क्या आयनिस्टर बैटरी को बदल सकता है?

आज, बैटरी तकनीक काफी उन्नत हो गई है और पिछले दशक की तुलना में अधिक उन्नत हो गई है। लेकिन फिर भी, फिलहाल, बैटरी उपभोग्य हैं, क्योंकि उनके पास एक छोटा संसाधन है।

ऊर्जा के भंडारण और भंडारण के लिए संधारित्र का उपयोग करने का विचार नया नहीं है, और पहले प्रयोग इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के साथ किए गए थे। इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का समाई महत्वपूर्ण है - सैकड़ों हजारों माइक्रोफ़ारड्स, लेकिन फिर भी यह एक लंबे लोड की आपूर्ति करने के लिए पर्याप्त नहीं है, हालांकि एक बड़ा भार नहीं है, इसके अलावा, डिजाइन विशेषताओं के कारण एक महत्वपूर्ण रिसाव चालू है।

आधुनिक तकनीक अभी भी खड़ा नहीं है, और आयनिस्टर का आविष्कार किया गया था, यह एक संधारित्र है, एक अतिरिक्त-बड़ी क्षमता है - फ़ार्स की इकाइयों से लेकर दसियों हज़ारों फ़ार्स तक। फैराड की एक इकाई की क्षमता वाले आयनिस्टर्स का उपयोग पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है, जो कि कम-वर्तमान सर्किट के लिए निर्बाध शक्ति सुनिश्चित करने के लिए, जैसे कि एक माइक्रोकंट्रोलर। और विभिन्न बिजली की मोटरों को बिजली देने के लिए बैटरी के साथ संयोजन के रूप में दसियों हज़ारों फैनेड आयनिस्टर्स का उपयोग किया जाता है। इस संयोजन में, आयनिस्टर बैटरी पर भार को कम कर देता है, जो उनकी बैटरी जीवन को काफी बढ़ाता है और साथ ही साथ शुरुआती चालू को बढ़ाता है जो हाइब्रिड इंजन पावर सिस्टम दे सकता है।



तापमान सेंसर को बिजली देने की आवश्यकता थी, ताकि इसमें बैटरी को न बदला जाए। सेंसर एक मानक आकार एए बैटरी द्वारा संचालित होता है और हर 40 सेकंड में एक बार मौसम स्टेशन पर डेटा भेजने के लिए चालू होता है। भेजने के समय, सेंसर 2 सेकंड के लिए औसतन 6 mA की खपत करता है।

सौर बैटरी और एक आयनिस्टर का उपयोग करने का विचार था। सेंसर की ज्ञात खपत विशेषताओं के आधार पर, निम्नलिखित तत्व लिए गए:
1. 5 वोल्ट सौर बैटरी और लगभग 50 एमए वर्तमान (सोवियत निर्मित सौर बैटरी लगभग 15 साल पुरानी)
2. आयनिस्टर: पैनासोनिक 5.5 वोल्ट और 1 फैराड क्षमता।
3. Ionistors 2 पीसी: DMF 5.5 वोल्ट और कुल क्षमता 1 फैराड।
4. Schottky एक प्रत्यक्ष वोल्टेज ड्रॉप के साथ 0.3 V के कम वर्तमान में डायोड।
सौर बैटरी के माध्यम से कैपेसिटेंस के निर्वहन को रोकने के लिए एक स्कूटी डायोड की आवश्यकता होती है।
आयनितर्स समानांतर में जुड़े हुए हैं, और कुल क्षमता 2 फ़ार्स है।


फोटो 1.

