प्रशिक्षण NiMH बैटरी। क्या यह समझ में आता है?

प्रस्तावना

यह सब इस तथ्य के साथ शुरू हुआ कि मेरे फोटो शूटर ने चार्जर से चार-एए-आकार के NiMHs को हटाकर बैटरी के साथ काम करने से इनकार कर दिया। उन्हें हमेशा की तरह लिया जाना चाहिए, लेकिन फेंक दिया गया। लेकिन किसी कारण से, इस बार, जिज्ञासा सामान्य ज्ञान (या शायद टोड ने आवाज दी) पर प्रबल हुई, और मैं समझना चाहता था - क्या इन बैटरियों से कम से कम कुछ और निचोड़ना संभव है। कैमरा ऊर्जा के लिए बहुत भूखा है, लेकिन अधिक विनम्र उपभोक्ता भी हैं - उदाहरण के लिए वायरलेस चूहों या कीबोर्ड।

वास्तव में, दो पैरामीटर हैं जो उपभोक्ता के लिए रुचि रखते हैं - बैटरी की क्षमता और इसका आंतरिक प्रतिरोध। कुछ संभावित जोड़तोड़ भी हैं - निर्वहन और प्रभार। निर्वहन के दौरान वर्तमान और समय को मापने से, बैटरी की क्षमता का अनुमान लगाया जा सकता है। निष्क्रिय और लोड के तहत बैटरी वोल्टेज में अंतर, आप आंतरिक प्रतिरोध का मूल्यांकन कर सकते हैं। डिस्चार्ज-चार्ज चक्र (यानी, "प्रशिक्षण" करके) को कई बार दोहराकर, हम समझ सकते हैं कि क्या यह क्रिया बिल्कुल समझ में आती है।

तदनुसार, इस तरह की योजना बनाई गई थी - हम प्रक्रिया मापदंडों के निरंतर माप की संभावना के साथ एक नियंत्रित बन्दी और चार्जर बनाते हैं, मापा मूल्यों पर सरल अंकगणितीय संचालन करते हैं, और आवश्यक के रूप में कई बार प्रक्रिया को दोहराते हैं। तुलना करें, निष्कर्ष निकालें, अंत में बैटरी बाहर फेंक दें।

मापने का स्टैंड

साइकिल का एक पूरा संग्रह। इसमें एक एनालॉग भाग (नीचे आरेख में) और एक माइक्रोकंट्रोलर होता है। मेरे मामले में, बौद्धिक हिस्सा आर्दुनो था, हालांकि यह बिल्कुल मौलिक नहीं है - यदि केवल इनपुट / आउटपुट का एक आवश्यक सेट था।



तीन मीटर के दायरे में जो मिला उससे स्टैंड बनाया गया था। यदि कोई दोहराना चाहता है, तो पैटर्न का बिल्कुल पालन करना आवश्यक नहीं है। तत्वों के लिए मापदंडों का विकल्प बहुत व्यापक हो सकता है, फिर मैं इस पर थोड़ा टिप्पणी करूंगा।

