Методика тестирования аккумуляторов и батареек. Схемы устройств для восстановления(регенерации) гальванических элементов питания (батареек) Характеристики зарядных устройств

Устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее три конденсатора, два диода, первый конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой, а другим выводом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, второй соединен анодом с отрицательной выходной и второй входной клеммами устройства, второй конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой устройства, а другим выводом с анодом первого диода и катодом второго диода, отличающееся тем, что дополнительно содержит два светодиода, резистор, первый светодиод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с третьим конденсатором и первой входной клеммой, второй светодиод соединен катодом с отрицательной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с резистором и положительной входной клеммой. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и предназначено для заряда, формовки аккумуляторных батарей (АБ) и регенерации гальванических элементов. Известно устройство для регенерации элементов и заряда АБ асимметричным током содержащее источник переменного тока, два конденсатора и два вентиля, анод одного из которых и катод другого подключены к выходным клеммам устройства, источник переменного тока образует с конденсаторами трехлучевую звезду, которая подключена одной конденсаторной ветвью к общей точке вентилей, а другими ветвями к выходным клеммам для подключения заряжаемой батареи. Недостатком этого устройства является то, что нет индикации процесса заряда АБ или регенерации химических элементов. При этом известно устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током являющееся аналогом содержащее три конденсатора, два диода, первый конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой, а другим выводом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, второй соединен анодом с отрицательной выходной и второй входной клеммами устройства, орой конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой устройства, а другим выводом с анодом первого диода и катодом второго диода. Данное устройство обеспечивает индикацию непосредственно процесса заряда с помощью неоновой индикаторной лампы. Недостатком этого устройства является то, что для функционирования неоновой индикатоpной лампы по целевому назначению необходимо наличие двух дополнительных диодов. Предлагаемое устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее три конденсатора, два диода, первый конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой, а другим выводом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, второй соединен анодом с отрицательной выходной и второй входной клеммами устройства, второй конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой устройства, а другим выводом с анодом первого диода и катодом второго диода, дополнительно содержит два светодиода, резистор, первый светодиод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с третьим конденсатором и первой входной клеммой, второй светодиод соединен катодом с отрицательной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с резистором и положительной выходной клеммой. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержит три конденсатора 1, 2, 3, два диода 4, 5, конденсатор 1 соединен одним выводом с входной клеммой 6, а другим выводом с положительной выходной клеммой 7 устройства, диод 4 соединен катодом с положительной выходной клеммой 7 устройства, диод 5 соединен с анодом с отрицательной выходной клеммой 8 и входной клеммой 9 устройства, конденсатор 2 соединен одним выводом с входной клеммой 6 устройства, а другим выводом с анодом диода 4 и катодом диода 5, два светодиода 10, 11, резистор 12, светодиод 10 соединен катодом с положительной выходной клеммой 7 устройства, а анодом соединен последовательно с конденсатором 3 и входной клеммой 6, светодиод 11 соединен катодом с отрицательной выходной клеммой 8 устройства, а анодом соединен последовательно с резистором 12 и положительной выходной 7 клеммой. Устройство работает следующим образом. На протяжении той части положительного полупериода напряжения сети, когда напряжение на конденсаторе 2 больше ЭДС заряжаемой АБ или регенерируемого элемента (РЭ), через конденсатор 2, диод 4, положительная выходная клемма 7 и АБ или РЭ протекает зарядный ток, а в остальную часть периода АБ или РЭ разряжается через конденсатор 1, входная клемма 5, источник переменного тока, входная клемма 9 и выходная клемма 8. Когда напряжение положительного полупериода достигает напряжения зажигания светодиода 10, он зажигается по цепи: источник переменного тока, входная клемма 6, конденсатор 3, светодиод 10, выходная клемма 7, АБ или РЭ, выходная клемма 8, входная клемма 9, источник переменного тока. Во время отрицательного полупериода светодиод 10 не светится. В случае отсутствия зарядного тока (при разрыве цепи заряда или достаточно большом внутреннем сопротивлении АБ или РЭ) во время отрицательного полупериода напряжения сети конденсатор 1 заряжается до амплитудного значения напряжения сети и это напряжение в течение всего остального полупериода поддерживается неизменным. При этом светодиод 10 не зажигается, так как в течение положительного полупериода разность напряжений на конденсаторе 1 и мгновенным сетевым напряжением недостаточна для зажигания светодиода 10. При заряде АБ или РЭ до напряжения конца заряда зажигается светодиод 11 по цепи: положительная выходная клемма 7, резистор 12, светодиод 11, отрицательная выходная клемма 8. Зажигание светодиода 11 при подключении АБ или РЭ к выходным клеммам 7, 8 и до подключения устройства к источнику переменного тока свидетельствует о нецелесообразности заряда АБ или РЭ.

