu līdzstrāvu: 250 mA AA formāta elementiem, 100 mA AAA formātam;
izlāde ar lielu līdzstrāvu: 750 mA AA formāta elementiem, 300 mA AAA formātam;
Ni-MH akumulatoriem tas ir:
izlāde ar zemu līdzstrāvu: 500 mA AA formāta elementiem, 200 mA AAA formātam;
izlāde ar lielu līdzstrāvu: 2500 mA AA formāta elementiem, 1000 mA AAA formātam;
izlāde ar impulsu strāvu: impulsa ilgums 2,25 s, pauzes ilgums 6,0 s, strāvas amplitūda 2500 mA AA formāta elementiem un 1000 mA AAA formātam.
AA formāta Ni-Cd akumulatoriem izlādes režīmi ir tādi paši kā AAA formāta Ni-MH baterijām - ņemot vērā pirmās un otrās līdzīgo nominālo jaudu.
Ja testējot akumulatorus viss ir vienkārši - izdrukāju iepakojumu, ievietoju akumulatoru blokā, sāku testu - tad vispirms jāsagatavo baterijas, jo tās visas, izņemot iepriekš minēto "Ready To Use" sēriju, iegādes brīdī ir pilnībā izlādētas. Tāpēc akumulatora pārbaude tika veikta stingri saskaņā ar šādu shēmu;
atlikušās jaudas mērīšana pie zemas strāvas (tikai "Ready To Use" modeļiem);
lādētājs;
liela strāvas izlāde bez mērīšanas jaudas (apmācība);
lādētājs;
liela strāvas izlāde ar jaudas mērīšanu;
lādētājs;
impulsa strāvas izlāde ar kapacitātes mērīšanu;
lādētājs;
zemas strāvas izlāde ar jaudas mērīšanu;
lādētājs;
ekspozīcija 7 dienas;
zemas strāvas izlāde ar jaudas mērījumu - tad rezultāts tiek salīdzināts ar iepriekšējā solī iegūto un tiek aprēķināts jaudas zuduma procents pašizlādes dēļ 1 nedēļai;
Akumulatora testos mēs izmantojam vienu katra zīmola elementu katrā posmā. Akumulatora testos - vismaz divas katras markas šūnas.
Lai uzlādētu akumulatorus, mēs izmantojam Sanyo NC-MQR02 lādētāju.
Šis ir ātrās uzlādes lādētājs ar negatīva delta sprieguma un akumulatora temperatūras kontroli, kas ļauj uzlādēt no vienas līdz četrām (patvaļīgās kombinācijās) AA akumulatoriem, kā arī vienu vai divas AAA baterijas. Pirmo var uzlādēt gan ar strāvu 565 mA, gan 1275 mA (ja nav vairāk par diviem akumulatoriem), otro - ar strāvu 310 mA uz vienu šūnu. Vairāku gadu regulāras lietošanas laikā šis lādētājs ir pārliecinoši pierādījis savu augsto efektivitāti un savietojamību ar jebkuriem akumulatoriem, kas noveda pie tā izvēles testēšanai. Lai izvairītos no jaudas zuduma pašizlādes dēļ, visos testos, izņemot pašu pašizlādes testu, akumulatori tiek uzlādēti tieši pirms mērījumu sākšanas.
Līdzstrāvas mērījumi sniedz loģisku priekšstatu (piemērs ir parādīts grafikā iepriekš): spriegums uz elementiem ātri samazinās testa pirmajās minūtēs, pēc tam sasniedz vairāk vai mazāk nemainīgu līmeni un testa pašās beigās. , pie pēdējā uzlādes procenta, ātri atkal nokrīt.
Mērījumi, izmantojot impulsu strāvu, ir nedaudz retāk sastopami. Augšējā attēlā ir parādīta ievērojami palielināta diagrammas sadaļa, kas iegūta šādā pārbaudē: sprieguma kritumi tajā atbilst slodzei, kas tiek ieslēgta, un palielinās līdz slodzei, kas tiek izslēgta. No šī grafika ir viegli aprēķināt akumulatora iekšējo pretestību: kā redzat, ar strāvas amplitūdu 2,5 A spriegums samazinās par 0,1 V - attiecīgi iekšējā pretestība ir 0,1/2,5 = 0,04 omi = 40 mOhm . Šī parametra nozīme kļūs skaidrāka mūsu nākamajos rakstos, kuros mēs salīdzināsim dažāda veida baterijas un akumulatorus, taču pagaidām atzīmēsim tikai to, ka liela iekšējā pretestība izraisa ne tikai sprieguma “kritumu” slodzes laikā, bet arī enerģijas zudums, kas uzkrāts akumulatoros, lai sevi sasildītu.
