Как зарядить ионистор: Как зарядить ионистор от USB? — Электроника

Содержание

Суперконденсатор – описание, расчет заряда, схема источника питания

Суперконденсаторы (ионисторы) — это больше, чем просто конденсаторы большой емкости. Они работают по тому же принципу — накопление заряда в электрическом поле, однако при их изготовлении используются немного другие технологии.

У суперконденсаторов металлические электроды покрыты активированным углем и погружены в электролит. Благодаря своей пористости они могут накапливать гораздо больше заряда. В отличие от обычных конденсаторов, заряд накапливается не только на самом электроде, но и на его угольном покрытии. Вот почему их еще часто называют двухслойными конденсаторами (EDLC).

Более того, толщина изолятора здесь также намного меньше чем в обычных конденсаторах и измеряется в нанометрах. В результате этого можно запасти гораздо больше заряда — вплоть до сотни фарад! К сожалению, это происходит за счет допустимого напряжения.

Суперконденсаторы, доступные на рынке, обычно имеют номинальное напряжение 2,7В (одинарные) и 5,4В (сдвоенные).

Конечно, это можно «исправить» и получить более высокое напряжение, подключив последовательно несколько суперконденсаторов, но при этом пожертвовав емкостью.

Немного теории

О суперконденсаторах нужно знать несколько вещей. Наиболее важные из них касаются зарядки, разрядки и подключения: последовательного и параллельного.

Зарядка суперконденсатора

Начнем с постоянной времени RC-цепи:

t=R*C

За время t суперконденсатор емкостью С, подключенный последовательно с резистором  R, зарядится примерно до 2/3 (точнее до 63,2%) напряжения питания. За время 5t суперконденсатор зарядится до значения очень близкое к напряжению питания (99,3%).

Эти интервалы обусловлены тем, что процесс зарядки конденсатора является не линейной функцией (экспоненциальной). Для определения его параметров можно использовать следующие формулы:

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

В приведенных выше формулах:

  • Q: мгновенный заряд, в момент t [Кл];
  • C: емкость конденсатора [Ф];
  • I: мгновенный зарядный ток [A];
  • V0: напряжение зарядки [В];
  • V: мгновенное напряжение на суперконденсаторе [В];
  • R: сопротивление, подключенное последовательно с суперконденсатором [Ом];
  • t: время [сек].

Обратите внимание, что:

  1. По мере зарядки заряд на пластинах суперконденсатора растет, как и его напряжение.
  2. По мере продолжения зарядки ток заряда уменьшается: от V0\R до почти нуля.
  3. Время зарядки суперконденсатора зависит от его емкости C и сопротивления R.

Практический пример: зарядка суперконденсатора емкостью 1Ф через резистор сопротивлением 50 Ом от источника напряжения 5 В (зафиксированного на осциллографе):

На рисунке видно, что суперконденсатор достиг заряда 63,2% (3,16 В) примерно за 47 секунд. Это согласуется (более менее) с постоянной времени:

t = 50 Ом * 1 Ф = 50 сек

Схема зарядки суперконденсатора

Схема зарядки суперконденсатора выглядит следующим образом:

В данном случае:

t = R * C = 10 Ом * 1 Ф = 10 сек

суперконденсатор будет заряжен до ~ 3,3В через 10 секунд — и до 5 В  примерно через 5 секунд.

зарядный ток будет равен:

I = U \ R = 5 В \ 10 Ом = 0,5 A

В чем проблема? В выделяемой мощности на резисторе:

P = U \  I = U * (U \ R) = 5 В * (5 В \ 10 Ом) = 2,5 Вт

Из этого следует, что на резисторе можно выделиться до 2,5 Вт мощности. Резисторы, которые мы обычно используем, имеют не более 0,25 Вт мощности, что в десять раз меньше. Установленный в такую ​​схему резистор мощностью 0,25 Вт просто перегорит.

Выход из данной ситуации — распределение напряжения и тока следующим образом:

Конечное сопротивление такой схемы по-прежнему составляет 10 Ом:

Rz = R1 * R2 \ (R1 + R2) = (10 Ом + 10 Ом) * (10 Ом + 10 Ом) \ ((10 Ом + 10 Ом) + (10 Ом + 10 Ом)) = 400 Ом / 40 Ом = 10 Ом

В данном случае ток в обеих ветвях будет по 250 мА. Напряжение на каждом из резисторов:

Ur = I \ R = 0,25 A \  10  Ом = 2,5 В

отсюда мощность на каждом резисторе:

P = U \  I = 2,5 В \ 0,25 A = 0,625 Вт

…таким образом, можно использовать резисторы мощностью 1 Вт.

Практичный источник питания с суперконденсатором

В практических решениях широко используются суперконденсаторы, например, для питания часов реального времени.

В подобных схемах необходимо использовать диод, который защитит цепь зарядки от «обратного тока» от самого суперконденсатора. Схема может выглядеть так:

Напряжение питания V0 может поступать, например, от Ардуино. Диод D1 защищает источник питания от «смещения» тока от суперконденсатора – чтобы на выход стабилизатора V0 не поступало напряжение с конденсатора.

Однако этот диод также влияет на напряжение зарядки суперконденсатора, которое в такой схеме ниже на величину падение напряжения на диоде. В зависимости от типа диода оно может составлять 0,6..0,8В.

Катод диода через резистор подключен к суперконденсатору C1. Сопротивление резистора определяется, как и выше, учитывая постоянную времени.

Примеры суперконденсаторов

При выборе суперконденсатора учитывайте:

  • Емкость, измеряемая в фарадах — чем больше емкость, тем больше заряда может накапливать суперконденсатор и, как следствие, дольше обеспечивать питание вашей системы,
  • Номинальное напряжение, измеряемое в вольтах — максимальное напряжение, которое конденсатор может обеспечить на выводах.

Некоторые примеры (фото) суперконденсаторов:

Емкость 1Ф, максимальное напряжение 5,5В (сдвоенный; на картинке слева — справа 4Ф):

Максимальное напряжение 5,5 В, емкость 4Ф, высота 5 мм, диаметр 25 мм (сдвоенный):

Максимальное напряжение 2,7 В, емкость: 100Ф (!), Высота и диаметр более 5 см:

Некоторые комментарии…

  • Каждый суперконденсатор имеет определенное максимальное напряжение — например, 2,7 или 5,5 В. Подача большего напряжения может привести к взрыву суперконденсатора.
  • Суперконденсаторы поляризованы: не перепутайте, какая ножка «-», а какая — «+»; обратная полярность может привести к взрыву суперконденсатора,
  • Суперонденсаторы могут выдерживать большое количество циклов заряда и разряда. В этом отношении они во много раз более устойчивы, чем, например, NiMH или LiPo батареи.
  • Если у вашего конденсатора слишком низкое напряжение или слишком малая емкость — вы можете подключать их последовательно или параллельно.

Ионистор своими руками: его применение, срок службы

Часто бывает так, когда обеспечить питание сети на основе одного аккумулятора не получается. Связано это с образованием больших и быстрых токов. Для решения подобной проблемы все применяли высоковольтные конденсаторы с большой емкостью. Позже популярность обрел ионистор, который стал добавляться в схему вместо аккумуляторной батареи или вместе с ней. Работа этого прибора основана на создании двойного слоя электричества, что выгодно отличает его от элементов, использующих химические реакции для накопления заряда. Необходимо более детально рассмотреть, где применяют ионистор и как сделать его своими руками.

Что такое и ионистор

Ионисторы появились в массовой продаже сравнительно недавно. Также они могут называться суперконденсаторами или ультраконденсаторами. Внешне они похожи на обычные конденсирующие элементы, обладающие более внушительной емкостью. Если говорить проще, то это смесь аккумуляторной батареи и конденсатора.

Техническое устройство прибора можно описать, как конденсирующий электролитический элемент с двойным электрическим слоем. В зарубежной литературе его принято обозначать EDLC, что расшифровывается как Electric Double Layer Capacitor.

Внешний вид элемента

К сведению! Патент на производство приспособления, которое сохраняло электроэнергию с двойным электрическим слоем, получил американец К. Райтмаер еще в прошлом веке. Сегодня такие элементы стали крайне популярными и называются ионисторами.

Примерная схема строения

Несмотря на достаточно новую технологию преобразования и хранения электрической энергии, такие устройства сегодня доступны к продаже практически в любых магазинах электрики и электроники, а их производство налажено не только за рубежом, но и в России.

Принцип работы ионистора

Как уже было сказано, ионистор сильно напоминает конденсатор, но в отличие от него он не имеет диэлектрического слоя вокруг себя. Обкладки представляют собой особые вещества, которые копят заряды противоположных знаков.

Известно, что емкостные характеристики конденсаторов, как и ионисторов, зависят от величины обкладок. Рассматриваемый элемент обладает обкладками из активированного угля или специально подготовленного вспененного углерода. Это обеспечивает повышенную площадь обкладок.

Простая схема, демонстрирующая принцип работы

Ионистор обладает выводами, которые сепарированы разделителем, помещенным в электролиты. Нужно это для предотвращения вероятных коротких замыканий. Электролиты чаще всего представляют собой кислоты и щелочи в любом приемлемом агрегатном состоянии.

Обратите внимание! При использовании электролитического йода или серебра можно получить качественный ионистор со значительными емкостными характеристиками, способностью работать при низких температурах и малым саморазрядом.

Во время протекания электрических и химических реакций часть электронов отделяется от полюсов приспособления и обеспечивает создание положительного заряда. Отрицательно заряженные ионы, которые находятся в электролите, притягиваются этими полюсами со знаком «плюс». В результате получается электрический слой.

Ионистор на плате магнитолы

Сам же заряд сосредотачивается на границах углеродных полюсов и электролитического вещества. Слой очень тонкий, всего 1-5 нанометров в толщину, а это значительно повышает емкость приспособления.

Технические характеристики

Основными техническими параметрами, на которые следует обратить внимание при ознакомлении с прибором и его покупке, являются следующие:

  • емкость в фарадах;
  • внутреннее сопротивление в омах;
  • максимальный ток разряда в амперах;
  • номинальное напряжение в вольтах;
  • значения саморазряда и разряда.
Ионисторы вместо АКБ

Важно! Последний параметр крайне важен для изучения. Для его расчета нужно воспользоваться и другими величинами: t — временем разряда в секундах, С — емкостью в фарадах, V1 и V2 — начальным и конечным параметрами диапазона напряжений, а также I — силой тока.

Где применяют ионистор

Зачастую такие приспособления встречаются в схемах и платах различных цифровых девайсов. Нужны они там для создания автономного и резервного источников питания в случае разрядки или отказа основной батареи, а также для других целей. К примеру, от ионистора может питаться оперативная память, микроконтроллеры или электронные часы RTC. Это помогает держать в памяти программы и работать с системными часами даже при отключенном основном питании.

Например, при смене батареек на аудиоплеере он должен быть полностью обесточен, а это стирает все пользовательские настройки в виде любимых частот, громкости (если устройство цифровое) и т. д. Этого не происходит, так как внутри есть ионистор, предотвращающий сброс. Его емкостные характеристики несоизмеримо малы по сравнению с аккумуляторными, но их вполне хватает для поддержания питания основных микросхем в течение пары суток. Обычно за это время человек успевает вставить батарейки, и все продолжает работать, как положено.

Обратите внимание! Что касается самодельных схем, то такие приспособления можно подключать в качестве аварийного или резервного источника электроэнергии для небольших микросхем.

Элементы для солнечной батареи на основе ионисторов

В промышленных масштабах ионисторы применяются в:

  • медицинском оборудовании;
  • ветровых станциях;
  • приборах резервирования мощности;
  • элементах аккумулирования электрической энергии;
  • бытовой технике и электронике;
  • световых и осветительных приборах со светодиодами;
  • электронных замках.
Аккумуляторные суперконденсаторы

Как зарядить ионистор

Для зарядки этого элемента нужен источник питания. Если он имеется в схеме, и прибор работает корректно, то ионистор заряжается сам по себе и поддерживает напряжение, передаваемое от аккумулятора или электрической сети. Если необходимо зарядить приспособление самостоятельно, то подойдет схема, описная ниже.

Пример подключения для зарядки

Прибор запитывают от 12-вольтного адаптера. Затем используется стабилизатор напряжения и тока для регулирования 5,5 В для зарядки элемента. Это напряжение подается на конденсатор через полевой MOSFET-транзистор, который действует в роли переключателя. Он замыкается только тогда, когда напряжение в ионисторе падает до 4,8 В.

Важно! Если напряжение повышается, то транзистор размыкается, и зарядка прекращается.

Какая полярность ионистора

Эти элементы не обладают характеристикой полярности в силу своих электротехнических свойств. К тому же отсутствие полярности — явный плюс. Иногда производители указывают на своих приспособлениях стрелочки для обозначения полюса или знаки «+» и «-». Это не полярность ионистора, а обозначение полярности остаточного напряжения после первой тестовой зарядки на заводе-изготовителе.

Обратите внимание! Это означает, что после разряда на нагрузку можно припаивать элемент с любыми включениями. На работоспособность схемы это никак не повлияет.

Как сделать ионистор своими руками

Делать ионистор самостоятельно — неэффективная трата времени, но ради эксперимента попробовать можно. Для него нужны две металлические пластинки (обычно это медь), которые плотно прилегают к слою из активированного угля с обеих сторон. Слой угля в равных долях делится тонкой пластинкой диэлектрика. Весь уголь пропитывают электролитами.

Результат самодеятельности — большой ионистор своими руками

На пластинки заранее припаивают провода, чтобы было через что заряжать. Двойной электрический слой при подаче питания начнет появляться на порах активированного угля. Готовят «начинку» просто: уголь толкут в пыль и смешивают с электролитическим составом до получения консистенции густой каши. Впоследствии ее намазывают на обезжиренные и очищенные пластины.

Срок службы ионистора

Рассматриваемые элементы обладают достаточно большими сроками службы. К примеру, при номинальном напряжении в 0,6 В прибор может работать до 40 000 ч. При этом за все это время будет наблюдаться лишь незначительное снижение емкости. Предполагаемый срок службы завит от заявленного производителем, но не следует исключать воздействие на ионистор фактора влажности, повышенного напряжения и перепадов температур.

Важно! Обычно указывают сроки для идеальных лабораторных условий.

Маркировка прибора и указание полярности

Таким образом, в этом материале было разобрано, как сделать ионистор своими руками, и где он нашел свое применение. Эти элементы, изобретенные сравнительно недавно, обсуждали, как источник альтернативной энергии и прорыв, но таковым они не стали. Несмотря на это, область применения их весьма широка.

Что такое ионистор, его устройство область применения и характеристики | Энергофиксик

Ионистор или по-другому суперконденсатор — это своеобразный гибрид обычного конденсатора с аккумуляторной батареей. Давайте познакомимся с этим необычным элементом поближе и узнаем его принцип работы и область применения в современной электронике.

yandex.ru

yandex.ru

Как устроен ионистор

За рубежом этот элемент именуется как EDLC (Electric Double Layer Capacitor), что переводится как «конденсатор с двойным электрическим слоем». И работа изделия базируется на электрохимических процессах.

Ионистор от конденсатора отличается тем, что между электродами нет привычного диэлектрического слоя. Вместо этого сами электроды выполнены из веществ с противоположными типами носителей заряда.

Вы несомненно в курсе, что емкость конденсатора имеет прямую зависимость от площади обкладок. Именно поэтому в ионисторах использованы электроды из вспененного углерода либо же активированного угля.

Разделение электродов осуществляется сепаратором. И вся внутренняя область заполнена электролитом, производящийся на основе растворов кислот и щелочей и имеет кристаллическую и твердую структуру.

yandex.ru

yandex.ru

Например, благодаря использованию твердого электролита RbAg4I5 (рубидий, серебро, йод) можно создать ионистор с крайне незначительным саморазрядом, повышенной емкостью и при этом изделие будет выдерживать низкие температуры.

Современные ионисторы, в основе которых используется электролит, из растворов щелочей и кислот не производятся по причине токсичности компонентов.

Принцип работы

yandex.ru

yandex.ru

Протекающая электрохимическая реакция заставляет часть электронов оторваться от электродов, в результате чего электрод становится носителем положительного заряда.

Отрицательные ионы, расположенные в электролите, начинают притягиваться электродами с плюсовым зарядом.

Весь этот процесс является условием для формирования так называемого электрического слоя.

А накопленный заряд хранится в пограничной области раздела между электродом и электролитом. И толщина сформированного анионами и катионами слоя составляет от 1 до 5 нм.

Плюсы и минусы суперконденсаторов

yandex.ru

yandex.ru

Итак, к плюсам такого изделия как суперконденсатор, можно отнести следующее:

1. Минимальное время зарядки и разрядки изделия. Иначе говоря ионистор можно зарядить за очень короткое время и применять накопленный заряд в то время как на накопление заряда в аккумуляторе уходит довольно продолжительное время.

2. Большое количество циклов заряд-разряд (более 100 000).

3. Нет необходимости обслуживать изделие.

4. Незначительный вес и скромные размеры.

5. Во время зарядки нет необходимости использовать сложные зарядные устройства.

6. Изделие нормально функционирует в температурном коридоре от –40 до +70 градусов по Цельсию.

yandex.ru

yandex.ru

К минусам же ионисторов относят

1. Высокая стоимость изделия. До сих пор ионистор стоит существенно дороже обычных конденсаторов и аккумуляторов.

2. Низкое напряжение изделия, на которое рассчитан ионистор. Особенность суперконденсатора такова, что они рассчитаны на довольно низкое напряжение, величина которого зависит от вида применяемого электролита. Для увеличения напряжения ионисторы соединяют последовательно. Но помимо такого соединения необходимо каждый суперконденсатор шунтировать резистором по причине выравнивания напряжение на отдельном ионисторе.

3. Если превысить рабочую температуру в 70 градусов по Цельсию, то высока вероятность, что изделие просто разрушится.

