Статьи

 Разработка NiMH-аккумуляторов началась в 1970-е годы и была попыткой устранения недостатков никель-кадмиевых аккумуляторов. Процесс разработки в итоге был приостановлен из за того, что, применяемые в то время металлогидридные соединения были нестабильны, и требуемые характеристики не были достигнуты.

Купить здесь

Металлогидридные соединения, достаточно устойчивые для применения в аккумуляторах, были разработаны в 1980 году. Начиная с конца 1980-х годов NiMH-аккумуляторы постоянно совершенствовались, главным образом по плотности запасаемой энергии. Их разработчики отмечали, что для NiMH-технологий имеется потенциальная возможность достижения ещё более высоких плотностей энергии.

► В современном NiMH аккумуляторе анодом является водородный металлогидридный электрод, электролитом — гидроксид калия, катодом — оксид никеля.

Существует особый вид никель-металлогидридных аккумуляторов с низким саморазрядом - LSD NiMH. Этот тип аккумуляторов имеет пониженный саморазряд, а значит обладает более длительным сроком хранения по сравнению с базовой версией. Такие аккумуляторы продаются как «готовые к использованию» или «предварительно заряженные» и позиционируются как замена щелочным батарейкам.

При использовании NiMH-аккумуляторов далеко не всегда следует гнаться за большой ёмкостью. Чем больше ёмкость аккумулятора, тем выше его ток саморазряда. С практической точки зрения аккумуляторы высокой ёмкости (от 1500мАч) есть смысл использовать в устройствах с высоким потреблением энергии в течение короткого времени и без предварительного хранения. Например, в радиоуправляемых моделях, в фотоаппаратах и других устройствах, в которых заряд будет выработан за относительно короткий срок.

Аккумуляторы же низкой ёмкости (менее 1000-1500 мАч) скорее подойдут, когда использование заряда начинается не сразу после зарядки, а по прошествии значительного времени, для периодического использования, для длительного использования в устройстве с умеренным энергопотреблением.

Достоинства:

• Низкая токсичночть

• Меньший «эффект памяти» и бльшая ёмкость (по сравнению с Ni-Cd Никель-кадмиевыми аккумуляторами)

• Хорошая работоспособность при низкой температуре

Недостатки:

• Величина саморазряда примерно в 1.5 раза выше по сравнению с Никель-кадмиевыми аккумуляторами

• После 200-300 циклов разряда-заряда рабочая ёмкость никель-металлогидридных аккумуляторов несколько снижается

• Батареи никель-металлогидридных аккумуляторов имеют ограниченный срок службы.

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — самый популярный тип аккумуляторов. Он применяется в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили.

Купить здесь

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделённых пористым сепаратором, пропитанным электролитом. Пакет электродов помещён в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъёмникам. Корпус иногда оснащают предохранительным клапаном, сбрасывающим внутреннее давление при аварийных ситуациях или нарушениях условий эксплуатации.

В зависимости от химического состава и устройства, литий-ионные разделяются на типы, сильно отличающиеся потребительскими качествами:

1. Литий-кобальтовые (NCR)

Они имеют самую высокую ёмкость, но при этом у них весьма ограниченный ресурс. Рабочий диапазон напряжений от 3 до 4,2 В.Литий-кобальтовые аккумуляторы взрывоопасны и могут воспламеняться при перегреве или вследствие глубокого разряда. По этим причинам они обычно снабжаются защитной платой. Напряжение разряда не ниже 3 В. Взрывоопасны и крайне токсичны при воспламенении.

2. Литий-марганцевые (IMR или INR)

Более долговечны, чем кобальтовые, допустима зарядка большим током. Рабочий диапазон напряжений от 2,5 до 4,2 В. Достаточно безопасны в использовании, не взрываются и не воспламеняются. Имеют низкий саморазряд.

