- Особливості експлуатації пальчикових NiCd- і NiMH-елементів
- Зарядний пристрій-тестер Ansmann Energy 8 Professional
Як тільки кількість комплектів пальчикових NiCd- або NiMH-акумуляторів, скажімо, у професійного фотографа, наблизиться до десятку, оцінка їх стану та забезпечення якісного, що не скорочує «життя» заряду часто виливається в окрему серйозну проблему. Коректно розв'язати цю проблему можна завдяки правильній їх експлуатації, наприклад, за допомогою інтелектуальних разрядно-зарядних пристроїв, доповнених слаборазряжающім елемент-тестером, - таких як Ansmann Energy 8 Professional.
Параметрів пальчикових акумуляторів з точки зору користувача небагато. В першу чергу це типорозмір (AA, AAA і т. Д., Зазвичай заданий габаритами батарейного відсіку приладу), тип «хімії» (NiCd, NiMH) і ємність. Якщо потрібно інтенсивно працювати з подібними елементами живлення, особливо з'єднаними в батарею послідовно, з часом доводиться замислюватися і про залишкової ємності, внутрішній опір і швидкості саморозряду, адже саме сукупність цих параметрів визначає довговічність служби АКБ і характеризує її придатність до виконання своїх функцій.
Не секрет, що крім якості самих елементів і особливостей споживання живляться від них пристроїв важливу роль в підтримці експлуатаційних параметрів грають зарядні пристрої. Тому, проаналізувавши роботу безлічі не найдешевших «зарядок» (практично кожна з них, судячи з опису, претендує на оригінальність і гарантує «найбільш правильний заряд» елементів), перш ніж перейти до героя матеріалу, зробимо невеликий відступ.
Особливості експлуатації пальчикових NiCd- і NiMH-елементів
зарядна частина
Хімічний тип елементів NiCd, NiMH
Кількість незалежних каналів 8 (6 слотів для елементів AA і ААА; 4 слота для елементів С і В; 2 для АКБ типу «Крона»)
індикація
триколірна світлодіодна
Максимальний зарядний струм, мА 300 (AAA), 700 (AA), 1000 (С), 1000 (D), 70 (типу «Крона»)
Основний метод визначення закінчення заряду -ΔV
Тестер
Підтримувані формфактори елементів живлення:
пальчикові первинні елементи
ААА / R03, AA / R6, C / R14, D / R20; батареї елементів «Крона» 23А; кнопкові 1,5 В (ґудзикові, годинні); LR 43, LR 44, LR 45, LR 54, LR 55, LR 57, LR 59, LR 60, LR 66; повітряно-цинкові V675, V13, V312; дискові літієві CR 1025, CR 1216, CR 1220, CR 1616, CR 1620, CR 2016, CR 2025, CR 2032, CR 2320, CR 2430, CR 2450; літієві «фотобатарейкі» CR123A, CR2, CR-V3 (3 В) і CR-P2, 2CR5 (6 B);
Підтримувані формфактори акумуляторів 1,2 В NiCd / NiMH: AAA, AA, С, D
Час тестування 2 з
Індикація ЖК-дисплей, відображення напруги (В) і ємності (%) або дефектного стану (помилки)
Загальні параметри
Напруга живлення 100-240 В Маса 850 г
Габарити 248 × 199 × 72 мм
Орієнтовна ціна 685 грн Надано
ITKOM: тел. (044) 492-9151
Забезпечення повного циклу обслуговування і зарядки акумуляторів для підтримки максимальної віддачі протягом усього терміну їх служби
Практично ні
Повний комплект необхідного обладнання в єдиному корпусі; унікальне співвідношення ціни і функціональних можливостей
Зарядний пристрій - прилад більш складний, ніж це здається непосвяченим. По-перше, воно повинно забезпечити необхідний струм для оптимальної зарядки. Занадто висока температура і гази, що виділяються в процесі заряду батареї, можуть привести до виходу акумулятора з ладу або істотного скорочення кількості залишилися циклів розряду. По-друге, вчасно зупинити основний процес для запобігання «перезарядження»: і для NiCd-, і для NiMH-акумуляторів шкідливо навіть короткочасне перебування в ЗУ під повним зарядним струмом. По-третє, зарядний пристрій повинен враховувати саморазряд після завершення циклу заряду і вміти поставити потрібний струм для підзарядки, щоб уникнути перегріву елементів. Так, для NiCd- і NiMH-батареї вважається нормальним втрачати 10-15% заряду протягом наступних 24 год.