4. Суперконденсатор – полярный элемент, поэтому при подключении необходимо соблюдать полярность.

Ионистор на схемах

На схемах ионистор обозначается точно так же как и электролитический конденсатор и различить их можно лишь по сопутствующей надписи. Так, например, если рядом со схематическим изображением будет написано 0,47F 5,5V, то сразу станет понятно, что перед вами суперконденсатор. Так как обычных конденсаторов на такую емкость не производят да и низкое напряжение помогает определить.

yandex.ru

yandex.ru

Область применения

Суперконденсаторы стали активно применяться в современной цифровой аппаратуре. Например, они выступают в роли резервного питания для энергозависимой памяти, микроконтроллеров, электронных часов и т.д.. Так что можно сделать вывод, что они получили довольно широкое распространение.

Заключение

В этой статье мы поговорили об ионисторах, впервые появившихся в 1960 годах в США, а с 1978 года выпускающиеся уже в СССР под маркой К58 – 1. Надеюсь, статья оказалась вам интересна или полезна. Спасибо за ваше внимание и не забываем оценить материал.

Как прокачать мышь. Ставим суперконденсатор в беспроводную мышь, чтобы заряжать ее за секунды – Telegraph

hacker_frei

https://t.me/hacker_frei

Содержание статьи

  • Теория
  • Сравнение
  • Литиевые конденсаторы
  • Анатомия грызунов
  • Здоровое питание
  • Корпус и конструктив
  • Нулевой пациент
  • Первый пошел
  • Второй шанс
  • Зарядка
  • Идеи и улучшения

Производители клавиатур и мышей предлагают тысячи устройств на любой вкус, но собрать комплект с нужными характеристиками по-прежнему непросто. Впрочем, если ты готов взять в руки паяльник и творчески доработать заводской вариант, то тебе открываются новые возможности. Сегодня мы опытным путем проверим, есть ли смысл переводить мышь на питание от ионистора вместо стандартных батареек.

Современная беспроводная мышь — весьма удобная штука. Еще лет десять назад они постоянно разряжались, теряли связь с компьютером и стоили неприлично дорого (по сравнению со своими «хвостатыми» собратьями). Но теперь даже такие мыши расстались с большинством своих детских болячек. Сегодня в продаже можно найти устройства с модулем Bluetooth, которым не требуется отдельный радиоприемник, компактные модели для поездок и даже беспроводные геймерские мыши с низким временем отклика.

И все с ними как будто замечательно, за исключением одного: независимо от того, питается ли такая мышка от батареек или аккумулятора, их заряд имеет свойство пропадать в самый неподходящий момент. Конечно, батарейки можно поставить новые, а аккумуляторы зарядить, но первые надо еще найти, а вторые требуют на подзарядку какое-то время.

Причем, даже если выставить на источнике питания ток на уровне 2С–3С, что не очень хорошо для здоровья аккумуляторов и увеличивает их износ, минут 20–30 все же придется подождать. Поэтому я на такой случай всегда держу поблизости запасной заряженный аккумулятор. Тебе это знакомо? 

И вот однажды мне на глаза попался лежащий без дела ионистор (он же суперконденсатор), который когда-то был приобретен без особой цели и с тех пор терпеливо ждал своего часа. Вопрос напрашивался сам собой и был отнюдь не праздным: а долго ли протянет с ним мышь, при условии, что средний ток потребления у нее на уровне 5 мА (при напряжении 3 В)? Забегая вперед: долго и даже очень долго. Но только при обязательном условии, что ионистор будет подобран правильно.

Впрочем, обо всем по порядку.

INFO

Беспроводные мышки со встроенным суперконденсатором сегодня уже можно встретить в продаже в ассортименте известных брендов. На фоне решений с питанием от батареек или аккумуляторов они по-прежнему составляют исчезающе малую долю, а высокая цена прочно держит их в нишевой категории «для энтузиастов». Желающие могут почитать обзоры на такие устройства, как Genius DX-ECO, Mad Catz Air и Razer Mamba Hyperflux.

Теория

Итак, что же представляет собой ионистор? По своим характеристикам он очень похож на конденсатор, за исключением одной важной детали: у ионисторов просто чудовищно большая емкость, от нескольких единиц до тысяч фарад. Все дело в том, что ионистор запасает энергию в двойном электрическом слое, возникающем на поверхности электродов, погруженных в электролит. В результате диэлектриком служит монослой молекул растворителя. Как следствие, его толщина может составлять порядка единиц ангстрем, а это чертовски малые величины.

Если ты хоть немного помнишь школьные уроки физики, емкость конденсатора прямо пропорциональна площади его обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Таким образом, за счет применения в ионисторах пористых материалов (обычно — активированный уголь) площадь поверхности возрастает многократно. Это и позволяет суперконденсаторам запасать огромные значения энергии. Кроме того, у них, как правило, низкие токи утечки, что помогает держать заряд значительное время.

Разумеется, у ионисторов есть и недостатки. В первую очередь это высокая цена, относительно низкое рабочее напряжение (порядка нескольких вольт на ячейку) и существенно меньшая плотность энергии в сравнении с аккумуляторами. Так что на роль идеального источника питания на все случаи жизни они, увы, не подходят.

Впрочем, некоторые ухищрения позволяют все же частично справиться с перечисленными недостатками. Например, при легировании анода литием удается поднять рабочее напряжение до 3,8 В. Такие компоненты обычно называют литиевыми конденсаторами и относят к гибридному классу. Они имеют несколько ключевых особенностей, приятных и не очень. Во-первых, у литиевых конденсаторов существенно меньший саморазряд даже на фоне классических ионисторов (не говоря уже об обычных конденсаторах). Во-вторых, они крайне чувствительны к переразряду. Как правило, в описании производитель предупреждает, что разряд литиевого конденсатора ниже 2,2 В приводит к деградации анода, потере емкости и снижению внутреннего сопротивления компонента.

Сравнение

Теперь давай сравним несколько источников питания, чтобы примерно оценить перспективность всей затеи. Обычная компьютерная мышь, помимо батареек, может питаться и от перезаряжаемого NiMH-аккумулятора формата АА. Именно с ним мы и будем сравнивать оба ионистора — большой, размерами примерно с батарейку D и заявленными характеристиками на уровне 500 Ф и 2,7 В, а также маленький литиевый, емкостью на 100 Ф и напряжением 3,8 В. Сам NiMH-аккумулятор стандартного напряжения 1,4 В и средней емкости, рассчитан на 1500 мА ⋅ ч.

Важный момент: сравнивать их между собой в лоб не получится, так как разряд аккумулятора описывается уравнением Нернста. Собственно, этим уравнением описываются все химические источники питания. Как следствие, график разряда аккумулятора имеет плато по центру и резкий спад в конце, а его емкость измеряется в ампер-часах и рассчитывается как площадь под плато на графике. Конденсатор, в свою очередь, разряжается по экспоненте (при условии, что сопротивление нагрузки постоянно), и его емкость измеряется в фарадах.

Впрочем, выход есть: придется сравнивать запасенную энергию в джоулях. Итак, для конденсатора (или ионистора):

E = (C × U2) ÷ 2

Здесь C — емкость в фарадах, а U — напряжение в вольтах. Для аккумулятора:

E = 3600 × Q × U

Здесь Q — емкость в ампер-часах, а U — среднее напряжение. Для NiMH-аккумулятора напряжение на полностью заряженном элементе составляет примерно 1,4 В, а для разряженного — около 0,9 В. Однако, так как падение напряжения при разрядке нелинейно, возьмем среднее на уровне 1,1 В (все равно это приблизительные расчеты).

Теперь у нас получаются такие значения: 5940 Дж для аккумулятора, 1822 Дж для большого ионистора и 722 Дж для маленького. Выглядит неплохо, особенно учитывая, что последний по размеру примерно как аккумулятор. Но тут есть один нюанс: если в случае аккумулятора это та энергия, которую мы из него сможем взять, то с ионисторами чуть хитрее.

Как я уже упоминал, литиевый ионистор нельзя разряжать ниже 2,2 В (забегая вперед, скажу, что мы также не будем заряжать его выше 3,3 В). Это дает нам в итоге 302 Дж на один цикл. С большим ионистором другая штука — он плохо держит заряд выше 2,2 В, особенно при быстром заряде, на который мы целимся. Разрядить его с пользой ниже 0,5 В тоже не выйдет (из-за чисто технических ограничений). Впрочем, последнее не вносит заметной потери, так что здесь мы имеем около 542 Дж.

Тут уже неплохо видно преимущество литиевого конденсатора. Все же стоит учитывать, что он по размеру раз в семь меньше своего аналога. Впрочем, на мой вкус, преимущество не настолько велико, как его описывают в рекламных статьях. И не стоит забывать о разнице в цене — такие ионисторы достаточно дорогие.

С учетом всех замечаний в итоге получаем такие значения: те же 5940 Дж для аккумулятора, примерно 542 Дж в большом ионисторе на 500 Ф и 302 Дж в его младшем собрате на 100 Ф. Уже не так оптимистично. Хорошо, а на сколько этого хватит компьютерной мыши?

Современная недорогая беспроводная мышь потребляет примерно 4 мА в активном режиме и значительно меньше в режиме ожидания. Для простоты будем считать, что грызун у нас всегда в активном состоянии и напряжение питания у него 3 В. Это дает нам 43 Дж/ч.

Таким образом, в первом приближении от большого ионистора мышь должна проработать двенадцать часов, а от маленького порядка семи часов. Конечно, эти расчеты лишь приблизительные, но они позволяют оценить общую перспективность идеи. И на самом деле она весьма неплоха, если учесть, что большой суперконденсатор можно зарядить секунд за тридцать, а маленький и того быстрее. Таким образом, в теории наш манипулятор сможет запасти достаточно энергии на весь рабочий день всего лишь за время загрузки ОС.

Литиевые конденсаторы

Такие конденсаторы стоят сильно дороже даже классических ионисторов, и продают их заряженными. Поэтому, если надумаешь раскошелиться, обрати внимание, чтобы напряжение на нем было выше 2,2 В, а сам конденсатор обязательно был не вздутый. Здесь я хочу поблагодарить Faberge, который предоставил литиевый конденсатор VLCRS3R8107MG на 100 Ф для моего проекта.

С этим конденсатором была целая история. Его заказали в одном известном магазине, причем известном не в последнюю очередь своими высокими ценами. Первый же конденсатор, который оттуда прислали, оказался вздутым и разряженным. Впрочем, в ответ на претензию магазин оперативно и без лишних возражений выслал замену. А мне таким образом удалось сравнить между собой бракованный и рабочий экземпляры.

Выяснилось, что вздутый разряженный конденсатор сильно потерял в качестве и по саморазряду стал напоминать классические ионисторы (PDF), которые легко заказать в Китае. Особых нюансов тут нет, разве что качество раз на раз не приходится. Впрочем, несколько циклов заряд-разряд и длительный заряд идут им на пользу.

Анатомия грызунов

Как правило, в основе типичной беспроводной мыши лежит специализированная микросхема, которая сама по себе реализует 99% функций устройства. В нее входит и сам сенсор, и схемы управления подсветкой, и модуль обработки сигнала от сенсора, и даже радиопередатчик. На такие контроллеры откровенно китайского ширпотреба бывает проблематично найти даташит, но нас в данном случае интересует только питание.

К нашей большой радости контроллеры между собой полностью совместимы и требуют напряжение в диапазоне от 2,1 до 3,6 В. В подтверждение этих слов ты можешь заглянуть в даташит PAW3702 (PDF), на которой собрана самая приличная из раскуроченных мной мышей.

INFO

Схемотехника устройств классом и ценой повыше может заметно отличаться. В них нередко применяется отдельный микроконтроллер, который позволяет управлять кучей параметров, загружать настройки непосредственно в мышь и создавать цепочки из макросов на все случаи жизни.

Обыкновенно мыши питаются от одной или двух батареек AA (или ААА). Это приводит нас к очевидному выводу: если батарейки две, то они подключаются к контроллеру напрямую (стабилизатор не ставят в том числе из соображений экономии), а если батарейка одна, то между ней и контроллером установлен step-up DC/DC-преобразователь, вроде того, который я использовал в эмуляторе мыши, — ME2108. Найти его на плате совсем несложно, чаще всего это трехлапая микросхема рядом с дросселем.

А что в этом случае будем делать мы? А мы будем делать так же! 

Здоровое питание

Иными словами, если у нас в мыша имплантируется литиевый ионистор, то его будем подключать напрямую к контроллеру. При этом удаляем повышающий преобразователь, отпаивая микросхему и дроссель и соединяя перемычкой питание с контроллером. Он как раз даст нам диапазон напряжений как в даташите.

А когда используется ионистор попроще с максимальным напряжением 2,7 В, то его выход мы будем повышать с помощью упомянутого выше преобразователя. Если же его в мыши изначально не было, то его придется туда добавить. Благо они состоят буквально из нескольких деталей и даже продаются в виде готовых модулей за сущие копейки. Вроде бы всё… Хотя нет, стоит еще поговорить о защите от переразряда.

На всякий случай еще раз повторю, что литиевые ионисторы не рекомендуется разряжать ниже 2,2 В. Да, ты это наверняка уже запомнил, но, поверь, эти штуки стоят недешево, и обращаться с ними следует аккуратно. Поэтому нам будет необходимо устройство, которое сможет отключать нагрузку от ионистора при достижении порогового значения. Подобные устройства широко применяются для защиты литиевых аккумуляторов от переразряда, отличие нашего варианта состоит в меньшем напряжении срабатывания. Схема устройства представлена на рисунке ниже.

В целом все здесь элементарно, и пояснения тут требует разве что кнопка, которая нужна для включения устройства. Достаточно ее один раз нажать, и мышь будет работать до тех пор, пока напряжение на ионисторе не упадет ниже 2,2–2,3 В, что зачастую происходит скачкообразно. Значение порогового напряжения задается светодиодом и резисторами R2 и R3.

Светодиод тут выполняет одновременно функцию стабилитрона (красный светодиод дает около 1,7 В падения напряжения) и индикатора включения, но светится он не бодро. Точно подстраивать напряжение срабатывания удобно, меняя номинал R2. В качестве ключа использован до безобразия дешевый полевик AO3400, что помогает свести падение напряжения на устройстве практически к нулю. Однако сойдет и любой другой N-канальный полевик, способный открыться от напряжения порядка 2 В. Биполярный транзистор может быть любой, хоть КТ361.

Во включенном состоянии устройство потребляет меньше 100 мкА, а в выключенном потребление и вовсе пренебрежимо мало.

Корпус и конструктив

Приступим к сборке готового устройства. А для этого нам потребуется донор.

Нулевой пациент

Первой мне под руку попалась заезженная и много повидавшая на своем веку мышь Perfeo PF-353-WOP. На ней я и опробовал идею, встроив в эту мышь самый большой ионистор. А для того, чтобы полностью использовать заряд, я поместил в нее повышающий модуль на ME2108-33. Модуль взял в этот раз готовый. Одна незадача — ионистор был великоват. Впрочем, с этой проблемой мне отчасти помог лобзик.

Модуль повышающего преобразователя здорово встал на место разъема подключения батарейки.

Как легко понять из фотографий, ионистор заменил собой купированную заднюю часть и крепился при помощи суперклея. Поскольку сам корпус мыши я подпиливал снова и снова, то получилось неплохо подогнать его, и держится он нормально. Обрати внимание, что, несмотря на вульгарную простоту конструкции современных дешевых мышей, оптический узел (линза, диод и датчик) должны быть достаточно точно спозиционированы. Иначе резво бегать, как прежде, мышь уже не будет.

 

Зарядка тоже сурова: к выводам ионистора я цепляю вольтметр и, контролируя напряжение, подаю 3,3 В от компьютерного блока питания с помощью «крокодилов». Зарядный ток при этом составляет порядка 6 А. Что еще можно о ней сказать? Мышь работает, одного заряда хватает на период от двух до четырех дней, в зависимости от интенсивности использования.

Первый пошел

За основу следующей итерации была взята мышь Oklick 6055W. К моему удивлению, ее уменьшенный размер совершенно не помешал встроить в нее второй ионистор.

Аккуратно срезаем батарейный отсек, сохраняя крепеж крышки. Для деликатной резки пластика можно использовать нож, ручной лобзик или нитку. Применять тут раскаленный нож и паяльник не рекомендую: уж очень много вони будет, да и паяльник жалко.

Далее встраиваем разъем для зарядки ионистора. Тут мне пришлось поломать голову, где взять разъем минимального размера, чтобы он одновременно выдерживал ток в несколько ампер, позволял подцепляться вольтметром, да еще вместо ответной части поддерживал какой попало суррогат. Как оказалось, всем этим требованиям удовлетворяет цанговый разъем, что используется в панельках для DIP-микросхем. Он и маленький, и, считай, цельнометаллический.

Устанавливаем его в крышку батарейного отсека и фиксируем каплей суперклея. Надо сказать, что если пропил сделан точно, то он и без клея сидит как влитой.

Также необходимо просверлить отверстие 3,5 мм под SMD-кнопку, включающую контроллер разряда ионистора. Сама тактовая кнопка тоже фиксируется суперклеем.

Теперь время заняться платой мыши: мы демонтируем дроссель и микросхему DC/DC-преобразователя и вместо них запаиваем перемычку, соединяющую элемент питания с контроллером. Далее надо изготовить контроллер разряда — по существу, слишком громкое название для схемы из восьми деталей.

Главное — заранее на макетке подобрать номиналы резисторов

 

Осталось соединить все узлы и закрепить ионистор на двухсторонний скотч. Легко заметить разъем зарядки и кнопку включения. К несчастью, защиты от дурака тут не предусмотрено, так как простейший вариант с установкой диода здесь не прокатит, а усложнять схему мне не хотелось.

WARNING

При подключении внимательно следи за полярностью, иначе ионистор может превратиться в тыкву, выплюнув в тебя свои потроха, а мышка безвозвратно перенесется в мышиный рай.