3. Железофосфатные аккумуляторы (LiFe, LFP, IFR)

Самое последнее поколение с наибольшим ресурсом. Рабочий диапазон напряжений от 2 до 3,65 В, номинальное напряжение 3,2 В. Имеют очень низкий саморазряд, стойки к низким температурам, зарядка возможна при температуре до −30 °C. Допустима зарядка большим током с сохранением безопасности. При самых тяжёлых условиях эксплуатации не выделяют газ, не взрываются и не возгораются.

4. Литий-титанатные аккумуляторы

Наивысшая долговечность и широкий температурный интервал работы. Рабочий диапазон напряжений от 1,6 до 2,7 В, номинальное напряжение 2,3 В. Ресурс более 15000 циклов «заряд-разряд». Температурный диапазон от −30 °C до +60 °C.

В корпус аккумулятора, в некоторых случаях, может быть встроен контроллер, который управляет зарядкой и защищает аккумулятор от перезаряда, переразряда, короткого замыкания. Тем не менее, не все производители снабжают аккумуляторы такими контроллерами. Они могут делать это ради снижения себестоимости производства, снижения массы аккумулятора, а также, при производстве аккумуляторов для устройств, имеющих собственный контроллер.

Преимущества:

• Практически отсутствует «эффект памяти»: аккумулятор можно дозаряжать по мере необходимости.

• Высокая ёмкость.

• Высокая токоотдача.

• Относительно небольшая масса.

• Низкий уровень саморазряда.

• Возможность быстрого заряда Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов

Недостатки:

• Высокая стоимость.

• При работе в условиях отрицательных температур происходит потеря емкости.

• Огнеопасны.

• Теряют работоспособность при перезаряде.

Вы можете ознакомиться с нашим ассортиментом аккумуляторов, а так же заказать их онлайн на сайте radioprofile.ru

 В данной статье разберем типы и устройство современных аккумуляторов.

Аккумуляторы являются устройствами, предназначенными для накопления и хранения электроэнергии. В отличии от батареек, химические процессы, лежащие в основе работы аккумуляторов, обратимы. Это обеспечивает возможность многократного заряда и разряда.

Принцип работы аккумуляторов основан на электрохимических реакциях происходящих между катодом, анодом и электролитом. В зависимости от материала электродов и состава электролита выделяют несколько основных групп:

• Свинцово-кислотные

• Никель-кадмиевые

• Никель-металлогидридные

• Литий-ионные

 1. Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты. Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции.

Купить здесь

Чаще всего свинцово-кислотные аккумуляторы применяются в составе аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 4, 6 и 12 В, реже с другим напряжением - кратным 2. Выпускаются варианты обслуживаемых (заливание электролита, дистиллированной воды, контроль плотности электролита, его замена) и не обслуживаемых в герметичном корпусе (исключается проливание электролита при изменений положения, переворачиваний) аккумуляторных батарей.

► Данный тип аккумуляторов используется в источниках бесперебойного питания, электросамокатах, гироскутерах, в качестве стартерных в автомобилях.

 2. Никель - кадмиевые аккумуляторы относятся к группе щелочных. Применяются они главным образом там, где необходима отдача больших токов, например на электрокарах (как тяговые), трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах. Широко применяются в авиации в качестве бортовых аккумуляторных батарей самолётов и вертолётов. Используются как источники питания для автономных шуруповёртов и дрелей, однако здесь намечается тенденция к вытеснению их высокотоковыми батареями различных литиевых систем. Ni-Cd аккумулятор имеет малое внутреннее сопротивление, поэтому выдает стабильную мощность и не перегревается.

Купить здесь

Несмотря на развитие других видов аккумуляторов и ужесточение экологических требований, никель-кадмиевые аккумуляторы остаются основным выбором для высоконадёжных устройств, потребляющих большую мощность, например фонарей для дайвинга.

► Длительный срок хранения, высокая морозостойкость, малый удельный вес и большая надёжность обуславливают широкое применение никель-кадмиевых аккумуляторов в военной технике, авиации и портативной радиосвязи.

