SLO - NAVODILA ZA UPORABO IN MONTAŽO Kat. št.: 55 38 93 www.conrad.si NAVODILA ZA UPORABO Učni komplet Conrad ''Akumulatorske baterije in polnilna tehnika'' Kataloška št.
Kazalo Uvod ....................................................................................................................................... 3 1 Seznanitev s komponentami učnega kompleta .............................................................. 3 1.1 Preizkusna ploščica .......................................................................................................... 4 1.2 Priključni USB-kabel ...............................................................................................
Uvod Spoštovana stranka! Ta izdelek je bil izdelan v skladu z veljavnimi evropskimi direktivami in je zato opremljen z oznako skladnosti CE. Ustrezna uporaba je opisana v teh navodilih za uporabo. Pri vsaki drugačni uporabi ali spreminjanju izdelka ste kot uporabnik sami odgovorni za upoštevanje veljavnih predpisov. Iz tega razloga vezja sestavljajte natanko tako, kot je opisano v navodilih za uporabo. Izdelek lahko predate v uporabo tretji osebi samo skupaj s temi navodili.
2 1 Kabel s krokodil sponkami, rdeč in črn Stikalna žica 1,0 m 1.1 Preizkusna ploščica Preizkusna ploščica, znana tudi pod imenom laboratorijska ploščica ali eksperimentalna ploščica, omogoča pripravo preizkusov brez uporabe spajkalnika. V notranjosti je sestavljena iz kontaktnih vzmeti, ki so povezane med seboj v sistemu vrst. Elektronske komponente in priključne žice lahko večkrat vstavite v kontakte, s čimer je omogočeno sestavljanje vezja brez spajkanja ali vijačenja.
Slika 002: Priključni USB-kabel, razporeditev priključkov vtiča: 1) = -5 V, 2) = D+, 3) = D-, 4) = +5 V Pomemben napotek glede uporabe USB-napajanja Obvezno vam priporočamo, da za naslednje preizkuse uporabite enostaven USB-napajalnik (npr. za mobilni telefon) s 5 V napetostjo in najmanj 500 mA (mA = miliamper) zmogljivostjo.
Slika 003: a) Solarni modul z zaščitno folijo; b) Stikalni simbol 1.4 Diode Diode prepuščajo tok samo v eni smeri. Iz tega razloga se med drugim uporabljajo za usmerjanje izmeničnih napetosti in za blokiranje neželene polarnosti pri enosmerni napetosti. Delovanje diode si lahko pri običajnem delovanju najenostavneje simbolično predstavljate kot protipovratni ventil (vodovodna inštalacija).
V fotovoltaičnih sistemih se Schottkyjeve diode z majhnimi izgubami praviloma uporabljajo na dva načina: kot zaporne diode in kot premostitvene diode (oz. bypass diode). Zaporne diode preprečujejo, da se akumulator prazni skozi fotovoltaične module, takrat ko ni na voljo sončne svetlobe. Premostitvene diode ščitijo solarne celice in modul pred morebitno škodo, ki bi jo lahko povzročilo delno zasenčenje. 1.
Slika 007: Priključki na tranzistorju: E = emitor, B = baza, C = kolektor Tako deluje tranzistor Majhen tok, ki teče na poti med bazo in emitorjem, lahko upravlja velik tok na poti med kolektorjem in emitorjem. To pomeni, da ko teče majhen tok baze (pri NPN-tranzistorjih pozitiven, pri PNP-tranzistorjih negativen), tranzistor spelje tok od kolektorja do emitorja oz. obratno. Če čez bazo ne teče tok ali pa je priključek baze na negativnem (NPN) oz. pozitivnem potencialu (PNP), potem tranzistor zapira.