Оскільки хімічний склад різних типів батарей неоднаковий, дуже важливо, щоб використовується ЗУ було спеціалізованим для конкретного типу акумуляторів або вміло «знаходити компроміс» або змінювати алгоритм заряду при роботі з обома розглянутими типами.
Представники найбільш давньою технологією, акумулятори типу NiCd - «робоча конячка», яка інтенсивно працює і не доставляє серйозних клопотів. Але, як випливає з назви, в них міститься кадмій, що вимагає спеціальної процедури утилізації. У ряді країн з цієї причини вони вже заборонені до використання (або екологічні санкції щодо їх виробників роблять масовий випуск цих пристроїв недоцільним). Власне, остання обставина в сукупності з прагненням до поліпшення співвідношення розміру / ємності елемента для забезпечення бoóльшей портативності пристроїв послужило поштовхом до широкого поширення NiMH-акумуляторів.
Так як ми домовилися виходити з споживчих оцінок зарядних пристроїв, то все їх різноманіття, представлене на вітчизняному ринку, пропонуємо умовно розділити на три категорії відповідно до часу, необхідного для повного заряду: швидкі (1-2,5 год), середньошвидкісні (5-8 ч) і повільні (до 15 год). Як рідко зустрічаються за межами класифікації залишаться агресивні надшвидкі ( «півгодинні») і сверхмедленного (із зарядними струмами, лише в кілька разів перевищують необхідну для компенсації саморозряду величину) пристрої.
Для ЗУ першого типу, в назві яких, як правило, фігурують слова «Quick» або «Rapid Charge», використовуються струми, чисельно рівні значенням від 50 до 100% номінальної ємності NiCd-елемента в режимі часового розряду (в скороченій записи - від 0 , 5С до 1C, заряд меншим струмом вимагає боóльшего часу).
Одним з критеріїв повного закінчення заряду може служити оцінка збільшення напруги на ламелях акумулятора (метод «-ΔV»). Критерієм для NiCd- і NiMH-батарей є зменшення падіння напруги на елементах, що спостерігається після досягнення деякого максимального значення, що характеризує повний заряд елемента. У випадку з металлогібрідним елементом величина цього піку становить всього десяток мілівольт, що вимагає від ланцюгів аналізу високої точності, обліку температурних параметрів і застосування завадостійких алгоритмів оцінки спаду.
Слід зазначити, що в батареї з послідовно з'єднаних акумуляторів з хоча б одним «поганим» елементом в ланцюжку вказаний критерій закінчення заряду може не спрацювати і привести до прискореного руйнування інших елементів. Тому ми пропонуємо при виборі «зарядки» з обережністю ставитися до пристроїв, що працюють одночасно тільки з парою або четвіркою елементів, якщо в них немає временнoóго або температурного «запобіжника» (функції самоотключения при перевищенні розумної тривалості або нагрівання) або не заявлений спосіб градиентного заряду по температурі. Його суть полягає в поступовому збільшенні зарядного струму до значення, що забезпечує плавне підвищення температури елемента до дозволених 45-50 ° С, а в якості критерію закінчення циклу - істотне прискорення нагрівання елемента при наближенні отриманого акумулятором заряду до 100%. Аналізуючи роботу сучасних мікропроцесорів для зарядних пристроїв, ми сподіваємося, що в найближчому майбутньому побутові ЗУ них нарешті припинять надмірно «поспішати», пропускаючи через повністю розряджений елемент великі стартові струми, фактично знижуючи тим самим термін служби АКБ.
Середньошвидкісні зарядні пристрої можуть використовувати ті ж вищеописані принципи і заряди - з тією відмінністю, що струми через елемент в них не перевищують 0,5С, що має на увазі більш щадний режим обслуговування АКБ.
Нарешті, до сих пір випускається безліч, на думку автора, незаслужено ігнорованих споживачами пристроїв, побудованих на класичних принципах, що втілюють універсальний спосіб роботи з акумуляторами: при необхідності розрядити їх або батарею до напруги 1 В на клітинку і заряджати далі протягом 10-12 год струмом 0,1. Недолік у цього методу, в принципі, один - не завжди є можливість чекати так довго. Ще один властивий найбільш дешевим пристроям цієї групи - якщо немає таймера заряду, то після отримання ними 110-120% енергії (після 10 год при заряді елемента струмом, наприклад, в 0,12С) оператор повинен вийняти батареї з пристрою.