Формула изобретения

Устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее три конденсатора, два диода, первый конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой, а другим выводом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, второй соединен анодом с отрицательной выходной и второй входной клеммами устройства, второй конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой устройства, а другим выводом с анодом первого диода и катодом второго диода, отличающееся тем, что дополнительно содержит два светодиода, резистор, первый светодиод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с третьим конденсатором и первой входной клеммой, второй светодиод соединен катодом с отрицательной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с резистором и положительной входной клеммой.

Городская молодежная научно-практическая конференция

«НАУЧНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ГОРОДА - ХХ I ВЕКУ»

СЕКЦИЯ «Электротехника, электромеханика и промышленная автоматика»

Мязитов Ришат,

Учащиеся 10 класса

общеобразовательного учреждения

Средней общеобразовательной

Школы № 22 г. Сызрани

Научный руководитель: Антипова Наталья Юрьевна

Учитель физики ОУ СОШ № 22

Консультант: Антипова Наталья Юрьевна

Учитель физики ОУ СОШ № 22

Сызрань 2010 г.

Введение_______________________________________________________________ 3

Материалы и методы исследования_________________________________________ 4

Регенерация гальванических элементов _____________________________________ 5

Диагностика элементов __________________________________________________ 5

Зарядное устройство для батареи «Крона» ___________________________________ 5

Результаты исследования _________________________________________________ 7

Заключение _____________________________________________________________ 8

Приложения ____________________________________________________________ 9

Используемая литература _________________________________________________ 12

Введение

Вопрос повторного использования гальванических элементов питания марганцево-цинковой (МЦ) системы издавна волновал любителей электроники. Идея восстановления разряженных гальванических элементов не нова. На протяжении многих лет применялись самые разнообразные способы “оживления” элементов: шприцевание водой, кипячение, деформация стакана, зарядка различными токами. В отдельных случаях наблюдался всплеск электродвижущей силы (ЭДС) с последующим ее быстрым угасанием. Ожидаемой емкости элементы не набирали, а порою, они текли и даже взрывались.

В настоящее время проблема, связанная с разрядкой гальванических элементов, очень актуальна, потому что во многих приборах, которые нас окружают, они используются. Например: пульты дистанционного управления, детские электронные игрушки, всевозможные средства коммуникации и связи (мобильные телефоны, рации и т.д.), часы, переносные аудиоплееры и т.д. Также, в связи с мировым финансовым кризисом, можно легко сэкономить на батарейках путем восстановления работоспособности разряженных элементов путем их зарядки.

Как Вы уже поняли, мы предлагаем сконструировать зарядное устройство для батарейки типа «Крона».

Почему именно «Крона» спросите Вы. А просто потому, что они самые дорогостоящие из всех гальванических элементов, и соответственно экономия будет значительная.

При работе мы использовали информацию и схемы, представленные В.Богомоловым и Алимовым, находящиеся на ссылках:

соответственно.

В настоящие время восстанавливают гальванические элементы с помощью специальных зарядных устройств (Приложение 1). Практически установлено, что лучше других поддаются регенерации наиболее распространенные стаканчиковые марганцево-цинковые элементы и батареи, такие, как 3336Л (КБС-Л-0,5), 3336Х (КБС-Х-0,7), 373, 336(Приложение 2).

Материалы и методы исследования.