Полевые испытания показали, что от убитого литиевого конденсатора мышь работает один-два дня. Сколько именно — зависит от интенсивности использования. Как ни странно, даже бракованный ионистор продемонстрировал вполне достойный результат. Тем интереснее было посмотреть, как себя проявит исправный суперконденсатор!

Второй шанс

В этот раз под нож отправилась мышь поприличнее — A4Tech FStyler FG10. А процесс пошел уже по накатанной. 

 

Точно так же я выпилил из грызуна батарейный отсек и вмонтировал разъем зарядки, который заранее был перемещен в более безопасное место.

С платы также удален повышающий преобразователь. Обрати внимание: в этой мыши уже используется микросхема в SMD-исполнении, так же как и дроссель. Впрочем, схема от этого меняется не сильно, и перемычка впаивается точно так же.

Теперь можно подключать контроллер разряда и собирать все обратно.

Единственная неприятность была связана с шурупом, на котором держится крышка. Чтобы его закрутить, нужно снять крышку батарейного отсека, но наши модификации этого сделать уже не позволяют. Так что я просверлил дополнительное отверстие, через которое закручивается шуруп.

От исправного литиевого ионистора мышь стабильно работает двое суток при активном использовании. И я думаю, это весьма достойный результат.

Зарядка

В заключение пара слов о зарядном устройстве для таких мышей. До этого я о нем упоминал лишь вскользь, но именно оно обеспечивает быструю зарядку ионисторов. Я использую стандартный компьютерный блок питания на 300 Вт.

Для литиевых ионисторов все тривиально: с помощью специального шнурка мышь на 20 с подключается к линии 3,3 В на разъеме БП, после чего можно считать, что зарядка закончена. Сам шнурок максимально прост: на одном конце цанговый разъем (папа), а на другом — «крокодилы» для подключения к БП.

Вместо компьютерного блока можно использовать лабораторный, и тогда напряжение удастся поднять уже до 3,6 В и время работы устройства увеличится.

С обычными ионисторами несколько сложнее, так как у них номинальное напряжение 2,7 В. Впрочем, и их я тоже заряжаю от линии 3,3 В, только дополнительно контролирую напряжение на ионисторе вольтметром, прекращая заряд на отметке около 2,5 В. Из-за громадной емкости в 500 Ф заряд даже током в 6 А протекает вовсе не мгновенно, и его вполне можно уследить по вольтметру. А избыток напряжения просаживается на проводах, от чего они заметно нагреваются. Весь процесс занимает не больше 30 с.

Была у меня также идея вставить в разрыв диод, чтобы понизить напряжение и отказаться от вольтметра, но на диод надо ставить хороший радиатор, иначе его очень скоро навестит белый полярный пушистый зверек. Так что я на время отказался от такой идеи. Как ты понимаешь, в этом случае лабораторный БП будет особенно хорош.

Несколько слов стоит сказать и про режим заряда. Ионисторы способны к быстрому заряду, однако после этого напряжение на них просаживается на 10–30% за несколько десятков минут в зависимости от качества ионистора. Проблема решается длительным зарядом, в даташитах рекомендуют держать на ионисторе заданное напряжение около двенадцати часов для полного заряда. Это действительно работает, но на практике в реальной жизни эти потери несущественны и ими вполне можно пренебречь.

Идеи и улучшения

А что же дальше? Развивать тему можно в нескольких направлениях. Сюда определенно стоит добавить систему беспроводного заряда, хотя это, конечно, заметно усложнит всю конструкцию. С беспроводной зарядкой можно и ионистор поменьше ставить, особенно если зарядку дополнительно встроить в коврик. Есть даже подходящая публикация от 2007 года с концептом. Также, возможно, стоит использовать для литиевых ионисторов step-down-преобразователь с 2,2 В на выходе. Но тут все же нужно сначала подсчитать, даст ли это реальный выигрыш во времени работы, так как КПД такого преобразователя далеко не сто процентов.

Гораздо симпатичнее все это выглядит уже на печатной плате

Читайте ещё больше платных статей бесплатно: https://t.me/hacker_frei

Суперконденсатор в помощь аккумулятору. Суперконденсаторы или Ионисторы вместо аккумулятора. Новая технология Ё-мобиль

Для накопления электроэнергии люди сначала использовали конденсаторы. Потом, когда электротехника вышла за пределы лабораторных опытов, изобрели аккумуляторы, ставшие основным средством для запасания электрической энергии. Но в начале XXI века снова предлагается использовать конденсаторы для питания электрооборудования. Насколько это возможно и уйдут ли аккумуляторы окончательно в прошлое?

Причина, по которой конденсаторы были вытеснены аккумуляторами, была связана со значительно большими значениями электроэнергии, которые они способны накапливать. Другой причиной является то, что при разряде напряжение на выходе аккумулятора меняется очень слабо, так что стабилизатор напряжения или не требуется или же может иметь очень простую конструкцию.

Главное различие между конденсаторами и аккумуляторами заключается в том, что конденсаторы непосредственно хранят электрический заряд, а аккумуляторы превращают электрическую энергию в химическую, запасают ее, а потом обратно преобразуют химическую энерию в электрическую.

При преобразованиях энергии часть ее теряется. Поэтому даже у лучших аккумуляторов КПД составляет не более 90%, в то время, как у конденсаторов он может достигать 99%. Интенсивность химических реакций зависит от температуры, поэтому на морозе аккумуляторы работают заметно хуже, чем при комнатной температуре. Кроме этого, химические реакции в аккумуляторах не полностью обратимы. Отсюда малое количество циклов заряда-разряда (порядка единиц тысяч, чаще всего ресурс аккумулятора составляет около 1000 циклов заряда-разряда), а также «эффект памяти». Напомним, что «эффект памяти» заключается в том, что аккумулятор нужно всегда разряжать до определенной величины накопленной энергии, тогда его емкость будет максимальной. Если же после разрядки в нем остается больше энергии, то емкость аккумулятора будет постепенно уменьшаться. «Эффект памяти» свойственнен практически всем серийно выпускаемым типам аккумуляторов, кроме, кислотных (включая их разновидности — гелевые и AGM). Хотя принято считать, что литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам он не свойственнен, на самом деле и у них он есть, просто проявляется в меньшей степени, чем в других типах. Что же касается кислотных аккумуляторов, то в них проявляется эффект сульфатации пластин, вызывающий необратимую порчу источника питания. Одной из причин является длительное нахождение аккумулятора в состоянии заряда менее, чем на 50%.

Применительно к альтернативной энергетике «эффект памяти» и сульфатация пластин являются серьезными проблемами. Дело в том, что поступление энергии от таких источников, как солнечные батареи и ветряки, сложно спрогнозировать. В результате заряд и разряд аккумуляторов происходят хаотично, в неоптимальном режиме.

Для современного ритма жизни оказывается абсолютно неприемлемо, что аккумуляторы приходится заряжать несколько часов. Например, как вы себе представляете поездку на электромобиле на дальние расстояния, если разрядившийся аккумулятор задержит вас на несколько часов в пункте зарядки? Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью протекающих в нем химических процессов. Можно сократить время зарядки до 1 часа, но никак не до нескольких минут. В то же время, скорость зарядки конденсатора ограничена только максимальным током, который дает зарядное устройство.

Перечисленные недостатки аккумуляторов сделали актуальным использование вместо них конденсаторов.

Использование двойного электрического слоя

На протяжении многих десятилетий самой большой емкостью обладали электролитические конденсаторы. В них одной из обкладок являлась металлическая фольга, другой — электролит, а изоляцией между обкладками — окись металла, которой покрыта фольга. У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей фарады, что недостаточно для того, чтобы полноценно заменить аккумулятор.

Сравнение конструкций разных типов конденстаторов (Источник: Википедия)

Большую емкость, измеряемую тысячами фарад, позволяют получить конденсаторы, основанные на так называемом двойном электрическом слое. Принцип их работы следующий. Двойной электрический слой возникает при определенных условиях на границе веществ в твердой и жидкой фазах. Образуются два слоя ионов с зарядами противоположного знака, но одинаковой величины. Если очень упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «обкладками» которого являются указанные слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.



Суперконденсаторы различной емкости производства Maxwell

Конденсаторы, основанные на данном эффекте, иногда называют ионисторами. На самом деле, этот термин не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электроэнергии — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую наряду с сохранением электрического заряда (гибридный ионистор), а также для аккумуляторов, основанных на двойном электрическом слое (так называемые псевдоконденсаторы). Поэтому более подходящим является термин «суперконденсаторы». Иногда вместо него используется тождественный ему термин «ультраконденсатор».

Техническая реализация

Суперконденсатор представляет собой две обкладки из активированного угля, залитые электролитом. Между ними расположена мембрана, которая пропускает электролит, но препятствует физическому перемещению частиц активированного угля между обкладками.

Следует отметить, что суперконденсаторы сами по себе не имеют полярности. Этим они принципиально отличаются от электролитических конденсаторов, для которых, как правило, свойственна полярность, несоблюдение которой приводит к выходу конденсатора из строя. Тем не менее, на суперконденсаторах также наносится полярности. Связано это с тем, что суперконденсаторы сходят с заводского конвейера уже заряженными, маркировка и означает полярность этого заряда.

Параметры суперконденсаторов

Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12000 Ф. У массово выпускаемых супероконденсаторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между обкладками не превышает 10 В. Для серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2,3 – 2,7 В. Низкое рабочее напряжение требует использование преобразователя напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на обкладках конденсатора изменяется в широких пределах. Построение преобразователя напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства являются нетривиальной задачей. Предположим, что вам нужно питать нагрузку с мощностью 60 Вт.

Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрежем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычным аккумулятором с напряжением 12 В, то управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные приборы широко распространены и стоят недорого. Но совсем другая ситуация складывается при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Тогда ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схмотехнике и современной элементной базы. Именно сложностью с построением преобразователя и стабилизатора можно объяснить тот факт, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах XX века, только сейчас стали широко использоваться в самых разных областях.



Принципиальная схема источника бесперебойного питания
напряжением на суперконденсаторах, основные узлы реализованы
на одной микосхеме производства LinearTechnology

Суперконденсаторы могут соединяться в батареи с использованием последовательного или параллельного соединения. В первом случае повышается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — емкость. Повышение максимально допустимого напряжения таким способом является одним из способов решения проблемы, но заплатить за нее придется снижением емкости.

Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их емкости. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 Ф суперконденсатор имеет размеры, сопоставимые с человеческим ногтем.

Хорошие суперконденсаторы способны выдержать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, для суперконденсаторов стоит проблема старения из-за постепенной утечки электролита. Пока сколь-нибудь полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по данной причине не накоплено, но по косвенным данным, срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить величиной 15 лет.

Накапливаемая энергия

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в джоулях:

E = CU 2 /2,
где C — емкость, выраженная в фарадах, U — напряжение на обкладках, выраженное в вольтах.

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в кВтч, равно:

W = CU 2 /7200000

Отсюда, конденсатор емкостью 3000 Ф с напряжением между обкладками 2,5 В способен запасти в себе только 0,0026 кВтч. Как это можно соотнести, например, с литий-ионным аккумулятором? Если принять его выходное напряжение не зависящим от степени разряда и равным 3,6 В, то количество энергии 0,0026 кВтч будет запасено в литий-ионном аккумуляторе емкостью 0,72 Ач. Увы, весьма скромный результат.

Применение суперконденсаторов

Системы аварийного освещения являются тем местом, где использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш. В самом деле, именно для этого применения характерна неравномерность разрядки. Кроме этого, желательно, чтобы зарядка аварийного светильника происходила быстро, и чтобы используемый в нем резервный источник питания имел большую надежность. Источник резервного питания на основе суперконденсатора можно встроить непосредственно в светодиодную лампу T8. Такие лампы уже выпускаются рядом китайских фирм.



Грунтовый светодиодный светильник с питанием
от солнечных батарей, накопление энергии
в котором осуществляется в суперконденсаторе

Как уже отмечалось, развитие суперконденсаторов во многом связано с интересом к альтернативным источникам энергии. Но практическое применение пока ограничено светодиодными светильниками, получающими энергию от солнца.

Активно развивается такое направление как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.

Суперконденсаторы способны дать большое количество энергии в короткий интервал времени. Запитывая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно уменьшить пиковые нагрузки на электросеть и в конечном счете уменьшить запас на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.

Соединив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем достичь емкости, сопоставимой с аккумуляторами, используемыми в электромобилях. Но весить эта батарея будет в несколько раз больше аккумулятора, что для транспортных средств неприемлемо. Решить проблему можно, используя суперконденсаторы на основе графена, но они пока существуют только в качестве опытных образцов. Тем не менее, перспективный вариант знаменитого «Ё-мобиля», работающий только от электричества, в качестве источника питания будет использовать суперконденсаторы нового поколения, разработка которых ведется российскими учеными.

Суперконденсаторы также дадут выигрыш при замене аккумуляторов в обычных машинах, работающих на бензине или дизельном топливе — их использование в таких транспортных средствах уже является реальностью.

Пока же самым удачным из реализованных проектов внедрения суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, вышедшие недавно на улицы Москвы. При прекращении подачи напряжения в контактную сеть или же при «слетании» токосъемников троллейбус может проехать на небольшой (порядка 15 км/ч) скорости несколько сотен метров в место, где он не будет мешать движению на дороге. Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.

В общем, пока суперконденсаторы могут вытеснить аккумуляторы только в отдельных «нишах». Но технологии бурно развиваются, что позволяет ожидать, что уже в ближайшем будущем область применения суперконденсаторов значительно расширится.

Как только человек придумал самодвижущуюся тележку на паровом двигателе (1768г.), а позже (1886) усовершенствовал мотор до ДВС – у водителя появилась задача не только направлять лошадиные силы в нужную сторону, но и запускать их в работу.

Проблема пуска двигателя в разные времена решалась по-разному. Для парового мотора достаточно было развести огонь под котлом, бензиновые двигатели требовали мышечной силы или химического источника тока.

С появлением аккумуляторов возникла необходимость обслуживания и контроля заряда стартерных батарей, особенно в зимний период. Часто, в помощь штатному АКБ, автовладельцу приходилось использовать внешний источник тока: сетевое пусковое устройство, запасной свинцово-кислотный АКБ, или новинку последних лет компактные пусковые устройства на базе Литий-Полимеров.

Главная проблема химических источников тока – саморазряд и старение. Срок службы классического свинцово-кислотного аккумулятора со свободным электролитом составляет около 3х лет. Гелевые и AGM аккумуляторы «живут» дольше, однако и они не вечны. Даже если АКБ бездействует – в нём происходят химические процессы, которые приводят к постепенной потере ёмкости батареи.

Это замечание верно и для пусковых устройств на основе аккумуляторов, например, средний срок службы Li-Po пускача составляет 3-5 лет, за это время токопроводный гель которым наполнены аккумуляторы твердеет и постепенно теряет свои свойства. Инженеры- конструкторы давно ищут источник тока который мог бы заменить аккумуляторы и избавить автовладельцев от «слабых мест» АКБ.



Речь в данной статье пойдёт о конденсаторах. Точнее о супер-конденсаторах или ионисторах, способных отдавать огромные токи и обладающих рядом преимуществ в сравнении с аккумуляторами. Как заменить АКБ машины на сборку из конденсаторов, конструкторы ещё не придумали, однако инженерам из Carku удалось создать устройство способное помочь в запуске двигателя автомобиля, тот самый ATOM 1750 .

Главное отличие данного аппарата от аккумуляторных аналогов – вечный срок службы ! Если говорить о пусковых устройствах на базе Литий-полимерных или Свинцово-кислотных батарей, то продолжительность их работы ограничена одной-тремя тысячами циклов заряд/разряд. Конденсаторные пускачи обеспечивают до миллиона циклов. Для того, чтобы представить масштаб предположим, что Вы используете ATOM 1750 дважды в день в течение календарного года. Ресурса прибора при такой интенсивности работы хватит (1.000.000: (365х2))= 1млн. : 730= 1369 лет .

Вторая особенность – неприхотливость ионисторов. Для хранения конденсаторных пусковых устройств не нужны особые условия: вы можете положить аппарат в бардачок или под сиденье авто, и вспомнить о нём, только когда аккумулятору машины понадобится помощь. Аппарат – идеальный вариант для забывчивых водителей. Если следить за уровнем заряда батареи нет ни времени ни желания – аппарат можно спокойно хранить в машине в самые лютые холода или в жару.


Третий плюс – наличие встроенного литиевого аккумулятора. Запас энергии, который хранится в полностью заряженной Li-Ion батарее аппарата ёмкостью 6000mAh – сможет зарядить конденсаторы устройства для более чем 6 пусков подряд. Батарея не участвует в пуске, и предназначена только для зарядки конденсаторов. Вот здесь и кроется та самая ложка дёгтя: любой аккумулятор боится глубокого разряда. Если батарею на долгое время оставить без зарядки – АКБ , рано или поздно, выйдет из строя. Саморазряд, свойственный в той или иной мере любому аккумулятору добьёт разряженную батарею. Напоминаем , что профилактическую зарядку неиспользуемой литиевой батареи необходимо проводить 1 раз в пол-года .


Высокие и низкие температуры хранения ускоряют процессы саморазряда и деградации АКБ . Температурный режим хранения встроенного аккумулятора рекомендованный производителем составляет от 0 до +25 С. Впрочем, даже если штатная батарея устройства выйдет из стоя конденсаторы АТОМ 1750 – запитанные от разряженного автомобильного АКБ всё равно смогут запустить двигатель машины.

Плюс номер четыре . Возможность зарядки ионисторов прибора от разряженной АКБ машины. Для пуска двигателя достаточно подключить крокодилы аппарата к клеммам «уставшего » АКБ и уже через 45-60 сек. – автомобиль будет готов к старту.