प्रयोग नंबर 1 - मैंने एक मोनोक्रोम एलसीडी डिस्प्ले और 500 μA की कुल खपत के साथ एक माइक्रोकंट्रोलर को जोड़ा। हालांकि प्रदर्शन के साथ माइक्रोकंट्रोलर ने काम किया, लेकिन मैंने देखा कि पुरानी सौर कोशिकाएं बेहद अप्रभावी थीं, छाया में चार्ज वर्तमान आयनों को चार्ज करने के लिए पर्याप्त नहीं था, छाया में 5-वोल्ट सौर बैटरी पर वोल्टेज 2 वोल्ट से कम था। (कुछ कारणों से, फोटो में डिस्प्ले के साथ माइक्रोकंट्रोलर नहीं दिखाया गया है)।

प्रयोग २
सफलता की संभावना को बढ़ाने के लिए, मैंने रेडियो बाजार की नई सौर कोशिकाओं पर 2 V की रेटिंग, 40 mA और 100 mA, चीनी निर्मित ऑप्टिकल राल के साथ बाढ़ से खरीदी। तुलना के लिए, छाया में इन बैटरियों ने पहले से ही 1.8 वोल्ट दिए, जबकि एक बड़ा चार्ज करंट नहीं था, लेकिन फिर भी एक चार्जिंग आयनिस्टर काफी बेहतर है।
एक नई बैटरी, एक स्कूटी डायोड और कैपेसिटर के साथ पहले से ही डिजाइन को मिलाते हुए, मैंने इसे विंडोशिल पर रखा ताकि कैपेसिटर चार्ज हो।
इस तथ्य के बावजूद कि सूर्य के प्रकाश ने सीधे बैटरी को हिट नहीं किया, 10 मिनट के बाद संधारित्र को 1.95 वी तक चार्ज किया गया। उन्होंने एक तापमान सेंसर लिया, उसमें से बैटरी को निकाला और एक आयनिस्टर को सौर बैटरी के साथ बैटरी डिब्बे के संपर्कों से जोड़ा।


फोटो 2

तापमान संवेदक ने तुरंत काम करना शुरू कर दिया और कमरे के तापमान को मौसम स्टेशन तक पहुंचा दिया। यह सुनिश्चित करने के बाद कि सेंसर काम कर रहा है, उसने एक संधारित्र को उस पर सौर बैटरी के साथ लगाया और इसे जगह पर लटका दिया।
आगे क्या हुआ?
सभी दिन के उजाले घंटे सेंसर ने ठीक से काम किया, लेकिन अंधेरे के बाद, एक घंटे के बाद, सेंसर ने डेटा संचारित करना बंद कर दिया। जाहिर है, सेंसर के संचालन के एक घंटे के लिए भी संग्रहीत चार्ज पर्याप्त नहीं था और फिर यह स्पष्ट हो गया कि क्यों ...

प्रयोग संख्या 1
मैंने डिज़ाइन को थोड़ा संशोधित करने का फैसला किया ताकि आयनिस्टर (2 फैराड आयनिस्टर्स की असेंबली लौटाए) पूरी तरह से चार्ज हो जाए। मैंने तीन तत्वों की एक बैटरी को इकट्ठा किया, यह 6 वोल्ट और 40 एमए (वर्तमान पूर्ण सूर्य के प्रकाश) में बदल गया। छाया में यह बैटरी पहले से ही पिछले 1.8 V (फोटो 1) के बजाय 3.7 V तक और 2 mA तक का चार्ज करंट देती है। तदनुसार, आयनिस्टर 3.7 V तक चार्ज हो रहा था और पहले से ही प्रयोग नंबर 2 की तुलना में काफी अधिक संग्रहीत ऊर्जा थी।


फोटो 3

सब कुछ ठीक होगा, लेकिन अब हमारे पास 5.5 वी आउटपुट तक है, और सेंसर 1.5 वी। द्वारा संचालित है। डीसी \ डीसी कनवर्टर की आवश्यकता है, जो बदले में अतिरिक्त नुकसान का परिचय देता है। जो कनवर्टर मैं उपयोग में था, वह लगभग 30 μA की खपत करता था और आउटपुट पर 4.2 V देता था। अब तक मुझे आधुनिक डिज़ाइन से तापमान संवेदक को शक्ति प्रदान करने के लिए कनवर्टर की आवश्यकता नहीं मिली है। (यह एक कनवर्टर का चयन करने और प्रयोग को दोहराने के लिए आवश्यक होगा)।