Цель исследования в нашей работе – всестороннее, достоверное изучение различных видов гальванических элементов, аккумуляторов, их применение в различных устройствах, максимальное время работы до разрядки и возможные пути восстановления этих элементов с помощью зарядных устройств. Изучив материал, мы решили своими силами сконструировать зарядное устройство и выяснить его работоспособность.

В своей работе мы использовали следующие материалы:

Понижающий трансформатор

Диодный мост

Конденсатор

Вольтметр

Соединительные провода

Для достижения цели в работе мы использовали методы эмпирического уровня: наблюдение, измерение напряжения на разряженной батарейке, сравнение измеренной величины с максимальным значением. Измерение напряжения проводили с помощью аналогового и цифрового вольтметров.

Экспериментально-теоретический метод позволил нам изучить теорию о назначении и принципах работы трансформатора, диода, конденсатора и применить теорию для практической цели – мы сконструировали зарядное устройство.

Регенерация гальванических элементов

Процесс зарядки должен проводиться при вполне определенном напряжении - 10-12 В. При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается, элементы даже после 8 ...10-часовой зарядки не набирают половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность.

Для питания малогабаритных транзисторных радиоприемников часто используют аккумуляторные батареи типа 7Д-0.1, являющиеся вторичными источниками постоянного тока. Начальное напряжение нормально заряженной батареи 7Д-0.1 около 9 В. Батарея считается разряженной, если ее напряжение снизится до 6,8-7 В.

Чтобы аккумуляторная батарея вновь стала работоспособной, ее надо зарядить. Для этого через нее в течение 12-15 ч пропускают ток, сила которого численно равна примерно десятой части ее электрической емкости. При зарядке батареи ее электроды соединяют с одноименными полюсами источника постоянного тока.

Диагностика элементов.

Перед тем, как производить регенерацию гальванических элементов, необходимо выполнить их диагностику и выяснить, какие элементы можно восстановить, а какие не пригодны к регенерации. Смысл диагностики элементов состоит в определении способности элемента “держать” определенную нагрузку, например, в виде резистора сопротивлением 10 Ом. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1В (элемент с меньшим напряжением однозначно непригоден к регенерации). Затем нагружают элемент на 1...2с. указанным резистором. Если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2В, он пригоден к регенерации. Диагностику производят с помощью вольтметра.

Зарядное устройство для батареи «Крона».

Вопрос повторного использования гальванических элементов питания марганцево-цинковой (МЦ) системы издавна волновал любителей электроники и актуален до сих пор, особенно в условиях мирового финансового кризиса, когда каждый, кто использует гальванические элементы может легко сэкономить на них путем восстановления работоспособности разряженных элементов путем заряда.

Как Вы уже поняли, в данной работе речь пойдет о изготовлении зарядного устройства для гальванических элементов, а именно для батареи «крона» напряжением 9 В. Почему именно крона задумаетесь Вы. А просто потому, что она самая дорогостоящая из всех гальванических элементов и широко используется в различных радиоприемниках, радиоуправляемых игрушках (Приложение 4).

Батарейка «Крона» (также PP3, E-Block) - типоразмер . Название происходит от марки выпускавшихся в угольно-марганцевых батареек этого типоразмера «Крона ВЦ».

Технические характеристики: размеры: 48,5 мм × 26,5 мм × 17,5 мм., н 9 ., типичная щелочной батарейки 625 .(Приложение 3).

Батарея «Крона» имеет ёмкость (по паспорту) 0,5 А·ч, реально (за счёт саморазряда при хранении) в два - три раза меньше. Внутреннее сопротивление батареи «Крона» (порядок) 34 Ома.

Конструктивное исполнение

Алимов И. Регенерация гальванических элементов.- Радио. 1972, №6

Иванов Б.С. Электронные самоделки.- М.: Просвещение, 1993

Справочник радиолюбителя-конструктора.- М.:Энергия, 1973

Сафонов О.А. Справочник школьника-радиолюбителя.- М.: Просвещение, 1970

О низкой эффективности заряда уже говорилось ранее. Однако если в силу тех или иных обстоятельств такой заряд желателен, то его надо проводить импульсами разнополярного тока. Вслед за импульсом тока заряда должен следовать меньший по амплитуде импульс разрядного тока противоположной полярности. Такой режим легко создать с помощью зарядного устройства, схема которого представлена на рисунке.

