Огляд схем відновлення заряду у батарейок
Проблема повторного використання гальванічних елементів живлення давно турбує любителів електроніки. У технічній літературі неодноразово публікувалися різні методи "пожвавлення" елементів, але, як правило, вони допомагали лише один раз, та й очікуваної ємності не давали.
В результаті експериментів вдалося визначити оптимальні струмові режими регенерації та розробити зарядні пристрої, придатні для більшості елементів. При цьому вони знаходили початкову ємність, а іноді й дещо перевищує її.
Відновлювати потрібно елементи, а не батареї з них, оскільки навіть один із послідовно з'єднаних елементів батареї, що став непридатним (розряджений нижче допустимого рівня) унеможливлює відновлення батареї.
Що ж до процесу зарядки, вона повинна проводитися асиметричним струмом з напругою 2,4. 2,45 В. При меншій напрузі регенерація дуже затягується і елементи після 8. 10 годин не набирають половинної ємності. При більшому напрузі нерідкі випадки закипання елементів, і вони стають непридатними.
Перед початком зарядки елемента необхідно провести діагностику, сенс якої полягає у визначенні здатності елемента витримувати певне навантаження. Для цього до елемента підключають спочатку вольтметр і вимірюють залишкову напругу, яка не повинна бути нижче 1 В. (Елемент з меншою напругою непридатний до регенерації.) Потім навантажують елемент на 1. 2 секунди резистором 10 Ом, і якщо напруга елемента впаде не більше ніж на 0,2, він придатний до регенерації.
Електрична схема зарядного пристрою наведена на рис. 1 (запропонував Б. І. Богомолов), розрахована на зарядку одночасно шести елементів (G1. G6 типу 373, 316, 332, 343 та інших аналогічних їм).
Найвідповідальнішою деталлю схеми є трансформатор Т1, тому що напруга у вторинній обмотці у нього має бути строго в межах 2,4. 2,45 незалежно від кількості підключених до нього як навантаження регенерованих елементів.
Якщо готового трансформатора з такою вихідною напругою знайти не вдасться, можна пристосувати вже наявний трансформатор потужністю не менше 3 Вт, намотавши на ньому додатково вторинну обмотку на потрібну напругу проводом марки ПЕЛ або ПЕВ діаметром 0,8. 1,2мм. З'єднувальні дроти між трансформатором і зарядними ланцюгами повинні бути можливо більшого перерізу.
Тривалість регенерації 4.5, а іноді і 8 годин. Періодично той чи інший елемент треба виймати з блоку і перевіряти його за методикою, наведеною вище для діагностики елементів, а можна стежити за допомогою вольтметра за напругою на елементах, що заряджаються і, як тільки воно досягне 1,8. 1,9, регенерацію припинити, інакше елемент може перезарядитися і вийти з ладу. Аналогічно надходять у разі нагрівання будь-якого елемента.
Найкраще відновлюються елементи, що працюють у дитячих іграшках, якщо ставити їх на регенерацію відразу після розряду. Причому такі елементи, особливо з скляними цинковими, допускають багаторазову регенерацію. Дещо гірше поводяться сучасні елементи в металевому корпусі.
У будь-якому випадку, головне для регенерації не допускати глибокого розряду елемента та вчасно ставити його на підзарядку, тому не поспішайте викидати відпрацьовані гальванічні елементи.
Друга схема (рис. 2) використовує той же принцип підзарядки елементів пульсуючим асиметричним електричним струмом. Вона запропонована С. Глазовим і простіше у виготовленні, тому що дозволяє використовувати будь-якийтрансформатор з обмоткою, що має напругу 6,3 В. Лампа розжарювання HL1 (6,3 В; 0,22 А) виконує не тільки сигнальні функції, але й обмежує зарядний струм елемента, а також захищає трансформатор у разі коротких замикань ланцюга зарядки.
Стабілітрон VD1 типу КС119А обмежує напругу заряду елемента. Він може бути замінений набором із послідовно включених діодів - двох кремнієвих та одного германієвого - з допустимим струмом не менше 100 мА. Діоди VD2 і VD3 - будь-які кремнієві з тим самим допустимим середнім струмом, наприклад КД102А, КД212А.
Місткість конденсатора С1 - від 3 до 5 мкФ на робочу напругу не менше 16В. Ланцюг з перемикача SA1 та контрольних гнізд Х1, Х2 для підключення вольтметра. Резистор R1 - 10 Ом і кнопка SB1 служать для діагностики елемента G1 і контролю стану до і після регенерації.
Нормальному стану відповідає напруга не менше 1,4 В та її зменшення при підключенні навантаження не більше ніж на 0,2 В.
Про рівень зарядженості елемента можна судити з яскравості світіння лампи HL1. До підключення елемента вона світиться приблизно в півнакалу. При підключенні розрядженого елемента яскравість свічення помітно збільшується, а в кінці циклу заряджання підключення та вимкнення елемента майже не викликає зміни яскравості.
При підзарядці елементів типу СЦ-30, СЦ-21 та інших (для наручного годинника) необхідно послідовно з елементом включати резистор на 300. 500 Ом. Елементи батареї типу 336 та інших заряджаються по черзі. Для доступу до кожного з них потрібно розкрити картонне денце батареї.
Якщо потрібно відновити заряд лише у елементів живлення серії СЦ, схему регенерації можна спростити, виключивши трансформатор (рис. 3).
Працюєсхема аналогічно вищенаведеним. Зарядний струм (1зар) елемента G1 протікає через елементи VD1, R1 в момент позитивної напівхвилі напруги. Розмір Iзар залежить від величини R1. У момент негативної напівхвилі діод VD1 закритий і розряд іде ланцюгом VD2, R2. Співвідношення Iзар та Iразр вибрано 10:1. Кожен тип елемента серії СЦ має свою ємність, але відомо, що величина зарядного струму повинна становити приблизно десяту частину від електричної ємності елемента живлення. Наприклад, для СЦ-21 - ємність 38 мА-год (Iзар = 3,8 мА, Iразр = 0,38 мА), для СЦ-59 - ємність 30 мА-год (Iзар = 3 мА, Iразр = 0,3 мА) ). На схемі вказані номінали резисторів для регенерації елементів СЦ-59 та СЦ-21, а для інших типів їх легко визначити, скориставшись співвідношеннями: R1=220/2·lзap, R2=0,1·R1.
Встановлений у схемі стабілітрон VD3 у роботі зарядного пристрою участі не бере, але виконує функцію захисного пристрою від ураження електричним струмом — при відключеному елементі G1 на контактах Х2, напруга ХЗ не зможе зрости більше, ніж рівень стабілізації. Стабілітрон КС175 підійде з будь-якою останньою літерою в позначенні або може бути замінений двома стабілітронами типу Д814А, включеними послідовно назустріч один одному ("плюс" до "плюсу"). Як діоди VD1, VD2 підійдуть будь-які з робочою зворотною напругою не менше 400 В.
Час регенерації елементів становить 6.10 годин. Відразу після регенерації напруга на елементі трохи перевищуватиме паспортну величину, але через кілька годин встановиться номінальна — 1,5 В.
Відновлювати таким чином елементи СЦ вдається три-чотири рази, якщо їх вчасно ставити на підзарядку, не допускаючи повного розряду (нижче 1В).
Аналогічний принцип роботи має схема, показана наМал. 4. Вона особливих пояснень не потребує.