निर्वहन इकाई op amp IC1B (LM324N) और क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर Q1 पर एक नियंत्रित वर्तमान नियामक है। लगभग किसी भी ट्रांजिस्टर, यदि केवल पर्याप्त अनुमेय वोल्टेज, धाराएं और बिजली अपव्यय थे। और वे सभी छोटे हैं। बैटरी के लिए प्रतिक्रिया अवरोधक और लोड के एक ही समय भाग (Q1 और R20 के साथ) आर 1 हैं। इसका अधिकतम मूल्य आवश्यक अधिकतम निर्वहन वर्तमान प्रदान करने के लिए होना चाहिए। यदि हम मानते हैं कि बैटरी को 1 वी तक डिस्चार्ज किया जा सकता है, तो डिस्चार्ज करंट सुनिश्चित करने के लिए, उदाहरण के लिए, 500 एमए के लिए, प्रतिरोधक आर 1 2 ओम से अधिक नहीं होना चाहिए। स्टेबलाइजर को तीन-बिट प्रतिरोधक DAC (R12-R17) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यहां गणना यह है - ऑप-एएमपी के प्रत्यक्ष इनपुट पर वोल्टेज आर 1 पर वोल्टेज के बराबर है (जो निर्वहन वर्तमान के आनुपातिक है)। हम प्रत्यक्ष इनपुट पर वोल्टेज बदलते हैं - निर्वहन वर्तमान परिवर्तन। डीएसी के आउटपुट को वांछित सीमा तक स्केल करने के लिए, एक ट्यूनिंग रेसिस्टर आर 3 है। यह बेहतर है कि यह बहु-मोड़ है। R12-R17 का मान कोई भी हो सकता है (दसियों किलो किलो मीटर के क्षेत्र में), मुख्य बात यह है कि उनके मूल्यों का अनुपात 1/2 है। डीएसी से कोई विशेष सटीकता की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि प्रक्रिया में निर्वहन वर्तमान (आर 1 पर वोल्टेज) को सीधे IC1D साधन एम्पलीफायर द्वारा मापा जाता है। इसका लाभ K = R11 / R10 = R9 / R8 है। आउटपुट को माइक्रोकंट्रोलर (ए 1) के एडीसी को खिलाया जाता है। R8-R11 के मूल्यों को बदलकर, लाभ को वांछित में समायोजित किया जा सकता है। बैटरी पर वोल्टेज को दूसरे एम्पलीफायर IC1C, K = R5 / R4 = R7 / R6 द्वारा मापा जाता है। क्यों नियंत्रण निर्वहन वर्तमान? यहाँ बिंदु मुख्य रूप से यही है। यदि निरंतर उच्च धारा के साथ छुट्टी दे दी जाती है, तो पहना-आउट बैटरी के बड़े आंतरिक प्रतिरोध के कारण, 1 वी का न्यूनतम स्वीकार्य वोल्टेज (और डिस्चार्ज को समाप्त करने के लिए कोई अन्य दिशानिर्देश नहीं है) बैटरी वास्तव में निर्वहन होने से पहले ही प्राप्त हो जाएगी। यदि एक निरंतर छोटे वर्तमान के साथ छुट्टी दे दी जाती है, तो प्रक्रिया बहुत लंबे समय तक खिंच जाएगी। इसलिए, निर्वहन चरणबद्ध तरीके से किया जाता है। आठ कदम मुझे काफी लगे। यदि शिकार अधिक / कम है, तो आप डीएसी की थोड़ी गहराई को बदल सकते हैं। इसके अलावा, लोड को चालू और बंद करना, आप बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध का अनुमान लगा सकते हैं। मुझे लगता है कि निर्वहन के दौरान नियंत्रक के संचालन को और स्पष्टीकरण की आवश्यकता नहीं है। प्रक्रिया के अंत में, Q1 बंद है, बैटरी पूरी तरह से लोड से डिस्कनेक्ट हो गई है, और नियंत्रक में एक चार्ज यूनिट शामिल है।

