Automaatsed laadijad, isetehtud

Erinevad elektroonikaseadmed kasutavad oma töös kaasaskantavaid energiaallikaid, akusid. Kõige tavalisem pinge nende tööks on 12 volti. Akusid, mis annavad seadmetele kogunenud energia, tuleb perioodiliselt ise laadida. Nende energia taastamisel on kõige mugavam kasutada automaatlaadijat (laadijat), mis võimaldab kasutaja sooritatavaid toiminguid minimaalselt lihtsustada.

Akude tüübid ja nende tööpõhimõte

Valmistamisel kasutatakse erinevaid tehnoloogiaid laetavad patareid (Aku). Olenevalt akuelementide keskel toimuvatest protsessidest kasutatakse erinevaid laengu taastamise meetodeid. Ligikaudu ühesuguse tööpõhimõttega akud jaotatakse vastavalt tootmismaterjalidele ja neis toimuvatele keemilistele protsessidele.

1. Nikkelkaadmium (NiCd). Esmakordselt ilmus 1899. aastal. Nende tootmistehnoloogia paranes, kuni 1947. aastal lõid nad elemendi, mis on võimeline hävitama laadimisprotsessi käigus tekkivaid gaase. Seda tüüpi peamised eelised: kiirlaadimise võimalus, kõrge kandevõime, madal hind, hea töökindlus ja külmakindlus. Akut on võimalik hoiustada mis tahes laetuse korral. Samal ajal paistavad silma järgmised puudused: mäluefekti olemasolu, toksilisus, madal energiatihedus, isetühjenemise määr ulatub 10 protsendini kuus. Praegu neid mürgisuse tõttu igapäevaelus praktiliselt ei kasutata.
   instagram viewer
2. Nikkelmetallhüdriid (NiMh). 1984. aastal võimaldas La-Ni-Co ühendi kasutamine vesinikku absorbeerida enam kui 100 tsükli jooksul. Võrreldes Ni-Cd akudega eraldavad need suuremat erienergia väärtust ja on mittetoksilised. NiMh aku tööiga sõltub laadimisajast ja laadimisviisist. Seda tüüpi akud on tundlikud ülelaadimise suhtes ja neid iseloomustab 500 kuni 1 tuh. tühjendus-laadimistsüklid. Kasutusaeg on 3 kuni 5 aastat.
3. Liitiumioon (LiIon). Need on kõige lootustandvamad elemendid. Hinna poolest on need kallimad kui muud tüüpi akud, kuid neil pole praktiliselt mingeid puudusi. Esimese seda tüüpi aku lasi välja 1991. aastal Sony Corporation. Lisaks suurele energiavõimsusele on neil kõigist teistest tüüpidest madalaim isetühjenemise määr. Laadimis-tühjenemise tsüklite arv ületab tuhat korda. Esimese põlvkonna liitiummetalli anoodil põhinevatel akudel oli ülelaadimisel või korduvatel laadimis-tühjenemistsüklitel plahvatusoht. Anoodi asendamine grafiidiga teise põlvkonna toodetes kõrvaldas probleemi täielikult.
4. Liitiumpolümeer (LiPol). Seda tüüpi aku oli mõeldud asendama esimese põlvkonna LiIon. Disain põhineb polümeeride üleminekul ioonidega kokkupuutel pooljuhtivasse olekusse. Peamine erinevus liitiumioonakudest on tahke elektrolüüdi kasutamine. Kaasaegseid LiPol akusid saab valmistada painduval kujul, kusjuures elementide paksus on üks või mitu millimeetrit. Laadimistsüklite arv on 800 korda, mäluefekt puudub. Tulekahju või plahvatuse vältimiseks on kõik akud varustatud elektroonilise vooluringiga, mis juhib laadimist ja ei võimalda ülekuumenemist.
5. Pliihappeseade töötati välja 1859. aastal. Struktuurselt on aku kokku pandud kuuest akust, mille nimipinge on 2,2 volti ja mis on omavahel järjestikku ühendatud. Iga element on pliivõreplaatide komplekt. Plaadid on kaetud aktiivse materjaliga ja sukeldatud elektrolüüti. Aku isetühjenemise väärtus on kuus korda madalam kui NiCd ja talub hästi võimsaid koormusi. Puuduseks on suur kaal ja jõudluse kiire halvenemine külmas. Kui sügav tühjenemine ületab kaheksakümmend protsenti, väheneb aku eluiga drastiliselt.
6. Heeliumpatareid. Valmistatud AMG ja GEL tehnoloogiat kasutades seotud elektrolüüdiga. Neid iseloomustab madal isetühjenemine ja nad peavad vastu umbes kahesajale laadimis-tühjenemistsüklile. Energia taaskasutamisel vajavad nad 10% aku nimimahust. Selle tüübi puuduseks on see, et aku ei pea soojenema, kuna vedel heelium on võimalik.

