Библиотека Интернет Индустрии I2R.ru

Введение.

В основном, когда я говорю об аккумуляторах, я имею ввиду их типы NiCad и NiMH. Их поведение в процессе разрядки и зарядки очень похоже. Вообще можно было говорить только об аккумуляторах типа NiMH, так как они более приемлемы, чем NiCad. NiMH имеют лучшее отношение емкость/вес при одинаковых размерах. Другое немаловажное их преимущество - практически отсутствующий эффект памяти и более низкий саморазряд. Естественно, что химические процессы, происходящие внутри NiCad и NiMH, существенно отличаются друг от друга, но нас это не должно волновать, покуда мы не решились сами создавать собственные аккумуляторы :)

Пару слов о перезарядке: на мой взгляд, никакие они не <перезаряжаемые>. Это просто измененные алкалайновые (щелочные) батарейки, которые были разработанные в основном для одноразового использования. До сих пор неясно, являются ли некоторые нормальные алкалайновые батарейки, присутствующие в продаже, не перезаряжаемыми. Так или иначе, трудности обслуживания, связанные с дорогими зарядными устройствами, их короткий срок службы после зарядки и намного более высокие в результате затраты, делают их худшим выбором по сравнению с настоящими аккумуляторами. Единственной причиной для использования восстановленных алкалайновых батареек было бы их более высокое напряжение, но Палм в этом не нуждается: он работает в диапазоне напряжения 2-2.6V так же, как и от 3V. Фактически, можно сказать, что из-за низкого полного потребления Пальм предназначен для работы от аккумуляторов.

Предвижу вопрос: Литиевые аккумуляторы - совершенно другая история. Они имеют превосходные характеристики емкость/вес и... кучу сложностей в эксплуатации. Невозможен их заряд без хотя бы малой доли <разумности> устройства, они чувствительны к температуре и очень дороги.

Зарядка аккумуляторов.

Первое, что вы должны знать - как правильно зарядить аккумуляторы. В основном, это очень просто: берете источник постоянного напряжения с силой тока, равной 1/10 C (C - номинальная емкость вашего аккумулятора, mAh) и подключаете к нему разряженные аккумуляторы на 14 часов при комнатной температуре. Обратите внимание, что резистор не обеспечивает постоянный поток, потому что напряжение аккумулятора непостоянно. В реальности можно воспользоваться следующим. Если вы знакомы с паяльником и время от времени возитесь с электроникой, то вы, наверное, в курсе, что такое стабилизатор напряжения серии 78xx (российский аналог - стабилизаторы серии КРЕН), где xx - напряжение, поддерживаемое на его выходе. Он стоит не дороже доллара и довольно легко доступен. Также известно, что он на выходе хорошо стабилизирует ток, что нам и нужно. Вход (1) остается стандартным, а вместо использования выхода (3) мы снимаем ток с вывода (2), в обычных схемах сажаемых на корпус. ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: в целом схема не имеет соединения с корпусом. Этот факт используется подобно резистору. Отрицательный проводник непосредственно связан с аккумулятором. Входное напряжение ДОЛЖНО быть намного выше, чем напряжение аккумулятора. Сначала вы должны компенсировать номинальное напряжение, в случае 7805 - 5 вольт (вы можете также использовать 7809 или 7812, но тогда вам для этого необходим источник 9 или 12V). Итак, внутренняя схема <ест> около 2V на потери полупроводника, и вам остается около 2V на аккумулятор. Во время зарядки напряжение аккумулятора становится намного выше 1.2V. Скажем, если вы хотите зарядить два аккумулятора AAA для вашего Палма, то вам необходимо 5+2+(2*2) =11V как минимум. Подойдет дешевый источник питания 12V. Резистор R1 для тока 50mA должен быть около 110 Ом с мощностью рассеивания не менее 1 Вт. Вы имеете только источник питания в 15V? Нет проблем, ток остается постоянным до уровня входного напряжения 35V (режим для 78XX становится более тяжелым), НО повышается рассеиваемая мощность, все становится немного более горячим :) и вам понадобится дополнительное охлаждение 7805 и более мощный резистор. То же справедливо в случае, если вам нужен больший ток. Уменьшение сопротивления резистора увеличивает ток, увеличение - наоборот. Владельцы NiCad с емкостью 250mAh должны попробовать резистор сопротивлением 220 Ом. Последнее замечание: вывод (2) электрически связан с теплоотводом 7805, так что будьте бдительны при его монтаже на металлические части! И не оставляйте аккумуляторы в выключенном зарядном устройстве. В зависимости от устройства вашего источника входного напряжения, батареи могут быть вновь разряженычерез его цепи.

