Coraz więcej przenośnych urządzeń korzysta już z akumulatorów Li-ion. Ciągle jest jednak spora grupa produktów gdzie króluje zasilanie z popularnych "paluszków" 1,5V. Najczęściej w wersji AAA lub AA. Obecnie alternatywą dla baterii R6 i R3 są akumulatory Ni-MH. Niestety, wadą ich stosowania jest nieco niższe napięcie w stosunku do baterii. Zdecydowana większość urządzeń pracuje poprawnie także i na takim, obniżonym nieco napięciu ale znajdą się na pewno i te, które będą miały z tym problem. Sytuacja pogłębi się gdy sprzęt do zasilania wykorzystuje kilka ogniw połączonych szeregowo. Wtedy napięcie zasilania na wyjściu będzie już sporo niższe gdy zdecydujemy się na zasilanie akumulatorowe Ni-MH. Jaką więc mamy alternatywę? Firma Xtar wprowadziła na rynek akumulatory w rozmiarze popularnych "paluszków". Zamiast akumulatora Ni-MH zastosowano jednak Li-ion połączony ze stabilizatorem, przetwornicą step down. Tak aby na wyjściu cały czas było napięcie 1,5V.
Idealna charakterystyka rozładowania takiego modułu powinna wyglądać więc tak jak przedstawiono poniżej. W momencie obciążenia, rozładowywania na wyjściu cały czas utrzymuje się napięcie 1,5V. Po przekroczeniu granicznej wartości rozładowania wbudowanego akumulatora Li-ion napięcie gwałtownie spada do 0V. Oczywiście w teorii.
Testy przeprowadziłem na wersji w rozmiarze AA.
Otrzymujemy je w papierowych pudełkach. Na nich tylko krótka informacja odnośnie bezpieczeństwa.
Pierwszy problem jaki od razu nasuwa się przy takim rozwiązaniu to samorozładowanie. Testowane akumulatory mam od lutego tego roku i tak leżały sobie przez 6 miesięcy. Oczywiście wcześniej także z pewnością nie były podładowywane więc czas ich "leżakowania" jest jeszcze dłuższy. Sprawdzam napięcie po ponad pół roku bezczynności.
Jak widać ciągle utrzymuje się na poziomie 1,5V. Oczywiście z czasem będzie coraz gorzej.
Test pojemności.
Do ładowania testowanych Xtar-ów producent nakazuje nam zaopatrzyć się w dedykowaną ładowarkę. Jak łatwo się domyśleć nie można ich ładować żadnymi ładowarkami przeznaczonymi do Ni-MH. Do tego celu jest model BC4 tego samego producenta. Zasilanie z USB, ładowanie napięciem 5V. W praktyce było to 4,6V które się zwiększało. Sygnalizacja końca procesu, naładowania poprzez LEDy. Sama ładowarka również jest bardzo ciekawa. Poświęcę na nią osobny temat. Tutaj skupimy się na samych akumulatorach.
Jako sztuczne obciążenie wykorzystałem moduł Atorch DL24, testowany już przeze mnie jakiś czas temu. Bazowałem także na dedykowanym do niego oprogramowaniu na PC. Tani koszyk na baterie okazał się niezbyt dobrym pomysłem dlatego użyłem dużo lepszego ścisku wraz z miedzianymi przewodami 1,5mm². W takim układzie spadek napięcia na przewodach, przy obciążeniu 0,4A udało się ograniczyć do 0,008V.
Zgodnie z informacją umieszczoną na obudowie pojemność wyrażona jest tutaj w mWh i wynosi 3300. Nie wiem czy zabieg pisania mWh zamiast mAh ma na celu zmylić potencjalnego użytkownika, na mnie jednak zadziałał i przyzwyczajony do mAh liczyłem na naprawdę dużą pojemność.
Oczywiście w internecie znajdziemy że mamy tutaj do czynienia z: 3300mWh oraz 2000mAh. Czyli tak na prawdę pojemność typowego ogniwa Ni-MH.
Jak wiadomo, chińskie produkty lubią ten parametr mocno zawyżać więc oczywiście sprawdziłem to osobiście. Całkowite naładowanie i rozładowanie prądem 400mA. Na wykresie jednak sam moment spadku do 0V nie został zarejestrowany.
Widzimy, że test trwający ponad 5 godzin wykazał pojemność nieco ponad 2000mAh, więc zgodnie z deklaracją producenta.
Rozładowany, na jego wyjściu całkowite 0V.
Stabilizacja napięcia pod obciążeniem.