Асимметрия импульсов тока заряда/разряда достигается за счет различия номиналов резисторов, включенных последовательно с диодами, имеющими встречное включение. Разумеется, в зависимости от типа заряжаемых элементов (батарей) может варьироваться величина напряжения на вторичной обмотке трансформатора и номиналы резисторов. В среднем зарядный ток должен быть заметно меньше, чем ток разряда при эксплуатации элементов. Время заряда должно составлять не менее 15-20 часов, причем заряд должен обеспечивать энергию на 50 % большую, чем энергия разряда.

Ни в коем случае нельзя заряжать гальванические элементы, срок хранения которых истек. Это чревато ускоренным нарушением герметичности корпуса и вытеканием едкого электролита. Вообще сторонникам заряда гальванических элементов стоит прислушаться к печально известной поговорке - скупой платит дважды! Притом во второй раз куда больше, чем в первый, ибо, скорее всего, ему придется покупать заново уже не комплект элементов, а новый КПК взамен загубленного.

Дополнительные материалы:

• Портативное зарядное устройство является одним из лучших аксессуаров для мобильного телефона, на который вы можете потратить свои деньги. В этом руководстве, мы поможем вам выбрать Power Bank, который станет идеальным…
• Многие привыкли называть iPhone культовым телефоном, которому все нипочем. Идеальный экран, идеальный дизайн, идеальный корпус - этот гаджет разве что будущее не предсказывает.Однако ремонт Айфона все же порой требуется, что…
• Если у вас есть несколько устройств, таких как смартфон и планшет, может быть достаточно трудно отслеживать определенные аспекты их работы. Например уровень заряда аккумуляторов. Существуют методы, позволяющие привязать ваш Android…
• Повербанки становятся популярными, поскольку наши гаджеты становятся более умными и универсальными инструментами в повседневной жизни. Созданные специально для различных типов коммуникаций, таких как звонки, СМС, электронные письма и другие задачи,…
• Вы потратили приличную сумму денег на смарт-часы, а затем столкнулись с проблемой быстрого разряда батареи на устройстве? Это проблема, с которой сталкиваются многие из нас с этими гаджетами. Мы все…

Вопрос повторного использования гальванических элементов питания марганцево-цинковой (МЦ) системы издавна волновал любителей электроники. На протяжении многих лет применялись самые разнообразные способы “оживления”элементов: шприцевание водой, кипячение, деформация стакана, зарядка различными токами. В отдельных случаях наблюдался всплеск ЭДС с последующим ее быстрым угасанием. Ожидаемой емкости элементы не набирали, а порою, они текли и даже взрывались.

Но информация о работах в этой области постоянно появлялась в технической литературе. В потоке информации более двух десятилетий назад промелькнуло сообщение о способе регенерации (восстановления) элементов, предложенном инженером И. Алимовым. Но, к сожалению, этот способ не удостоился внимания массового читателя, поскольку не содержал сведений о рациональных токовых режимах. По этой же причине появившиеся в продаже зарядные устройства были малоэффективными, а порою просто неработоспособными.

Воспользовавшись идеей и предложенной И. Алимовым схемой, автору этих строк удалось определить оптимальные токовые режимы регенерации, исследовать и разработать различные диагностические устройства. И регенерация стала возможной для большинства элементов. Они порою обретали емкость, несколько превосходящую первоначальную.

Разработанные диагностические устройства, о некоторых из которых пойдет рассказ позже, позволяют определить пригодность или непригодность элементов к регенерации независимо от величины ЭДС элемента. И восстанавливать нужно именно элементы, а не батареи из них. Поскольку даже один из последовательно соединенных элементов батареи, пришедший в негодность (разряженный ниже допустимого уровня) делает невозможным восстановление батареи. По этой же причине не следует заряжать цепочку элементов в последовательном соединении, поскольку наихудший элемент исказит и ограничит токовый режим настолько, что регенерация окажется или весьма затяжной или ее вообще не будет.