Более подробно про особенности АТОМ 1750 :

Аппарат представляет собой профессиональный джамп-стартер. В отличие от Li-Po аналогов, пуск двигателя производится не за счёт энергии запасённой в аккумуляторе, а при помощи мощных ультраконденсаторов. Мощности пускача достаточно для запуска бензиновых двигателей объёмом до и для работы с дизельными моторами до .


МОЩЬ

Сборка из пяти ионисторов ёмкостью 350F каждый, выдаёт пусковые токи до 350А , что говорит о широком диапазоне применения данного устройства.


Высокий стартовый ток АТОМ 1750 подкреплён стабильным напряжением, которое выдают конденсаторы. Аппарат обеспечивает заявленный ток на протяжении 3х секунд, что является одним из важнейших условий запуска двигателя.


МОБИЛЬНОСТЬ

Вес пускача составляет 1.3 кг. Для сравнения, схожий по возможностям свинцово-кислотный бустер весит более 6 кг (DRIVE 900 ), а разница в габаритах впечатляет ещё больше.


На боковых гранях АТОМ 1750 расположены:


На передней панели расположен:

Дисплей (1) для отображения рабочих параметров, кнопка «Boost» (2) для заряда ионисторов от встроенного аккумулятора, кнопки включения фонаря и питания устройства (3).


ЗАЩИТА

В качестве силовых кабелей на аппарате используются медные провода сечением 6мм2 , длинной 300 мм.


Интеллектуальный блок, не только защищает пусковое устройство от переполюсовки, короткого замыкания и обратных токов генератора, но и позволяет за несколько минут продиагностировать АКБ машины и вывести результаты проверки на табло.


АТОМ 1750 — подскажет владельцу, что аккумулятор машины нуждается в зарядке, либо, что АКБ – пора заменить на новый.


Если при подключении к аккумулятору машины на экране появляется надпись J UMP START READY – цепь работает в штатном режиме. Можно приступать к пуску двигателя.

Надпись «REVERSED » сообщает о неправильном подключении крокодилов. Следует проверить полярность – красный зажим должен быть соединён с плюсовым контактом АКБ, чёрный с минусовым.

ЗАРЯДКА

Обратите внимание, при подключении АТОМ к источнику тока, сначала заряжаются ультраконденсаторы, затем, начинается зарядка встроенной батареи устройства.


Представим себе ситуацию, когда вокруг никого а запустить двигатель у штатного АКБ машины – не получается.


Первый способ запуска машины с помощьюАТОМ 175 – заключается в зарядке конденсаторов непосредственно от клемм разряженного АКБ автомобиля. После подключения аппарата дожидаемся появления надписи JUMP START READY и запускаем двигатель не снимая крокодилы с клемм. Время зарядки конденсаторов зависит от уровня разряда АКБ и составляет от 45 сек до 2.5мин.


Второй способ зарядки – через гнездо прикуривателя. Атом 1750 можно подключить к бортовой сети с помощью специального переходника из комплекта. Время зарядки около 2 минут.


Третий источник энергии – встроенная батарея прибора. После нажатия на кнопку Boost – аппарат использует энергию запасённую в Литиевом аккумуляторе. Время зарядки – 2-3мин .


Ну и последний вариант зарядки, если под рукой нет иных источников, — придётся искать розетку. С помощью блока питания от мобильной электроники (5V, 2А ) – конденсаторы можно зарядить и от сети.


Ещё один Важный момент. Заряжать Атом 1750 можно не только от собственного разряженного АКБ , но и от ЛЮБОГО автомобиля-донора (большая и маленькая машины – показать). В отличие от «прикуривания» — операция зарядки ионисторов АТОМ 1750 — абсолютно безопасна, и не требует соблюдения никаких условностей, кроме полярности подключения.


ПУСК АВТОМОБИЛЯ

Для того, чтобы приступить к использованию Джамп-стартера хозяину машины следует убедиться, что зажигание автомобиля выключено. При подключении — следует соблюдать полярность: красный кабель устройства соединяется с плюсовой клеммой аккумулятора автомобиля, чёрный с минусовой клеммой.

После подключения можно приступать к запуску двигателя. Если в течение 3х секунд мотор не запустился – следует зарядить конденсаторы ещё раз и повторить попытку.

После того, как двигатель заработал «крокодилы» с клемм аккумулятора следует снять.

ATOM 1750 поставляется в картонной коробке.

В комплекте с аппаратом:

    Шнур для зарядки аппарата от прикуривателя автомобиля;

    USB-Кабель.



Напоминаем, что одним из условий продолжительной службы аппарата является своевременная зарядка встроенного аккумулятора устройства, поэтому после каждого пуска с использованием энергии аккумулятора – необходимо отправить АТОМ на зарядку. При длительном хранении рекомендуем заряжать устройство до уровня 80-90% один раз в 6 месяцев. Хранить аппарат следует при плюсовой температуре.

Можно ли на транспорте применять конденсаторы, вместо капризных, недолговечных и требующих ухода аккумуляторов? Оказывается можно, и приемуществ у конденсатора перед аккумуляторной батареей достаточно, что бы отказаться от батарей, и если не полностью, то хотя бы дополнить ёмкость аккумулятора, сильно снижающуюся на морозе, ёмкостью конденсатора. О преимуществах и недостатках обоих источников электроэнергии, мы и поговорим в этой статье.

Всего несколько лет назад, конденсаторы в одну или две фарады ёмкости, считались экзотикой и их показывали только на выставках богатых меломанов. Сейчас эти конденсаторы можно купить в любом ларьке автоакустики, а конденсаторы ещё большей ёмкости, не сложно найти в специализированных магазинах, продающих сверхмощные Hi-Fi аудиосистемы (о музыке на автомобиле или мотоцикле ).

А что мне особенно радостно, так это то, что в настоящее время российская промышленность, всё таки опередив на несколько лет как восточных, так и западных производителей, освоила мелкосерийный выпуск супер конденсаторов новейшего типа, ёмкость которых составляет десятки тысяч фарад!

Немного теории.

Как известно, конденсатор состоит из разделённых зарядов — положительных, на одном пластинчатом электроде и отрицательных зарядов на другом. Сильно не вдаваясь в подробности, лишь отмечу, что энергия (ёмкость) которую способен взять конденсатор, напрямую зависит от площади пластин электродов, а так же от расстояния между ними. И чем больше эта площадь и меньше расстояние между пластинами, тем благоприятнее для накопления большего заряда.

Из этого следует, что увеличивая первое условие, и уменьшая второе, успеха в этом деле можно добиться. Но это на словах так просто. А как всё на деле? В новейших конденсаторах, для изготовления отрицательного электрода используется углеродный пористый материал, и вот в нём то и весь прикол. Благодаря этому материалу, у казалось бы обычной плоской пластины, благодаря её пористой структуре — как бы появляется второе измерение (увеличивается площадь пластин). От этого, площадь накопления зарядов существенно возрастает!

Увеличения площади пластин добились, осталось поработать с расстоянием. Новое название новейших супер конденсаторов — это конденсаторы с двойным электрическим слоем. Их особенность в том, что электроэнергия аккумулируется в особой области, то есть на границе раздела электролита и твёрдого тела. От этого расстояние между областью положения отрицательных и положительных зарядов, намного сокращается, аж на 2-3 порядка!

Из всего вышесказанного, можно наконец то сказать, что пора этим супер ёмкостям занять место под капотом машины, а в качестве чего? Есть несколько вариантов, но рассмотрим наиболее реальные.

Использование конденсатора в качестве основного источника электроэнергии для двигателя (электротяги).

Электробус Лужок ездит довольно быстро. Снизу виден выходящий дымок от бензинового отопителя салона.

Совсем недавно, и аккумуляторы для электро-автомобилей никто всерьёз не воспринимал. Но электрокары уже начинают заполонять мир, например в Лондоне уже работает электро-такси. Значит и конденсаторам путь предельно ясен, особенно если учесть их преимущества перед аккумулятором, но о преимуществах чуть позже. Скажу лишь, что «живой»пример, который ездит на электроэнергии от тяговых конденсаторов, можно увидеть на фото слева. Это экологически чистый автобус, а если быть точным — электробус под названием Лужок, который мелкой серией изготавливают в подмосковном городке Троицке (на заводе Эсма). Только вот для обогрева салона в мороз, приходится включать печку, которая работает на бензине, но это как говорится мелочи.

Электробус используется для перевозки туристов на небольшие расстояния (до 10 км), например по территории парков и заповедников, в которые введены жёсткие экологические ограничения. Первые коммерческие рейсы Лужок совершит по территории Московского ВВЦ. Одной зарядки конденсаторов хватает где то на 8-10 км. Затем 10-15 минутная зарядка и снова в путь (аккумуляторы пришлось бы заряжать минимум часов 20). К примеру, если ездить на работу, которая в мелких городах может находиться всего в пределах 5 — 10 км, то такой автомобиль был бы самое то, особенно для каждодневных поездок. Ведь цикл заряда и разряда конденсаторов, в отличии от аккумулятора, почти бесконечен. К тому же автомобиль не такой тяжёлый как автобус, а значит километраж на одной зарядке может увеличиться.

Кроме автобусов, предприятие выпускает немного «Газелей», несколько погрузчиков и электрокар, для перевозки грузов по территории завода. Основное отличие всей этой конденсаторной техники от аккумуляторной, это то, что её можно использовать круглосуточно, ведь их зарядка занимает считанные минуты. И хоть разряжаются они тоже быстро, зато срок службы конденсаторов превышает в десятки раз срок службы аккумуляторов.

Использование конденсатора в качестве помощника батарее, при пуске на морозе.

Использование в машинах конденсаторов нового типа в качестве тяговой силы, дело конечно полезное и интересное, но не самое актуальное. Куда более полезнее их использовать в качестве кратковременной электрической силы большой ёмкости, и в первую очередь для запуска мотора автомобиля. Этим уже пользуются инженеры военной техники, и испытания и усовершенствования постоянно проводятся на армейской технике. К примеру две здоровенные аккумуляторные батареи по 190 Ампер часов, при морозе в минус 45 градусов, способны совершить всего лишь одну пятнадцатисекундную прокрутку Камазовского стартера (и соответственно замёрзшего Камазовского двигателя). Но вот если подключить паралельно конденсатор ёмкостью всего 0,18 кФ, то стартер двигателя Камаза сделает уже несколько таких холодных прокруток! Разница налицо, особенно это полезно для техники, используемой в районах Крайнего Севера, например военная и строительная техника.

Конечно же водителям, которые живут в более тёплом климате, польза конденсаторов, не боящихся холода не так полезна. Но главное другое. Конденсаторам не опасна высокая плотность тока, и они выдерживают огромнейшее количество циклов заряд-разряд, да ещё и совсем не требуют обслуживания. Но самое главное это то, что конденсатор позволит повысить срок службы аккумулятора вдвое. Ведь когда аккумулятор один (особенно не новый), он считается непригодным, если плохо начинает справляться с пусковыми обязанностями, особенно в холодную погоду. А вот в паре с конденсатором, подключенным парраллельно, старая батарея будет служить до тех пор, пока тот способен её подзаряжать. И как я уже говорил, батарея превращается в долгожителя.

К тому же, в паре с коллегой конденсатором, ёмкость аккумуляторной батареи вашего автомобиля или мотоцикла, можно будет сократить вдвое. Легковой машине с двигателем в 1,5 — 1,8 кубиков, будет достаточно 25 Ач, а грузовому автомобилю хватит всего лишь 60 Ач. И можно уже будет не использовать батарею стартерного типа, которая рассчитана на высокие токи, а пользоваться обычной, которая как правило имеет в 2-3 раза больший срок службы. В итоге, комбинация аккумулятор плюс конденсатор, позволит значительно повысить срок службы этой пары. А что бы не менять на своей машине батарею лет 15, об этом мечтают многие, да и к этому сроку, люди как правило меняют машину на более свежую. Вот и выходит, что такой парочки (аккумулятор и конденсатор) хватит на весь срок службы машины. Но главное, водители забудут о трудном запуске в мороз, а такие слова «браток, дай прикурить, не могу завестись» можно будет забыть (как безопасно прикурить от чужой машины, ).

Что можно сказать напоследок. Супер конденсаторы нового поколения пока выпускаются мелкосерийно, стоят они раза в два дороже нормальной аккумуляторной батареи, и наверное не скоро найдут своих покупателей, по крайней мере наших отечественных. Немного конденсаторов уходит заграничным потребителям, но это не особая поддержка нашей промышленности. Но при желании, и нормальных спонсорах, для рекламы и освоения более дешёвого массового производства, можно это дело настроить на нормальный лад. Всё возможно. Ведь дорогущие аккумуляторы нового поколения тоже никто не хотел покупать, в начале их производства. А сейчас их закупают тоннами производители электрокаров, и это только начало. Думаю и новые конденсаторы вскоре будут пользоваться огромным спросом, и если и не заменят полностью аккумуляторы, то станут им надёжными помощниками. Поживём — увидим. Удачи всем!

Для накопления электроэнергии люди сначала использовали конденсаторы. Потом, когда электротехника вышла за пределы лабораторных опытов, изобрели аккумуляторы, ставшие основным средством для запасания электрической энергии. Но в начале XXI века снова предлагается использовать конденсаторы для питания электрооборудования. Насколько это возможно и уйдут ли аккумуляторы окончательно в прошлое?

Причина, по которой конденсаторы были вытеснены аккумуляторами, была связана со значительно большими значениями электроэнергии, которые они способны накапливать. Другой причиной является то, что при разряде напряжение на выходе аккумулятора меняется очень слабо, так что стабилизатор напряжения или не требуется или же может иметь очень простую конструкцию.

Главное различие между конденсаторами и аккумуляторами заключается в том, что конденсаторы непосредственно хранят электрический заряд, а аккумуляторы превращают электрическую энергию в химическую, запасают ее, а потом обратно преобразуют химическую энерию в электрическую.

При преобразованиях энергии часть ее теряется. Поэтому даже у лучших аккумуляторов КПД составляет не более 90%, в то время, как у конденсаторов он может достигать 99%. Интенсивность химических реакций зависит от температуры, поэтому на морозе аккумуляторы работают заметно хуже, чем при комнатной температуре. Кроме этого, химические реакции в аккумуляторах не полностью обратимы. Отсюда малое количество циклов заряда-разряда (порядка единиц тысяч, чаще всего ресурс аккумулятора составляет около 1000 циклов заряда-разряда), а также «эффект памяти». Напомним, что «эффект памяти» заключается в том, что аккумулятор нужно всегда разряжать до определенной величины накопленной энергии, тогда его емкость будет максимальной. Если же после разрядки в нем остается больше энергии, то емкость аккумулятора будет постепенно уменьшаться. «Эффект памяти» свойственен практически всем серийно выпускаемым типам аккумуляторов, кроме, кислотных (включая их разновидности — гелевые и AGM). Хотя принято считать, что литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам он не свойственнен, на самом деле и у них он есть, просто проявляется в меньшей степени, чем в других типах. Что же касается кислотных аккумуляторов, то в них проявляется эффект сульфатации пластин, вызывающий необратимую порчу источника питания. Одной из причин является длительное нахождение аккумулятора в состоянии заряда менее, чем на 50%.

Применительно к альтернативной энергетике «эффект памяти» и сульфатация пластин являются серьезными проблемами. Дело в том, что поступление энергии от таких источников, как солнечные батареи и ветряки, сложно спрогнозировать. В результате заряд и разряд аккумуляторов происходят хаотично, в неоптимальном режиме.

Для современного ритма жизни оказывается абсолютно неприемлемо, что аккумуляторы приходится заряжать несколько часов. Например, как вы себе представляете поездку на электромобиле на дальние расстояния, если разрядившийся аккумулятор задержит вас на несколько часов в пункте зарядки? Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью протекающих в нем химических процессов. Можно сократить время зарядки до 1 часа, но никак не до нескольких минут. В то же время, скорость зарядки конденсатора ограничена только максимальным током, который дает зарядное устройство.

Перечисленные недостатки аккумуляторов сделали актуальным использование вместо них конденсаторов.

Использование двойного электрического слоя

На протяжении многих десятилетий самой большой емкостью обладали электролитические конденсаторы. В них одной из обкладок являлась металлическая фольга, другой — электролит, а изоляцией между обкладками — окись металла, которой покрыта фольга. У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей фарады, что недостаточно для того, чтобы полноценно заменить аккумулятор.

Большую емкость, измеряемую тысячами фарад, позволяют получить конденсаторы, основанные на так называемом двойном электрическом слое. Принцип их работы следующий. Двойной электрический слой возникает при определенных условиях на границе веществ в твердой и жидкой фазах. Образуются два слоя ионов с зарядами противоположного знака, но одинаковой величины. Если очень упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «обкладками» которого являются указанные слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.

Конденсаторы, основанные на данном эффекте, иногда называют ионисторами. На самом деле, этот термин не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электроэнергии — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую наряду с сохранением электрического заряда (гибридный ионистор), а также для аккумуляторов, основанных на двойном электрическом слое (так называемые псевдоконденсаторы). Поэтому более подходящим является термин «суперконденсаторы». Иногда вместо него используется тождественный ему термин «ультраконденсатор».

Техническая реализация

Суперконденсатор представляет собой две обкладки из активированного угля, залитые электролитом. Между ними расположена мембрана, которая пропускает электролит, но препятствует физическому перемещению частиц активированного угля между обкладками.

Следует отметить, что суперконденсаторы сами по себе не имеют полярности. Этим они принципиально отличаются от электролитических конденсаторов, для которых, как правило, свойственна полярность, несоблюдение которой приводит к выходу конденсатора из строя. Тем не менее, на суперконденсаторах также наносится полярности. Связано это с тем, что суперконденсаторы сходят с заводского конвейера уже заряженными, маркировка и означает полярность этого заряда.