Na wcześniejszym wykresie widać, że stałe napięcie utrzymywane jest przez cały proces rozładowania. Dzieje się tak przy całkowicie naładowanym akumulatorze rozładowywanym stałym prądem. Jeżeli nasz Xtar leżakował, lub był doładowany tylko przez chwile sytuacja wygląda nieco inaczej. Pokazały to kolejne testy. Tutaj akurat akumulator rozładowany całkowicie, następnie podładowany tylko przez kilkanaście sekund w ładowarce.
Na wyjściu mamy 1,5V - nie jesteśmy w stanie określić w jakim stopniu naładowany jest wewnętrzny akumulator Li-ion. A jak widać w przypadku użycia rozładowanego charakterystyka pracy jest nieco inna. Najprostszym sposobem jest więc użycie dedykowanej ładowarki i sugerowanie się sygnalizacją LED.
Przy naładowanym akumulatorze spadki napięcia wyglądają następująco.
Obciążenie i odczyty dokonane z Atorch DL24.
Kolejny test ze zmianą prądu rozładowywania. Widać jak napięcie nieco "siada" przy zwiększeniu obciążenia. Przy zmianie na 2,5A szybko osiąga 0V.
Pomiar tętnień.
Zastosowanie przetwornicy step down w połączeniu z akumulatorem Li-ion powoduje że na wyjściu będziemy obserwować tętnienia. Sprawdziłem jak to wygląda w tym przypadku przy różnym prądzie. Amperomierz widoczny w dolnej części zdjęć. Jako obciążenie wykorzystałem rezystory o różnej wartości.
Czy zastosowanie przetwornicy na zasilaniu będzie miało wpływ na działanie urządzenia? Sprawdziłem to na przykładzie popularnego multimetru Aneng AN8008 w którym zasilanie oparte jest na 2xAAA. Ni-Mh zastąpiłem testowanymi właśnie akumulatorami Xtar. Trzeba było jedynie na potrzeby testu zmodyfikować nieco zasilanie ponieważ rozmiar "ogniw" nie był odpowiedni.
Dokonałem kilku podstawowych pomiarów wykorzystując "napięcie wzorcowe" oraz precyzyjny rezystor i kondensator. Wyniki takie same jak w przypadku zastosowania zasilania Ni-MH. Nie można jednak z całą pewnością stwierdzić że tak będzie w każdym urządzeniu gdzie będziemy ich używać.
Kompatybilność wymiarów.
Spotkałem się z opinią, że są one trochę dłuższe od ogniw AA. Podczas wyjmowania z ładowarki faktycznie zauważyłem że wychodzą jakby z nieco większym oporem. Porównałem z innymi. Po dokładnym przyjrzeniu się, można stwierdzić że drobna różnica w długości występuje. Zmierzyłem i wynosi ona 0,3mm.
Te Li-ion są za to trochę lżejsze. Dodatkowo, jeśli już przy budowie jesteśmy warto zauważyć że ich "styk" dodatni wygląda podobnie jak w ogniwach 18650.
Podsumowanie.
Prezentowane tutaj akumulatory mogą być alternatywą dla baterii 1,5V ale chyba tylko wtedy gdy ogniwa Ni-MH w niektórych urządzeniach będą nieodpowiednie z uwagi na niższe napięcie jakie dostarczają. W pozostałych przypadkach, korzystniej z uwagi na mniejszą cenę zakupu (do Li-ion musimy także dokupić ładowarkę) oraz możliwość uzyskania większych pojemności dalej stosować pakiety Ni-MH. Warto także podkreślić, że Li-ion uważane są za bardziej niebezpieczne. Istnieje także inne niebezpieczeństwo w przypadku stosowania takich akumulatorów z wbudowaną przetwornicą.
Mogą one być śmiertelnie niebezpieczne jeśli zastosujemy je w niektórych urządzeniach!!
Chodzi tutaj o sygnalizację rozładowania baterii. Akumulatory Ni-MH czy jakiekolwiek baterie rozładowują się stopniowo zmniejszając swoje napięcie.
Natomiast całkiem inaczej rozładowują się akumulatory z wbudowaną przetwornicą - napięcie cały czas utrzymuje się na stałym, zbliżonym poziomie, następnie w pewnym momencie momentalnie spada do 0V (wykresy).
Nie zadziała więc sygnalizacja rozładowanych baterii wbudowana w urządzenie gdzie zostały zastosowane.