Серед відомих недоліків NiCd- і в меншій мірі - NiMH-акумуляторів - необхідність періодичної повної розрядки для збереження експлуатаційних властивостей (усунення «ефекту пам'яті»), високий саморозряд (близько 10% протягом першої доби) і бoóльшіе габарити в порівнянні з іншими типами. У той же час при використанні інтелектуальних зарядних пристроїв, здатних забезпечити тренувальні цикли і відновні методи, найкращі результати показують якраз NiCd-елементи. Зазвичай від 60 до 70% попередньо отбракованних акумуляторів цього типу можна відновити для подальшої повноцінної експлуатації.
Підвищення ефективності процесу заряду і продовження ресурсу елементів NiCd (знову ж таки, в меншій мірі - і NiMH) досягається чергуванням більш коротких або менш потужних імпульсів розряду з імпульсами заряду. Цей популярний метод, зазвичай званий імпульсним зарядом з частковим розрядом, або реверсивним, дозволяє зберегти площу активної поверхні електродів, збільшуючи ефективність і термін експлуатації акумулятора. Він також покращує «швидкий заряд», так як сприяє рекомбінації газів, що виділяються під час заряду. В результаті акумулятор менше нагрівається і краще заряджається в порівнянні зі стандартним методом заряду постійним струмом.
Класична стандартна процедура відновлення передбачає контрольований розряд до мінімальної напруги (як правило, до 1,0 В струмами не більше 0,5-1С), що в тому чи іншому вигляді реалізовано в багатьох недорогих зарядний пристрій, і нижче (так званий відновлювальний розряд, до 0,4-0,6 В при значно зменшеному струмі, що запобігає пошкодження акумулятора). Некоректне проведення останньої операції може принести елементу більше шкоди, ніж користі.
Принагідно зауважимо, що деякі старі NiCd-акумулятори (певною мірою це виявилося і у NiMH) після проведення обслуговування досить близько "повертаються» до первісної ємності, але при цьому демонструють нестабільність параметрів в наступних циклах експлуатації. Виявити їх можна, оцінивши ступінь саморозряду, провівши тестування через 4, 24 і 48 ч і проаналізувавши зниження ємності. Якщо через дві доби залишкова ємність складе менше 50% набраної, то краще на цей елемент в подальшому не сподіватися.
Сучасні NiMH-акумулятори характеризуються бoóльшей питомою ємністю (до півтора разів у порівнянні з елементами стандартної ємності того ж типорозміру) і меншою, ніж у NiCd, схильністю до «ефекту пам'яті». Однак «лікуються» вони, як ми переконалися на власному досвіді, значно важче: відсоток відновлення NiMH акумуляторів - близько 40%, причому в «запущених випадках» (за різними джерелами - це втрата більш 25-35% номінальної ємності) спроби реставрації безуспішні. Наша порада: не маючи можливості детально проконтролювати параметри і вибрати тип обслуговування АКБ (розрядити перед зарядом, провести більш глибокий відновлюючий розряд або просто дозаряда елемент), бажано встановити інтервал між тренуваннями в один місяць для NiCd і 2-3 місяці для NiMH. Якщо в роботі використовуються «швидкі зарядки», то цілком ймовірно, що доведеться вдаватися до процедури частіше - через 5-15 циклів роботи.
Зарядний пристрій-тестер Ansmann Energy 8 Professional
Переходячи до героя тестування, читачеві стане зрозуміла детальність попереднього розділу: все те краще (або майже все, адже мова йде про моделі вартістю менше $ 200), про що писалося вище і що враховувалося при доборі обслуговуючого акумулятори пристрої для задоволення внутрішніх потреб одного з наших підрозділів, виявилося реалізовано в Energy 8 Professional.
Власне апарат складається з двох незалежних частин - разрядно-зарядної і тестує.