Slika 009: a) Upor, b) Stikalni simbol Vrednosti uporov so kodirane in natisnjene v obliki barvnih obročkov. V učnem kompletu se nahajajo ogljenoplastni upori z naslednjimi vrednostmi in barvnimi oznakami, ki so navedene v tabeli: Število 1 1 1 1 3 1 1 Vrednost upora 1,2 Ω 1,5 Ω 10 Ω 100 Ω 1 kΩ 2,2 kΩ 100 kΩ 1. obroček – 1. številka Rjav Rjav Rjav Rjav Rjav Rdeč Rjav 2. obroček – 2. številka Rdeč Zelen Črn Črn Črn Rdeč Črn 3. obroček – množitelj Zlat Zlat Črn Rjav Rdeč Rdeč Rumen 4.
Slika 011: a) Držalo za akumulatorsko baterijo, b) Stikalni simbol za akumulatorsko baterijo 1.10 Kabel za preizkušanje Z rdečim in črnim kablom za preizkušanje, na koncu katerih so priključene krokodil sponke, lahko hitro in enostavno električno priključite in povežete posamezne dele – brez spajkalnika in brez izvijača. Smiselno je, da rdeč priključni kabel uporabljate za plus pol in črn za minus pol. Slika 012: Kabla za preizkušanje s krokodil sponkami 1.
2 Uporaba USB-kabla Priložen USB-kabel priključite na 5 V USB vtični napajalnik, ki ga uporabljate za polnjenje mobilnih telefonov. Načeloma je možna tudi priključitev na USB-izhod računalnika, vendar vam to odsvetujemo. Razlog: V primeru pomotnega kratkega stika pri sestavljanju vezja se lahko uniči omejilnik toka (ponavadi v obliki upora), ki je vgrajen v računalnik. 2.
V naslednjem koraku vstavite rdečo LED. Pri tem je treba paziti na to, da daljša priključna žica poteka proti plus polu. Dodatno v preizkusno ploščico vstavite 1 kΩ upor. Ko nato USBvtič povežete z USB-virom napajanja, mora LED svetiti.
Slika 016: Preizkusna ploščica s shranjevalnim elektrolitskim kondenzatorjem Slika 017: Vezalni načrt 4 Seznanitev s tipi akumulatorskih baterij Najpogostejši tipi akumulatorskih baterij za vsakdanjo rabo: 1..Svinčevi akumulatorji (v izvedbi s kislino ali gelom), npr. avtomobilski akumulator v ....motornem vozilu. 2. Nikelj-kadmijeve akumulatorske baterije (NiCd; niso več v prodaji), pogosto se uporabljajo ....v akumulatorskih vijačnikih. 3. Nikelj-metalhidridne akumulatorske baterije (NiMH) 4.
Pri preizkusih boste v praksi spoznali različne postopke polnjenja in kaj je pri tem treba upoštevati. 5 Prvi korak s solarnim modulom Sestava preizkusa: solarni modul, krokodil sponke, 2 rdeči LED Učnemu kompletu sta priloženi dve rdeči LED, ki se po zunanjosti komajda razlikujeta.
Ponavadi se morajo LED uporabljati v kombinaciji s preduporom. Ker da solarni modul na razpolago samo omejen tok in gre v tem primeru za kratkotrajni preizkus, lahko naredimo izjemo, da ugotovimo, katera je LED z neprekinjenim svetenjem in katera je utripajoča LED. Utripajočo LED nato označite s koščkom lepilnega traku za nadaljnje preizkuse. Slika 020: Označena utripajoča LED 6 Polnjenje akumulatorskih baterij z USB-virom USB je na računalniškem področju standard in se na široko uporablja.
USB-vir je odličen za preizkuse polnjenja z manjšimi akumulatorskimi baterijami. Vendar pa so pogoj za uporabo elektronska vezja, ki upoštevajo posebne polnilne postopke za posamezne tipe akumulatorskih baterij.