Параметры суперконденсаторов

Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12000 Ф. У массово выпускаемых супероконденсаторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между обкладками не превышает 10 В. Для серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2,3 – 2,7 В. Низкое рабочее напряжение требует использование преобразователя напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на обкладках конденсатора изменяется в широких пределах. Построение преобразователя напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства являются нетривиальной задачей. Предположим, что вам нужно питать нагрузку с мощностью 60 Вт.

Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрежем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычным аккумулятором с напряжением 12 В, то управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные приборы широко распространены и стоят недорого. Но совсем другая ситуация складывается при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Тогда ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схмотехнике и современной элементной базы. Именно сложностью с построением преобразователя и стабилизатора можно объяснить тот факт, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах XX века, только сейчас стали широко использоваться в самых разных областях.

Суперконденсаторы могут соединяться в батареи с использованием последовательного или параллельного соединения. В первом случае повышается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — емкость. Повышение максимально допустимого напряжения таким способом является одним из способов решения проблемы, но заплатить за нее придется снижением емкости.

Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их емкости. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 Ф суперконденсатор имеет размеры, сопоставимые с человеческим ногтем.

Хорошие суперконденсаторы способны выдержать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, для суперконденсаторов стоит проблема старения из-за постепенной утечки электролита. Пока сколь-нибудь полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по данной причине не накоплено, но по косвенным данным, срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить величиной 15 лет.

Накапливаемая энергия

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в джоулях:

где C — емкость, выраженная в фарадах, U — напряжение на обкладках, выраженное в вольтах.

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в кВтч, равно:

Отсюда, конденсатор емкостью 3000 Ф с напряжением между обкладками 2,5 В способен запасти в себе только 0,0026 кВтч. Как это можно соотнести, например, с литий-ионным аккумулятором? Если принять его выходное напряжение не зависящим от степени разряда и равным 3,6 В, то количество энергии 0,0026 кВтч будет запасено в литий-ионном аккумуляторе емкостью 0,72 Ач. Увы, весьма скромный результат.

Применение суперконденсаторов

Системы аварийного освещения являются тем местом, где использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш. В самом деле, именно для этого применения характерна неравномерность разрядки. Кроме этого, желательно, чтобы зарядка аварийного светильника происходила быстро, и чтобы используемый в нем резервный источник питания имел большую надежность. Источник резервного питания на основе суперконденсатора можно встроить непосредственно в светодиодную лампу T8. Такие лампы уже выпускаются рядом китайских фирм.

Как уже отмечалось, развитие суперконденсаторов во многом связано с интересом к альтернативным источникам энергии. Но практическое применение пока ограничено светодиодными светильниками, получающими энергию от солнца.

Активно развивается такое направление как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.

Суперконденсаторы способны дать большое количество энергии в короткий интервал времени. Запитывая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно уменьшить пиковые нагрузки на электросеть и в конечном счете уменьшить запас на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.

Соединив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем достичь емкости, сопоставимой с аккумуляторами, используемыми в электромобилях. Но весить эта батарея будет в несколько раз больше аккумулятора, что для транспортных средств неприемлемо. Решить проблему можно, используя суперконденсаторы на основе графена, но они пока существуют только в качестве опытных образцов. Тем не менее, перспективный вариант знаменитого «Ё-мобиля», работающий только от электричества, в качестве источника питания будет использовать суперконденсаторы нового поколения, разработка которых ведется российскими учеными.

Суперконденсаторы также дадут выигрыш при замене аккумуляторов в обычных машинах, работающих на бензине или дизельном топливе — их использование в таких транспортных средствах уже является реальностью.

Пока же самым удачным из реализованных проектов внедрения суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, вышедшие недавно на улицы Москвы. При прекращении подачи напряжения в контактную сеть или же при «слетании» токосъемников троллейбус может проехать на небольшой (порядка 15 км/ч) скорости несколько сотен метров в место, где он не будет мешать движению на дороге. Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.

В общем, пока суперконденсаторы могут вытеснить аккумуляторы только в отдельных «нишах». Но технологии бурно развиваются, что позволяет ожидать, что уже в ближайшем будущем область применения суперконденсаторов значительно расширится.

Алексей Васильев

Ионисторы все чаще попадают в число основных элементов автомобильных электронных систем. Суперконденсатор для автомобиля решает задачу запуска двигателя, за счет чего сокращается нагрузка на аккумулятор. Кроме этого, за счет оптимизации монтажных схем уменьшается масса транспортного средства.
Широкое применение ионисторы для автомобиля нашли в изготовлении гибридных авто. У них работа генератора зависит от двигателя внутреннего сгорания, и машина приводится в движение с помощью электромоторов. Ионистор для автомобиля в такой схеме является источником быстро получаемой энергии при начале движения и ускорении. В процессе торможения происходит подзарядка накопителя.
Сейчас суперконденсатор вместо аккумулятора используется лишь частично. Впрочем, в ближайшем будущем полная замена наверняка станет реальной, потому что ученые активно занимаются разработкой таких технологий.

Когда нужен ионистор для запуска двигателя?
Суперконденсатор для авто требуется в случаях, когда есть риск того, что штатная аккумуляторная батарея не справится с задачей запуска двигателя внутреннего сгорания. Например, ионистор для автомобиля помогает в следующих ситуациях:
— аккумулятор хронически недополучает заряд в условиях частых поездок на короткие расстояния;
— мощности АКБ бывает недостаточно для запуска двигателя. Чаще всего такая проблема встает в зимнее время;
— необходимо снизить пиковые нагрузки на аккумулятор для продления его ресурса.
Даже когда батарея полностью вышла из строя, некоторые используют ионистор вместо аккумулятора. Он решает задачу запуска двигателя, а в дальнейшем бортовая сеть питается в основном от генератора. Впрочем, суперконденсатор вместо аккумулятора рекомендуется применять только в аварийном режиме, пока не появится возможность установить новую АКБ.
В штатной ситуации ионистор для запуска двигателя используется в следующем формате. Он подключается параллельно аккумуляторной батарее и в момент пуска принимает на себя основную нагрузку. Заторможенный стартер может потреблять очень большой ток (сотни ампер). Выработкой именно этого начального пускового тока для неподвижного стартера и коленвала будет заниматься для автомобиля. Когда основная нагрузка будет обеспечена, ионистор вместе с батареей произведут запуск мотора в более спокойном режиме.
Ионисторы для автомобиля не только продлевают ресурс аккумуляторов, но и положительно сказываются на работе бортовой электроники. При использовании суперконденсаторов для авто снижается провал напряжения в момент запуска, поэтому все электронные компоненты работают в более стабильном режиме. По этой же причине улучшается работа системы зажигания.
При движении связка из аккумулятора и суперконденсатора для автомобиля будет сглаживать возникающие в бортовой сети перепады напряжения. Они возникают из-за того, как ведет себя различное электрооборудование при разной нагрузке и оборотах двигателя. Наличие ионистора в цепи минимизирует негативное влияние таких скачков. Подробнее узнать о возможности использования ионистора вместо аккумулятора, а также параллельно с ним вы можете у наших консультантов.

Cамодельный ионистор — суперконденсатор делаем своими руками. Суперконденсаторы или Ионисторы вместо аккумулятора

Суперконденсатор, также известный как ультраконденсатор или двухслойный конденсатор, отличается от обычного конденсатора тем, что имеет очень большую емкость. Конденсатор хранит энергию с помощью статического заряда, в противовес электрохимическим реакциям батареи. Применение дифференциального напряжения на положительную и отрицательную пластины заряжает конденсатор. Это похоже на накопление статического заряда при трении. Прикосновение же к пластине конденсатора высвободит энергию.

Существует три типа конденсаторов, основным среди них является электростатический конденсатор с сухим сепаратором. Эта классическая модель конденсатора имеет очень маленькую емкость и в основном используется в радиоэлектронике. Емкость конденсатора измеряется в фарадах и для электростатического колеблется в диапазоне пикофарад (пФ).

Следующий тип конденсатора — электролитический, он обеспечивает более высокую емкость в сравнении электростатическим и оценивается в микрофарадах (мкФ), что в миллион раз больше пикофарада. Сепаратор в таких конденсаторах влажного типа. Как и в электрических батареях, конденсаторы имеют разные полюса, которые необходимо соблюдать при использовании.

Третий тип – это суперконденсатор, его емкость оценивается в фарадах и в тысячи раз больше емкости электролитического. Суперконденсатор используется для хранения энергии, подвергающейся частым циклам заряда/разряда при высоких значениях силы тока и короткой длительности.

Единица измерения емкости фарад, названа так в честь английского физика Майкла Фарадея (1791-1867). Один фарад хранит один кулон электрического заряда при напряжении один вольт. Один микрофарад в миллион раз меньше фарада, а пикофарад в миллион раз меньше микрофарада.

Инженеры General Electric начали экспериментировать с ранней версией суперконденсатора еще в 1957 году, но коммерческого интереса эти разработки не вызвали. В 1966 году Standart Oil заново случайно обнаружили эффект двухслойного конденсатора во время работы с экспериментальными конструкциями топливных элементов. Двухслойная структура значительно улучшала способность накапливать энергию. Технология снова не была коммерциализирована и лишь 1990-х нашла свое применение.

Развитие суперконденсаторов тесно переплетено с технологиями электрохимических источников тока, именно оттуда были позаимствованы специальные электроды и электролит. В то время как основной электрохимический двухслойный конденсатор (EDLC) зависит от электростатического действия, асимметричный двухслойный электрохимический конденсатор (AEDLC) использует батарееподобные электроды для получения более высокой плотности энергии, но это ограничивает его жизненный цикл и наделяет ограничениями, схожими на ограничения электрохимического источника тока. Многообещающим выглядит использование графена в качестве материала электрода, но исследования в этом направлении пока только ведутся.

Было испробовано много типов электродов, и наиболее распространенной системой электрохимического двухслойного суперконденсатора сегодня является версия на основе углерода с органическим электролитом. Неоспоримым преимуществом такого суперконденсатора является простота изготовления.

Все конденсаторы имеют предел напряжения. В то время как электростатический конденсатор является высоковольтным, суперконденсатор ограничен напряжением в 2,5-2,7 В. Повышение значения напряжения выше этого уровня возможно, но негативно сказывается на продолжительности срока службы. Поэтому для получения более высокого напряжения используют последовательное соединение нескольких суперконденсаторов. В свою очередь, последовательное соединение уменьшает общую емкость и увеличивает внутреннее сопротивление. Такое соединение более чем трех конденсаторов требует дополнительной балансировки для избежания перенапряжения отдельной ячейки. Похожим образом реализована система защиты литий-ионного аккумулятора.

Возьмите источник тока с номинальным напряжением 6 В и напряжением отсечки 4,5 В. Если этот источник тока – суперконденсатор, то из-за своего линейного характера разряда он достигнет точки отсечки еще в первой четверти цикла, остальные три четверти энергетического резерва будут недоступными для использования. Можно конечно дополнительно использовать преобразователь напряжения — он позволит пользоваться источником питания и с низким значением напряжения, но это добавляет дополнительные расходы и приводит к потерям энергии. Электрическая же батарея имеет график разряда в виде относительно прямой линии, что позволяет использовать от 90 до 95 % накопленной в ней энергии.

На рисунках 1 и 2 показаны характеристики тока и напряжения при заряде и разряде суперконденсатора. При зарядке напряжение увеличивается линейно, а ток проседает, когда конденсатор полностью зарядился, вследствие этого даже отпадает необходимость использования системы детектирования полного заряда. При разрядке напряжение уменьшается также линейно. Для поддержания постоянного уровня потребляемой мощности при падении напряжения, преобразователь напряжения будет потреблять все большую силу тока. Разряд будет достигнут, когда нагрузочные требования больше не могут быть удовлетворены.

Рисунок 1: Зарядные характеристики суперконденсатора. Напряжение линейно растет при постоянном уровне тока заряда. При полном заполнении конденсатора зарядный ток падает.

Рисунок 2: Разрядные характеристики суперконденсатора. При разряде напряжение снижается линейно. Опциональный преобразователь напряжения может поддерживать определенный показатель напряжения, но это увеличивает показатель силы тока разряда.

Время зарядки суперконденсатора составляет от 1 до 10 секунд. Зарядные характеристики аналогичны характеристикам электрохимических батарей, и в значительной степени ограничены допустимой силой тока зарядного устройства. Суперконденсатор невозможно зарядить сверх его емкости, вследствие этого ему не нужна система детектирования полного заряда — ток просто перестает течь в него.

В таблице 3 сравниваются суперконденсатор и стандартный литий-ионный аккумулятор.

Характеристики Суперконденсатор Стандартный литий-ионный аккумулятор
Время зарядки 1-10 секунд 10-60 минут
Количество циклов 1 миллион или 30 тысяч часов 500 и выше
Напряжение ячейки От 2,3 до 2,75 В 3,6 В номинал
Удельная энергоемкость (Вт*ч/кг) 5 (стандартно) 120-240
Удельная мощность (Вт/кг) до 10 тысяч 1000-3000
Стоимость килограмм ватта $ 10000 (стандартно) $ 250-1000 (большие системы)
Время жизни 10-15 лет от 5 до 10 лет
Допустимый зарядный диапазон температур от -40°С до 65°С от 0°С до 45°С
Допустимый разрядный диапазон температур от -40°С до 65°С от -20°С до 60°С

Таблица 3: Сравнение производительности суперконденсатора и литий-ионного аккумулятора.

Суперконденсатор может заряжаться и разряжаться практически неограниченное число раз. В отличии от электрохимической батареи, в которую заложен жизненный цикл определенного размера, суперконденсатор практически нечувствителен к воздействию циклического режима работы. Также слабее на него действуют и возрастные изменения, связанные с деградацией материалов. При нормальных условиях емкость суперконденсатора после 10 лет эксплуатации сохраняется на уровне 80% от номинальной. Но работа с высокими напряжениями может снизить его срок жизни. Также стоит отметить преимущество суперконденсатора по температурным показателях — слабым местом всех электрохимических источников тока.

Саморазряд суперконденсатора значительно выше у обычных конденсаторов и немного превышает показатель электрохимической батареи. Причиной такого высокого саморазряда, главным образом, выступают свойства органического электролита. Для сравнения, суперконденсатор теряет половину запасенной энергии за 30-40 дней, а свинцовые и литиевые аккумуляторы саморазряжаются всего на 5% в месяц.

Применение суперконденсаторов

Суперконденсаторы являются идеальным выбором в случаях, где возникает краткосрочная потребность в питании и есть возможность быстрой зарядки. В противовес этому, электрохимические батареи оптимизированы для обеспечения относительно долгосрочного электропитания. Объединение этих двух систем в гибридный источник питания позволяет использовать сильные стороны каждой. Такие гибриды уже существуют, например, в виде союза суперконденсатора и свинцово-кислотной электрохимической системы .

Суперконденсаторы находят свое применение в системах, где необходимо обеспечение питания продолжительностью от нескольких секунд до нескольких минут, и также могут быть быстро заряжены. Подобными качествами располагает и маховик (инерционный аккумулятор), поэтому суперконденсатор может выступать ему альтернативой в определенных процессах, например, транспортной сфере.

Сегодня продолжаются испытания системы суперконденсаторов мощностью 2 мВт и системы маховиков мощностью 2,5 мВт для обеспечения движения Нью-Йоркской железной дороги (Long Island Rail Road — LIRR). Целью этих испытаний является поиск решения проблемы проседания напряжения при разгоне. Обе системы должны обеспечивать бесперебойную подачу электроэнергии определенной мощности в течение 30 секунд, а также заряжаться за такой же период времени. Главными требованиями являются колебание напряжения в диапазоне не более 10 %, низкие эксплуатационные расходы и долговечность не менее 20 лет. (Пока что больший интерес вызывали маховики, так как считается, что они более прочные и экономичные, но испытания еще продолжаются).

Япония также активно исследует и развивает использование суперконденсаторов. Уже существуют 4 мВт системы, установленные в зданиях, предназначение которых заключается в уменьшении нагрузки на электросети в часы пик. Также существуют системы, обеспечивающие кратковременное электропитание в моменты между отключением электричества и запуском резервных генераторов.

Технологии суперконденсаторов также смогли проникнуть в область электротранспорта. Возможность зарядки за счет сил торможения и способность обеспечения высоких показателей силы тока для ускорения делают суперконденсаторы крайне интересными для гибридных и электрических транспортных средств. Широкий диапазон рабочих температур и долговечность дают преимущество над электрохимическими батареями в этой сфере.

Но недостатки суперконденсаторов, такие как низкая удельная энергоемкость и высокая стоимость, побуждают некоторых разработчиков делать выбор в пользу более емкого аккумулятора за ту же стоимость. В таблице 4 приведены преимущества и недостатки суперконденсаторов.

Преимущества Практически неограниченный жизненный цикл; может быть перезаряжен миллионы раз
Высокая удельная мощность и низкое внутреннее сопротивление обеспечивают высокие токи нагрузки
Процесс зарядки занимает секунды; сам прекращает процесс зарядки
Простой процесс и условия зарядки
Безопасный, устойчивый к неправильной эксплуатации
Отличные показатели работы при низких температурах
Недостатки Низкая удельная энергоемкость
Линейный характер снижения напряжения не позволяет использовать всю накопленную энергию
Высокий саморазряд, выше, чем у электрических батарей
Низкое напряжение ячейки, необходимость последовательного соединения и балансировки систем из нескольких ячеек
Высокая стоимость ватта энергии

Большинство современных конденсаторов имеют емкость в микрофарадах или пикофарадах. Емкость Ионисторов исчисляется Фарадами.
Что бы понять насколько это много, можно вспомнить формулу по которой можно рассчитать необходимую емкость в зависимости от нагрузки.

Где
С — емкость, Ф;
I — постоянный ток разрядки, А;
U — номинальное напряжение ионистора, В;
t — время разрядки от Uном до нуля, с;

Сейчас на рынке уже есть ионисторы емкостью в десятки Фарад.
К примеру есть ионистор на 5,5 Вольта емкостью 22 Фарада. Мы зарядим его полностью и подключим лампочку на 1 Ватт (5,5 Вольт 0,18 Ампера).