Что касается процесса зарядки, он должен проводиться асимметричным током при вполне определенном напряжении - 2,4 ... 2,45В. При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается, элементы даже после 8 ...10-часовой зарядки не набирают половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность. По этим причинам становится очевидным применение соединительных проводов между трансформатором и зарядными цепями возможно большего сечения. Таковы вкратце отправные моменты, которые следует учитывать при разработке и изготовлении зарядных устройств.

А теперь о диагностике элементов. Смысл ее состоит в определении способности элемента “держать” определенную нагрузку, например, в виде резистора сопротивлением 10 Ом. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1В (элемент с меньшим напряжением однозначно непригоден к регенерации). Затем нагружают элемент на 1...2с. указанным резистором. Если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2В, он пригоден к регенерации.

Если нет вольтметра, диагностическое устройство можно изготовить по схеме, приведенной на рис. 1. В нем индикатором служит светодиод HL1, включенный в коллекторную цепь транзистора VT1 - на нем собран электронный ключ. На вход транзисторного каскада подают (с помощью щупов ХР1 и ХР2) напряжение с проверяемого гальванического элемента.

При допустимом остаточном напряжении элемента светодиод ярко вспыхнет. Когда будет нажата (кратковременно!) кнопка SB1, яркость светодиода должна упасть незначительно, что будет свидетельствовать о пригодности элемента к регенерации. Если же светодиод не вспыхнет при подключении элемента к устройству или погаснет при нажатии кнопки, такой элемент для регенерации не годится.

Рис.2.

Резисторы диагностического устройства - МЛТ-0,125, транзистор - любой из серии КТ315, источник питания - элемент 332 либо 316. Все детали устройства можно смонтировать в небольшом корпусе (рис. 2), расположив снаружи источник питания, самодельный кнопочный выключатель и площадку - щуп ХР1 из медной пластины. Из корпуса выводят многожильный монтажный провод в изоляции с наконечником - щупом ХР2.

Проверяя элемент, его ставят плюсовым выводом на площадку и касаются щупом ХР2 минусового вывода. Резистор R2 подбирают такого сопротивления, чтобы светодиод при напряжении 1,2В и выше светился ярко, при снижении напряжения до 1В его яркость падала, а при меньшем напряжении свечение исчезало.

Рис.3.

При разработке постоянно действующего зарядного устройства узел диагностики можно совместить, например, с блоком питания (рис. 3). Правда, питаться узел диагностики будет переменным напряжением, снимаемым со вторичной обмотки понижающего трансформатора Т1. Но светодиод HL1 в данном случае играет роль полупроводникового выпрямительного диода, обеспечивающего однополупериодное напряжение для работы транзисторного каскада.

Для ограничения яркости светодиода в эмиттерную цепь транзистора включен резистор R4 небольшого сопротивления. Во время диагностики щуп ХР2 должен соединяться с плюсовым выводом элемента, а ХРЗ - с минусовым. В разъем XS1 вставляют вилку блока регенерации, с которым познакомимся позже.

Самая ответственная деталь блока питания - трансформатор - ведь напряжение на его вторичной обмотке должно быть строго в пределах 2,4 ... 2,45В независимо от количества подключенных к ней в качестве нагрузки регенерируемых элементов. Готового трансформатора с таким выходным напряжением найти не удастся, поэтому один из вариантов - приспособить имеющийся подходящий трансформатор мощностью не менее 3 Вт, намотав на нем дополнительную вторичную обмотку на нужное напряжение. Провод должен быть марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,8 ...1 мм.

Для этих целей подойдут унифицированные выходные трансформаторы кадровой развертки телевизоров (ТВК), у которых достаточно смотать имеющуюся вторичную обмотку и намотать тем же проводом новую. К примеру, для трансформатора ТВК-70, вторичная обмотка которого содержит 190 витков, нужно намотать в два провода 55 витков.

Если есть трансформатор ТВК-70 или ТВК-110 с 146 витками во вторичной обмотке, вместо нее достаточно намотать тоже в два провода 33 витка. У ТВК-110А сматывают все 210 витков вторичной обмотки и размещают вместо нее 37 витков провода диаметром 0,8 мм. Подойдет и ТВК от старых ламповых телевизоров, например - “Темп - 6М” или “Темп-7М” и т.д., содержащий 168 витков вторичной обмотки. Вместо нее укладывают в два провода (в крайнем случае, можно и в один) 33 витка.