Čeprav nikelj-kadmijeve akumulatorske baterije več niso v prodaji, se številne tovrstne akumulatorske baterije še vedno uporabljajo. Kadmij je strupen, iz tega razloga je prodaja tega tipa akumulatorskih baterij prepovedana. Hkrati pa so NiCd akumulatorske baterije zelo robustne in čez daljše časovno obdobje delujejo brez problemov, v kolikor jih pravilno polnite in uporabljate.
Slika 026: Sestav za merjenje Slika 027: Vezalni načrt Z multimetrom lahko preverite polnilni tok, seveda pa lahko izmerite tudi napetost akumulatorske baterije. Za merjenje napetosti akumulatorske baterije morate kable multimetra priključiti neposredno na držalo za akumulatorsko baterijo (vzporedno z akumulatorsko baterijo).
Slika 028: Priporočilo za polnjenje na akumulatorski bateriji: polnjenje s konstantnim tokom Priporočilo za polnjenje, ki je natisnjeno na akumulatorski bateriji, vas obvešča o tem, kako dolgo in s katero jakostjo toka je treba polniti akumulatorsko baterijo. Pri enostavnem polnjenju akumulatorske baterije s konstantnim tokom je običajna praksa polnjenje z 1/10 toka navedene kapacitete za 14 ur. Primer Kapaciteta akumulatorske baterije: 800 mAh, polnilni tok: 80 mA, čas polnjenja: 14 ur.
izpraznjena, polnilni tok pa mora biti približno C/10 kapacitete akumulatorske baterije, da se izravnajo nenatančnosti z rahlim, vendar neškodljivim prenapolnjem. Če je akumulatorska baterija primerna za hitro polnjenje, je lahko polnilni tok pri ustrezno krajšem času polnjenja tudi višji. Pri starejših NiCd akumulatorskih baterijah lahko v primeru, da akumulatorska baterija ni popolnoma izpraznjena, pride do tako imenovanega spominskega učinka.
Slika 031: Vezalni načrt polnilnika s konstantnim tokom 9 Impulzno polnjenje Sestava preizkusa: USB-kabel, preizkusna ploščica, utripajoča LED, oranžna LED, dioda 1N 4001, tranzistor T1 2N3904, tranzistor T2 N3906, 10 Ω upor, dva 1 kΩ upora, držalo za akumulatorsko baterijo, akumulatorska baterija velikosti AA ali AAA Z impulznim polnjenjem je v veliki meri preprečen spominski učinek tudi pri starejših akumulatorskih baterijah. Kratki tokovni sunki polnijo akumulatorsko baterijo.
tranzistorja T2. Ta kot vzdolžni tranzistor sprosti tok do akumulatorske baterije. Oranžna LED z utripanjem signalizira, če in koliko toka teče proti akumulatorski bateriji. Slika 033: Vezalni načrt za impulzno polnjenje Če imate pri roki multimeter, lahko opazujete pulzirajočo in naraščajočo napetost akumulatorske baterije. Če premostite diodo D2, je postopek polnjenja hitrejši (več polnilnega toka), vendar se s tem zmanjša življenjska doba oranžne LED.
znaša pribl. 1,6 V. S tem jo lahko bolje uporabljamo kot nadomestilo za običajne baterije (1,5 V). Ravno pri elektronskih napravah, ki so predvidene za samo eno ali dve bateriji, imajo NiMH akumulatorske baterije pogosto prenizko napetost, ki ne ustreza potrebni obratovalni napetosti. S tem ni možno v celoti izkoristiti kapacitete. Zanimivo je, da kapaciteta pri NiZn akumulatorskih baterijah ni več podana v miliamperih, temveč v milivatnih urah.
Na sliki 036 je prikazan enostaven preizkusni USB-polnilnik kot sestav na preizkusni ploščici, s katerim je možno polniti NiZn akumulatorsko baterijo. Kot baterija je uporabljena manjša akumulatorska baterija velikosti AAA (Mikro) s 550 mAh. Pomembno pri sestavljanju vezja za enostaven polnilnik je, da je končna napetost polnjenja stabilizirana/omejena na maks. 1,9 V. Če je tok, ki ga uporabljate za polnjenje, nižji, to ni problematično, postopek polnjenja je zgolj dolgotrajnejši.