प्रभारी ब्लॉक। इसके अलावा एक वर्तमान स्टेबलाइजर, केवल बेकाबू, लेकिन डिस्कनेक्ट हो गया। वर्तमान को IC2 (2.5 V, सटीकता 1% डेटाशीट के अनुसार) और रोकनेवाला R21 पर संदर्भ वोल्टेज स्रोत द्वारा निर्धारित किया गया है। मेरे मामले में, चार्ज वर्तमान क्लासिक था - नाममात्र बैटरी की क्षमता का 1/10। प्रतिक्रिया रेसिस्टर - R20। वोल्टेज संदर्भ का उपयोग किसी भी अन्य - आपके स्वाद और विवरण की उपस्थिति के लिए किया जा सकता है। ट्रांजिस्टर क्यू 2 Q1 की तुलना में अधिक कठोर मोड में काम करता है। Vcc वोल्टेज और बैटरी वोल्टेज के बीच ध्यान देने योग्य अंतर के कारण, इस पर ध्यान देने योग्य शक्ति का प्रसार होता है। यह सर्किट की सादगी के लिए एक शुल्क है। लेकिन रेडिएटर स्थिति को बचाता है। ट्रांजिस्टर क्यू 3 का उपयोग Q2 को लॉक करने के लिए मजबूर करने के लिए किया जाता है, अर्थात, चार्ज यूनिट को बंद करने के लिए। इसे 12 माइक्रोकंट्रोलर के सिग्नल द्वारा नियंत्रित किया जाता है। एडीसी नियंत्रक के संचालन के लिए एक और संदर्भ वोल्टेज स्रोत (IC3) की आवश्यकता होती है। हमारे स्टैंड की माप की सटीकता इसके मापदंडों पर निर्भर करती है। LED1 - प्रक्रिया की स्थिति को इंगित करने के लिए। मेरे मामले में, यह डिस्चार्ज प्रक्रिया के दौरान नहीं जलता है, यह चार्ज होने पर जलता है, और चक्र पूरा होने पर झपकाता है।
आपूर्ति वोल्टेज का चयन किया जाता है ताकि वांछित रेंज में ट्रांजिस्टर के उद्घाटन और उनके संचालन को सुनिश्चित किया जा सके। इस स्थिति में, दोनों ट्रांजिस्टरों में लगभग 2-4 V का एक गेट अनलॉक वोल्टेज होता है। इसके अलावा, Q2 बैटरी वोल्टेज और R20 द्वारा "बैकअप" है, इसलिए गेट अनलॉकिंग वोल्टेज लगभग 3.5-5.5 V से शुरू होता है। LM323 Vcc शून्य से 1.5 V के ऊपर आउटपुट वोल्टेज नहीं बढ़ा सकता है। इसलिए, Vcc काफी बड़ा होना चाहिए और मेरे मामले में 9 के बराबर है।

चार्ज कंट्रोल एल्गोरिथ्म बैटरी के पार वोल्टेज ड्रॉप शुरू होने के क्षण को नियंत्रित करने के क्लासिक संस्करण पर केंद्रित है। हालांकि, वास्तव में, सब कुछ इतना नहीं निकला, लेकिन बाद में उस पर अधिक।
"शोध" की प्रक्रिया में सभी मापा मूल्यों को एक फ़ाइल में लिखा गया था, फिर गणना की गई और ग्राफ़ बनाए गए।

मुझे लगता है कि मापने के रुख के साथ सब कुछ स्पष्ट है, इसलिए परिणामों पर चलते हैं।

माप के परिणाम

तो, हमने चार्ज (लेकिन निष्क्रिय) बैटरी चार्ज की है और संग्रहीत क्षमता को मापते हैं, और एक ही समय में आंतरिक प्रतिरोध करते हैं। यह कुछ इस तरह दिखता है।



सबसे अच्छा और सबसे खराब बैटरी के लिए समय, घंटे (एक्स) और पावर, डब्ल्यू (वाई) के अक्षों में रेखांकन। यह देखा जा सकता है कि संग्रहीत ऊर्जा (रेखांकन के तहत क्षेत्र) काफी अलग है। संख्यात्मक शब्दों में, मापा बैटरी की क्षमता 1196, 739, 1237 और 1007 एमएएच थी। बहुत कुछ नहीं, यह देखते हुए कि नाममात्र क्षमता (जो मामले पर इंगित की गई है) 2700 एमएएच है। और बिखराव बहुत बड़ा है। लेकिन आंतरिक प्रतिरोध के बारे में क्या? यह क्रमशः 0.39, 0.43, 0.32 और 0.64 ओम तक पहुंचा। बेकार। यह स्पष्ट है कि साबुन बॉक्स ने काम करने से क्यों मना कर दिया - बैटरी केवल एक बड़ा वर्तमान देने में सक्षम नहीं है। ठीक है, चलो प्रशिक्षण के लिए नीचे उतरो।

पहला चक्र। फिर से, सबसे अच्छा और सबसे खराब बैटरी का बिजली उत्पादन।



प्रगति को नंगी आँख दिख रही है! संख्याएं इसकी पुष्टि करती हैं: 1715, 1444, 1762 और 1634 एमएएच। आंतरिक प्रतिरोध भी पूर्ववर्ती है, लेकिन बहुत असमान - 0.23, 0.40, 0.1, 0.43 ओम। ऐसा लगता है कि एक मौका है। लेकिन अफसोस - आगे डिस्चार्ज / चार्ज साइकिल ने कुछ भी नहीं दिया। समाई मान, साथ ही आंतरिक प्रतिरोध, लगभग 10% के भीतर चक्र से चक्र तक भिन्न होता है। माप सटीकता की सीमा के करीब कहीं निहित है। यानी लंबे समय तक प्रशिक्षण, कम से कम मेरी बैटरी के लिए, कुछ नहीं किया। लेकिन तब यह स्पष्ट हो गया कि बैटरियों ने आधी से अधिक क्षमता को बचा लिया था और अब भी कम प्रवाह पर काम करेगी। अर्थव्यवस्था में कम से कम कुछ अर्थव्यवस्था।

