Автономні джерела живлення радіоелектронних пристроїв (зазвичай з напругою не більше 12 В і струмом до 1 А) користуються величезною популярністю радіоаматорів

Все, що не вимагає вкладення грошей (наприклад, як у елементи живлення – батарейки), а отримує енергію від самої природи (вет-рогенератори, сонячні батареї, хімічні джерела живлення) вигідно в наш XXI століття постійно зростаючих пен за послуги, в тому числі послуги ЖКГ, і послуги «безсовісних» енергетиків-монопо-листів

Хімічні джерела струму (ХДС) – це основні джерела струму для портативних електронних пристроїв (радіостанцій, диктофонів, ліхтариків, аудіоплеєрів та ін) Найпопулярніші – звичайно, батарейки та акумулятори Але, перше постійно провокують збільшення витратної статті сімейного бюджету, а другі – вимагають зарядного пристрою, і, до слова, теж мають обмежений ресурс роботи (цикли заряд / розряд)

Одним з особливих, і заслуговують пильної уваги споживача, властивостей хімічних джерел струму, є спеціальні АКТИВУЮТЬСЯ ВОДОЮ батареї Це сухі законсервовані і герметично упаковані в целофанову плівку батареї, які дають струм 2-10 А (залежить від типу) при попаданні на хімічні елементи води

Головне призначення таких батарей – це морські та річкові (а також озерні) пристрою навігації, сигналізації, освітлення і порятунку

Хімічні джерела живлення, що працюють під впливом води, призначені виробниками для всіх належних випадків, наприклад, для вогнів рятувальних жилетів (наприклад, ЖСМ), що світяться буїв (БС-2), рятувальних плотів, вогнів пошуку (ЕОСС-98ПВ) і самозапалювальним вогнів рятувальних кругів На рис 33 представлений светодимящійся аварійний буй БСД-02

Рис 33 Буй светодимящій аварійний БСД-02

Буй светодимящій БСД-02 (буй светодимящійся аварійний) призначений для виявлення кола рятувального, як у нічний, так і в денний час, за рахунок подачі світлового та помаранчевого димового сигналу

Він складається з поплавця і корпусу, в якому розміщений АКТИВУЮТЬСЯ ВОДОЮ джерело живлення (приводиться в дію автоматично, при падінні у воду) і димлячий склад На поплавці, з протилежних сторін, знаходяться дві електричні лампочки

Час дії світлового сигналу не менше 2 год в безперервному режимі, а у варіантах зі світлодіодним виконанням – до 12 ч

Розглянуті джерела живлення за своїм принципом дії відносяться до АКТИВУЮТЬСЯ ВОДОЮ хімічних джерел струму АКТИВУЮТЬСЯ ВОДОЮ батареї виготовлені із застосуванням магнію (негативний електрод) – Розчин NaCl (Електроліт) – хлорид свинцю (позитивний електрод) Іноді замість міді застосовують інший кольоровий метал (срібло, мідь), що надає такому ХІТ ще більшу вартість

Внутрішня начинка водоактівіоуемих батарей

При виробництві на лист магнію завтовшки 1,4 .. 2 vim (обємний пористий електрод з металевого магнію марки ГЛА8 або МА2) напресовують на провідну каркасну сітку хлоридів в суміші з провідними (Графіт) і сполучними (бутілкауч / к, целюлоза, декстрин) добавками

Хлорідний електроліт просочує целюлозні (скловолоконні) сепаратори і висушується

Так батарея зберігається в целофановій, наближеною до вакууму упаковці, тривалий час При надходженні води (розконсервації і застосуванні) хімсклад батареї реагує, і між 2-ма протилежними полюсами – Висновками (через кілька хвилин після впливу води з температурою 1-40 ° С) зявляється різниця потенціалів Як правило напруга між полюсами такого елемента не велике – не перевищує 6 В (у різних ХІТ), але струм, що віддається в навантаження істотний Він може досягати одиниць Ампер протягом 10-30 хв, а струм короткого замикання близько 8-10 А

Однією з таких ХІТ є популярна батарея типу «Димок» (випускається вітчизняною промисловістю в Липецьку), фото якої представлено на рис 34

Рис 3 4 фото ХІТ «Димок»

Електричні параметри дозволяють застосовувати ХІТ типу «Димок» в різних спеціальних конструкціях, в радіоаматорських пристроях, а головне – в польових умовах, на природі, в екстремальних ситуаціях, там, де немає і не може бути освітлювальної мережі 220 В, а інші джерела струму (наприклад, автомобільні акумулятори, автономні дизель-генератори або вітро-електро-станції) вийшли з ладу або недоступні

