🙅 🧚🏿 💰 电离电阻可以更换电池吗？ ⛴️ 💇🏿 🎼

如今，电池技术已经取得了显着进步，并且比过去十年更加先进。但是，暂时来说，电池仍然是消耗品，因为它们的资源很少。

使用电容器存储和存储能量的想法并不新鲜，最初的实验是使用电解电容器进行的。电解电容器的电容非常大-成千上万微法拉，但仍然不足以提供长负载，尽管负载不是很大，而且由于设计特点，漏电流也很大。

现代技术并没有停滞不前，电离电阻器是发明的，它是一种电容器，具有超大容量-从法拉单位到数万法拉。便携式电子设备中使用容量为法拉单位的电离电阻器，以确保微控制器等低电流电路的不间断电源。数以万计的法拉离子晶体管与电池配合使用，为各种电动机提供动力。在这种组合中，离子电阻器减少了电池的负载，这大大增加了电池的寿命，同时增加了混合动力系统可提供的启动电流。

需要为温度传感器供电，以免更换其中的电池。传感器由标准尺寸的AA电池供电，并且每40秒打开一次以将数据发送到气象站。发送时，传感器在2秒钟内平均消耗6 mA的电流。

有一个想法使用太阳能电池和一个电离电阻。根据检测到的传感器的消耗特性，采取以下要素：
1. 5伏太阳能电池和大约50 mA的电流（苏联制造的太阳能电池
已有15年的历史）2.电离电阻：松下5.5伏和1法拉容量。
3.离子敏电阻2个：DMF 5.5伏，总容量为1法拉。
4.肖特基二极管，在0.3 V的低电流下具有直流电压降。
需要一个肖特基二极管来防止电容通过太阳能电池放电。
电离电阻并联连接，总容量为2法拉。

照片1.

实验1-我连接了一个具有单色LCD显示屏且总消耗电流为500μA的微控制器。尽管带有显示屏的微控制器可以正常工作，但我注意到旧的太阳能电池效率极低，灯罩上的充电电流根本不足以给电离晶体管充电，灯罩上5伏太阳能电池上的电压小于2伏。（由于某些原因，带显示屏的微控制器未在照片中显示）。

实验2
为了增加成功的机会，我在无线电市场上购买了新的太阳能电池，其额定电流为2 V，电流为40 mA和100 mA，是中国制造的光学树脂。为了进行比较，这些阴影下的电池已经发出了1.8伏的电压，虽然充电电流并不大，但是充电电离器仍然明显更好。
我已经用新电池，肖特基二极管和电容器焊接了该设计，然后将其放在窗台上，以便对电容器充电。
尽管事实上阳光没有直接照射到电池上，但10分钟后电容器仍被充电至1.95V。他拿起温度传感器，从电池中取出电池，并将带有太阳能电池的电离电阻连接到电池仓的触点上。

图2。

温度传感器立即开始工作，并将室温传送到气象站。确保传感器正常工作后，他安装了一个带有太阳能电池的电容器，并将其悬挂在适当的位置。
接下来发生了什么？
传感器在所有白天均正常工作，但是在天黑后一个小时后，传感器停止传输数据。显然，即使在传感器工作一个小时后，所存储的电荷仍不足，然后很清楚为什么...

实验3
我决定稍微修改一下设计，以使电离器（返回2法拉式电离器的组件）充满电。我组装了一个由三个元件组成的电池，其输出电压为6伏，电流为40 mA（在充满阳光的情况下）。阴影中的该电池已提供高达3.7 V的电压，而不是先前的1.8 V（照片1），充电电流高达2 mA。因此，与2号实验相比，该电离器可充电至3.7 V，并且已经具有显着更多的存储能量。

图片3。

一切都很好，但是现在我们有高达5.5 V的输出，并且传感器由1.5 V供电。需要一个DC \ DC转换器，这又会带来额外的损耗。我使用的转换器消耗的电流约为30μA，输出端提供4.2 V的电压，到目前为止，我还找不到能够为现代化设计的温度传感器供电的转换器。（有必要选择一个转换器并重复实验）。

