Jednoduché baterie a baterie typu 18650, které se často používají v přenosných zařízeních, mají pouze 2 kontakty: „plus“ a „mínus“. To jim k práci a dobíjení stačí. Baterie smartphonů, fotoaparátů a některé další elektroniky jsou ale nejčastěji vybaveny třemi kontakty (a někdy i čtyřmi).
Internetem koluje mnoho mýtů o účelu tohoto dodatečného prvku. Někteří se dokonce domnívají, že pomocí 3. kontaktu smartphone rozpozná, zda je v něm nainstalována původní baterie. Tedy že je to prý potřeba k ochraně zájmů výrobců smartphonů. V tomto článku navrhuji porozumět účelu „extra“ kontaktů a zjistit, jaké funkce mohou skutečně vykonávat.
Typická aplikace
V tuto chvíli neexistuje žádná obecně uznávaná norma, která by přesně definovala účel třetího kontaktu na bateriích. To znamená, že funkce, které jsou mu přiřazeny, určuje každý konkrétní výrobce zařízení.
Někdy výrobci projevují fantazii, ale ve většině případů je třetí, centrální kolík připojen k termistoru zabudovanému v baterii, známému také jako termistor. Jedná se o polovodičový prvek, jehož odpor s rostoucí teplotou klesá a naopak. Baterii je nutné chránit před působením nevhodných teplot.
O moderních lithiových bateriích je známo, že jsou citlivé na teplotu. Pokud je příliš vysoká, zkrátí se životnost baterie, ve zvláště pokročilých případech může baterie nabobtnat. Když jsou teploty příliš nízké, kapacita lithiové baterie se dočasně, ale výrazně sníží a zvýší se rychlost jejího samovybíjení.
Díky údajům z termistoru se může smartphone (nebo jiné zařízení) včas vypnout nebo přejít do ochranného režimu, aby nedošlo k poškození baterie. Kontakt termistoru na pouzdru baterie je často označen písmenem „T“, jako na obrázku výše.
další možnosti
V pokročilejších bateriích může být místo termistoru plnohodnotné teplotní čidlo kombinované s regulátorem úrovně nabití, ale jejich hlavní účel je stejný – ochrana baterie před přehřátím nebo mrazem. Teplotní senzor a regulátor úrovně nabití mohou být označeny písmenem „D“ (od „Data“) nebo „C“ (od „Komunikace“).
Někdy další pin plní některé specifické funkce. Například na přenosné konzoli Sony PSP byl použit ke spuštění servisního režimu, který umožňoval „odcizení“ konzole nebo downgrade firmwaru. To bylo provedeno pomocí speciální „baterie Pandora“, která se od obvyklé lišila charakteristickým sériovým číslem. Toto číslo bylo načteno set-top boxem v okamžiku zapnutí pomocí přídavného kontaktu, po kterém se objevil přístup do servisního režimu.
Třetí kontakt byl zodpovědný za přístup k nabídce služeb na některých telefonech Nokia s funkcemi. Také u starších zrcadlovek Sony dodatečný kontakt na baterii automaticky upravoval jas vestavěného displeje (jas se snižoval se snižováním úrovně nabití).
Baterie s modulem NFC
Čtvrtý kontakt na bateriích smartphonu se poměrně často využívá pro komunikaci s NFC modulem, který může být přímo součástí baterie. Například u mnoha modelů řady Samsung Galaxy je modul NFC jakousi „nálepkou“ na povrchu baterie.
Elektrické nářadí nám bezpochyby velmi usnadňuje práci a také zkracuje čas rutinních operací. Nyní se používají všechny druhy samohybných šroubováků.
Podívejme se na přístroj, schéma zapojení a opravu nabíječky baterií ze šroubováku od firmy Interskol.
Nejprve se podívejme na schéma zapojení. Je zkopírován ze skutečné desky plošných spojů nabíječky.
Obvodová deska nabíječky (CDQ-F06K1).