अब मैं चार्ज प्रक्रिया पर थोड़ा ध्यान देना चाहता हूं। शायद मेरी टिप्पणियों को किसी ऐसे व्यक्ति के लिए उपयोगी होगा जो एक बुद्धिमान चार्जर डिजाइन करने जा रहा है।
यहां एक विशिष्ट चार्ज ग्राफ है (बाईं ओर वोल्ट में बैटरी वोल्टेज स्केल है)।



चार्ज की शुरुआत के बाद, एक वोल्टेज डिप मनाया जाता है। विभिन्न चक्रों में, यह कम या ज्यादा गहराई में हो सकता है, थोड़ा अलग अवधि, कभी-कभी अनुपस्थित। फिर लगभग 10 घंटे के लिए एक समान वृद्धि होती है और फिर लगभग एक क्षैतिज पठार से बाहर निकल जाती है। सिद्धांत कहता है कि कम चार्ज करंट पर चार्ज के अंत में कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है। मैं रोगी था और अभी भी इस गिरावट का इंतजार कर रहा था। यह छोटा है (ग्राफ पर लगभग अदृश्य), यह प्रतीक्षा करने के लिए बहुत लंबा समय लेता है, लेकिन यह हमेशा होता है। दस घंटे के चार्ज के बाद और मंदी से पहले, बैटरी पर वोल्टेज, हालांकि बढ़ रहा है, बहुत छोटा है। इससे अंतिम चार्ज पर लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, बैटरी को गर्म करने जैसी कोई अप्रिय घटना नहीं देखी जाती है। इस प्रकार, कम-वर्तमान चार्जर्स को डिजाइन करते समय, उन्हें बुद्धि से लैस करने का कोई मतलब नहीं है। 10-12 घंटे के लिए एक टाइमर पर्याप्त है, और किसी विशेष सटीकता की आवश्यकता नहीं है।

हालांकि, इस तरह के एक आइडल का उल्लंघन तत्वों में से एक ने किया था। लगभग 5-6 घंटे के चार्ज के बाद, बहुत ध्यान देने योग्य वोल्टेज में उतार-चढ़ाव हुआ।



सबसे पहले, मैंने इसे अपने स्टैंड के डिजाइन दोष के लिए जिम्मेदार ठहराया। फोटो दिखाता है कि सब कुछ इकट्ठा किया गया था एक हिंग्ड इंस्टॉलेशन था, और नियंत्रक काफी लंबे तारों के साथ जुड़ा हुआ है। हालांकि, दोहराया प्रयोगों से पता चला है कि इस तरह की बकवास समान बैटरी के साथ होती है और दूसरों के साथ कभी नहीं होती है। अपनी लज्जा के लिए, मुझे इस व्यवहार का कारण नहीं मिला। फिर भी (और यह ग्राफ़ पर स्पष्ट रूप से दिखाई देता है), औसत वोल्टेज मान बढ़ता है जैसा कि यह होना चाहिए।

उपसंहार

नतीजतन, हमारे पास चार बैटरी हैं, जो सटीक वैज्ञानिक तरीकों का उपयोग करके एक पारिस्थितिक आला खोजने के लिए उपयोग किया गया है। हम प्रशिक्षण प्रक्रिया की संभावनाओं में निराश हैं। और हमारे पास एक अस्पष्टीकृत प्रभाव होता है जो चार्ज होने पर होता है।
अगली पंक्ति में एक बड़ी बैटरी है - एक कार बैटरी। लेकिन वहाँ, भार प्रतिरोधक परिमाण के आदेशों के एक जोड़े अधिक शक्तिशाली हैं। कहीं यूरेशिया के विस्तार में यात्रा।

वह सब है। आपका ध्यान देने के लिए धन्यवाद।