Patareide tööpõhimõte põhineb keemilistel reaktsioonidel, mis toimuvad erinevate materjalide omavahelisel interaktsioonil. Need protsessid on pöörduvad, energia kogunemise ja vabanemise tsükleid saab korrata mitu korda. Aku korpus on valmistatud suletud tüüpi klemmijuhtmetega.

Kõik kaasaegsed akud on hooldusvabad.

Akulaadijate tüübid

Aku mahutavus ja kasutusaja kestus sõltuvad selle kasutustingimustest ja laadimisviisi valikust. Kvaliteetne laadija peaks vältima aku ülelaadimist ja olema kaitstud ülekuumenemise eest. Laadimise juhtimiseks on kaks meetodit:

• voolu järgi;
• pinge järgi.

Esimest meetodit kasutatakse NiCd ja NiMh akude ning teist pliiakude, LiIon ja LiPol akude puhul. Automaatsed akulaadijad kasutavad oma töös spetsiaalseid mikroskeeme, mis juhivad kogu energia taaskasutamise protsessi.

Voolu juhtimisega laadija

Selliseid seadmeid nimetatakse galvanostaatiliseks. Laadija peamine omadus on akut laadiv voolutugevus. Laadige aku õigesti ja laiendada selle jõudlust, selgub ainult väärtuse soovitud väärtuse ja laadimiskiiruse valimisel. Mida suurem on vool, seda suurem on kiirus, kuid laadimiskiiruse kõrge väärtus põhjustab aku kiiret lagunemist. Automaatlaadijad määravad voolu väärtused kümne protsendiga aku mahutavusest (0,1C).

Isetühjenemise efekti kõrvaldamiseks lülitub laadija pärast laadimise lõppu väikese vooluga laadimisrežiimile. Mõned energiataastusseadmed on varustatud kiire laadimise võimalusega, samal ajal kui vool tõuseb 1 C-ni aku mahutavusest. Sageli ei soovitata seda režiimi kasutada energiaelementide lühema tööea tõttu.

Aku laadimine on lõppenud, kui laadimisvool ei muutu kolme tunni jooksul.

Laadija pinge juhtimisega

Seadmed töötavad potentsiostaatilises režiimis. Protsess ise koosneb kahest etapist, millest esimeses juhitakse voolu ja teises pinget. Laadimise lõpp toimub voolu vähenemise väärtusel määratud väärtuse võrra või teatud aja möödudes. Pliihappe- ja liitiumioonakude laadimisel kasutatakse erinevaid algoritme kui nikkelkaadmiumi ja nikkelmetallhüdriidi puhul. Viimase jaoks on kolm laadimiskiirust: aeglane (0,1C), kiire (0,3C) ja ülikiire (1C). Aku laadimine peatub, kui see saavutab seatud pinge väärtuse.

Nõuded laadijatele

12 V akusid kasutatakse laialdasemalt autodes ja katkematutes toiteallikates. Kauplemispõrandatelt leiate valmis automaatlaadijaid 12V akude jaoks. Peamised nõuded neile on järgmised:

1. Praegune regulatsioon. Laadimisseade peab suutma reguleerida laadimisvoolu nii automaatselt kui ka käsitsi.
2. Küttearvestus. Laadija peab kontrollima temperatuuri. Aku temperatuuri väärtus muutub laadimisprotsessi ajal, samas on õige muuta aku pinget. Näiteks kui temperatuur tõuseb 5 kraadi võrra, tuleb akude pinget vähendada 0,1–0,2 volti. Tugeva kuumutamise korral peaks laadimisprotsess peatuma.
3. Laadimine mitmes etapis. Laadimisprotsessi lavastamine laadijas võimaldab pikendada aku eluiga. Esimene etapp seisneb aku oleku analüüsimises ja vajadusel selle tühjendamises läviväärtuseni (mäluefekti kõrvaldamine). Teine etapp on laadimine, suurendades pinget ja vähendades voolutugevust. Kolmandas etapis toimub laadimine, säilitades minimaalse voolu ja pinge.
4. Töötemperatuur. Laadija peab tagama tõrgeteta töötamise laias töötemperatuuri vahemikus.
5. Kõik esinevad etapid peaksid olema seadme näidikutel kergesti tuvastatavad.
6. Laadija peab olema sisendis ja väljundis lühise- ja ülepingekaitsega.