Výkonovou část nabíječky tvoří výkonový transformátor GS-1415. Jeho výkon je asi 25-26 wattů. Počítal jsem pomocí zjednodušeného vzorce, který jsem zde již probíral.
Přes pojistku FU18 je na diodový můstek přivedeno redukované střídavé napětí 1V ze sekundárního vinutí transformátoru. Diodový můstek se skládá ze 4 diod VD1-VD4 typ 1N5408. Každá z diod 1N5408 odolá propustnému proudu 3 ampéry. Elektrolytický kondenzátor C1 vyhlazuje zvlnění napětí za diodovým můstkem.
Základem řídicího obvodu je mikroobvod HCF4060BE, což je 14bitový čítač s prvky pro hlavní oscilátor. Řídí bipolární tranzistor pnp struktury S9012. Tranzistor je zatížen elektromagnetickým relé S3-12A. Čip U1 implementuje jakýsi časovač, který sepne relé na danou dobu nabíjení – asi 60 minut.
Když je nabíječka zapojena a baterie je připojena, kontakty relé JDQK1 jsou otevřené.
Čip HCF4060BE je napájen zenerovou diodou VD6 – 1N4742A (12V). Zenerova dioda omezuje napětí ze síťového usměrňovače na 12 voltů, protože její výstup je asi 24 voltů.
Pokud se podíváte na schéma, není těžké si všimnout, že před stisknutím tlačítka „Start“ je čip U1 HCF4060BE bez napětí – odpojen od zdroje napájení. Po stisknutí tlačítka „Start“ je napájecí napětí z usměrňovače přivedeno do zenerovy diody 1N4742A přes odpor R6.
Dále je snížené a stabilizované napětí přivedeno na kolík 16 mikroobvodu U1. Mikroobvod začne pracovat a tranzistor se také otevře S9012kterou ovládá.
Napájecí napětí přes otevřený tranzistor S9012 je přiváděno na vinutí elektromagnetického relé JDQK1. Kontakty relé se sepnou a baterie je napájena. Baterie se začne nabíjet. Dioda VD8 (1N4007) obchází relé a chrání tranzistor S9012 před zpětným napěťovým rázem, který se vytvoří, když je vinutí relé bez napětí.
Dioda VD5 (1N5408) chrání baterii před vybitím při náhlém vypnutí síťového napájení.
Co se stane po otevření kontaktů tlačítka „Start“? Diagram ukazuje, že když jsou kontakty elektromagnetického relé uzavřeny, kladné napětí přes diodu VD7 (1N4007) je přiváděn do zenerovy diody VD6 přes zhášecí odpor R6. V důsledku toho zůstává čip U1 připojen ke zdroji energie i po rozepnutí kontaktů tlačítek.
Vyměnitelná baterie.
Náhradní baterie GB1 je jednotka, ve které je 12 nikl-kadmiových (Ni-Cd) článků, každý 1,2 V, zapojeno do série.
Ve schematickém diagramu jsou prvky vyměnitelné baterie vyznačeny tečkovanou čarou.
Celkové napětí takové kompozitní baterie je 14,4 voltů.
V bateriovém bloku je také zabudovaný teplotní senzor. V diagramu je označen jako SA1. Princip činnosti je podobný jako u tepelných spínačů řady KSD. Označení tepelného spínače JJD-45 2A. Konstrukčně je připevněn k jednomu z Ni-Cd prvků a těsně k němu přiléhá.
Jedna ze svorek teplotního čidla je připojena k záporné svorce baterie. Druhý pin je připojen k samostatnému, třetímu konektoru.
Operační algoritmus obvodu je poměrně jednoduchý.
Po zapojení do sítě 220V nabíječka nijak nedává najevo svou činnost. Indikátory (zelená a červená LED) se nerozsvítí. Po připojení náhradní baterie se rozsvítí zelená LED, což znamená, že nabíječka je připravena k použití.