Итого:
22 Фарада = 0,18 Ампера t / 5,5 Вольта
t = 672 секунды

Исходя из формулы выше наша лампочка будет гореть 672 секунды или 12 минут. Кажется что это не такая большая величина, но на самом деле мы можем использовать несколько ионисторов сразу.
Для примера существуют суперконденсаторы намного большей емкости.

К примеру на новом российском авто Ё-мобиль используются конденсаторы фирмы http://www.elton-cap.com/ .
Ионисторы этой фирмы достигают емкости в 10 000 Фарад при напряжении 1,5 Вольта. Так же они производят ячейки (модули) с несколькими ионисторами емкостью в 1000 Фарад и рабочим напряжением 15 Вольт.

К сожалению у Суперконденсаторов есть достоинства и недостатки.

Суперконденсаторы достаточно дорогие поэтому не составляют конкуренции батареям (аккумуляторам), так как конденсаторы емкостью равной емкости одного аккумулятора обойдутся вам в тысячи долларов.
Темнеменее использование суперконденсаторов в электронике более чем оправдано.
— к сожалению на контантах суперконденсаторов во время всего цикла разрядки падает напряжение, поэтому для устройств которые требуют постоянного напряжение это не применимо. Возможен вариант использования стабилизатора, но при этом устройство будет потреблять больше энергии.
— к сожалению суперконденсатор нельзя полноценно использовать вместе с аккумулятором. Если их подключить параллельно из-за внутреннего сопротивления, аккумуляторная батарея всегда будет отдавать больше тока чем конденсатор.
При этом если потребитель использует импульсный источник питания, в те моменты когда батарея и конденсатор будут отключены — батарея будет заряжать конденсатор, при этом с большими токами и щадящего режима для батареи просто не получится.
Единственный выход использовать Ионисторы как дополнительный источник питания, тоесть заряжать их во время когда сеть не нагружена и полностью отдавать их энергию в нужные моменты, после чего подключать батарею, когда энергия уже исчерпана.
Это значительно усложняет систему а значит и цену таких устройств.
Однако все так же еффективно эти конденсаторы можно использовать в системах рекуперации энергии.

Очень большое колличество циклов заряда и разряда
+ большие токи отдачи
+ Суперконденсаторы достаточно быстро заряжаются (практически моментально зависит от того какой ток может обеспечить зарядное устройство)
+ Суперконденсаторы намного меньше обычных конденсаторов и в тоже время имеют намного большую емкость.
+ широкий рабочий диаппазон температур (от -50 до + 50 градусов цельсия)

Возможно за суперконденсаторами будущее, но к сожалению на данный момент они вряд ли смогут полностью заменить аккумуляторы.



Хотя на некоторых автомобилях уже сейчас заменяются пусковые батареи на суперконденсаторы, которые куда более эффективно выполняют свои функции. В часности они отдают моментально очень большие токи которые необходимы для удачного пуска двигателя особенно в холодную погоду.

Как только человек придумал самодвижущуюся тележку на паровом двигателе (1768г.), а позже (1886) усовершенствовал мотор до ДВС – у водителя появилась задача не только направлять лошадиные силы в нужную сторону, но и запускать их в работу.

Проблема пуска двигателя в разные времена решалась по-разному. Для парового мотора достаточно было развести огонь под котлом, бензиновые двигатели требовали мышечной силы или химического источника тока.

С появлением аккумуляторов возникла необходимость обслуживания и контроля заряда стартерных батарей, особенно в зимний период. Часто, в помощь штатному АКБ, автовладельцу приходилось использовать внешний источник тока: сетевое пусковое устройство, запасной свинцово-кислотный АКБ, или новинку последних лет компактные пусковые устройства на базе Литий-Полимеров.

Главная проблема химических источников тока – саморазряд и старение. Срок службы классического свинцово-кислотного аккумулятора со свободным электролитом составляет около 3х лет. Гелевые и AGM аккумуляторы «живут» дольше, однако и они не вечны. Даже если АКБ бездействует – в нём происходят химические процессы, которые приводят к постепенной потере ёмкости батареи.

Это замечание верно и для пусковых устройств на основе аккумуляторов, например, средний срок службы Li-Po пускача составляет 3-5 лет, за это время токопроводный гель которым наполнены аккумуляторы твердеет и постепенно теряет свои свойства. Инженеры- конструкторы давно ищут источник тока который мог бы заменить аккумуляторы и избавить автовладельцев от «слабых мест» АКБ.



Речь в данной статье пойдёт о конденсаторах. Точнее о супер-конденсаторах или ионисторах, способных отдавать огромные токи и обладающих рядом преимуществ в сравнении с аккумуляторами. Как заменить АКБ машины на сборку из конденсаторов, конструкторы ещё не придумали, однако инженерам из Carku удалось создать устройство способное помочь в запуске двигателя автомобиля, тот самый ATOM 1750 .

Главное отличие данного аппарата от аккумуляторных аналогов – вечный срок службы ! Если говорить о пусковых устройствах на базе Литий-полимерных или Свинцово-кислотных батарей, то продолжительность их работы ограничена одной-тремя тысячами циклов заряд/разряд. Конденсаторные пускачи обеспечивают до миллиона циклов. Для того, чтобы представить масштаб предположим, что Вы используете ATOM 1750 дважды в день в течение календарного года. Ресурса прибора при такой интенсивности работы хватит (1.000.000: (365х2))= 1млн. : 730= 1369 лет .

Вторая особенность – неприхотливость ионисторов. Для хранения конденсаторных пусковых устройств не нужны особые условия: вы можете положить аппарат в бардачок или под сиденье авто, и вспомнить о нём, только когда аккумулятору машины понадобится помощь. Аппарат – идеальный вариант для забывчивых водителей. Если следить за уровнем заряда батареи нет ни времени ни желания – аппарат можно спокойно хранить в машине в самые лютые холода или в жару.


Третий плюс – наличие встроенного литиевого аккумулятора. Запас энергии, который хранится в полностью заряженной Li-Ion батарее аппарата ёмкостью 6000mAh – сможет зарядить конденсаторы устройства для более чем 6 пусков подряд. Батарея не участвует в пуске, и предназначена только для зарядки конденсаторов. Вот здесь и кроется та самая ложка дёгтя: любой аккумулятор боится глубокого разряда. Если батарею на долгое время оставить без зарядки – АКБ , рано или поздно, выйдет из строя. Саморазряд, свойственный в той или иной мере любому аккумулятору добьёт разряженную батарею. Напоминаем , что профилактическую зарядку неиспользуемой литиевой батареи необходимо проводить 1 раз в пол-года .


Высокие и низкие температуры хранения ускоряют процессы саморазряда и деградации АКБ . Температурный режим хранения встроенного аккумулятора рекомендованный производителем составляет от 0 до +25 С. Впрочем, даже если штатная батарея устройства выйдет из стоя конденсаторы АТОМ 1750 – запитанные от разряженного автомобильного АКБ всё равно смогут запустить двигатель машины.

Плюс номер четыре . Возможность зарядки ионисторов прибора от разряженной АКБ машины. Для пуска двигателя достаточно подключить крокодилы аппарата к клеммам «уставшего » АКБ и уже через 45-60 сек. – автомобиль будет готов к старту.


Более подробно про особенности АТОМ 1750 :

Аппарат представляет собой профессиональный джамп-стартер. В отличие от Li-Po аналогов, пуск двигателя производится не за счёт энергии запасённой в аккумуляторе, а при помощи мощных ультраконденсаторов. Мощности пускача достаточно для запуска бензиновых двигателей объёмом до и для работы с дизельными моторами до .


МОЩЬ

Сборка из пяти ионисторов ёмкостью 350F каждый, выдаёт пусковые токи до 350А , что говорит о широком диапазоне применения данного устройства.


Высокий стартовый ток АТОМ 1750 подкреплён стабильным напряжением, которое выдают конденсаторы. Аппарат обеспечивает заявленный ток на протяжении 3х секунд, что является одним из важнейших условий запуска двигателя.


МОБИЛЬНОСТЬ

Вес пускача составляет 1.3 кг. Для сравнения, схожий по возможностям свинцово-кислотный бустер весит более 6 кг (DRIVE 900 ), а разница в габаритах впечатляет ещё больше.


На боковых гранях АТОМ 1750 расположены:


На передней панели расположен:

Дисплей (1) для отображения рабочих параметров, кнопка «Boost» (2) для заряда ионисторов от встроенного аккумулятора, кнопки включения фонаря и питания устройства (3).


ЗАЩИТА

В качестве силовых кабелей на аппарате используются медные провода сечением 6мм2 , длинной 300 мм.


Интеллектуальный блок, не только защищает пусковое устройство от переполюсовки, короткого замыкания и обратных токов генератора, но и позволяет за несколько минут продиагностировать АКБ машины и вывести результаты проверки на табло.


АТОМ 1750 — подскажет владельцу, что аккумулятор машины нуждается в зарядке, либо, что АКБ – пора заменить на новый.


Если при подключении к аккумулятору машины на экране появляется надпись J UMP START READY – цепь работает в штатном режиме. Можно приступать к пуску двигателя.

Надпись «REVERSED » сообщает о неправильном подключении крокодилов. Следует проверить полярность – красный зажим должен быть соединён с плюсовым контактом АКБ, чёрный с минусовым.

ЗАРЯДКА

Обратите внимание, при подключении АТОМ к источнику тока, сначала заряжаются ультраконденсаторы, затем, начинается зарядка встроенной батареи устройства.


Представим себе ситуацию, когда вокруг никого а запустить двигатель у штатного АКБ машины – не получается.


Первый способ запуска машины с помощьюАТОМ 175 – заключается в зарядке конденсаторов непосредственно от клемм разряженного АКБ автомобиля. После подключения аппарата дожидаемся появления надписи JUMP START READY и запускаем двигатель не снимая крокодилы с клемм. Время зарядки конденсаторов зависит от уровня разряда АКБ и составляет от 45 сек до 2.5мин.


Второй способ зарядки – через гнездо прикуривателя. Атом 1750 можно подключить к бортовой сети с помощью специального переходника из комплекта. Время зарядки около 2 минут.


Третий источник энергии – встроенная батарея прибора. После нажатия на кнопку Boost – аппарат использует энергию запасённую в Литиевом аккумуляторе. Время зарядки – 2-3мин .


Ну и последний вариант зарядки, если под рукой нет иных источников, — придётся искать розетку. С помощью блока питания от мобильной электроники (5V, 2А ) – конденсаторы можно зарядить и от сети.


Ещё один Важный момент. Заряжать Атом 1750 можно не только от собственного разряженного АКБ , но и от ЛЮБОГО автомобиля-донора (большая и маленькая машины – показать). В отличие от «прикуривания» — операция зарядки ионисторов АТОМ 1750 — абсолютно безопасна, и не требует соблюдения никаких условностей, кроме полярности подключения.


ПУСК АВТОМОБИЛЯ

Для того, чтобы приступить к использованию Джамп-стартера хозяину машины следует убедиться, что зажигание автомобиля выключено. При подключении — следует соблюдать полярность: красный кабель устройства соединяется с плюсовой клеммой аккумулятора автомобиля, чёрный с минусовой клеммой.

После подключения можно приступать к запуску двигателя. Если в течение 3х секунд мотор не запустился – следует зарядить конденсаторы ещё раз и повторить попытку.

После того, как двигатель заработал «крокодилы» с клемм аккумулятора следует снять.

ATOM 1750 поставляется в картонной коробке.

В комплекте с аппаратом:

    Шнур для зарядки аппарата от прикуривателя автомобиля;

    USB-Кабель.



Напоминаем, что одним из условий продолжительной службы аппарата является своевременная зарядка встроенного аккумулятора устройства, поэтому после каждого пуска с использованием энергии аккумулятора – необходимо отправить АТОМ на зарядку. При длительном хранении рекомендуем заряжать устройство до уровня 80-90% один раз в 6 месяцев. Хранить аппарат следует при плюсовой температуре.

Для накопления электроэнергии люди сначала использовали конденсаторы. Потом, когда электротехника вышла за пределы лабораторных опытов, изобрели аккумуляторы, ставшие основным средством для запасания электрической энергии. Но в начале XXI века снова предлагается использовать конденсаторы для питания электрооборудования. Насколько это возможно и уйдут ли аккумуляторы окончательно в прошлое?

Причина, по которой конденсаторы были вытеснены аккумуляторами, была связана со значительно большими значениями электроэнергии, которые они способны накапливать. Другой причиной является то, что при разряде напряжение на выходе аккумулятора меняется очень слабо, так что стабилизатор напряжения или не требуется или же может иметь очень простую конструкцию.

Главное различие между конденсаторами и аккумуляторами заключается в том, что конденсаторы непосредственно хранят электрический заряд, а аккумуляторы превращают электрическую энергию в химическую, запасают ее, а потом обратно преобразуют химическую энерию в электрическую.

При преобразованиях энергии часть ее теряется. Поэтому даже у лучших аккумуляторов КПД составляет не более 90%, в то время, как у конденсаторов он может достигать 99%. Интенсивность химических реакций зависит от температуры, поэтому на морозе аккумуляторы работают заметно хуже, чем при комнатной температуре. Кроме этого, химические реакции в аккумуляторах не полностью обратимы. Отсюда малое количество циклов заряда-разряда (порядка единиц тысяч, чаще всего ресурс аккумулятора составляет около 1000 циклов заряда-разряда), а также «эффект памяти». Напомним, что «эффект памяти» заключается в том, что аккумулятор нужно всегда разряжать до определенной величины накопленной энергии, тогда его емкость будет максимальной. Если же после разрядки в нем остается больше энергии, то емкость аккумулятора будет постепенно уменьшаться. «Эффект памяти» свойственнен практически всем серийно выпускаемым типам аккумуляторов, кроме, кислотных (включая их разновидности — гелевые и AGM). Хотя принято считать, что литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам он не свойственнен, на самом деле и у них он есть, просто проявляется в меньшей степени, чем в других типах. Что же касается кислотных аккумуляторов, то в них проявляется эффект сульфатации пластин, вызывающий необратимую порчу источника питания. Одной из причин является длительное нахождение аккумулятора в состоянии заряда менее, чем на 50%.

Применительно к альтернативной энергетике «эффект памяти» и сульфатация пластин являются серьезными проблемами. Дело в том, что поступление энергии от таких источников, как солнечные батареи и ветряки, сложно спрогнозировать. В результате заряд и разряд аккумуляторов происходят хаотично, в неоптимальном режиме.

Для современного ритма жизни оказывается абсолютно неприемлемо, что аккумуляторы приходится заряжать несколько часов. Например, как вы себе представляете поездку на электромобиле на дальние расстояния, если разрядившийся аккумулятор задержит вас на несколько часов в пункте зарядки? Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью протекающих в нем химических процессов. Можно сократить время зарядки до 1 часа, но никак не до нескольких минут. В то же время, скорость зарядки конденсатора ограничена только максимальным током, который дает зарядное устройство.

Перечисленные недостатки аккумуляторов сделали актуальным использование вместо них конденсаторов.

Использование двойного электрического слоя

На протяжении многих десятилетий самой большой емкостью обладали электролитические конденсаторы. В них одной из обкладок являлась металлическая фольга, другой — электролит, а изоляцией между обкладками — окись металла, которой покрыта фольга. У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей фарады, что недостаточно для того, чтобы полноценно заменить аккумулятор.

Сравнение конструкций разных типов конденстаторов (Источник: Википедия)

Большую емкость, измеряемую тысячами фарад, позволяют получить конденсаторы, основанные на так называемом двойном электрическом слое. Принцип их работы следующий. Двойной электрический слой возникает при определенных условиях на границе веществ в твердой и жидкой фазах. Образуются два слоя ионов с зарядами противоположного знака, но одинаковой величины. Если очень упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «обкладками» которого являются указанные слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.



Суперконденсаторы различной емкости производства Maxwell

Конденсаторы, основанные на данном эффекте, иногда называют ионисторами. На самом деле, этот термин не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электроэнергии — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую наряду с сохранением электрического заряда (гибридный ионистор), а также для аккумуляторов, основанных на двойном электрическом слое (так называемые псевдоконденсаторы). Поэтому более подходящим является термин «суперконденсаторы». Иногда вместо него используется тождественный ему термин «ультраконденсатор».

Техническая реализация

Суперконденсатор представляет собой две обкладки из активированного угля, залитые электролитом. Между ними расположена мембрана, которая пропускает электролит, но препятствует физическому перемещению частиц активированного угля между обкладками.

Следует отметить, что суперконденсаторы сами по себе не имеют полярности. Этим они принципиально отличаются от электролитических конденсаторов, для которых, как правило, свойственна полярность, несоблюдение которой приводит к выходу конденсатора из строя. Тем не менее, на суперконденсаторах также наносится полярности. Связано это с тем, что суперконденсаторы сходят с заводского конвейера уже заряженными, маркировка и означает полярность этого заряда.

Параметры суперконденсаторов

Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12000 Ф. У массово выпускаемых супероконденсаторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между обкладками не превышает 10 В. Для серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2,3 – 2,7 В. Низкое рабочее напряжение требует использование преобразователя напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на обкладках конденсатора изменяется в широких пределах. Построение преобразователя напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства являются нетривиальной задачей. Предположим, что вам нужно питать нагрузку с мощностью 60 Вт.

Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрежем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычным аккумулятором с напряжением 12 В, то управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные приборы широко распространены и стоят недорого. Но совсем другая ситуация складывается при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Тогда ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схмотехнике и современной элементной базы. Именно сложностью с построением преобразователя и стабилизатора можно объяснить тот факт, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах XX века, только сейчас стали широко использоваться в самых разных областях.