Samopraznjenje NiZn akumulatorskih baterij poteka v odvisnosti od okoliške temperature in po izkušnjah znaša pribl. 5–7 %.
Slika 038: Primerna akumulatorska baterija z vgrajeno varnostno/zaščitno elektroniko Vgrajena varnostna elektronika poskrbi za to, da se akumulatorska baterija ne prenapolni in da pri praznjenju ne pride do podnapetosti, ter po potrebi prekine povezavo s kontakti akumulatorske baterije. Tako lahko brez težav eksperimentirate z akumulatorskimi baterijami iz mobilnih telefonov, v kolikor ne pride do prekoračitve zgornje in spodnje mejne temperature in maksimalnega polnilnega toka (1 C).
Slika 040: Vezalni načrt enostavnega polnilnika za litijeve akumulatorske baterije Če imate pri roki multimeter, lahko izmerite ali naraščajočo napetost akumulatorske baterije ali polnilni tok.
12 Nadzor nad polnjenjem Imate več možnosti za ugotavljanje podatkov o zmogljivosti akumulatorske baterije, ki jo nameravate polniti: • Prikaz z LED • Meritve z multimetrom • LCD-prikazovalniki • Merjenje in analiza z računalnikom S svetlečimi diodami lahko izvajate enostavne naloge merjenja (npr. prikaz polarnosti) ali osnovne funkcijske prikaze (npr. če polnilni tok teče ali ne). Če so zaželeni natančni merilni podatki, potem je dober pripomoček multimeter.
Slika 042: Sestav preizkusa enostavnega prikaza stanja napolnjenosti Slika 043: Vezalni načrt prikaza stanja napolnjenosti Enostaven prikaz napolnjenosti akumulatorske baterije se še vedno realizira z merjenjem napetosti akumulatorske baterije. Napredek bi bil, če bi lahko merjenje napetosti izvedli pod obremenitvijo (odvzem toka iz akumulatorske baterije). Breme bi moralo pri tem imeti porabo toka v višini pribl.
Slika 044 prikazuje enostaven tester akumulatorskih baterij z inštrumentom vrtljive tuljave in žarnico (1,5 V) kot bremenskim uporom; Prednost žarnice je dober vizualni signal, ki prikazuje zmogljivost akumulatorske baterije. Kot alternativo žarnici lahko uporabite tudi bremenski upor 10 Ω. Bremenski tok za akumulatorsko baterijo nato znaša pribl. 150 mA.
Slika 045: Sestav preizkusne ploščice za testiranje akumulatorske baterije 31
Slika 046: Vezalni načrt Akumulatorsko baterijo vstavite v držalo za akumulatorsko baterijo; Ko je akumulatorska baterija popolnoma napolnjena, sveti LED. Nato pritisnite tipkalo. LED sveti malce manj intenzivno. S 100 Ω uporom teče pribl. 15 mA bremenski tok. To akumulatorska baterija z lahkoto doseže, zato se tudi napetost akumulatorske baterije samo malce zmanjša. 13.
Slika 047: Sestava preizkusne ploščice Slika 048: Vezalni načrt Slika 049: Sestav za merjenje z multimetrom 33
Izkoristki akumulatorske baterije Izkoristek akumulatorske baterije pove, koliko energije je bilo dovedene pri polnjenju in koliko te energije je možno odvesti iz akumulatorske baterije. Izkoristki različnih tipov akumulatorskih baterij se močno razlikujejo na območju pribl. 70–90 %. 14 Akumulatorska baterija in solarni modul Sestava preizkusa: solarni modul, preizkusna ploščica, vtični zatiči, 100 Ω upor, rdeča LED Sprednja stran neuporabljenega solarnega modula je zaščitena s folijo.