Kõiki automaatmälus olevaid protsesse juhivad mikroprotsessorid. Tänu neile ei vaja digitaalseade sekkumist ning valib ise vajaliku pinge ja laadimisvoolu. Selliste seadmete kasutamisel on aku ülelaadimise võimalus täielikult välistatud. Hiljuti hakkasid nad mälus kasutama mitte pidevat, vaid impulsssignaali, pakkudes tõhusat ja õrna režiimi. Kõigist turul olevatest mudelitest eristada saab järgmisi laadijaid:

• Нyundai НY400.
• Daewoo DW450.
• WelleAwO5-1208.
• Dexa Star SM150.
• Vitals 2415ddca.

Universaalne isetegemise seade

Nõuded seadmele, aku kaitse ülelaadimise eest, kui pinge jõuab 13,7 volti. Seadme enda võimsus juhitakse alates väline allikas pingega 20-25 volti. Laadimisseade ei sisalda nappe raadioelemente, seda on lihtne seadistada ja sellel on lühisekaitse.

Vooluregulaatorina kasutatakse LM317 integraallülitust, selle väärtuse määrab lüliti SB1. Teine mikroskeem lülitatakse sisse vastavalt pinge piiramise põhimõttele. Nõutav väärtus määratakse takistustega RP2 ja RP1. Kui seatud pinge on saavutatud, siis laadimisprotsess peatub. Seejärel saab aku igal ajal ühendada, kartmata ülelaadimist.

Komparaatorit DA4 kasutatakse LED-näidiku juhtimiseks. Näidustuseks kasutatakse kahevärvilist dioodi. Punane värv näitab esialgset tühjenemist, roheline näitab laengut.

Aku paigaldamisel võrreldakse selle pinget komparaatori teise väljundiga. VT1 võtmerežiimis töötav transistor on avatud ja LED-i juhtmeid läbiv vool paneb selle punaselt helendama. Komparaatori teine ​​ja neljas sisend saavad Zeneri dioodilt VD5 pinge, mis on võrdne 6 voltiga. Transistor VT3 on ühendatud vastavalt allika järgija ahelale. Laadimist vajava aku puhul lülitab see pingepiiraja välja, nii et töötab ainult voolupiiraja.

Niipea, kui aku pinge läheneb seatud väärtusele ja on 12,8 volti, ilmub võrdlusseadme esimesele klemmile kõrge tase. Lävi määratakse RP3 ja RP4 kogumisega. Transistor VT1 sulgeb ja teisendab mikrolülituse teise ja neljanda väljundi inversiooniks. Punane LED kustub ja roheline süttib. VT3 sulgub ja pingepiiraja hakkab tööle.

Juht- ja kuvaseadme 12-voldise toiteallika stabiliseerimine toimub integreeritud stabilisaatori DA3 7812 abil. Kuna toitenupud on laadimise ajal kuumutatud, tuleb need paigaldada radiaatorile. Jahutussüsteem on VT4-l sisse lülitatud. Kui radiaator hakkab soojenema, saadab termopaar signaali võrdlusseadme kolmandale jalale, mis avab VT4 transistori ja lülitab sisse ventilaatori.

Õige montaaži ja hooldatavate osadega seadistamine taandub vajalike laadimisparameetrite seadistamisele. Sisendisse suunatakse 20-voldine signaal ja kontrollitakse 12-voldise pinge olemasolu võrdlusseadme 3. jala juures. Klemmile X2, ilma koormust ühendamata, seatakse muutuvtakisti RP1 pinge 12,8 volti. Muutuv takisti RP3 saavutab oleku, kus LED helendab roheliselt. RP5 abil saab seadistada ventilaatori sisselülitamise hetke.