Если же вариант с готовым трансформатором неприемлем, придется изготовить трансформатор самим. Для этого нужно из имеющейся трансформаторной стали (типов Ш, УШ, ШЛ и т. д.) набрать магнитопровод сечением сердечника около 4 см 2 и намотать на магнитопровод обмотки трансформатора, предварительно рассчитав их число витков. Многие годы автор пользуется простейшими эмпирическими формулами, обеспечивающими тем не менее сравнительно высокую точность расчета. Так, число витков первичной (сетевой) обмотки определяют по формуле:

W 1 = K*Uc/S, где:

• W 1 - число витков первичной обмотки;
• К - коэффициент, учитывающий качество стали и КПД трансформатора;
• Uc - напряжение сети, 220В;
• S - сечение магнитопровода, см 2 .

Коэффициент К для витой стали берут равным 35, для стали УШ - 40, для остальной стали - 50.

Число витков вторичной обмотки (W2) определяют по формуле:

W 2 = W 1 *2,4/Uc.

Если при расчете вторичной обмотки получится нецелое число витков, его округляют до большего целого числа и пересчитывают по этому значению число витков первичной обмотки.

Диаметр провода обмоток зависит от протекающего по ним тока. Определить ток нетрудно делением мощности трансформатора на напряжение обмотки. А уже по таблицам справочников для заданного тока определяют диаметр провода. К примеру, для трансформатора мощностью 6 Вт первичную обмотку нужно намотать проводом диаметром 0,14 ... 0,2 мм, а вторичную - 1...1,2 мм.

Рис.4.

Трансформатор монтируют на шасси из изоляционного материала, которое сверху прикрывают крышкой (рис. 4) из такого же материала. На стенке шасси делают прорези, за которыми внутри шасси укрепляют гнезда разъема XS1 из пружинящего материала (латунь, бронза). Как и в предыдущей конструкции, на верхней панели крышки размещают детали диагностического устройства.

Рис.5.

К блоку питания подключают блок регенерации (рис. 5), рассчитанный на одновременную установку шести гальванических элементов. Каждый из ни оказывается соединенным с источником переменного напряжения через цепочку из параллельно соединенных диода и конденсатора. Причем, в один полупериод переменного напряжения “работают” диоды первой тройки элементов, в другой полупериод - диоды второй тройки. Такая мера позволила добиться равномерной нагрузки трансформатора в оба полупериода напряжения.

Поскольку ток через диод протекает лишь в один полупериод, а через конденсатор - в оба, получается “фигурная” форма зарядного тока. В результате происходит “встряхивание” ионного движения в элементе, что благоприятно сказывается на процессе регенерации (это утверждается авторским свидетельством И. Алимова). Для визуального контроля работы блока регенерации в нем установлен светодиод HL2.

Рис.6.

Конструкция блока регенерации показана на рис. 6. На шасси размерами 205 х 105 х 15 мм укреплены пружинящие контакты на расстоянии 30 мм друг от друга. Напротив контактов на уголке из изоляционного материала расположены две металлические планки (желательно медные), выполняющие также роль контактов.

Расстояние между планками и пружинящими контактами должно быть таким, чтобы между ними входил элемент 373 и надежно удерживался. Для установки же элементов 316, 332, 343 следует изготовить вставки с переходными пружинами, которые обеспечат соединение элемента с контактами блока регенерации. На боковой стенке шасси размещены планки из фольгированного стеклотекстолита (либо просто медные полоски) - вилки разъема ХР4. На верхней панели шасси расположен светодиод HL2.

Как было сказано выше, прежде чем начать регенерацию элементов, их нужно проверить на диагностическом устройстве. Из нескольких отобранных для регенерации элементов желательно заметить наиболее разряженный, чтобы в дальнейшем следить за его восстановлением. Продолжительность регенерации 4 ... 6, а иногда и 8 ч.