Solarni modul namestite tako, da nanj pada dovolj svetla svetloba, po možnosti sončna svetloba. Za primer, da med preizkusi ne sije sonce, lahko kot nadomestilo uporabite svetlo namizno svetilko, npr. s halogensko žarnico (najmanj 30 W). Energijsko varčne žarnice in LED-žarnice niso primerne. Nato v preizkusno ploščico vstavite priključke rdeče LED in 100 Ω predupor. Daljši priključek svetleče diode povežite s + ''stranjo''. V odvisnosti od intenzivnosti osvetlitve svetleča dioda sveti bolj ali manj svetlo.
Ta preizkus lahko izvedete z različnimi viri svetlobe, npr. z neposredno sončno svetlobo, halogensko žarnico, navadno žarnico z žarilno nitko, žepno svetilko, energijsko varčno žarnico, fluorescenčno žarnico itd. Po svetilnosti, s katero sveti LED, lahko vidite, da obstajajo primerni in manj primerni viri svetlobe. Ta preizkus je pomemben, da spoznate primerno osvetljavo za naslednje preizkuse. 14.
Slika 054: Vezalni načrt; prikaz polnilnega toka z LED V polnilnem tokokrogu lahko uporabite tako rdečo kot tudi oranžno LED. Pri oranžni LED je polnilni tok malce višji. 14.2 Solarni polnilnik – kaj je treba upoštevati Sestava preizkusa (tako kot prej): solarni modul, preizkusna ploščica, LED, držalo za akumulatorsko baterijo, akumulatorska baterija V odvisnosti od tipa akumulatorske baterije obstaja cela vrsta možnosti opremljanja solarnega modula, ki omogoča optimalno polnjenje akumulatorske baterije.
Bolj navpično kot padajo žarki svetlobe na solarni modul, več svetlobne energije lahko solarne celice pretvorijo v električni tok in več polnilnega toka teče iz modula v akumulatorsko baterijo. Slika 055: Preizkus z usmeritvijo modula proti viru svetlobe 15 Uporaba zapore povratnega toka Sestava preizkusa: solarni modul, preizkusna ploščica, 1.
Slika 056: Načelo vezja z zaporno diodo Enkrat obrnite diodo v preizkusni ploščici. Kaj se zgodi? LED več ne sveti, saj dioda zapira tok, ki prihaja od solarnega modula. Zaporne diode preprečujejo praznjenje shranjevalnika energije prek neosvetljene solarne celice.
Slika 057: a) Sestav preizkusne ploščice, b) Detajl. Zaporno diodo vidite desno na sliki (glejte puščico) 16 Uporaba regulatorja polnjenja Sestava preizkusa: solarni modul, preizkusna ploščica, rdeča LED, 1.000 µF elektrolitski kondenzator, tranzistor T1 2N3906, 2,2 kΩ upor, tipkalo, držalo za akumulatorsko baterijo, akumulatorska baterija Pri fotovoltaičnih sistemih, ki so neodvisni od omrežja, se celotno napajanje pridobiva regenerativno.
in emitorjem regulira polnilni tok in napetost. Rdeča LED prikazuje, ko teče polnilni tok. Ko pritisnete tipkalo in energija teče v akumulatorsko baterijo, LED na kratko utripne. Slika 059: Vezalni načrt regulatorja polnjenja Z regulatorjem polnjenja, ki ga sestavite na preizkusni ploščici, lahko spoznate načelo zaporedno vezanega regulatorja s souporom (vzdolžni regulator).
Slika 060: Sestav preizkusa na preizkusni ploščici Slika 061: Vezalni načrt prikaza stanja napolnjenosti Enostaven nadzor nad polnjenjem akumulatorske baterije je realiziran z merjenjem napetosti akumulatorske baterije.