Pilnā mērogā impulsi saplūst viens ar otru nepārtrauktā joslā, kuras augšējā robeža atbilst akumulatora spriegumam bez slodzes, apakšējā robeža - ar slodzi. Pēc šīs sloksnes formas jūs varat novērtēt ne tikai elementa darbības laiku pie lielas impulsa slodzes, bet arī tā iekšējās pretestības atkarību no izlādes dziļuma: piemēram, kā redzat, Sony Ni. -MH akumulatora pretestība ir gandrīz nemainīga un sāk palielināties tikai tad, kad tas ir pilnībā izlādējies. Labs rezultāts.
Kā droši vien ievēros daudzi mūsu lasītāji, esam izvēlējušies ļoti stingrus izlādes režīmus: strāva 2,5 A ir ļoti augsta, un 6 sekunžu pauze starp impulsiem neļauj elementam pareizi “atpūsties” (kā jau minējām iepriekš, akumulatori pēc “īsas atpūtas” var daļēji atjaunot savu kapacitāti). Tomēr tas tika darīts ar nolūku, lai skaidri un gaiši parādītu atšķirības starp dažāda veida un dažādas kvalitātes akumulatoriem. Lai tuvotos maigākiem reālajiem darbības apstākļiem, kā arī apstākļiem, kādos bateriju ražotāji mēra savu kapacitāti, testēšanai pievienojām izlādes režīmus ar salīdzinoši mazu konstantu strāvu.
Starp citu, paši ražotāji parasti norāda izlādes režīmus tāpat kā uzlādes režīmus - proporcionāli elementa jaudai. Teiksim, standarta akumulatora jaudas mērījumi jāveic ar strāvu 0,2 C - tas ir, 540 mA 2700 mAh akumulatoram, 500 mA 2500 mAh akumulatoram utt. Tomēr, tā kā viena un tā paša formas faktora akumulatori mūsu testos ir diezgan līdzīgi pēc īpašībām, mēs nolēmām tos pārbaudīt ar fiksētām strāvām, kas nav atkarīgas no konkrētas instances datu plāksnītes jaudas - tas ievērojami vienkāršo rezultātu prezentāciju un salīdzināšanu.
Un, tā kā mēs runājam par jaudu, ir vērts pieminēt dažas tādas vispārpieņemtas vienības kā ampērstundas maldināšanu. Fakts ir tāds, ka akumulatorā uzkrāto enerģiju nosaka ne tikai tas, cik ilgi tas noturēja doto strāvu, bet arī tas, kāds spriegums tajā pašā laikā bija - tātad, ir pilnīgi skaidrs, ka litija akumulators ar ietilpību 3 Ah un spriegums 3 B spēj uzkrāt divreiz vairāk enerģijas nekā akumulators ar to pašu 3 A*h jaudu, bet ar spriegumu 1,5 V. Tāpēc pareizāk ir norādīt kapacitāti nevis ampēros. -stundās, bet vatstundās, iegūstot tās caur sprieguma atkarības no akumulatora integrāli no laika izlādes pie nemainīgas strāvas. Papildus tam, ka dabiski tiek ņemti vērā dažādu elementu dažādie darba spriegumi, šī metode ļauj arī ņemt vērā, cik labi šis konkrētais elements noturēja spriegumu zem slodzes. Teiksim, ja divi akumulatori tika izlādēti līdz 0,7 V 60 minūtēs, bet pirmais lielāko daļu šī laika tika turēts pie 1,1 V, bet otrais pie 0,9 V, ir pilnīgi skaidrs, ka pirmajam ir lielāka faktiskā jauda, neskatoties uz fakts, ka galīgais izlādes laiks ir vienāds. Tas ir īpaši svarīgi, ņemot vērā faktu, ka lielākā daļa mūsdienu elektronisko ierīču nepatērē pastāvīgi strāva, un nemainīgs jauda– un elementi ar augstu spriegumu tajos darbosies labvēlīgākos režīmos.