Принципиальная схема источника бесперебойного питания
напряжением на суперконденсаторах, основные узлы реализованы
на одной микосхеме производства LinearTechnology

Суперконденсаторы могут соединяться в батареи с использованием последовательного или параллельного соединения. В первом случае повышается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — емкость. Повышение максимально допустимого напряжения таким способом является одним из способов решения проблемы, но заплатить за нее придется снижением емкости.

Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их емкости. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 Ф суперконденсатор имеет размеры, сопоставимые с человеческим ногтем.

Хорошие суперконденсаторы способны выдержать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, для суперконденсаторов стоит проблема старения из-за постепенной утечки электролита. Пока сколь-нибудь полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по данной причине не накоплено, но по косвенным данным, срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить величиной 15 лет.

Накапливаемая энергия

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в джоулях:

E = CU 2 /2,
где C — емкость, выраженная в фарадах, U — напряжение на обкладках, выраженное в вольтах.

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в кВтч, равно:

W = CU 2 /7200000

Отсюда, конденсатор емкостью 3000 Ф с напряжением между обкладками 2,5 В способен запасти в себе только 0,0026 кВтч. Как это можно соотнести, например, с литий-ионным аккумулятором? Если принять его выходное напряжение не зависящим от степени разряда и равным 3,6 В, то количество энергии 0,0026 кВтч будет запасено в литий-ионном аккумуляторе емкостью 0,72 Ач. Увы, весьма скромный результат.

Применение суперконденсаторов

Системы аварийного освещения являются тем местом, где использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш. В самом деле, именно для этого применения характерна неравномерность разрядки. Кроме этого, желательно, чтобы зарядка аварийного светильника происходила быстро, и чтобы используемый в нем резервный источник питания имел большую надежность. Источник резервного питания на основе суперконденсатора можно встроить непосредственно в светодиодную лампу T8. Такие лампы уже выпускаются рядом китайских фирм.



Грунтовый светодиодный светильник с питанием
от солнечных батарей, накопление энергии
в котором осуществляется в суперконденсаторе

Как уже отмечалось, развитие суперконденсаторов во многом связано с интересом к альтернативным источникам энергии. Но практическое применение пока ограничено светодиодными светильниками, получающими энергию от солнца.

Активно развивается такое направление как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.

Суперконденсаторы способны дать большое количество энергии в короткий интервал времени. Запитывая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно уменьшить пиковые нагрузки на электросеть и в конечном счете уменьшить запас на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.

Соединив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем достичь емкости, сопоставимой с аккумуляторами, используемыми в электромобилях. Но весить эта батарея будет в несколько раз больше аккумулятора, что для транспортных средств неприемлемо. Решить проблему можно, используя суперконденсаторы на основе графена, но они пока существуют только в качестве опытных образцов. Тем не менее, перспективный вариант знаменитого «Ё-мобиля», работающий только от электричества, в качестве источника питания будет использовать суперконденсаторы нового поколения, разработка которых ведется российскими учеными.

Суперконденсаторы также дадут выигрыш при замене аккумуляторов в обычных машинах, работающих на бензине или дизельном топливе — их использование в таких транспортных средствах уже является реальностью.

Пока же самым удачным из реализованных проектов внедрения суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, вышедшие недавно на улицы Москвы. При прекращении подачи напряжения в контактную сеть или же при «слетании» токосъемников троллейбус может проехать на небольшой (порядка 15 км/ч) скорости несколько сотен метров в место, где он не будет мешать движению на дороге. Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.

В общем, пока суперконденсаторы могут вытеснить аккумуляторы только в отдельных «нишах». Но технологии бурно развиваются, что позволяет ожидать, что уже в ближайшем будущем область применения суперконденсаторов значительно расширится.

Принес родственник-дальнобойщик видеорегистратор, который я заказывал ему пару лет назад. Видеорегистратор не включался, и я решил его попробовать починить. Убил на это около 10 часов, но результат оправдал ожидания, что побудило меня написать обзор, к тому же рукоблудие на муське нынче в почёте. В обзоре будут две кривые руки, дикий колхозинг, много скотч-тюнинга, волшебного дыма и прочих эпик-фейлов. Если вы перфекционист или просто эстет, то вам лучше, во избежание душевной травмы, пройти мимо, а остальных прошу посмотреть, что из этого получилось (осторожно, трафик — много фото).

Итак, вручил мне родственник нерабочий видеорегистратор, сказав, что расшатан разъем. Регистратор не плохой, по-моему на NTK96650 + AR0330, поэтому есть смысл его починить. После осмотра увидел, что одна прижимная лапка mini-USB опущена вниз и не дает штекеру вставиться до конца в разъем. Я разобрал регистратор, выпаял разъем (который выглядел довольно потрёпано), лапку выправил, впаял обратно. При подключении штекера питания загорелся индикатор charge, регистратор включился, но через 5 секунд экран начал тускнеть, мерцать, и регистратор выключился. Выдернул, воткнул снова — то же самое. В радиотехнике, схемотехнике и электронике я не силен от слова совсем, но мысль о том, что проблема с питанием, была верной. Решил впаять провода напрямую к контактам разъема miniUSB и подать на них питание (в обход разъема), но все осталось по-прежнему. Выпаял аккумулятор формата 032035 (емкость таких аккумуляторов обычно 150-160мАч) и проверил его на iMax B6. Зарядил его током 0.2А, поставил разряд током 0.3А и аккумулятор выдал 20мАч, на токе 0.1А он выдал чуть больше. Я его отпаял и сразу выкинул. Подал 4,2В на вход с аккумулятора, включил регистратор по кнопке и — эврика! Он заработал! Потребление тока 0.5-0.6А! На таком токе аккумулятор давал дичайшую просадку и работал буквально секунды. Видимо, частые поездки на север убили аккумулятор и у него сильно выросло внутреннее сопротивление.

Стал думать дальше. Очень странным мне показалось то, что регистратор не хотел работать при подаче питания на miniUSB. Ток был 0.04А, который, скорее всего, шел на заряд аккумулятора. Видимо, эти цепи как-то развязаны (диодом или понижающим до 4,2В конвертером с ограничением по выходному току?), и питание бралось с платы защиты аккумулятора. Но как он тогда раньше работал, когда питался от аккумулятора при токе заряда 0.04А и токе разряда 0,6А? Может что-то в нем погорело, но моих знаний не хватит найти причину. Значит будем устранять последствия. Выявились две проблемы:
1. Если подавать питание на вход с платы защиты, то регистратор придется каждый раз включать по кнопке. Значит надо совместить вход miniUSB и вход с платы защиты.
2. Если отказаться от источника резервного питания, то при отключении питания регистратор не сможет корректно завершить работу и записать файл на карту памяти. Значит обязательно надо резервный источник питания.

Первую проблему я решил, соединив через диод и резистор 47Ом плюсовые контакты miniUSB и входа с платы защиты. Диод взял обычный 1N4007, при входе 5,2В на выходе с платы защиты 4,2В, на miniUSB входе через резистор тоже 4,2В. Резистор одел в кембрик, чтобы он не коротнул на плату.


Теперь регистратор стал сам включаться при подаче питания.

Приступим ко второй проблеме. Ставить такой же аккумулятор — ждать месяц, да и не надежно — неизвестно из какого навоза и в каком подвале лепил его дядя Ляо, да и на жаре, на холоде, от токов 600мА (4C) он быстро придет в негодность. Аккумулятор большей емкости не решит всех проблем… Что же делать??? И тут я вспомнил про два суперконденсатора MaxFarad на 2.5V 90F, которые валялись у меня мертвым грузом уже 3 года.


Как обращаться с суперконденсаторами я не знал. Выставил на блоке питания 5В и решил зарядить их, в начале зарядки ток был 12А:))) Я, конечно, знал, что у них большое внутреннее сопротивление, но такого тока я все равно не ожидал. Как же их заряжать? Была у меня плата защиты от подобного мелкого аккумулятора на одной микросхеме, попробовал зарядить аккумуляторы через нее — она уходила в защиту. Видимо, она не ограничавает тока заряда, а только не дает разрядить аккумулятор ниже определенного значения. Полез в мусорку, отпаял плату защиты от аккумулятора с регистратора, эта плата с двумя микросхемами, одна — ноунейм микросхема защиты G3JX, вторая — силовой ключ 8205А (20В 5А), который, как я понял, и отвечает за регулировку тока заряда. С платой защиты кондеры чувствовали себя комфортно, ток заряда не превышал 3А при напряжении на кондерах около 0В. Этот ток длится не долго, поэтому нагреться ничего не успевало. Замерил емкость конденсаторов в диапазоне 4,2В — 3,0В на iMax B6 — она не далеко ушла от этого дохлого аккумулятора, около 30мАч, но просадки по напряжению не было и регистратор работал от кондеров 30 секунд (ток 0,6А). Была идея использовать повышайку до 5В, чтобы снять с кондеров раза в 3 больше, но, поразмыслив, понял, что это лишнее — регистратор выключается через 15 секунд после отключения питания, так что запас по емкости двукратный.

Дальше нарисовалась еще одна проблема. Надо сделать разъем для подключения питания. Я не стал использовать для этого имеющийся miniUSB, т.к., во-первых, это другая цепь питания, во-вторых, вы дальше сами поймёте. Хотел поставить стандартный 5.5мм, но он громоздкий и в корпус его не впихнуть. Решил поставить microUSB. Была у меня в заначке плата с разъемом microUSB и контактами 2,54мм, которую я покупал для ардуинства. Высверлил в боковой стенке регистратора сверлом на 5мм отверстие для разъема


Припаял контакты


И залил все черными соплями (термоклеем)


Да, отверстие великовато, ну да ладно, что сделано — то сделано:) Что удивило — разъем как тут и был: с одной стороны прижат платой, с другой крышкой, так что сидит плотно, при вдергивании и выдергивании нагрузки на клей не будет. А провода, припаянные снизу, не дают ему контактировать с элементами на плате.


Но тут я рано радовался — меня ждал первый эпик фейл. Попробовал закрыть корпус — динамик на лицевой крышке упирался в плату разъема microUSB и не давал закрыть корпус. Решение было очевидным — укоротить плату. Мне лень было лезть за дремелем и я варварски оторвал кусачками часть платы


Зачистил две дорожки


И подпаял к ним провода


Чтобы разъем не контактировал с элементами на плате, я наклеил на них скотч


Все встало хорошо, теперь динамику ничего не мешает


Вы внимательно посмотрели фотографию? Я вот был не внимателен и упустил важный эпик-фейл №2, который все-таки обнаружил до сборки — минусовой провод был в натяжку и он почти оторвался по пайке, залез на разъемы шины данных USB. К сожалению, у меня не было мелких супер гибких проводов в силиконовой изоляции (эти белые я содрал с нерабочих светодиодных полосок), пришлось использовать обычный брутальный провод. Заменил провод на более длинный.


Но регистратор никак не хотел закрываться. Пришлось укоротить кембрик, изолирующий плату защиты,


приклеить его скотчем к кембрику с резистором


и провести провод для конденсаторов в канавку.


Вот теперь все закрылось, хотя и с натягом, можно завинчивать


Проверка… Все работает исправно. Регистратор включается, при отключении питания выключается через 15 секунд.

Теперь еще один аргумент в пользу microUSB разъема. Я решил использовать магнитный разъем, купленный недавно для моего Xiaomi Redmi Note 3 Pro. Уж очень он мне понравился — не выступает, не надо задумываться об ориентации разъема при подключении к телефону, вставляется легко (разъем microUSB в телефоне не расшатывается), при сильном изгибе провод не выламывает разъем microUSB, а магнитный штекер отцепляется одной гранью (но продолжает заряжать!). Кабель, конечно, похуже оригинального: на оригинальном ток зарядки 1,75А, на этом 1,25А, но для меня это не критично — плюсы этого разъема перевешивают этот минус. Ссылка указана на похожий товар, мой продавец снял лот с продажи. Со слезами выдергиваем разъем из телефона съемником


И вставляем его в регистратор


Проверка. Все отлично!

Теперь еще одна проблема — как разместить аккумуляторы. Дело в том, что я не знаю, какое у родственника крепление и как их разместить, чтобы они не мешали креплению. Крепление у него еще и модифицированное, т.к. родное сделано для наклонного стекла, а у его фуры оно почти вертикальное. Может так?


Или так?


Наверное, лучше вот так. Креплению точно не помешают, а обзор (при расположении регистратора в его автомобиле) не закроют


Никто не заметил опасность этой фотографии? Я вот не заметил, поэтому одно неловкое движение и… Эпик фейл №3 — клубы дыма от горелой изоляции, провод отпал на месте пайки:


Так что суперконденсаторы детям не игрушка:) Проверил регистратор — все в порядке:


Вырезал из картона прокладку


и склеил кондеры друг с другом скотчем


А теперь берем что покрепче и…


Нет, не обмываем наше горе-поделку, а обезжириваем ее (спирт экономим, отметить пригодится), примериваем конденсаторы


И приклеиваем их скотчем


Вес увеличился почти в 2 раза (регистратор 57г, кондеры 45г):


Еще раз проверяем, все работает


Ну что, наш скотч-тюнинг добавил +10 к скорости записи, +5 к ускорению автомобиля и +15 к брутальности по изделия. Остается допить «обезжиривающую жидкость», обмотаться синей изолентой и в пьяном угаре написать обзор на муське


Но что-то подсказывает, что километры скотча тут лишние. Привинтим две планки по бокам, а уже к ним приклеим конденсаторы


Вот что получилось. Надеюсь, прочитав мой второй обзор, или кто-нибудь улыбнулся, или кто-нибудь вдохновился на рукоблудие. За сим откланяюсь, если будет кому интересно, то напишу еще о чем-нибудь из моих более-менее удачных поделок-недоделок, вроде переделки шурика на литий, ардуинства или замены ближнего света фар на светодиоды:)

P.S. Отдельное спасибо товарищами kirich, ksiman, yurok, dia, sav13 и некоторым другим, чьи подробные обзоры и комментарии не только дарят целый багаж знаний, но и заставляют руки чесаться:)

UPD 05.01.2017. Резистор в схеме лишний, пришлось замкнуть его накоротко, иначе регистратор сам иногда не включался. А так пока все ОК:)

Планирую купить +25 Добавить в избранное Обзор понравился +105 +200

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

ИОНИСТОР В КАРМАНЕ | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

Предлагается простой карманный радиоприемник с низким напряжением питания от ионистора. Приемник выполнен полностью на транзисторах, так как низкое напряжение питания не позволяет использовать существующие микросхемы (например, 174ХА10). Приемник — прямого усиления, что обеспечивает достаточную громкость радиовещательных станций в диапазоне средних волн и работоспособность в диапазоне питающих напряжений от 2 до 0,9 В.

Можно в качестве источника питания использовать 1,5-вольтовые батареи. При работе на динамик ток в режиме сигнала составляет около 10 мА, на стереотелефоны (2×35 Ом) — не более 3 мА При зарядке ионистора до 2 В приемник работает на телефоны около 10 часов, а на динамик — около 2,5 часа до разрядки его до 0,9 В.

Прежде чем перейти к непосредственному описанию схемы и работы предлагаемого вниманию читателей приемника, хотелось бы несколько слов посвятить ионисторам, применение которых в данном приборе является одним из принципиальных моментов.

Устройство ионисторов, история их создания широко освещены в нашей технической литературе. Хотелось бы обратить внимание читателей на работу Н.Кочетова «Ионисторы», опубликованную в № 2 за 2001 г. журнала «Моделист-конструктор». Наряду с описанием принципов работы и конструкции в статье приводится информация о наиболее распространенных на тот период отечественных ионисторах производства ГОО «Гелион» из Рязани. В настоящее время ассортимент этих изделий значительно расширен, в том числе и за счет продукции ОАО «НИИ «ГИРИКОНД» из Санкт-Петербурга (см. табл.). Достаточно полный обзор практического применения ионисторов и их характеристик представлен в работе И.Алиева и С.Калгановой «Конденсаторы сверхвысокой энергоемкости или молекулярные конденсаторы» — Справочник, Москва, 2005 г.

Одним из замечательных свойств ионисторов является их быстрая зарядка: за несколько минут, вместо часов, как с обычными аккумуляторами. Например, для 100-фарадного ионистора достаточно 2 минут. И не надо иметь дело с кислотами, щелочами, дистиллированной водой, ареометром. Отпадает забота о вентиляции помещения зарядной станции: все-таки вредное производство.

На рисунке 1 приведена разработанная автором электросхема зарядного устройства для ионисторов, питающих карманные радиоприемники. Такое устройство должно выдерживать при подключении сильный бросок тока, поэтому в предлагаемой схеме применена сильнотоковая электроника. Выпрямительный мост — на диодах Д232, транзистор — П210А, стабилитрон — Д815А. Трансформатор мощностью 50 ватт. Номинал R4 не указан, так как он напрямую связан с применяемым электроизмерительным прибором. В предлагаемой конструкции использованы магнитоэлектрический миллиамперметр М4202 с током полного отклонения стрелки 5 мА и резистор сопротивлением 1 К.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема зарядного устройства для ионисторов

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема карманного радиоприемника с низким напряжением питания от ионистора

А теперь, освежив свои знания об ионисторах и располагая зарядным устройством к ним, обратим свое внимание на вышеупомянутый карманный приемник. Его принципиальная электросхема представлена на рисунке 2. Прием ведется на магнитную антенну WА1, состоящую из антенной катушки L1 и катушки связи L2, размещенных на ферритовом стержне марки 400НН длиной 160 и диаметром 8 мм. Обе катушки намотаны проводом ПЭВТЛ-2 диаметром 0,18 мм. И имеет 75 витков, индуктивность 340 мкГн ±10%, 1.2— 7 витков. Эта антенна и подстроенный конденсатор С1 взяты от радиоприемника «Селга 404» (используется одна секция сдвоенного блока переменных конденсаторов). С катушки связи L2 сигнал поступает на вход трехкаскадного усилителя высокой частоты (УВЧ). В каждом каскаде УВЧ, выполненном на транзисторах VТ1 — VТ3, введена отрицательная обратная связь по напряжению подключением базовых резисторов R1, R3, R5 к коллекторам транзисторов. С нагрузки последнего каскада УВЧ резистора R6 через конденсатор С5 сигнал поступает на детекторный каскад по схеме удвоения на диодах VD1, VD2.