Достоинства:

• Быстрая зарядка;

• Отдача большой мощности без перегрева;

• Ёмкость и рабочие параметры сохраняются при экстремальных температурах;

• Могут обеспечить до 1000 циклов заряда и разряда.;

• Большой срок хранения при выполнении рекомендаций.

Минусы:

• Высокий уровень саморазряда – до 10% от своей ёмкости в первые сутки после полного заряда;

• Ежемесячная потеря до 10% уровня заряда при хранении;

• Обладают эффектом памяти емкости, необходимо разряжать полностью перед зарядкой;

• Необходимо применять технологию восстановления после длительного хранения;

• Высокая токсичность кадмия и связанные с этим сложности утилизации.

Особенности никель-металлогидридных и литий-ионных рассмотрим в следующей статье.

Вы можете ознакомиться с нашим ассортиментом аккумуляторов, а так же заказать их онлайн на сайте radioprofile.ru

 Продолжим знакомство с популярными типами батареек.

В этот раз рассмотрим еще три вида элементов питания.

Четвёртый тип— оксид -серебряный.

В качестве катода используется цинк, а анодом является оксид серебра. Реакция с выделением электрического тока протекает при помощи щелочного электролита — гидроксида калия или натрия. Международная маркировка серебряной батарейки — SR. Используются они в тех же сферах, что и ртутные, и по достоинствам и недостаткам практически им аналогичны.

Оксид – серебряные часовые батарейки бывают двух видов.

• В первом виде в качестве электролита используется раствор гидрооксида натрия – NaOH. Такие батарейки используются в часах с малым энергопотреблением, например в часах, которые только показывают время и не имеют расширенного функционала. У элементов этой группы долгий срок хранения и малая вероятность протечки электролита.

• Во втором виде используют раствор гидрооксида калия – KOH, благодаря высокой электропроводимости которого, батарейки этой группы используются в часах с дополнительными функциями, такими как подсветка, будильник, секундомер и т.п..

Необходимо правильно подбирать батарейку под конкретные часы: батарейка второй группы будет работать меньше в простых часах, а функциональные часы с батарейкой первой группы, в большинстве случаев, даже не включатся.

►Достоинства: Высокая ёмкость, пологая кривая разряда, одинаково хорошо работают и при высоких и при низких температурах, огромный срок хранения.

►Недостатки: Высокая цена.

Пятый тип — воздушно-цинковый.

В качестве анода используется — воздушный (газовый) электрод, в качестве катода - цинк, электролитом служит водный раствор гидроксида калия (либо растворы хлорида цинка). Одна из особенностей воздушно-цинкового элемента — относительно большой саморазряд. Однако воздушно-цинковый элемент не разряжается, пока катод не наполнится воздухом. Поэтому при хранении вентиляционное отверстие элементов закрывается герметизирующей наклейкой. На полную мощность элемент выходит приблизительно через минуту после удаления наклейки.

Данный вид батареек применяется в слуховых аппаратах.

► Достоинства: Высокая удельная энергоёмкость, безопасны для здоровья и окружающей среды.

► Недостатки: Короткий срок эксплуатации, связанный с высыханием электролита; большая толщина; во время хранения батарейка должна быть заклеена специальной пломбой, повреждение которой делает батарейку непригодной к использованию.

Шестой тип — ртутный.

Отдельно следует упомянуть и ртутные элементы питания, которые в настоящее время практически не эксплуатируются ввиду крайней токсичности. В большинстве приборов их сегодня заменяют серебряные аналоги.

► Достоинства: постоянство напряжения и высокая энергоёмкость и энергоплотность.

► Недостатки: высокая цена, токсичность ртути при нарушении герметичности.

Мы рассмотрели основные типы батареек, которые используются в настоящее время, поговорили об их преимуществах и недостатках.

Вы можете ознакомиться с нашим ассортиментом элементов питания, а так же заказать их онлайн на нашем сайте radioprofile.ru

 Для работы мелкой бытовой техники, гаджетов, игрушек и пультов в качестве источников питания чаще всего используются батарейки. В этой серии статей мы рассмотрим их особенности: типы, размеры, состав и области применения.