Tuvāk praksei: enerģijas patēriņa piemēri
Protams, papildus abstraktai akumulatoru pārbaudei uz kontrolētas slodzes mēs interesējāmies par to, kā reālās ierīces patērē strāvu. Lai noskaidrotu šo problēmu, mēs apskatījām apkārtējo telpu un nejauši izvēlējāmies objektu kopu, ko darbina dažādas baterijas.
Tikai daļa no šī komplekta
Ja ierīce patērēja vairāk vai mazāk nemainīgu strāvu, mērījumi tika veikti ar parasto Uni-Trend UT70D digitālo multimetru ampērmetra režīmā. Ja strāvas patēriņš būtiski mainījās, mēs to mērījām, savienojot zemas pretestības šuntu starp ierīci un to barojošajiem akumulatoriem, un sprieguma kritums tika reģistrēts ar Velleman PCSU1000 osciloskopu.
Rezultāti ir parādīti tabulā zemāk:
Nu, starp mūsu ierīcēm bija arī diezgan “rijīgas” - zibspuldze, kamera un lukturītis ar kvēlspuldzi. Ja pēdējais pastāvīgi un nepārtraukti patērēja piešķirtos 700 mA, tad interesantāks izrādījās pirmo divu enerģijas patēriņa raksturs.
Vertikālā dalījuma vērtība zemāk esošajās oscilogrammās ir 200 mA, nulle atbilst pirmajam dalījumam no apakšas.
Kamera
Oscilogrammas iedalījuma cena – 200 mA
Parastā režīmā Canon PowerShot A510, ko darbina divas AA baterijas, patērēja aptuveni 800 mA – daudz, bet ne rekordaugsti. Tomēr, ieslēdzot (pirmā šauru pīķu grupa oscilogrammā), objektīva kustību (otrā pīķu grupa) un fokusēšanu (trešā grupa), strāva var palielināties vairāk nekā pusotru reizi, līdz 1,2 ...1.4 A. Interesanti ir tas, ka uzreiz Pēc slēdža nospiešanas kameras enerģijas patēriņš samazinājās – ierakstot kadru, kas tikko uzņemts zibatmiņas diskā, tas automātiski izslēdz ekrānu. Tomēr, tiklīdz kadrs tika ierakstīts, patēriņš atkal pieauga līdz 800 mA.
Fotozibspuldze
Oscilogrammas iedalījuma cena – 100 mA
Pentax AF-500FTZ zibspuldze (četri AA formāta elementi) patērēja strāvu vēl interesantāk: tā bija gandrīz nulle periodos starp šaušanas reizēm, uzreiz pēc izšaušanas pieauga līdz 700 mA (šis moments ir iemūžināts oscilogrammā augstāk), un pēc tam 10. ..15 sekundes gludi samazinājās atpakaļ līdz nullei (oscilogrammas robainā līnija radās tāpēc, ka zibspuldze patērē strāvu ar aptuveni 6 kHz frekvenci). Tajā pašā laikā zibspuldze parādīja skaidru saistību starp strāvas samazināšanās laiku un to barojošo elementu spriegumu: tā kā tai katru reizi bija jāuzkrāj noteikta enerģija, jo vairāk barošanas spriegums pazeminājās slodzes laikā, jo vairāk laika. bija nepieciešams uzkrāt nepieciešamo rezervi. Tas, starp citu, labi ilustrē vienu no akumulatoru iekšējās pretestības lomām - jo zemāka tā ir, jo mazāka, ja pārējās lietas ir vienādas, spriegums kritīsies un jo ātrāk varēsiet uzņemt nākamo kadru ar zibspuldzi.
Nākamajos rakstos, kuros aplūkosim konkrētus bateriju un akumulatoru veidus un gadījumus, aptuvens priekšstats par dažādu ierīču enerģijas vajadzībām palīdzēs mums noteikt, kuras baterijas tām ir piemērotas.
Nesen samontēju kārtējo bezjēdzīgo ierīci :) Tā paredzēta AA vai AAA bateriju apkalpošanai - tā ir izlādes iekārta ar sprieguma kontroli. Tam ir divi izlādes režīmi atkarībā no akumulatora jaudas. To izmanto arī AA bateriju noraidīšanai, jo ir ērta sprieguma vizualizācija, jo vadība tiek veikta zem slodzes.