Перша представлена восьмиканальної системою для роботи в шести слотах з елементами А-формату (типу АА і ААА) і в двох - для АКБ типу «Крона». У кожному з них при установці батареї автоматично і незалежно від інших протягом перших 5 з проводиться оцінка та світлова індикація його ємності (нижче 25%, від 25 до 80, понад 80%). Після цього прилад переходить в режим діагностики стану елемента. Як нам вдалося «підглянути», в цей час проводиться імпульсний розряд елементу струмами до 300 мА, в процесі якого, ймовірно, оцінюється співвідношення напруг і внутрішній опір, а також більш точно визначається залишкова ємність. У разі, коли остання невелика, пристрій приступає до розряду елемента. Якщо при виконанні алгоритму контролю далі приймається рішення про усуненою «неадекватності» в поведінці елемента, то він приступає до його подальшого відновлював розряду. Потім, досягнувши необхідного розряду, індивідуально для кожного слота починається заряд, причому з'ясувалося, що починається він з невеликих струмів, величина яких залежить від ступеня «зношеності» акумулятора. Тому не можна точно спрогнозувати, скільки часу займе повна процедура обслуговування-заряду: в нашому випадку для двох ненових однотипних батарей, які потребують розрядки, час перебування в пристрої склало від 3,5 до майже 5,5 ч. Що ж стосується «здорових» заряджених елементів, то їх заряд починався майже відразу і закінчувався протягом півгодини. З'ясувалося, що Energy 8 Professional здатний після нетривалого розряду (приблизно на 15%) переводити пристрій в режим заряду, продовжуючи тим самим на один цикл час його життя. Основним методом визначення закінчення основного заряду є раніше описаний метод «-ΔV». Далі апарат переходить в режим підтримки заряду малим струмом, в якому елемент може перебувати необмежено довго. Справа в тому, що необхідний струм в так званому режимі «trickle charge» подається на акумулятор не весь час, а тільки після оцінки напруги на ньому. Якщо в поведінці спостерігалися більш серйозні відхилення (нам не вдалося, на жаль, з'ясувати всі використовувані процесором критерії), то він переводився в режим повторного обслуговування.
Тепер пару слів про «всеїдності» пристрою - два крайніх здвоєних слота влаштовані так, що в кожен замість двох елементів АА або ААА можна помістити по одному потужному - формфактору З або D.
Індикація у всіх режимах гранично проста - миготіння або постійне горіння відповідного слоту світлодіода зеленим, жовтим або червоним. Нагрівання акумуляторів в процесі тестування не перевищував 40-45 ° С і лише в окремих випадках доходив до 53 ° С.
Переходячи до другої незалежної частини пристрою - тестеру, слід зауважити, що і тут не обійшлося без застосування досить складних алгоритмів, в даному випадку - фірмової CAM-Technology, що дозволяє з точністю близько 10% оцінити стан підключеного джерела живлення (з 40 типів): одиночного акумулятора, неперезаряжаемие первинного елемента або батареї з них. На вбудованому ЖК-дисплеї після двосекундною розрахунку (практично не розряджаються елемент) будуть відображені напруга і розрахункова ємність у відсотках. Щоб підключити елемента полягає у виборі відповідного типу контактної площадки і, для циліндричних елементів, торкання щупом його негативного полюса.
Повертаючись до пальчикових акумуляторів, відзначимо, що дана функція стає затребуваною при необхідності терміново і точно перевірити елементи, що входять, наприклад, в один комплект (складових батарею), особливо при сумніві в стабільності їх роботи. У цьому випадку, коли через 4 години після закінчення зарядки спостерігається саморозряд більше 10%, можна запідозрити недобре. Щоб остаточно переконатися в цьому, потрібно виміряти параметри через добу: якщо ємність опустилася більш ніж на 25-30% і становить менше 65-70%, виходячи з нашого досвіду, подальша експлуатація такого елемента недоцільна.
На закінчення ще кілька слів про «життя» настільки широко поширених елементів живлення. Перш за все, якщо виробником не зазначено інше, для успішного введення в експлуатацію може знадобитися провести кілька вступних тренувальних циклів в повільній або средньошвидкісною «зарядці» (т. Е. Струмом 0,1 - 0,2 с) і розрядити їх на «помірну» навантаження . До речі, попутно зауважимо, що орієнтуючись на декларовані виробником 1000 і більше циклів, слід ознайомитися з умовами, при яких цього можна досягти: як правило, обмежуються не тільки максимальні розрядні струми, але і підкреслюється необхідність «класичного» заряду. Наблизитися до цього значення можна і за допомогою Ansmann Energy 8 Professional, тим більше що конкурентів йому в даній ціновій категорії практично немає.