ऊर्जा हानि के बारे में:
यह ऊपर उल्लेख किया गया था कि आयनितों में एक स्व-मुक्ति प्रवाह होता है, इस मामले में यह विधानसभा 2 फार्स के लिए 50 μA था, डीसी \ DC कनवर्टर के बारे में 4% (दक्षता 96% घोषित) और इसके निष्क्रिय 30 μA के नुकसान भी यहां जोड़े गए हैं। । यदि आप रूपांतरण के नुकसान को ध्यान में नहीं रखते हैं, तो हमारे पास पहले से ही लगभग 80 μA की खपत है।
ऊर्जा की बचत को बहुत सावधानी से करना आवश्यक है, क्योंकि यह प्रायोगिक रूप से स्थापित किया गया है कि 2 फारेन की क्षमता वाला एक आयनिस्टर 5.5 वी के लिए चार्ज किया जाता है और 2.5 वी को छुट्टी दे दी जाती है, ऐसा कहने के लिए, 1 एमए की "बैटरी" क्षमता है। दूसरे शब्दों में, एक घंटे के लिए आयनिस्टर से 1 mA की खपत करके, हम इसे 5.5 V से 2.5 V तक डिस्चार्ज करेंगे।

प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश में आवेश गति के बारे में:
सौर बैटरी से प्राप्त करंट अधिक होता है, बेहतर बैटरी सीधी धूप से प्रदीप्त होती है। तदनुसार, आयनिस्टर चार्ज गति काफी बढ़ जाती है।


फोटो 4

मल्टीमीटर के रीडिंग से इसे (0.192 वी, प्रारंभिक रीडिंग) देखा जा सकता है, 2 मिनट के बाद संधारित्र को 1.161 वी, 5 मिनट के बाद 3.132 वी और 10 मिनट 5.029 वी के बाद 17 मिनट के भीतर आयनिस्टर 90% चार्ज किया गया था। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सौर बैटरी की रोशनी पूरे समय असमान थी और एक डबल विंडो ग्लास और बैटरी की एक सुरक्षात्मक फिल्म के माध्यम से हुई।

प्रयोग नंबर 3 पर तकनीकी रिपोर्ट
लेआउट की तकनीकी विशेषताएं:
- सौर बैटरी 12 कोशिकाएं, 6 वी, वर्तमान 40 एमए (जब पूरी तरह से सूरज के संपर्क में), (बादल मौसम की छाया में 3.7 वी और आयनित भार के साथ वर्तमान 1 एमए)।
- Ionistors समानांतर में जुड़े हुए हैं, कुल समाई 2 फारेड्स है, अनुमेय वोल्टेज 5.5 V है, स्व-निर्वहन वर्तमान 50 μA है;
- 0.3 वी के प्रत्यक्ष वोल्टेज में गिरावट के साथ एक शोट्स्की डायोड, सौर बैटरी और आयनिस्टर को शक्ति के लिए अलग करने के लिए उपयोग किया जाता है।
- लेआउट का आयाम 55 x 85 मिमी (प्लास्टिक कार्ड वीज़ा)।
इस मॉडल से यह सत्ता में संभव था:
एलसीडी डिस्प्ले वाला एक माइक्रोकंट्रोलर (5.5 वी पर वर्तमान खपत 500 μA, सौर बैटरी के बिना परिचालन समय, लगभग 1.8 घंटे);
तापमान संवेदक, सौर बैटरी के साथ दिन के काम के घंटे, हर 40 सेकंड में 2 सेकंड के लिए 6 एमए की खपत;
सौर बैटरी के बिना 60 एमए के औसत वर्तमान में 60 सेकंड के लिए एलईडी चमकती है;
एक DC \ DC वोल्टेज कन्वर्टर (स्थिर विद्युत आपूर्ति के लिए) का भी परीक्षण किया गया था, जिसके साथ 60 सेकंड (जब सोलर बैटरी के बिना आयन को 5.5 V तक चार्ज किया गया था) के भीतर 60 mA और 4 V प्राप्त करना संभव था।
प्राप्त आंकड़ों से संकेत मिलता है कि इस डिजाइन में आयनिस्टर्स की क्षमता लगभग 1 mA है (बिना सौर बैटरी से रिचार्ज किए बिना 2.5 V तक के डिस्चार्ज)।