关于能量损失：
上面提到离子电离器具有自放电电流，在这种情况下，组装2法拉时为50μA，DC / DC转换器的损失约为4％（宣称效率为96％），其空闲速度为30μA。。如果不考虑转换损耗，我们已经消耗了约80μA的电流。
必须非常小心地节省能源，因为在实验上已经确定，容量为2法拉的充电至5.5 V且放电至2.5 V的电离电阻器的“电池”容量为1 mA。换句话说，通过消耗一个电离器1 mA的电流一个小时，我们会将其从5.5 V放电至2.5V。

关于直射阳光下的充电速度：
从太阳能电池接收的电流越高，直射阳光照射下的电池越好。因此，离子电离器的充电速度显着提高。

图4。

从万用表的读数可以看出（0.192 V，初始读数），2分钟后电容器被充电到1.161 V，5分钟后被充电到3.132 V，10分钟后被充电5.029V。在17分钟内，电离电阻器被充电90％。应该注意的是，太阳能电池的照明在整个时间上都是不均匀的，并且是通过双层玻璃窗和电池的保护膜而发生的。

实验3的技术报告
布局的技术特征：
-太阳能电池12个电池，6 V，电流40 mA（当完全暴露在阳光下时），（多云天气下为3.7 V，电离电阻上有1 mA电流）。
-电离电阻并联，总电容为2法拉，允许电压为5.5 V，自放电电流为50μA；
-直流电压下降0.3 V的肖特基二极管用于隔离太阳能电池和电离晶体管以供电。
-布局尺寸55 x 85毫米（塑料卡VISA）。
通过该模型可以为以下设备供电：
具有LCD显示屏的微控制器（5.5 V时的电流消耗500μA，不带太阳能电池的工作时间约为1.8小时）；
温度传感器，每天工作时间带太阳能电池，每40秒消耗2秒钟6 mA电流；
不使用太阳能电池，LED以60 mA的平均电流发光60秒。
还测试了DC \ DC电压转换器（用于稳定电源），利用该转换器可以在60秒内（当电离电阻充电至5.5 V，而无需使用太阳能电池时）获得60 mA和4V。
所获得的数据表明，该设计中的电离电阻具有大约1 mA的容量（不从太阳能电池充电，放电最高可达2.5 V）。

结论：
这种设计使您可以将能量存储在电容器中，以为微功率设备提供不间断的电源。每2法拉电容器的容量累积1 mA的电流应足以确保微处理器在黑暗中耗电量低，可连续工作10个小时。在这种情况下，负载的总电流损耗和消耗不应超过100μA。白天，即使在阴凉处，离子电阻器也可以从太阳能电池充电，并且能够以高达100 mA的电流以脉冲模式为负载供电。

我们在文章标题中回答问题- 电离电阻可以更换电池吗？
-可以替代，但到目前为止对电流消耗和负载的工作模式有很大的限制。

缺点：

低的能量存储容量（每2法拉离子电容量大约1 mA）
大量的电容器自放电电流（估计每天损失20％的容量）
结构的尺寸由太阳能电池和离子电阻的总容量决定。

优点：

缺乏化学元素（蓄能器）
工作温度范围为-40至+60摄氏度
设计简单
成本不高

在完成所有实验后，便有了使设计现代化的想法，如图

5 所示。

板的一侧是太阳能电池，另一方面是电离电阻和DC \ DC转换器的组件。

规格：

太阳能电池12芯，6 V，电流60 mA（完全暴露在阳光下）；
电离电阻的总容量为4；6或16法拉，允许电压5.5 V，总自放电电流分别为120 \ 140 \（未知）μA；
肖特基二极管是双二极管，直流电压降为0.15 V，用于使太阳能电池和离子电阻的功率去耦。
布局尺寸：55 x 85毫米（VISA塑料卡）；
安装电容器4时估算的容量，无需太阳能电池板充电；6或16法拉，约为2 \ 3 \ 8 mA。

附注：如果您发现计算中有错别字，错误或不正确之处，请给我们写一封个人信息，我们会尽快予以解决。

待续...

作者：
Chuyanov Vladimir

电离电阻可以更换电池吗？

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