Ir zināms, ka, uzlādējot pilnībā neizlādētus niķeļa-kadmija akumulatorus, parādās “atmiņas” efekts - maksimālās jaudas samazināšanās. Lai samazinātu šī efekta ietekmi, pirms uzlādes ieteicams izlādēt akumulatoru līdz 1 V spriegumam. Daudzi dārgi automātiskie lādētāji vispirms izlādē un tikai pēc tam uzlādē. Bet vienkāršiem lādētājiem šīs funkcijas nav. Šis dizains izlādē divas standarta izmēra AA vai AAA baterijas.
Kā akumulatoru slodzes elementi tiek izmantoti rezistori R1 un R2, kas savienoti virknē ar diodēm VD1 un VD2. Rezistori ierobežo strāvu, un diodes ierobežo izlādes spriegumu, tāpēc šajā ierīcē nav iespējams izlādēt akumulatoru līdz nullei.
Akumulatora izlādes pakāpi var vizuāli noteikt pēc HL1 gaismas diodes spilgtuma, kā arī papildus var uzstādīt iezvanes sprieguma indikatoru. Sākotnējais mirdzuma spilgtums tiek izvēlēts, izmantojot rezistoru R3. Rezistori - jebkura veida, rezistoru R1, R2 jaudas izkliede - 0,5 W līdz 1 W, R3 - 0,125 W līdz 0,25 W. Diodēm jābūt silīcija taisngriežiem ar pieļaujamo priekšējo strāvu 1 A. LED jālieto sarkanā krāsā un vispirms jāpārbauda, vai tā spīd pie 1,8..1.9 V sprieguma.
Lielākā daļa mūsdienu sīkrīku ir mobilās ierīces, kurām ir kompakti izmēri un kuras var darboties bezsaistē. Lai to izdarītu, tie ir aprīkoti ar iebūvētām barošanas sistēmām, kuru enerģijas avots ir akumulators. Mūsdienu tirgus piedāvā plašu šādu elementu izvēli.
Bet visplašāk tiek izmantotas mazas AA baterijas. Tomēr tiem ir ierobežots resurss, un tiem ir nepieciešama regulāra uzlāde. Šim nolūkam tiek izmantotas īpašas ierīces, kas ir savienotas ar stacionāru barošanas avotu. Viena no šīm ierīcēm ir pirkstu bateriju uzlādes ierīce. Tas tiek piedāvāts tirgū ar dažādiem modeļiem, mēģināsim izvēlēties vienu no labākajiem.
Kas ir ierīce
Šī ir elektroniska ierīce ar kompaktiem izmēriem. Tas kalpo akumulatora uzlādēšanai ar enerģiju no ārēja avota. Parasti tā ir maiņstrāva.
Litija jonu akumulatoru lādētāja shēma ir diezgan vienkārša, un tāpēc ierīci var salikt neatkarīgi. Tas sastāv no šādiem elementiem:
- Sprieguma pārveidotājs;
- Taisngriezis;
- Stabilizators;
- Ierīces uzlādes procesa uzraudzībai.
Transformatoru parasti izmanto kā pārveidotāju, bet to var aizstāt ar komutācijas barošanas avotu. Lai uzraudzītu uzlādes darbību, tiek izmantoti indikatori, piemēram, LED ampērmetrs.
Kur tiek izmantota AA bateriju uzlāde?
Galvenā šādu ierīču izmantošanas joma ir mobilie sīkrīki. Tie parasti darbojas ar dažāda veida baterijām. Šīs ierīces tiek izmantotas, lai tās uzlādētu.
Bet, tā kā akumulatori var būt dažāda veida, 18650 Li jonu akumulatoru lādētāja raksturlielumi tiek izvēlēti atbilstoši to darba spriegumam un nominālajai jaudai.
Ierīces dizaina iezīmes
Lādētājs ir mazs sīkrīks, kas paredzēts darbam ar noteiktiem enerģijas avotiem. Pārdošanā varat atrast arī universālas ierīces, kas paredzētas gan viena, gan vairāku bateriju pārkvalificēšanai.
Bet, tā kā pirksta tipa šūnas ir vispopulārākās, tiek ražots visvairāk ierīču to uzlādēšanai. Tie ir paredzēti darbam ar dažāda izmēra baterijām:
Dažiem lādētāju modeļiem ir rezerves plates, kas paredzētas dažāda veida akumulatoriem. Jaunākie sasniegumi šajā nozarē ietver ierīces aprīkošanu ar adapteri, kas ļauj to izmantot jebkurā valstī. Bet daži joprojām dod priekšroku AA akumulatoru lādētāja montāžai ar savām rokām.