I o ile w przypadku korzystania z multimetru zdarzy się tak, że w pewnym momencie nam się on po prostu nagle wyłączy, o tyle dużo gorzej jest w przypadku urządzeń które czuwają nad naszym bezpieczeństwem - typu czujniki czadu itp. Niestety nie dowiemy się kiedy nasz sprzęt ratujący życie zostanie pozbawiony zasilania. Tutaj żadna sygnalizacją rozładowanych baterii nie zadziała. W takich urządzenia kategorycznie nie można stosować żadnych akumulatorów opartych o przetwornicę, stabilizatory.
Wtedy rozsądne jest korzystanie ze standardowych baterii. Niestety producenci takich akumulatorów chyba o tym nigdzie nie wspominają...
Idealna charakterystyka rozładowania takiego modułu powinna wyglądać więc tak jak przedstawiono poniżej. W momencie obciążenia, rozładowywania na wyjściu cały czas utrzymuje się napięcie 1,5V. Po przekroczeniu granicznej wartości rozładowania wbudowanego akumulatora Li-ion napięcie gwałtownie spada do 0V. Oczywiście w teorii.
Testy przeprowadziłem na wersji w rozmiarze AA.
Otrzymujemy je w papierowych pudełkach. Na nich tylko krótka informacja odnośnie bezpieczeństwa.
Pierwszy problem jaki od razu nasuwa się przy takim rozwiązaniu to samorozładowanie. Testowane akumulatory mam od lutego tego roku i tak leżały sobie przez 6 miesięcy. Oczywiście wcześniej także z pewnością nie były podładowywane więc czas ich "leżakowania" jest jeszcze dłuższy. Sprawdzam napięcie po ponad pół roku bezczynności.
Jak widać ciągle utrzymuje się na poziomie 1,5V. Oczywiście z czasem będzie coraz gorzej.
Test pojemności.
Do ładowania testowanych Xtar-ów producent nakazuje nam zaopatrzyć się w dedykowaną ładowarkę. Jak łatwo się domyśleć nie można ich ładować żadnymi ładowarkami przeznaczonymi do Ni-MH. Do tego celu jest model BC4 tego samego producenta. Zasilanie z USB, ładowanie napięciem 5V. W praktyce było to 4,6V które się zwiększało. Sygnalizacja końca procesu, naładowania poprzez LEDy. Sama ładowarka również jest bardzo ciekawa. Poświęcę na nią osobny temat. Tutaj skupimy się na samych akumulatorach.
Jako sztuczne obciążenie wykorzystałem moduł Atorch DL24, testowany już przeze mnie jakiś czas temu. Bazowałem także na dedykowanym do niego oprogramowaniu na PC. Tani koszyk na baterie okazał się niezbyt dobrym pomysłem dlatego użyłem dużo lepszego ścisku wraz z miedzianymi przewodami 1,5mm². W takim układzie spadek napięcia na przewodach, przy obciążeniu 0,4A udało się ograniczyć do 0,008V.
Zgodnie z informacją umieszczoną na obudowie pojemność wyrażona jest tutaj w mWh i wynosi 3300. Nie wiem czy zabieg pisania mWh zamiast mAh ma na celu zmylić potencjalnego użytkownika, na mnie jednak zadziałał i przyzwyczajony do mAh liczyłem na naprawdę dużą pojemność.
Jak wiadomo, chińskie produkty lubią ten parametr mocno zawyżać więc oczywiście sprawdziłem to osobiście. Całkowite naładowanie i rozładowanie prądem 400mA. Na wykresie jednak sam moment spadku do 0V nie został zarejestrowany.
Widzimy, że test trwający ponad 5 godzin wykazał pojemność nieco ponad 2000mAh, więc zgodnie z deklaracją producenta.
Rozładowany, na jego wyjściu całkowite 0V.
Stabilizacja napięcia pod obciążeniem.
Na wcześniejszym wykresie widać, że stałe napięcie utrzymywane jest przez cały proces rozładowania. Dzieje się tak przy całkowicie naładowanym akumulatorze rozładowywanym stałym prądem. Jeżeli nasz Xtar leżakował, lub był doładowany tylko przez chwile sytuacja wygląda nieco inaczej. Pokazały to kolejne testy. Tutaj akurat akumulator rozładowany całkowicie, następnie podładowany tylko przez kilkanaście sekund w ładowarce.
Na wyjściu mamy 1,5V - nie jesteśmy w stanie określić w jakim stopniu naładowany jest wewnętrzny akumulator Li-ion. A jak widać w przypadku użycia rozładowanego charakterystyka pracy jest nieco inna. Najprostszym sposobem jest więc użycie dedykowanej ładowarki i sugerowanie się sygnalizacją LED.