Принцип действия батареек не зависит от типа или размера. Они состоят из корпуса, двух электродов и электролита. При включении батарейки в сеть, в электрохимические реакции создают разность потенциалов между положительно заряженным анодом и отрицательно заряженным катодом. Иными словами, создается напряжение между полюсами батарейки.

Тип батарейки определяется материалами электродов и видом электролита.

Рассмотрим самые популярные на данный момент типы батареек.

Для начала поговорим о трех самых распространенных типах.

Первый тип - солевой.

Купить здесь

В нём катодом является диоксид марганца в смеси с графитом, электролитом — соль хлорид аммония, анодом — металлический цинк.

► Этот вид является самым распространенным и дешевым, и это - главное достоинство данных батареек.

► К недостаткам можно отнести малый срок хранения, высокую (до 40%) степень саморазряда, нестабильную работу при низких температурах и малую ёмкость.

Используются, как правило, в устройствах с небольшим потреблением энергии, например, в пультах, настенных часах.

Второй тип - щелочной или алкалиновый.

Купить здесь

Основные отличия щелочной батарейки от солевой — это состав электролита, в качестве которого используется щелочь, а также анод в виде порошка, что увеличивает ток, отдаваемый этим элементом питания. У стандартных элементов питания с щелочным электролитом катод состоит из цинка, а материалом анода может быть двуокись марганца, оксид серебра, кислород или метагидроксид никеля.

► Достоинства относительно солевых аналогов: ёмкость в 2 - 10 раз больше, срок хранения в 2-3 раза больше, малая степень саморазряда (около 10% к первому году хранения), устойчивость к перепадам температуры.

► Недостатками являются большая масса и высокая цена.

Используются в энергозатратных устройствах: игрушки, брелки автосигнализаций, фонари, фотоаппараты.

Третий тип - литиевый.

Купить здесь

В нём качестве анода используется литий или его соединения. Катод и электролит литиевого элемента могут быть разных видов, поэтому термин «литиевый элемент питания» объединяет группу батареек с одинаковым материалом анода.

В зависимости от выбранного типоразмера и используемых химических материалов, литиевый элемент питания может производить напряжение 1,5 В (совместим с щелочными и солевыми элементами) или 3 В. Литиевые элементы питания широко распространены в современной портативной электронной технике.

► Достоинства литиевых элементов:

• Возможность выполнения особо плоских элементов толщиной 1-1,5 мм;

• Возможность получения различных рабочих напряжений 1,5 - 3,5 вольт ;

• Минимальные токи саморазряда и высокая степень герметичности, что обеспечивает огромные сроки хранения;

• Возможность хранения и работы в широком диапазоне температур.

► Недостатки: Высокая стоимость, представляют большую опасность при разгерметизации из за высокой химической активности лития.

Диапазон применения литиевых элементов практически аналогичен применению щелочных элементов — это большое количество различных устройств, таких как часы или фотокамера, а также плоские и компактные приборы.

 Для удобного запуска сплит-систем используют ПДУ. Если в процессе эксплуатации он поломался или потерялся, возникает потребность в покупке нового пульта. Однако не всегда удаётся найти ПДУ для конкретной модели кондиционера.

В таких случаях решением проблемы становится покупка универсального пульта управления.

Как настроить ПДУ:

Ручной режим:
- Вставляем батарейки, после чего на пульте должна загореться лампочка индикатора или дисплей.
- Находим в инструкции код, соответствующий модели сплит-оборудования.
- На ПДУ нажимаем кнопку Select.
- Вводим код, соответствующий модели кондиционера.
- Для подтверждения действия нажимаем кнопу ОК.
- Далее происходит соединение с климатическим прибором, после чего пользователь может проверить работоспособность ПДУ, задав определенный рабочий режим сплит-оборудованию.