Вышеупомянутый способ зарядки аккумулятора - один из самых дешевых и легких, но кроме этих достоинств он имеет также множество недостатков. Первый - время зарядки. Если вы имеете, скажем, две пары аккумуляторов и используете их только с вашим Палмом, который легко работает несколько дней на одной паре, то 14 часов зарядки запасного комплекта аккумуляторов - не проблема. Совсем другая история - использование аккумуляторов, к примеру, с сотовым телефоном. Первое, что приходит в голову - поднять ток зарядки до 1C. Тогда теоретически процесс зарядки длился бы только 1 час. Но риск перезарядки при этом намного выше, и аккумуляторы должны иметь возможность достаточно быстро преобразовать электрическую энергию в химическую. В процессе зарядки в положительном электроде аккумулятора выделяется кислород. Пока ток зарядки достаточно низок, кислород снова поглощается на отрицательном электроде. Если кислород не поглощается полностью, то в аккумуляторе повышается давление, температура, и в результате... Хорошо, что все аккумуляторы имеют защитный клапан для аккуратного выпуска давления. Но после этого вы можете выкинуть такой аккумулятор. То же самое случается, когда аккумулятор сильно перезаряжается или слишком низка температура.

Вам поможет предотвратить это распознавание окончания зарядки. Относительно плохая методика - проверять абсолютное напряжение аккумулятора. Действительно: напряжение возрастает в процессе зарядки, но различные аккумуляторы могут иметь различное напряжение окончания зарядки. Вы должны также учитывать влияние тока зарядки, который поднимает напряжение аккумулятора, но величина зависит от тока.

К счастью, аккумуляторы типов NiCad и NiMH имеют следующее прекрасное свойство: когда они заряжаются до нормы, напряжение аккумулятора достигает максимального значения, затем начинает спадать. Кстати, при помощи этого способа можно увидеть одно из главных различий между NiCad и NiMH. <Пик> у аккумуляторов типа NiMH намного ниже, чем у NiCad, значит, зарядное устройство, подходящее для NiMH, должно иметь более лучший выпрямитель для обнаружения пика зарядки. Использование плохого зарядного устройства NiCad для NiMH может быть фатальным, хотя большинство из зарядных устройств имеют дополнительный лимит времени для избежания перезарядки из-за наблюдаемого пика.

Итак - лучшим вариантом будет правильный выбор зарядного устройства, предназначенного для вашего типа аккумуляторов.

Противопоказания

• Никогда не смешайте аккумуляторы, которыми пользуетесь. Купив 4 новых аккумулятора в качестве двух наборов для вашего Палма, сразу пометьте их каким-либо образом и используете их всегда одними и теми же парами. Если один аккумулятор наполовину разряжен, а другой заряжен полностью, то использование их в паре приведет к тому, что наполовину заряженный будет переплюсован другим после разрядки первого. Это один из верных способов <убить> его. Так же плох и процесс зарядки разных по состоянию аккумуляторов: в то время, как один еще не дозярядится, другой уже начнет перезаряжаться. Если у вас есть вольтметр, то после покупки аккумуляторов до первой их зарядки измерьте напряжение каждого и составьте пары из наиболее близких по значению напряжения.
• Никогда не заряжайте горячий аккумулятор или не доводите процесс зарядки до перегрева батарей. Нормальная температура батарей в процессе зарядки не должна превышать 40 градусов, в противном случае прервите зарядку. Особенно чувствительны к температуре аккумуляторы типа NiMH.
• Не разряжайте аккумуляторы ниже напряжения 1V и не держите их долго в разряженном состоянии. Не вижу проблемы в том, что вы один раз закончите свою работу на Палме минут через 10 после того, как заметите, что его индикатор напряжения питания показывает 1.9V, но помнте, что постоянная переразрядка уменьшает срок службы аккумуляторов.
• Не подзаряжайте аккумуляторы типа NiCad в случае, если они еще не разряжены полностью. Мало противопоказаний против того, чтобы изредка все же делать это (ежели приспичит, например :), но постоянная дозарядка непустых батарей приводит к проявлению <эффекта памяти>, и аккумуляторы утрачивают свою номинальную емкость. Аккумуляторы типа NiMH почти не проявляют эффект памяти. Я перезаряжаю их всякий раз, когда мне нужна запасная пара батарей на время отъезда из дома на несколько дней. Оптимально используемые аккумуляторы NiMH могут легко выдержать 1000 и более циклов заряд-разряд и стоят примерно 3.5$ за штуку. Если вы не сильно заботитесь об их правильной зарядке и эксплуатации, то вы будете вынуждены заменить их после 700 циклов (переведите теперь это в стоимость лишних 150-200 комплектов батареек :). Хотя - кто знает...