User manual

Na pouzdře NiZn akumulátorů jsou například následující parametry a doporučení:
Typ AA: 12 – 15 hodin / 150 mA, při rychlém nabíjení
Typ AAA (mikro): 12 – 15 hod / 55 mA, při rychlém nabíjení
Ukončení nabíjecího procesu pak signalizuje oranžová LED. Současně pak během nabíjení
indikuje nabíjecí proces. Je-li akumulátor zcela vybitý, LED se nerozsvítí. V opačném případě svítí
LED velmi intenzivně. Nabíjecí proud je optimalizován prostřednictvím rezistoru R1 a červené LED.
K samovybíjení NiZn článků dochází nezávisle na okolní teplotě (přibližně 5 – 7 %).
Nabíjení lithiových akumulátorů
Komponenty potřebné pro experiment: USB kabel, deska spojů, červená LED, 2 diody 1N4001,
rezistor 1 kΩ, kabely s krokosvorkami a lithiový akumulátor.
Lithiové akumulátory (LiPo – lithium polymerové, Li-Ion – lithium iontové) jsou zdrojem většiny
současných smartphone, notebooků a tabletů. Tyto akumulátory dokáží pojmout vysoký objem
energie při relativně nízké hmotnosti. Lithiové akumulátory mohou být v různých elektronických
zařízeních vestavěné (pevně připájené), popřípadě i vyměnitelné (replaceable). Lithiové akumulátory
však většinou mají různé tvary (ploché, hranaté, oválné) a nejsou tak vždy alternativou běžných
tužkových a mikrotužkových akumulátorů. Hustota energie se u lithiových akumulátorů pohybuje
v rozmezí 95 – 400 Wh/l. Počet nabíjecích cyklů se zvyšuje, jsou-li takové akumulátory nabíjeny
a vybíjeny po částech. Na druhou stranu tak výrazně klesne využitelná energie a tím i jejich výkon.
Nabíjecí technologie u lithiových akumulátorů většinou vyžaduje následující podmínky:
Pakliže jsou akumulátory velmi hluboko vybité, spusťte nabíjecí proces za velmi nízkého proudu.
Běžné nabíjení se pak provádí maximálním konstantním proudem v rozmezí 0,5 – 1 C.
Napětí pro ukončení nabíjecího procesu je 4,1 – 4,2 V (v závislosti na konkrétním typu) a nikdy nesmí
dojít k jeho překročení. Pro delší životnost akumulátoru by toto napětí mělo být o něco nižší, optimálně
3,9 – 4,0 V. Lithiové akumulátory je rovněž možné nabíjet menším proudem, což zvyšuje počet jejich
nabíjecích cyklů. Na konci nabíjecího procesu klesne nabíjecí proud na hodnotu C/10.
Dojde-li k poklesu nabíjecího proudu na tuto hodnotu, nabíjecí systém rozpozná, že akumulátory
jsou plně nabité.
Při vybíjení akumulátoru nesmí nikdy klesnout napětí pod hodnotu 2,5 V, jinak dojde k jeho
nevratnému zničení. Lithiové akumulátory mají většinou integrovaný obvod, který jej proto vyřadí
z provozu, dojde-li k poklesu napětí na hodnotu 3,0 V. Pro maximální šetrnost a životnost se
doporučuje nabíjet lithiové akumulátory pouze za použití velmi šetrných nabíjecích postupů.
Při sestavování vlastního nabíjecího obvodu je pak nezbytné zajistit optimální řídicí systém,
který zajistí optimální a bezpečné nabíjení. Většina vestavěných kontrolérů (mikroprocesorů)
má v sobě již vestavěný stabilizátor napětí. Na trhu jsou v současné době dostupné nabíječky
s mnoha bezpečnostními systémy (kompletní integrované obvody), které zajišťují optimální
nabíjení lithiových akumulátorů.
Upozornění! Pro následující experimenty použijte pouze lithiové akumulátory s vestavěným,
ochranným obvodem. Takové akumulátory naleznete v každém mobilním telefonu nebo například
v kameře.
Lithiový akumulátor vybaven bezpečnostním integrovaným obvodem je chráněn proti přebíjení
(overcharge). Zároveň tento obvod brání hlubokému vybití akumulátoru. Bezpečností obvod
v takových případech akumulátor odpojí jeho kontakty od obvodu. S akumulátory z mobilního telefonu
pak můžete experimentovat a sledovat, kdy systém aktivuje funkci ochrany při zjištění minimálních /
maximálních hodnot napětí a hodnot nabíjecího proudu (1C). Nabíjecí obvod pro lithiové akumulátory
s použitím USB zdroje je velmi jednoduchý a sestává pouze z několika součástek. Výstupní napětí
USB zdroje (5 V) je zapotřebí snížit na napětí 4 V. LED zajišťuje, že napětí zdroje naprázdno (bez
připojení akumulátoru) na výstupu nepřekročí hodnotu 4 V. Spotřeba proudu, je v takovém případě
pak naprosto zanedbatelná. Nabíjecí proud je pak řízen v závislosti na aktuálním stavu akumulátoru.
Kontakty akumulátoru můžete do obvodu připojit pomocí krokosvorek. Pokud však máte dostatek
zkušeností s pájením, doporučujeme kontakty akumulátorů napevno připájet k vodičům a tyto pak
jednoduše připojit do obvodu.
Pomocí multimetru proměřujte zvyšující se hodnotu napětí akumulátoru a hodnoty proudu.
Monitoring nabíjení
Existuje několik možností indikace výstupních hodnot během nabíjení akumulátorů:
Indikace pomocí LED
Metodou přímého měření (použití multimetru)
Zobrazení na LCD displeji
Výstup v PC aplikaci