Slika 062: Detajl sestava preizkusne ploščice; litijeva akumulatorska baterija je priključena s kabloma s krokodil sponkami 18 Kombiniran polnilnik, polnjenje in vzdrževalno polnjenje Sestava preizkusa: solarni modul, preizkusna ploščica, USB-kabel, utripajoča LED, rdeča LED, oranžna LED, dioda 1N 4001, 1,5 Ω upor, 1,2 Ω upor, dva 1 kΩ upora, tranzistor 2N3904, držalo za akumulatorsko baterijo, akumulatorska baterija V odvisnosti od tipa ima akumulatorska baterija bolj ali manj visoko samopraznjenje.
Slika 063: a) Sestav preizkusne ploščice, b) Praktična uporaba, c) Detajl Delovanje: Ko USB-vtič povežete z USB-virom, oranžna LED sveti. Akumulatorska baterija se polni s konstantnim tokom pribl. 70–80 mA. Od napetosti akumulatorske baterije pribl. 1,7 V začne utripajoča LED utripati in s tem signalizira, da bo akumulatorska baterija kmalu polna. Dodatno sveti rdeča LED, ko se akumulatorska baterija polni s sončno energijo, ki jo nudi priključen solarni modul.
19 Solarna nočna lučka Sestava preizkusa: solarni modul, preizkusna ploščica, oranžna LED, tranzistor T1 2N3904, dioda 1N 4001, 100 kΩ upor R1, 1.000 µF elektrolitski kondenzator, kabla s krokodil sponkami, litijeva akumulatorska baterija ali stara akumulatorska baterija mobilnega telefona Pri naslednjem preizkusu se shranjevalnik energije čez dan polni. V temi nato oddaja energijo. Pri našem sestavu preizkusa to poteka prek svetleče diode.
Tok, ki prihaja z osvetljenih solarnih modulov, prek baze tranzistorja T1 zapre njegovo pot med kolektorjem in emitorjem. Akumulatorska baterija se polni prek diode D1. Ko na solarni modul več ne pada svetloba, ni toka na bazi, pot med kolektorjem in emitorjem pa omogoča, da tok teče od akumulatorske baterije prek LED, zato LED sveti. Litijevo akumulatorsko baterijo, ki ni več primerna za mobilni telefon, lahko tako še koristno uporabite.
Slika 069: Nočno lučko aktivirate že s pokrivanjem modula. 20 Ohranjanje zmogljivosti akumulatorskih baterij 20.1 Zasilno reševanje akumulatorske baterije Sestava preizkusa: litijeva akumulatorska baterija, kabla s krokodil sponkami, akumulatorska baterija (globoko izpraznjena) Akumulatorske baterije, ki so bile dolgo shranjene brez uporabe ali pa so bile priključene na porabnik s stalnim tokom (npr. električna ura), pogosto doživijo ''kolaps''.
Svinčevi akumulatorji, ki so bili dalj časa shranjeni brez uporabe, na površinah plošč tvorijo izolacijsko plast, s čimer postanejo visokoohmski in jih ni več možno napolniti. Pri tem je v pomoč, da akumulatorju izmenično dovajate napetosti. Napetost, ki jo priključite z ''napačno'' polarnostjo, je lahko v pomoč pri razgradnji notranjih izolacijskih plasti. Kot preventiva so na voljo tako imenovani regeneratorji za akumulatorje. Akumulator se ves čas ''obstreljuje'' s kratkimi impulzi na območju milisekund.
GARANCIJSKI LIST Izdelek: Učni komplet Conrad ''Akumulatorske baterije in polnilna tehnika'' Kat. št.: 55 38 93 Conrad Electronic d.o.o. k.d. Ljubljanska c. 66, 1290 Grosuplje Fax: 01/78 11 250, Tel: 01/78 11 248 www.conrad.si, info@conrad.si Garancijska izjava: Proizvajalec jamči za kakovost oziroma brezhibno delovanje v garancijskem roku, ki začne teči z izročitvijo blaga potrošniku. Garancija velja na območju Republike Slovenije. Garancija za izdelek je 1 leto.