Автоматический режим:
- Вставляем батарейки, после чего на пульте должна загореться лампочка индикатора или дисплей.
- Направляем пульт на сплит-систему, нажимаем кнопку Select, удерживая 5 секунд. Идёт автоматическая подборка кода. Как только произойдёт совпадение вы услышите звуковой сигнал от вашего устройства и сплит-оборудование включится.
- После необходимо нажать на любую кнопку на пульте, процесс сканирования кодов будет остановлен, после чего пользователь может проверить работоспособность ПДУ, задав определенный рабочий режим сплит-оборудованию.

Приобрести пульт можно на нашем сайте «ПДУ для кондиционеров» или в розничном магазине «Радиопрофиль» г. Волгодонск , ул. Ленина 45.

Давайте теперь поговорим о том, какие есть разновидности Arduino.

Проект Arduino является открытым - документации, чертежи, прошивки имеются на официальном сайте и доступны всем желающим. Это значит, про наличии желания, умения, материалов и средств, ЛЮБОЙ может собрать себе эту плату. Более того, производитель может свободно вносить свои изменения в исходную схему. Тем не менее, официальный разработчик не разрешает сторонним производителям использовать название "Arduino" без разрешения. Поэтому платы, выпущенные по открытой лицензии чаще всего имеют либо наименования вида "***Duino", либо свои названия.

Оригинальные платы производят в Италии. Основные модели (форм-факторы) - "Arduino UNO", "Arduino MEGA", "Arduino NANO". Так же стоит отметить платы "Arduino MINI", "Arduino MICRO», "Arduino LEONARDO», "Arduino M0», но они не будут рассмотрены в данной статье.

Arduino UNO

UNO - это наиболее популярная и распространенная модель. Обычно, когда речь заходит об Arduino, имеется в виду именно эта плата.

Ядром UNO является микроконтроллер ATmega 328p.

Основные характеристики:

• Тактовая частота 16 МГц.
• Память 32 Кбайт, 2 из которых используются системой.
• 6 аналоговых контактов.
• 14 цифровых контактов, 6 из которых поддерживают широтно-импульсную модуляцию (говоря проще - эмулируют аналоговый сигнал).
• Входное напряжение - 7-12 В.
• Рабочее напряжение - 5 В.

Как уже было сказано, Arduino - открытый проект. Изготавливать платы может любой производитель, имеющий для этого все необходимое. При этом, качество сборки может быть различным в зависимости от того, ответственно ли подходит к работе конкретный издатель. Зачастую, платы-клоны ничуть не уступают по качеству оригинальным итальянским продуктам.

Вот так выглядит официальная итальянская Arduino UNO:


Arduino UNO. 

А вот примеры плат сторонних производителей:

Аналог Arduino UNO от компании Robot Dynamics. В этой модификации плата оснащена разъемом microUSB, который намного практичнее стандартного USB-B

Безымянный аналог Arduino UNO.

Arduino MEGA

MEGA - заметно возросшая по габаритам и функционалу (по сравнению с UNO) плата. И, хотя часть контактов соответствует по расположению с UNO, "Мега" из за внутренних особенностей не будет совместима с некоторыми платами расширения для "Уны".


Оригинальная Arduino MEGA.

 

Основные характеристики:

• Микроконтроллер ATmega 1280 или ATmega 2560.
• Тактовая частота 16 МГц.
• Память 128 или 256 Кбайт.
• 16 аналоговых контактов.
• 54 цифровых контактов, 14 из которых поддерживают широтно-импульсную модуляцию.
• Входное напряжение - 7-12 В.
• Рабочее напряжение - 5 В.

 

Как можно заметить, эта модель обладает большим объемом памяти. Поэтому, для больших и сложных проектов с большим объемом программного кода, следует рассматривать именно ее.


Аналог Arduino MEGA от Robot Dynamics на базе ATmega 2560. Снова удобный microUSB разъем.

Arduino NANO

Маленькая плата. По характеристикам очень схожа с UNO. При этом совсем не совместима с ее платами расширения, но имеет целую линейку своих собственных. Может поставляться с предварительно запаянными ножками, либо они идут в комплекте.

Arduino NANO.

Аналог от Robot Dynamics. Обратите внимание на маркировку над микроконтроллером: в данной плате использован ATmega 168.