Конденсатор С6 служит для фильтрации высокочастотной составляющей сигнала. С выхода детекторного каскада сигнал поступает на регулятор громкости R7, спаренный с выключателем питания SА1, а оттуда через конденсатор С7 — на первый каскад усиления низкой частоты (УНЧ), выполненный на транзисторе VТ4. Поскольку напряжение питания низкое, то второй двухтактный каскад УНЧ выполнен на составных транзисторах VТ5VТ7, VТ6VТ8. Динамическая головка ВА взята от приемника «Селга 404-0,25ГД10». На схеме показана возможность подключения миниатюрного головного телефона ТМ-4 (автор применил, как указано в начале статьи, стереотелефоны).

Конденсаторы с двойным электрическим слоем (суперконденсаторы, ионисторы)

Питается приемник от сборки 10 ионисторов по 10 фарад каждый, рассчитанных на напряжение 2,3 В, подключенных параллельно. Итого — 100 фарад. В целях упрощения на схеме сборка ионисторов С9 показана как один ионистор. Зарядка такой сборки ионисторов занимает практически 2 минуты.

В рамке — полная надпись на корпусе одного ионистора.

Конденсаторы можно взять типа КМ, КЛС; резисторы — ОМЛТ-0,125; диоды — любые из серии Д9.

Налаживание приемника начинают с УНЧ. Подбором резистора R8 устанавливают на коллекторах транзисторов VT7, VТ8 напряжение, равное половине напряжения питания. Высокочастотные транзисторы можно взять любые и, подрабатывая величиной базовых резисторов R1, R3, R5, «вгонять» в режим каждый каскад УВЧ.

Монтаж размещен на двух стеклотекстолитовых платах: УВЧ с детекторным каскадом на одной и УНЧ — на другой в виде макросхем с возможностью замены той или другой или обеих на экономичные микросхемы, работающие от низких напряжений с появлением таковых. Корпус приемника взят от «Селги 402».

При разработке приемника был использован однолучевой осциллограф С1-49, высокочастотный генератор сигналов Г4-117.

С. ЛЕВЧЕНКО, г. Санкт-Петербург

Рекомендуем почитать

  • ПОСЛУШНЫЙ ПРИЦЕП
    Прочитав в «М-К» статью В. Седова «Прицеп для «Юпитера», я подумал, что обмен опытом, идеями и техническими решениями стимулирует и значительно облегчает работу самодеятельных…
  • ГРЕБНОЙ ВИНТ
    Ежедневно мы пользуемся огромным количеством вещей и уже практически перестали их замечать. Но оказывается в производстве незначительных на первый взгляд вещей кроется масса…

Ионизация — Энергетическое образование

Рис. 1. Упрощенный процесс ионизации, при котором электрон удаляется из атома. [1]

Ионизация — это процесс, при котором ионы образуются в результате приобретения или потери электрона атомом или молекулой. [2] Если атом или молекула получает электрон, она становится отрицательно заряженной (-анион ), а если теряет электрон, становится положительно заряженной (-катион ). Энергия может быть потеряна или получена при образовании иона.

Ионизация атомов

Когда атом присоединяет электрон, обычно высвобождается энергия. Эта энергия называется сродством к электрону этого атомного вида. Атомы, которые имеют большое сродство к электрону, с большей вероятностью получат электрон и образуют отрицательные ионы. [3]

Потеря электрона из атома требует затрат энергии. Энергия, необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома, равна энергии ионизации этого атома. У атомов с малой энергией ионизации легче удалить электроны, поэтому они чаще будут образовывать катионы в химических реакциях. [4] Металлы, как правило, имеют меньшую энергию ионизации, а щелочные металлы (с их единственным валентным электроном) имеют самую низкую энергию ионизации как группа. Таким образом, мы чаще всего находим щелочные металлы в виде положительных ионов в химических соединениях — например, катион натрия [math]\ce{Na+}[/math] в поваренной соли NaCl.

Энергия ионизации также связана с работой выхода металла — минимальной энергией, необходимой для выброса электронов с поверхности металла. Работа выхода металла важна в электронике и при создании научных приборов, таких как электронные пушки.Подробнее о работе выхода и фотоэффекте на металлах читайте здесь.

Тенденции изменения энергии ионизации и сродства к электрону в сочетании с эффектами электронной структуры атома влияют на тип и силу химических связей, образующихся между атомами. [5]

Ионизирующее излучение

Главная страница

Излучение можно классифицировать как «ионизирующее», если оно обладает достаточной энергией, чтобы выбить электрон из атома.Энергии частиц альфа- и бета-распада и фотонов гамма-излучения выше, чем энергии ионизации большинства атомов и молекул, поэтому, когда эти типы излучения сталкиваются с атомом или молекулой, электроны удаляются, создавая положительный ион (катион). Для молекул воздействие ионизирующего излучения может также разорвать химические связи, фрагментируя молекулу. [6] Поскольку эти типы излучений ионизируют атомы и молекулы, с которыми они взаимодействуют, они известны под общим названием ионизирующее излучение .Ионизирующее излучение используется для создания ионов, используемых в масс-спектрометрии, [6] , мощном методе идентификации химических соединений. Это также является основой работы счетчика Гейгера, который издает «щелчки» для каждой обнаруженной частицы ионизирующего излучения. [7]

Для дальнейшего чтения

Ссылки

  1. Создано внутри компании членом группы Energy Education.
  2. ↑ ИЮПАК. (14 мая 2015 г.). Сборник химической терминологии [онлайн], 2-е изд.(«Золотая книга»), 2006 г., «Ионизация». Доступно: http://goldbook.iupac.org/I03183.html
  3. ↑ Химия LibreText. (31 июля 2018 г.). Электронное сродство [Онлайн]. Доступно: https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Physical_Properties_of_Matter/Atomic_and_Molecular_Properties/Electron_Affinity
  4. ↑ Химия LibreText. (31 июля 2018 г.). Энергия ионизации [Онлайн].Доступно: https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Physical_Properties_of_Matter/Atomic_and_Molecular_Properties/Ionization_Energy
  5. ↑ Гиперфизика. (19 мая 2015 г.). Энергия ионизации [Онлайн]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/chemical/ionize.html
  6. 6.0 6.1 Daniel C. Harris, Количественный химический анализ, 8-е издание.Нью-Йорк, США: WH. Фриман и компания, 2010, с. 504
  7. ↑ Питер Сигел. (31 июля 2018 г.). «Введение в счетчики Гейгера», Лабораторное руководство Phy432, [онлайн]. Калифорнийский государственный политехнический университет. Доступно: https://www.cpp.edu/~pbsiegel/phy432/labman/geiger.pdf

Механизм зарядки и перезарядки молекул при ионизации электрораспылением

Происхождение степени зарядки и механизм образования многозарядных ионов при ионизации электрораспылением являются предметом горячих споров уже более десяти лет.Многие факторы могут влиять на количество зарядов иона аналита. В настоящей работе мы исследуем степень зарядки поли(пропилениминовых) дендримеров (поколения 3.0 и 5.0), цитохрома с, полиэтиленгликолей и 1,n-диаминоалканов, образующихся из растворов различного состава. Мы демонстрируем, что в отсутствие других факторов поверхностное натяжение капли электрораспыления в конце процесса десольватации является важным фактором, определяющим общий заряд аналита. Для полиэтиленгликолей, 1,n-диаминоалканов и поли(пропилениминовых) дендримеров, полученных электрораспылением из однокомпонентных растворов, существует четкая зависимость между зарядом аналита и поверхностным натяжением растворителя.Добавление м-нитробензилового спирта (м-НБС) в растворы для электрораспыления увеличивает зарядку, когда исходный раствор имеет более низкое поверхностное натяжение, чем м-НБС, но степень зарядки снижается при добавлении этого соединения в воду, имеющую более высокую поверхность. напряжение. Точно так же заряд ионов цитохрома с, образованных из подкисленных денатурирующих растворов, обычно увеличивается с увеличением поверхностного натяжения наименее летучего растворителя. Для исследованных дендримеров существует сильная корреляция между средним состоянием заряда дендримера и предельным зарядом Рэлея, рассчитанным для капли того же размера, что и молекула аналита, и с поверхностным натяжением растворителя электрораспыления.Бимодальное распределение заряда наблюдается для более крупных дендримеров, образованных из растворов вода/м-НБА, что свидетельствует о наличии в растворе более одной конформации. Аналогичная корреляция обнаружена между степенью заряда для 1,n-диаминоалканов и расчетным предельным зарядом Рэлея. Эти результаты убедительно доказывают, что многозарядные органические ионы образуются по механизму заряженных остатков. Значительно меньшую степень зарядки как дендримеров, так и 1,n-диаминоалканов можно было бы ожидать, если бы существенную роль играл механизм испарения ионов.

Перенос заряда и ионизация тяжелыми ионами средней энергии | Дозиметрия радиационной защиты

Получить помощь с доступом

Институциональный доступ

Доступ к контенту с ограниченным доступом в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту следующими способами:

Доступ на основе IP

Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов.Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с проверкой подлинности IP.

Войдите через свое учреждение

Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения.

Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

  1. Щелкните Войти через свое учреждение.
  2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
  3. Находясь на сайте учреждения, используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
  4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

Войти с помощью читательского билета

Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

Члены общества

Многие общества предлагают своим членам доступ к своим журналам с помощью единого входа между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Из журнала Oxford Academic:

  1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
  2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
  3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для своих членов.

Личный кабинет

Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

Некоторые общества используют личные учетные записи Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

Институциональная администрация

Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью.Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

Просмотр ваших зарегистрированных учетных записей

Вы можете одновременно войти в свою личную учетную запись и учетную запись своего учреждения. Щелкните значок учетной записи в левом верхнем углу, чтобы просмотреть учетные записи, в которые вы вошли, и получить доступ к функциям управления учетной записью.

Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции.Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

Технология Simco-Ion | Часто задаваемые вопросы Ионизация

Узнайте больше об ионизации здесь


 

Ионизация воздуха все чаще используется для контроля или нейтрализации статического заряда, возникающего в критических средах. Ионизаторы фактически делают воздух достаточно проводящим, чтобы рассеять статический заряд как на изоляторах, так и на изолированных проводниках.Все системы ионизации воздуха работают, наполняя атмосферу положительными и отрицательными ионами. Когда ионизированный воздух вступает в контакт с заряженной поверхностью, поверхность притягивает ионы противоположной полярности. В результате статическое электричество, накопившееся на продуктах и ​​оборудовании, нейтрализуется. Ионы воздуха могут образовываться в результате явления, называемого «коронный разряд», когда высокое напряжение подается на острие или на длину провода. Вокруг точки или провода создается электростатическое поле, которое может перемещать ионы в рабочую зону, или, наоборот, для более эффективного перемещения ионов можно использовать какой-либо тип воздушного потока.Ионизация коронным разрядом обычно встречается в 3 различных формах: переменный ток (AC), установившийся постоянный ток (DC) и импульсный постоянный ток. Каждый из этих методов используется в различных продуктах ионизации и приложениях.

 

Некоторым устройствам ионизации для правильной работы требуется поток воздуха, а другим — нет. Если выбраны ионизаторы, требующие воздушного потока, они должны зависеть от доступного воздушного потока или включать вентиляторы в свою конструкцию. Необходимо определить, совместимы ли вентиляторы для распределения аэроионов с рабочей средой.Для ионизаторов сжатого газа потребуется источник газа (обычно воздух или азот) и фильтрация, совместимая с областью их применения.

Содержание влаги в воздухе влияет на проводимость некоторых изоляционных материалов и их способность удерживать статический заряд. Чем выше относительная влажность (>50%), тем выше электропроводность этих материалов. И наоборот, чем ниже влажность (<30%), тем более изолирующими становятся эти материалы и тем больше заряда они удерживают.

Логически отсюда следует, что высокая влажность является эффективным средством контроля статического электричества.Однако даже при высокой относительной влажности могут образовываться неприемлемые уровни статического заряда, которые сохраняются в течение длительного периода времени. Кроме того, высокая влажность может способствовать возникновению других проблем, включая окисление и проблемы с пайкой. Использование высокой влажности в качестве средства контроля статического заряда является медленным, неудобным, дорогим и часто неэффективным.

Не существует единого метода для решения всех статических проблем. Надлежащее использование оборудования и ремонтные процедуры помогают решить большинство статических проблем.

Заземление : Статическое электричество на проводнике можно легко контролировать, если объект заземлен. Заземление обеспечивает путь, по которому заряд может мигрировать на землю, эффективно нейтрализуя заряд. Однако заземление изолятора не работает, потому что заряды не мигрируют по изоляторам.

Антистатические или рассеивающие статическое электричество материалы : Изоляционные материалы, обычно пластмассы, которые сделаны проводящими с добавлением углеродных или металлических наполнителей. Проводящую дисперсию можно регулировать в зависимости от количества добавленных наполнителей, чтобы обеспечить удельное сопротивление в диапазоне от полностью проводящего до диссипативного.

Ионизация : Ионизаторы воздуха работают, наполняя атмосферу положительными и отрицательными ионами. Эти ионы притягиваются к ионам противоположной полярности на заряженной поверхности. В результате статическое электричество, накопившееся на продуктах, оборудовании и поверхностях, нейтрализуется.

Образование : Обучение персонала и информирование его о проблемах с электростатическим электричеством и о необходимости антистатических перчаток, костюмов, халатов и ремешков на запястьях/пятках может существенно повлиять на количество проблем, возникающих на производственном объекте.

Наиболее распространенным методом генерирования заряда является трибоэлектрическая зарядка. Всякий раз, когда материалы находятся в тесном контакте, между поверхностями двух материалов может происходить обмен зарядами. Величина этого перезаряда будет зависеть от ряда факторов, но результатом будут два противоположно заряженных объекта, когда материалы разделены.

Второй распространенный метод создания статического заряда известен как индуктивная зарядка. Это происходит, когда заряд «индуцируется» на изолированном проводящем объекте, который попадает в поле, созданное зарядом на другом объекте.

Не существует «лучшей технологии ионизатора» для всех применений. Приложение определит подходящий тип для использования. Вы можете начать с обзора консультативного документа Ассоциации ESD ADV3.2-1995, в котором рассматриваются многие вопросы, связанные с процессом отбора. Обложка темы:

  • Нейтрализация заряда. Насколько эффективен ионизатор для снижения статического заряда?
  • Влияние на статическую проблему. Помогает ли ионизатор уменьшить или устранить проблему статического электричества?
  • Экологические соображения.Использует ли среда ламинарный, турбулентный поток воздуха или вообще его отсутствие?
  • Чистое помещение какого класса у вас есть?
  • Рекомендации по установке: расстояние, распределение мощности и управление.
  • Эксплуатация: соображения безопасности, выбросы твердых частиц, техническое обслуживание, надежность и гарантия, стоимость.

Электростатический заряд приводит к электростатическому притяжению (ESA), электростатическому разряду (ESD) и электромагнитным помехам (EMI). Наличие этих проблем в производственной среде приводит к выходу из строя чувствительных устройств, блокировке или неисправности микропроцессоров, проблемам с потоком продукции или работой оборудования, а также к загрязнению частицами.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Ионизация воздуха — Ионизация | HowStuffWorks

Следующее описание также в точности соответствует тому, что происходит при работе генератора Ван де Граафа. Если у вас есть желание поиграть с молнией, VDG, безусловно, является самым безопасным способом и может обеспечить часы развлечений.

Сильное электрическое поле заставляет воздух вокруг облака « разрушать «, позволяя току течь в попытке нейтрализовать разделение зарядов. Проще говоря, пробой воздуха создает путь, который замыкает облако/землю, как если бы существовал длинный металлический стержень, соединяющий облако с землей.Вот как работает эта разбивка.

Когда электрическое поле становится очень сильным (порядка десятков тысяч вольт на дюйм), создаются условия для начала разрушения воздуха. Электрическое поле заставляет окружающий воздух разделяться на положительные ионы и электроны — воздух ионизируется . Имейте в виду, что ионизация не означает, что стало больше отрицательного заряда (электронов) или больше положительного заряда (положительных атомных ядер/положительных ионов), чем раньше.Эта ионизация означает только то, что электроны и положительные ионы находятся дальше друг от друга, чем в их исходной молекулярной или атомной структуре. По сути, электроны были удалены из молекулярной структуры неионизированного воздуха.

Важность этого разделения/зачистки состоит в том, что электроны теперь могут двигаться гораздо легче, чем до разделения. Таким образом, этот ионизированный воздух (также известный как плазма ) обладает гораздо большей проводимостью, чем предыдущий неионизированный воздух.Между прочим, способность или свобода электронов двигаться — это то, что делает любой материал хорошим проводником электричества. Часто металлы называют положительными атомными ядрами, окруженными жидким облаком электронов. Это делает многие металлы хорошими проводниками электричества.

Эти электроны обладают превосходной подвижностью, позволяя течь электрическому току . Ионизация воздуха или газа создает плазму с проводящими свойствами, подобными свойствам металлов. Плазма — это инструмент природы для нейтрализации разделения зарядов в электрическом поле.Те читатели, которые знакомы с химической реакцией огня, помнят, что окисление играет важную роль. Окисление — это процесс, при котором атом или молекула теряет электрон при соединении с кислородом. Проще говоря, атом или молекула изменяются с более низкого положительного потенциала на более высокий положительный потенциал. Интересно, что процесс ионизации, создающий плазму, также происходит за счет потери электронов. Путем такого сравнения мы можем рассматривать процесс ионизации как «прокладывание пути» в воздухе для молнии, что очень похоже на рытье туннеля в горах для движения поезда.

После процесса ионизации начинает формироваться путь между облаком и землей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.