Apskatīsim video, ierīču veidus, darbības principus un izvēles aspektus:
Savienojums ar uzglabāšanas tīklu tiek veikts, izmantojot vadu. Bet ir paraugi, kas ir tieši savienoti. To izmantošana ne vienmēr ir ērta.
Kā ierīce darbojas
Šādas ierīces galvenais mērķis ir pārkvalificēt strāvas avotu pēc tam, kad ir izsmelts to jaudas resurss. Šis process mūsdienu atmiņā tiek veikts, izmantojot trīs režīmus:
- ātra uzlāde;
- izlāde;
- uzlāde.
Pirmā punkta mērķis ir skaidrs - tas ļauj nogādāt akumulatoru darba stāvoklī. Tajā pašā laikā pārējie divi rada jautājumus neprofesionāļu vidū. Tomēr bez tiem akumulators var netikt uzlādēts.
Šie režīmi ir nepieciešami, lai novērstu tādas sekas kā:
- pašizlāde;
- atmiņas efekts.
Pirmais notiek, ja akumulators netiek lietots ilgstoši. Šajā gadījumā bieži rodas elektrolīta piesārņojums vai elektrodu nestabilitāte. Atmiņas efekts ir saistīts ar elektrodu ražošanas tehnoloģiju. Un, lai strāvas avots neizkristu priekšlaicīgi, jums nevajadzētu to uzlādēt, ja ir atlikušā jauda. Tāpēc lādētāja funkcija ietver izlādes režīmu.
Atmiņas izvēles kritēriji
Šādas ierīces iegādei ir sava specifika. Viens no svarīgākajiem faktoriem ir bateriju uzstādīšanas secība. Lai nekļūdītos ar polaritāti un ņemtu vērā visas esošās funkcijas, rūpīgi jāizpēta instrukcijas un jāapsver rasējumi ar elementu izvietojuma iespējām. Tas palīdzēs jums izvēlēties vajadzīgo modeli.
Piemēram, izmantojot uzlādi 4 šūnām, jūs varat kļūdīties tikai ar polaritāti. Bet tajā pašā laikā, iegādājoties ierīci 2 baterijām, jums būs jāņem vērā daudzas to uzstādīšanas iezīmes.
Noskatieties video, uzlādes ierīces izvēles kritērijus:
Speciālisti iesaka iegādāties tā paša ražotāja lādētāju, kas ražots akumulatoriem.
Izvēloties sīkrīku, jāpievērš uzmanība arī tam, kā tas ir savienots ar kontaktligzdu. Visērtākie ir tie, kas izmanto vadu. Tie, kas ir savienoti bez tā, bieži nenodrošina uzticamu instalāciju.
Svarīgs parametrs ir uzlādes laiks. Iegādājoties universālo lādētāju Li-Ion akumulatoriem, jāņem vērā, ka dokumentācijā ir norādītas aprēķinātās vērtības. Šajā gadījumā reālais laiks parasti ir nedaudz ilgāks, un tas ir saistīts ar ierīces darbības specifiku.
Papildus iepriekš uzskaitītajiem parametriem ir vesels saraksts ar citiem, kas ir ne mazāk svarīgi, izvēloties:
- uzstādīto bateriju skaits;
- Standarta izmērs;
- To atrašanās vietas iezīmes;
- Aizsardzības pret pārkaršanu un pārspriegumu pieejamība;
- Automātiska izslēgšanās, kad pilnībā uzlādēts.
Taču jāņem vērā arī tas, ka ierīces ar vairāk funkcijām ir dārgākas. Un dažos gadījumos jūs varat iztikt ar visvienkāršāko, bet tajā pašā laikā lētāko paraugu.
Labākā uzlādes ierīce AA akumulatoriem
La Crosse modelis BC-700 un NiMN.
Liels atmiņas ierīču klāsts liek jums rūpīgi pievērsties jūsu izvēlei. Kura uzņēmuma produktiem jums vajadzētu dot priekšroku? Vai izvēlēties Eiropas ražotāja modeli?
Parasti tie ir augstas kvalitātes, taču šādi produkti ir arī dārgi. Ķīnā ražotie lādētāji visbiežāk ir preces, kuras nevar salabot un nav uzticamas.
Lai gan starp šiem produktiem jūs varat atrast augstas kvalitātes un lētus modeļus. Ir labi vietējā dizaina lādētāji. Daudzos aspektos tie nav zemāki par ārvalstu produktiem, taču tajā pašā laikā to cena ir daudz zemāka.