 

Основные характеристики:

• Микроконтроллер ATmega 168 либо ATmega 328
• Тактовая частота 16 МГц.
• Память 16 либо 32 Кбайт
• 8 аналоговых контактов.
• 14 цифровых контактов, 6 из которых поддерживают широтно-импульсную модуляцию.
• Входное напряжение - 7-12 В.
• Рабочее напряжение - 5 В.

 

Небольшие габариты позволяют использовать NANO в компактных устройствах. Так же, для экономии, можно использовать 168 версию в однозадачных или малозадачных проектах с малыми объемами программного кода. Форма и размеры платы позволяют монтировать непосредственно в макетную плату, что тоже очень удобно:

 

NANO и макетная плата.

Зная особенности и характеристики разных моделей Arduino, вы без труда сможете выбрать именно ту, которая подходит под особенности ваших проектов.

 

Надеемся, статья была для вас полезной.

 

Если Вы заинтересовались данной темой, значит либо уже стали счастливым обладателем платы Arduino, или только задумываетесь о приобретении этого устройства, или же на всех парах мчитесь за ним в магазин. В любом случае давайте разберемся, что же собой представляет эта самая Arduino. Но для начала поговорим о таком устройстве как микроконтроллер.

Микроконтроллеры применяются для автоматизации каких-либо действий механизмов, для регулирования и управления чем-либо. Их преимущество в том, что с минимальными затратами памяти и энергии, можно довольно эффективно получать и обрабатывать входные данные и на основе их принимать решения и выполнять соответствующие действия. Область применения микроконтроллеров чрезвычайно обширна: от бытового применения в системе полива огорода у бабушки на даче, до использования на промышленных предприятиях.

Упрощенная схема работы показана на рисунке:
                         Рисунок 1 - Упрощенная схема работы микроконтроллера.

Микроконтроллер получает данные с датчиков влажности почвы и температуры воздуха. Затем, он обрабатывает данные и сравнивает их с допустимыми. Если показатели отклоняются он нормы, то принимается решение о включении подогрева воздуха или водяного насоса для полива.

 В Arduino применяются микроконтроллеры Atmel. Для загрузки программ плата подключается к компьютеру через USB порт. Чтобы принимать данные с датчиков, а также управлять периферийными устройствами, предусмотрены аналоговые и цифровые входы/выходы, а также выходы для питания подключенных устройств. Количество контактов и памяти у плат может быть различным в зависимости от модели Arduino.

Самая, пожалуй, главная отличительная черта проектов на базе Arduino – для создания прототипов устройств и работы с простыми проектами не нужен паяльник. Это означает, что работать с ними сможет любой, у кого есть желание. При работе вы не обожжётесь, неправильно собранную схему можно исправить за считанные секунды, замена компонентов проводится предельно просто благодаря использованию макетной платы.

  Общий вид макетной платы. Вы без труда можете поменять или переставить в другое место любой элемент    схемы.

Следующее преимущество – язык программирования, на котором пишутся скетчи (программы) для Arduino, очень прост и понятен. Для его изучения не требуется знание каких-либо других языков – разобрав несколько примеров, любой сможет написать свой скетч.

 

 Простая программа для Arduino. Мигание встроенным на плату светодиодом с интервалом 2 секунды.

Наглядная демонстрация работы программы

Еще одна особенность проектов Arduino - возможность расширения функционала. Вы в любой момент можете добавить своему устройству новые возможности при наличии свободной памяти и незанятых контактов. Например, светодиодную индикацию можно заменить или дублировать выводом информации на LCD дисплей. Можно так же световую сигнализацию дополнить, например, звуковой. Все ограничено только вашей фантазией!

Подытоживая все вышеописанное, можно сказать, что Arduino - это своеобразная база для ваших проектов, функционал которых определяется только вашими нуждами и фантазией. На основе этой платы можно делать все - от простых электрических цепей с кнопками и светодиодами, до огромных систем вроде "Умного дома".