Przy naładowanym akumulatorze spadki napięcia wyglądają następująco.
Obciążenie i odczyty dokonane z Atorch DL24.
Kolejny test ze zmianą prądu rozładowywania. Widać jak napięcie nieco "siada" przy zwiększeniu obciążenia. Przy zmianie na 2,5A szybko osiąga 0V.
Pomiar tętnień.
Zastosowanie przetwornicy step down w połączeniu z akumulatorem Li-ion powoduje że na wyjściu będziemy obserwować tętnienia. Sprawdziłem jak to wygląda w tym przypadku przy różnym prądzie. Amperomierz widoczny w dolnej części zdjęć. Jako obciążenie wykorzystałem rezystory o różnej wartości.
Czy zastosowanie przetwornicy na zasilaniu będzie miało wpływ na działanie urządzenia? Sprawdziłem to na przykładzie popularnego multimetru Aneng AN8008 w którym zasilanie oparte jest na 2xAAA. Ni-Mh zastąpiłem testowanymi właśnie akumulatorami Xtar. Trzeba było jedynie na potrzeby testu zmodyfikować nieco zasilanie ponieważ rozmiar "ogniw" nie był odpowiedni.
Dokonałem kilku podstawowych pomiarów wykorzystując "napięcie wzorcowe" oraz precyzyjny rezystor i kondensator. Wyniki takie same jak w przypadku zastosowania zasilania Ni-MH. Nie można jednak z całą pewnością stwierdzić że tak będzie w każdym urządzeniu gdzie będziemy ich używać.
Kompatybilność wymiarów.
Spotkałem się z opinią, że są one trochę dłuższe od ogniw AA. Podczas wyjmowania z ładowarki faktycznie zauważyłem że wychodzą jakby z nieco większym oporem. Porównałem z innymi. Po dokładnym przyjrzeniu się, można stwierdzić że drobna różnica w długości występuje. Zmierzyłem i wynosi ona 0,3mm.
Te Li-ion są za to trochę lżejsze. Dodatkowo, jeśli już przy budowie jesteśmy warto zauważyć że ich "styk" dodatni wygląda podobnie jak w ogniwach 18650.
Podsumowanie.
Prezentowane tutaj akumulatory mogą być alternatywą dla baterii 1,5V ale chyba tylko wtedy gdy ogniwa Ni-MH w niektórych urządzeniach będą nieodpowiednie z uwagi na niższe napięcie jakie dostarczają. W pozostałych przypadkach, korzystniej z uwagi na mniejszą cenę zakupu (do Li-ion musimy także dokupić ładowarkę) oraz możliwość uzyskania większych pojemności dalej stosować pakiety Ni-MH. Warto także podkreślić, że Li-ion uważane są za bardziej niebezpieczne. Istnieje także inne niebezpieczeństwo w przypadku stosowania takich akumulatorów z wbudowaną przetwornicą.
Mogą one być śmiertelnie niebezpieczne jeśli zastosujemy je w niektórych urządzeniach!!
Chodzi tutaj o sygnalizację rozładowania baterii. Akumulatory Ni-MH czy jakiekolwiek baterie rozładowują się stopniowo zmniejszając swoje napięcie.
Natomiast całkiem inaczej rozładowują się akumulatory z wbudowaną przetwornicą - napięcie cały czas utrzymuje się na stałym, zbliżonym poziomie, następnie w pewnym momencie momentalnie spada do 0V (wykresy).
Nie zadziała więc sygnalizacja rozładowanych baterii wbudowana w urządzenie gdzie zostały zastosowane.
I o ile w przypadku korzystania z multimetru zdarzy się tak, że w pewnym momencie nam się on po prostu nagle wyłączy, o tyle dużo gorzej jest w przypadku urządzeń które czuwają nad naszym bezpieczeństwem - typu czujniki czadu itp. Niestety nie dowiemy się kiedy nasz sprzęt ratujący życie zostanie pozbawiony zasilania. Tutaj żadna sygnalizacją rozładowanych baterii nie zadziała. W takich urządzenia kategorycznie nie można stosować żadnych akumulatorów opartych o przetwornicę, stabilizatory.
Wtedy rozsądne jest korzystanie ze standardowych baterii. Niestety producenci takich akumulatorów chyba o tym nigdzie nie wspominają...
Fajne? Ranking DIY