Kuru modeli izvēlēties, ir atkarīgs no pircēja īpašajām prasībām. Un, lai to atvieglotu, apskatīsim dažādu ražotāju ierīču īpašības.
Noskatīsimies Robition Smart S100 modeļa video apskatu:
Sāksim ar modeli ar zīmolu Robition Smart S100. Tie ir viena no vadošajiem pašmāju uzņēmumiem produkti. Tas ir lādētājs ar diviem kanāliem, kas aprīkots ar izlādes pogu. Šī ražotāja modeļu klāstā ir ierīces, kas atšķiras pēc to funkcionalitātes.
Piemēram, Ecocharger sīkrīks, lai gan nespēj izlādēt akumulatorus, spēj uzlādēt pat vienreizējās lietošanas sārma akumulatoru. Turklāt šo procedūru var veikt ar vienu elementu līdz 5 reizēm. Šo funkciju aktivizē īpašs slēdzis, kas atrodas korpusa sānu panelī.
Turklāt ierīce ir 4 kanālu ierīce. Tas nozīmē, ka tā spēj uzraudzīt katra akumulatora uzlādes līmeni atsevišķi. Gatavību norāda LED indikators. Šādas ierīces izmaksas nepārsniedz 20 USD.
NiMN zīmola lādētāji ir dārgāki. Tiem ir plašāka funkcionalitāte un tie spēj izlādēt akumulatoru, lai atjaunotu tā ietilpību. Ierīces, tāpat kā iepriekšējās, spēj uzraudzīt katra atsevišķa elementa uzlādes līmeni. Šīs ierīces izmantošana ļauj ātri atjaunot akumulatoru lielās uzlādes strāvas dēļ. Šīs zīmola ierīču cenas svārstās no 50 līdz 70 dolāriem.
Uzlādes modelis La Crosse BC-700
Kā zināms, Ni-Cd un Ni-MH akumulatori pirms uzlādes ir jāizlādē līdz 0,9-1,0V - tas ievērojami palielinās to kalpošanas laiku. Kaut kur radiotelefonā akumulatori darbosies ilgu laiku, pat ja tie zaudēs daļu no savas jaudas un ar ievērojamu iekšējās pretestības pieaugumu - galu galā pati ierīce patērē ļoti maz. Šādos gadījumos svarīgāka ir ērtība un lietošanas vienkāršība, un, ja akumulators pilnībā izlādējas, ir vieglāk iegādāties jaunu, jo īpaši tāpēc, ka to izmaksas ir zemas. Bet ir vairākas ierīces, kurās akumulatoriem ir jārada lielas īslaicīgas izlādes strāvas, piemēram, kameras ar zibspuldzi. Šādās ierīcēs akumulators ar paaugstinātu iekšējo pretestību atteiksies normāli darboties, lai gan uzlādes indikators rādīs pilnu uzlādi. Un, ja uzskatāt, ka šādu specializētu akumulatoru izmaksas ir diezgan augstas, tad izlādes ierīces klātbūtne kļūst vienkārši nepieciešama. Nozare ražo lielu skaitu dažādu lādētāju standarta AA akumulatoriem, taču visbiežāk šīm ierīcēm nav papildu izlādes funkcijas. Un tie, kuriem ir, dažreiz maksā absurdu naudu, tāpēc man pašam nācās izgatavot izlādes ierīci. Izstrādes laikā tika izvirzīts uzdevums izlādēt akumulatoru līdz ražotāja ieteiktajam spriegumam 0,9V, automātiski atvienot to no ķēdes pēc izlādes beigām, kā arī gaismas indikatoru par izlādes procesiem un beigām. izlāde. Tā kā manā ierīcē tiek izmantoti divi identiski akumulatori, izlādes ķēde bija jāpadara divkanālu. Patiesībā shēma:
Darba principi.