Když stisknete tlačítko „Start“, elektromagnetické relé sepne své kontakty a baterie se připojí k výstupu síťového usměrňovače a začne proces nabíjení baterie. Červená LED se rozsvítí a zelená LED zhasne. Po 50 – 60 minutách relé otevře obvod nabíjení baterie. Zelená LED se rozsvítí a červená LED zhasne. Nabíjení je dokončeno.
Po nabití může napětí na svorkách baterie dosáhnout 16,8 voltů.
Tento provozní algoritmus je primitivní a postupem času vede k tzv. „paměťovému efektu“ baterie. To znamená, že kapacita baterie klesá.
Pokud dodržíte správný algoritmus nabíjení baterie, nejprve musí být každý z jejích prvků vybit na 1 volt. Tito. Blok 12 baterií je třeba vybít na 12 voltů. Nabíječka pro šroubovák má tento režim: není implementováno.
Zde je charakteristika nabíjení jednoho článku Ni-Cd baterie při 1,2V.
Graf ukazuje, jak se mění teplota článků během nabíjení (teplota), napětí na jeho svorkách (napětí) a relativní tlak (relativní tlak).
Specializované regulátory nabíjení pro baterie Ni-Cd a Ni-MH zpravidla pracují podle tzv delta -ΔV metoda. Obrázek ukazuje, že na konci nabíjení prvku se napětí o malé množství sníží – asi 10mV (u Ni-Cd) a 4mV (u Ni-MH). Na základě této změny napětí regulátor určí, zda je prvek nabitý.
Během nabíjení je také sledována teplota prvku pomocí teplotního čidla. Graf také ukazuje, že teplota nabitého prvku je asi 45 0 S.
Vraťme se ke schématu zapojení nabíječky ze šroubováku. Nyní je jasné, že tepelný spínač JDD-45 sleduje teplotu akumulátoru a přeruší nabíjecí obvod, když teplota někde dosáhne 45 0 C. Někdy se to stane dříve, než časovač na čipu HCF4060BE funguje. K tomu dochází, když se kapacita baterie sníží v důsledku „paměťového efektu“. Přitom se taková baterie plně nabije o něco rychleji než za 60 minut.
Jak vidíme z návrhu obvodu, nabíjecí algoritmus není nejoptimálnější a časem vede ke ztrátě kapacity baterie. K nabíjení baterie tedy můžete použít univerzální nabíječku, jako je Turnigy Accucell 6.
Možné problémy s nabíječkou.
Postupem času v důsledku opotřebení a vlhkosti začne tlačítko „Start“ SK1 fungovat špatně a někdy dokonce selže. Je jasné, že při poruše tlačítka SK1 nebudeme moci napájet čip U1 a spustit časovač.
Může také dojít k poruše zenerovy diody VD6 (1N4742A) a mikroobvodu U1 (HCF4060BE). V tomto případě, když stisknete tlačítko, nabíjení se nezapne a neexistuje žádná indikace.
V mé praxi se vyskytl případ, kdy udeřila zenerova dioda, s multimetrem „zazvonila“ jako kus drátu. Po výměně začalo nabíjení správně fungovat. K výměně je vhodná jakákoli zenerova dioda se stabilizačním napětím 12V a výkonem 1 Watt. Zenerovu diodu můžete zkontrolovat na poruchu stejným způsobem jako běžnou diodu. O kontrole diod jsem již mluvil.
Po opravě je třeba zkontrolovat provoz zařízení. Stisknutím tlačítka zahájíme nabíjení baterie. Zhruba po hodině by se nabíječka měla vypnout (rozsvítí se kontrolka „Síť“ (zelená) Vyjmeme baterii a provedeme „kontrolní“ měření napětí na jejích svorkách. Baterie by měla být nabitá.
Pokud jsou prvky desky s plošnými spoji v dobrém provozním stavu a nevzbuzují podezření a režim nabíjení se nezapne, měli byste zkontrolovat tepelný spínač SA1 (JDD-45 2A) v baterii.
Obvod je vcelku primitivní a nedělá problémy při diagnostice závad a opravách ani začínajícím radioamatérům.