Периодически тот или иной элемент можно вынимать из блока регенерации и проверять на диагностическом устройстве. Еще лучше следить с помощью вольтметра за напряжением на заряжаемых элементах. Как только оно достигнет 1,8...1,9В, регенерацию прекращают, иначе элемент может перезарядиться и выйти из строя. Аналогично поступают и в случае нагрева какого-либо элемента.

И последнее. Не пытайтесь заряжать элементы, “забракованные” диагностическим устройством. Помните, что полуразряженные элементы, особенно долго хранившиеся в таком состоянии, как правило, теряют способность к регенерации в результате сложных химических процессов, происходящих в электролите и на электродах элементов. Деформация стаканов, подтеки на них также свидетельствуют о невозможности восстановления элементов.

Лучше всего восстанавливаются элементы, работавшие в детских игрушках, если ставить их на регенерацию сразу же после разрядки. Причем такие элементы, особенно с цинковыми стаканами, допускают многоразовую регенерацию, несколько хуже ведут себя современные элементы в металлическом корпусе. В любом случае главное - не допускать глубокой разрядки элемента и вовремя поставить его на регенерацию.

Проблема повторного использования гальванических элементов питания давно волнует любителей электроники. В технической литературе неоднократно публиковались различные методы "оживления" элементов, но, как правило, они помогали только один раз, да и ожидаемой емкости не давали.

В результате экспериментов удалось определить оптимальные токовые режимы регенерации и разработать зарядные устройства, пригодные для большинства элементов. При этом они обретали первоначальную емкость, а иногда и несколько превосходящую ее.

Восстанавливать нужно элементы, а не батареи из них, поскольку даже один из последовательно соединенных элементов батареи, пришедший в негодность (разряженный ниже допустимого уровня) делает невозможным восстановление батареи.

Что касается процесса зарядки, то она должна проводиться асимметричным током с напряжением 2,4...2,45 В . При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается и элементы после 8...10 часов не набирают и половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность.

Перед началом зарядки элемента необходимо провести его диагностику, смысл которой состоит в определении способности элемента выдерживать определенную нагрузку. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1 В . (Элемент с меньшим напряжением непригоден к регенерации.) Затем нагружают элемент на 1...2 секунды резистором 10 Ом , и, если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2 В , он пригоден к регенерации.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Электрическая схема зарядного устройства, приведенная на рис. 1 (предложил Б. И. Богомолов), рассчитана на зарядку одновременно шести элементов (G1...G6 типа 373, 316, 332, 343 и других аналогичных им).

Рис. 1. Электрическая схема зарядного устройства асимметричным током.

Самой ответственной деталью схемы является трансформатор Т1 , так как напряжение во вторичной обмотке у него должно быть строго в пределах 2,4...2,45 В независимо от количества подключенных к нему в качестве нагрузки регенерируемых элементов.

Если готового трансформатора с таким выходным напряжением найти не удастся, то можно приспособить уже имеющийся трансформатор мощностью не менее 3 Вт , намотав на нем дополнительно вторичную обмотку на нужное напряжение проводом марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,8.,.1,2 мм . Соединительные провода между трансформатором и зарядными цепями должны быть возможно большего сечения.

Продолжительность регенерации 4...5 , а иногда и 8 часов . Периодически тот или иной элемент надо вынимать из блока и проверять его по методике, приведенной выше для диагностики элементов, а можно следить с помощью вольтметра за напряжением на заряжаемых элементах и, как только оно достигнет 1,8...1,9 В , регенерацию прекратить, иначе элемент может перезарядиться и выйти из строя. Аналогично поступают в случае нагрева какого-либо элемента.

Лучше всего восстанавливаются элементы, работающие в детских игрушках, если ставить их на регенерацию сразу же после разряда. Причем такие элементы, особенно с цинковыми стаканами, допускают многоразовую регенерацию. Несколько хуже ведут себя современные элементы в металлическом корпусе.

В любом случае, главное для регенерации не допускать глубокого разряда элемента и вовремя ставить его на подзарядку, так что не спешите выбрасывать отработанные гальванические элементы.