Ķēdes pamatā ir divu sprieguma komparators LM393. Tas salīdzina izlādētā akumulatora spriegumu ar atsauces spriegumu un kontrolē releja ķēdi akumulatora atvienošanai no slodzes. Apskatīsim ķēdes viena kanāla darbības loģiku: (otrais ir absolūti identisks) Pēc akumulatora elementa uzstādīšanas turētājā un strāvas padeves no ārējā +12V barošanas avota tiek iestatīta salīdzinājuma neinvertējošā ieeja. līdz spriegumam, kas atbilst izlādētā akumulatora spriegumam - parasti tas ir lielāks par 1,2 V. un pārsniedz atsauces spriegumu, ko iestata dalītājs pie salīdzinājuma 2. un 6. tapām. Šajā gadījumā slēdzis pie salīdzinājuma izejas ir aizvērts, attiecīgi, uz bāzēm VT1 vai VT2 tiek pievienots nospriegojuma spriegums no strāvas avota. Ierīce var palikt šajā stāvoklī tik ilgi, cik nepieciešams, jo akumulatora izlādi caur salīdzinājuma ievadi var neievērot. Lai sāktu izlādi, nospiediet vienu no pogām “Sākt izlādi”, piemēram, SB1. Šajā gadījumā barošanas spriegums tiek piegādāts relejam caur pogas kontaktiem, un, tā kā VT1 ir atvērts ar pozitīvu nobīdi, relejs tiek aktivizēts, savienojot pogu ar tās parasti atvērto kontaktu. Tādējādi pat pēc SB1 pogas atlaišanas relejs paliek ieslēgtā stāvoklī (releja pašbloķēšanās). Šajā gadījumā cita releja kontaktu grupa paralēli akumulatoram savieno slodzi rezistora veidā, kas izlādē akumulatoru. Sāk degt arī HL1 LED, kas norāda uz izlādes procesu. Ķēde paliks šajā stabilā stāvoklī, līdz akumulatora spriegums nokrītas zem 0,9 V. Precīzs komparatora darbības slieksnis tiek iestatīts, apgriežot rezistoru R4., kamēr slēdzis pie salīdzinājuma izejas atveras, VT1 aizveras, relejs atlaižas, atvienojot slodzi no akumulatora. HL1 nodziest un HL3 iedegas, norādot uz izlādes procesa beigām. Arī ķēde var palikt šādā stāvoklī uz nenoteiktu laiku, tāpēc ierīci var atstāt bez uzraudzības, nebaidoties no pārmērīgas akumulatora izlādes. Piemēram, uz nakti.
Detaļas un dizains.
Nav īpašu prasību dizainam un detaļām. Ja ierīce tiek darbināta no labi stabilizēta barošanas avota, Zener diode VD1 un R5 nav jāinstalē. Pēc reakcijas sliekšņa regulēšanas apgriešanas rezistoru var aizstāt ar konstantu atbilstošo vērtību, lai samazinātu izmēru un nodrošinātu labāku stabilitāti. Releji - jebkuri mazjaudas releji ar divām komutācijas kontaktu grupām. RES60 ir diezgan piemērots. VT1 un VT2 - jebkurš npn. Gaismas diodes - jebkura, HL1 un HL2 - sarkana, HL3 un HL4 - zaļa. Pogas - jebkuras bez fiksācijas. Tā kā komparators patērē ļoti mazu strāvu - mazāk par 1 mA, galvenā barošanas avota slodze ir relejs. Jebkurā gadījumā barošanas avotam var būt ļoti zema jauda. Slodzes rezistoru R1 un R2 vērtības tiek izvēlētas, pamatojoties uz izmantoto bateriju ietilpību. Tiem jānodrošina izlādes strāva 1/20-1/30 no jaudas. Piemēram, izmantojot 2000mAh akumulatorus, slodzei jānodrošina 70-100mA izlādes strāva. Ja akumulatora spriegums ir 1,2 V, šo strāvu nodrošinās 15 omu rezistors. Rezistoriem R1 un R2 jābūt 1 vatam. Ierīces uzstādīšanas un izskata piemērs ir parādīts fotoattēlā.
Vairāk nekā 4 gadus tas man ir uzticīgi kalpojis paštaisīts lādētājs “aa” un “aaa” akumulatoru (Ni-Mh, Ni-Ca) uzlādēšanai ar izlādes funkciju akumulatoru uz fiksētu sprieguma vērtību (1 voltu). Tika izveidots akumulatora izlādes bloks par iespēju veikt CTC(Kontroles apmācības cikls), vienkārši sakot: lai atjaunotu akumulatora jaudu sasists ar nepareiziem ķīniešu lādētājiem ar 2 vai 4 akumulatoru secīgu uzlādes formulu. Kā zināms, šī uzlādes metode saīsina akumulatoru kalpošanas laiku, ja tie netiek laikus atjaunoti. 