निष्कर्ष:
यह डिज़ाइन आपको माइक्रोफ़ोन उपकरणों की निर्बाध बिजली आपूर्ति के लिए कैपेसिटर में ऊर्जा स्टोर करने की अनुमति देता है। संधारित्र क्षमता के प्रति 2 फ़ार्ड में 1 mA की संचित क्षमता 10 घंटे के लिए अंधेरे में कम खपत के साथ एक माइक्रोप्रोसेसर की कार्यक्षमता सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए। इस स्थिति में, लोड द्वारा कुल वर्तमान हानि और खपत 100 μA से अधिक नहीं होनी चाहिए। दिन के दौरान, आयनों को सौर बैटरी से छाया में भी रिचार्ज किया जाता है और 100 mA तक के प्रवाह के साथ स्पंदित मोड में लोड को बिजली देने में सक्षम है।

हम लेख के शीर्षक में प्रश्न का उत्तर देते हैं - क्या आयन बैटरी की जगह ले सकता है?
- प्रतिस्थापित कर सकते हैं, लेकिन अभी तक वर्तमान खपत और लोड के ऑपरेटिंग मोड पर महत्वपूर्ण प्रतिबंध हैं।

नुकसान:

• कम ऊर्जा भंडारण क्षमता (लगभग 2 mA आयनोग्राद क्षमता के हर 2 फैराड के लिए)
• महत्वपूर्ण संधारित्र स्व-मुक्ति वर्तमान (प्रति दिन 20% क्षमता का नुकसान)
• संरचना के आयाम सौर बैटरी और आयनिस्टर्स की कुल क्षमता द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।

लाभ:

• रासायनिक तत्वों (संचायक) पहनने की कमी
• ऑपरेटिंग तापमान -40 से +60 डिग्री सेल्सियस तक होता है
• डिजाइन की सादगी
• उच्च लागत नहीं

सभी प्रयोगों के बाद, इस विचार को डिजाइन को आधुनिक बनाने के लिए आया था


फोटो 5।

बोर्ड के एक तरफ एक सौर बैटरी है, दूसरी तरफ आयनिस्टर्स की एक विधानसभा और एक डीसी \ डीसी कनवर्टर है।

विशेष विवरण:

• सौर बैटरी 12 सेल, 6 वी, वर्तमान 60 एमए (पूर्ण सूर्य के जोखिम के साथ);
• Ionistors कुल क्षमता 4; 6 या 16 फारेड्स, अनुमेय वोल्टेज 5.5 V, कुल स्व-निर्वहन वर्तमान, क्रमशः 120 \ 140 \ (अभी तक ज्ञात नहीं) μA;
• एक Schottky डायोड 0.15 V के प्रत्यक्ष वोल्टेज में गिरावट के साथ दोहरी है, इसका उपयोग सौर बैटरी और आयनिस्टर की शक्ति को कम करने के लिए किया जाता है;
• लेआउट आयाम: 55 x 85 मिमी (वीज़ा प्लास्टिक कार्ड);
• कैपेसिटर 4 स्थापित करते समय सौर पैनलों से पुनर्भरण के बिना अनुमानित क्षमता; 6 या 16 फराड, लगभग 2 \ 3 \ 8 mA है।

पुनश्च यदि आप गणनाओं में कोई टाइपो, गलती या अशुद्धि देखते हैं, तो हमें एक व्यक्तिगत संदेश लिखें और हम इसे जल्दी से ठीक कर देंगे।

जारी रखने के लिए ...

लेखक:
चुआनोव व्लादिमीर