Вторая схема (рис. 2 ) использует тот же принцип подзарядки элементов пульсирующим ассимметричным электрическим током. Она предложена С. Глазовым и проще в изготовлении, так как позволяет использовать любой трансформатор с обмоткой, имеющей напряжение 6,3 В . Лампа накаливания HL1 (6,3 В; 0,22 А) выполняет не только сигнальные функции, но и ограничивает зарядный ток элемента, а также предохраняет трансформатор в случае коротких замыканий в цепи зарядки.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Рис. 2. Электрическая схема зарядного устройства пульсирующим ассимметричным электрическим током.

Стабилитрон VD1 типа КС119А ограничивает напряжение заряда элемента. Он может быть заменен набором из последовательно включенных диодов - двух кремниевых и одного германиевого - с допустимым током не менее 100 мА . Диоды VD2 и VD3 — любые кремниевые с тем же допустимым средним током, например КД102А, КД212А .

Емкость конденсатора С1 — от 3 до 5 мкФ на рабочее напряжение не менее 16В . Цепь из переключателя SA1 и контрольных гнезд Х1, Х2 для подключения вольтметра. Резистор R1 — 10 Ом и кнопка SB1 служат для диагностики элемента G1 и контроля его состояния до и после регенерации.

Нормальному состоянию соответствует напряжение не менее 1,4 В и его уменьшение при подключении нагрузки не более чем на 0,2 В .

О степени заряженности элемента можно также судить по яркости свечения лампы HL1 . До подключения элемента она светится примерно в полнакала. При подключении разряженного элемента яркость свечения заметно увеличивается, а в конце цикла зарядки подключение и отключение элемента почти не вызывает изменения яркости.

При подзарядке элементов типа СЦ-30, СЦ-21 и других (для наручных часов) необходимо последовательно с элементом включать резистор на 300...500 Ом . Элементы батареи типа 336 и других заряжаются поочередно. Для доступа к каждому из них нужно вскрыть картонное донышко батареи.

Рис. 3. Электрическая схема зарядного устройства для регенерации элементов питания.

Если требуется восстановить заряд только у элементов питания серии СЦ , схему для регенерации можно упростить, исключив трансформатор (рис. 3 ).

Работает схема аналогично вышеприведенным. Зарядный ток (I зар ) элемента G1 протекает через элементы VD1, R1 в момент положительной полуволны сетевого напряжения. Величина I зар зависит от величины R1 . В момент отрицательной полуволны диод VD1 закрыт и разряд идет по цепи VD2 , R2 . Соотношение I зар и I разр выбрано 10:1 . У каждого типа элемента серии СЦ своя емкость, но известно, что величина зарядного тока должна составлять примерно десятую часть от электрической емкости элемента питания. Например, для СЦ-21 — емкость 38 мА-ч (Iзар=3,8 мА, Iразр=0,38 мА) , для СЦ-59 — емкость 30 мА-ч (Iзар=3 мА, Iразр=0,3 мА) . На схеме указаны номиналы резисторов для регенерации элементов СЦ-59 и СЦ-21 , а для других типов их легко определить, воспользовавшись соотношениями: R1=220/2·lзap, R2=0,1·R1 .

Установленный в схеме стабилитрон VD3 в работе зарядного устройства участия не принимает, но выполняет функцию защитного устройства от поражения электрическим током — при отключенном элементе G1 на контактах Х2, ХЗ напряжение не сможет возрасти больше, чем уровень стабилизации. Стабилитрон КС175 подойдет с любой последней буквой в обозначении или же может быть заменен двумя стабилитронами типа Д814А , включенными последовательно навстречу друг другу ("плюс" к "плюсу"). В качестве диодов VD1, VD2 подойдут любые с рабочим обратным напряжением не менее 400 В .

Рис. 4. Электрическая схема устройства для регенерации элементов питания СЦ

Время регенерации элементов составляет 6...10 часов . Сразу после регенерации напряжение на элементе будет немного превышать паспортную величину, но через несколько часов установится номинальное — 1,5 В .

Восстанавливать таким образом элементы СЦ удается три-четыре раза, если их ставить вовремя на подзарядку, не допуская полного разряда (ниже 1В ).

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Аналогичный принцип работы имеет схема, показанная на рис. 4 . Она в особых пояснениях не нуждается.