Lādētāja specifikācijas:
- Neatkarīgo uzlādes kanālu skaits: 4
- Neatkarīgo izplūdes kanālu skaits: 4
- Uzlādes strāva: 250 (mA)
- Izlādes strāva 140 (mA)
- Izlādes 1 atslēgšanas spriegums (V)
- Indikācija: LED
Lādētājs nebija salikts izstādei, bet gan tas, ko sauc no improvizētiem līdzekļiem, tas ir, tika izmestas apkārtējās preces, kuras būtu žēl izmest un nebija īpaša pamata uzglabāt.
Ko jūs varat izmantot, lai izveidotu savu lādētāju “AA” un “AAA” baterijām:
- CD-ROM maciņš
- Strāvas transformators no radio (attīšana atpakaļ)
- Lauka efekta tranzistori no mātesplatēm un HDD platēm
- Pārējās sastāvdaļas vai nu pirktas, vai nokodušas :)
Kā jau minēts, uzlāde sastāv no vairākiem mezgliem, kas var dzīvot pilnīgi neatkarīgi viens no otra. Tas ir, jūs varat strādāt ar 8 akumulatoriem vienlaikus: uzlāde no 1 līdz 4 + izlāde no 1 līdz 4. Fotoattēlā redzams, ka parastās tautas “pildspalvas tipa baterijās” bateriju kasetes ir uzstādītas zem “AA” formas, ja nepieciešams strādāt ar “mini pildspalvas tipa baterijām” “AAA”, pietiek ar ievietošanu maza kalibra uzgrieznis zem negatīvās spailes. Ja vēlaties, varat to dublēt ar turētājiem izmēram “aaa”. Akumulatora esamību turētājā norāda gaismas diode (tiek uzraudzīta strāvas plūsma).
Uzlādes bloks
Uzlāde tiek veikta ar stabilizētu strāvu, katram kanālam ir savs strāvas stabilizators. Lai, pieslēdzot gan 1, gan 2, 3, 4 akumulatorus, uzlādes strāva paliktu nemainīga, strāvas stabilizatoriem priekšā ir uzstādīts parametriskais sprieguma stabilizators. Protams, šī stabilizatora efektivitāte nav augsta, un uz siltuma izlietnes būs jāinstalē visi tranzistori. Iepriekš plānojiet korpusa ventilāciju un radiatora izmērus, ņemot vērā, ka slēgtā korpusā temperatūra uz radiatora būs augstāka nekā izjauktā stāvoklī. Jūs varat uzlabot ķēdi, ieviešot iespēju izvēlēties uzlādes strāvu. Lai to izdarītu, ķēde jāpapildina ar vienu slēdzi un vienu rezistoru katram kanālam, kas palielinās tranzistora bāzes strāvu un attiecīgi palielinās uzlādes strāvu, kas iet caur tranzistoru akumulatorā. Manā gadījumā uzlādes bloks ir uzstādīts, izmantojot eņģu stiprinājumu.
Akumulatora izlādes bloks
Izlādes iekārta ir sarežģītāka un prasa precizitāti komponentu izvēlē. Tā pamatā ir lm393, lm339 vai lp239 tipa komparators, kura funkcija ir lauka efekta tranzistora vārtiem piegādāt “loģiskā viena” vai “nulles” signālu. Kad lauka tranzistors atveras, tas savieno ar akumulatoru slodzi rezistora veidā, kuras vērtība nosaka izlādes strāvu. Kad akumulatora spriegums nokrītas līdz iestatītajam izslēgšanas slieksnim 1 (volts). Salīdzinātājs noslēdzas un savā izejā iestata loģisku nulli. Tranzistors iziet no piesātinājuma un atvieno slodzi no akumulatora. Salīdzinājumam ir histerēze, kas izraisa slodzes atkārtotu pieslēgšanu nevis pie sprieguma 1,01 (V), bet pie 1,1-1,15 (V). Jūs varat simulēt salīdzinājuma darbību, lejupielādējot. Izvēloties rezistoru vērtības, jūs varat pielāgot ierīci vajadzīgajam spriegumam. Piemēram: paaugstinot izslēgšanas slieksni līdz 3 voltiem, varat veikt litija un litija akumulatoru izlādi.
Tas tika izstrādāts, lai izmantotu lm393 salīdzinātāju DIP pakotnē. Salīdzinājumam jābūt barotam no stabilizēta 5 voltu avota, tā lomu spēlē TL-431, ko pastiprina tranzistors.