Основні технічні характеристики батарей серії «Димок»

Для того, щоб зрозуміти, наскільки універсально можна застосовувати в різних умовах (як правило, далеко від дому) ХІТ розглянемо їх електричні параметри

У табл 3-1 розглянуті основні електричні характеристики ХІТ типу «Димок»

Таблиця 31 Основні електричні характеріевщм ХІТ типу «Димок»

Примітка до табл 31

* ГСХ – гарантований термін зберігання в режимі консервації Тривалість роботи без перерви будь-яких модифікацій ХІТ типу «Димок» не менше 8 ч

Модифікації батареї «Димок» – це «Димок-М», «Димок-3», «Димок-2М», «Димок-2У» та інші Крім батареї «Димок» вітчизняною промисловістю випускаються також батареї аналогічного класу і призначення типу «Лиман», «Прибій», «Маячок-1 М», «Маячок-2М» та інші АКТИВУЮТЬСЯ ВОДОЮ батареї

Відмінність ХІТ типу «Димок» від, наприклад, батареї «Лиман» в тому, що у першому енергоємність, вихідна напруга і струм практично не залежать від типу води (морська, прісна) і її температури (див табл 31) У той час, як у батарей типу «Лиман», «Прибій» і аналогічних їм, ця залежність простежується чітко Наприклад, батареї типу «Лиман» при подібному вихідній напрузі, працюють тривалий час в імпульсному режимі (віддача струму в навантаження і потім період його накопичення) Це їх якість з успіхом застосовується в портативних маяках і сигнальних ракетах, а також електронних вогнях для пошуку (порятунку на водах) У такому режимі розглядаються батареї типу «Лиман» працюють цілодобово (24 години)

Головна умова ефективної роботи – щоб навантаження не була підключена до батареї постійно, тобто її ланцюг харчування повинна періодично автоматично розмикатися на кілька одиниць і десятків хвилин

Крім того, батареї типу «Лиман», «Прибій» і аналогічні їм головним чином розраховані для роботи з морською водою (хоча трохи менш тривало і ефективно будуть корисні при заповненні прісної)

Ідеальний випадок використання таких батарей – в сигнальних, пошукових та інших системах суден класу «Ріка-море», тобто там, де можливий і той і інший хімічний склад води Технічні дані та електричні характеристики батарей типу «Прибой» і «Лиман» (з аналогами) можна отримати на сайті виробника

Таким чином, з табл 31 випливає, що для ефективної роботи ХІТ типу «Димок» (і аналогічних по електричних характеристиках), не потрібно вода певної щільності або хімічного складу Ці батареї працюють практично в будь-яких умовах, тим і можуть бути корисні радіоаматорам і фахівцям, які опинилися за волею долі далеко від благ цивілізації Вартість батарей не перевищує 1200 руб

Але і цей параметр «ціна-якість» не є перешкодою для їх придбання або отримання Адже згідно з тією ж табл 31 (складеної, до речі, виробником батарей) термін гарантованого зберігання не менше 5 років Потім, як правило, батареї списують і на цьому етапі вони потрапляють до рук радіоаматорів і всіх бажаючих по «викидною ціною» або даром

Всі авторські експерименти, здійснені і описані нижче, вироблені з батареями знятими з гарантованого зберігання (консервації), хоча і новими, але виробленими в 1999-2000 рр. (Що ясно слід з позначення на корпусі батарей)

Уявіть собі, що на результати авторських експериментів, щодо видатних параметрів цих пристроїв, тепер можна розраховувати тільки як на мінімум Відповідно, нові і «гарантійні» батареї аналогічного класу дадуть в аналогічних експериментах результати, набагато перевищують ті, що дали їх списані «побратими»

Практика застосування та експерименти

Для ефективного застосування ХІТ типу «Димок» потрібно звільнити їх від целофановою герметичної упаковки і відкоркувати дві заглушки за допомогою мотузкового шнура Це добре видно на рис 35

Рис 3 травня Фото ХІТ Димок з боку заглушок і мотузкового шнура

Оскільки пристрій призначений виробником для роботи у воді, абсолютно зрозуміло, що для живлення буїв, світлової сигналізації рятувальних кругів, плотів і їм подібних пристроїв досить, відкоркувавши дві заглушки ривків шнура, кинути підключене (наприклад, до буя) пристрій у воду

Вода надійде в отвори, які звільнили заглушки, і почне реагувати з сухим хімічним джерелом (див вище) Через всього 2-3 хв на електричних контактах батареї можна зафіксувати напругу 4,3-4,8 В (у різних примірниках, експерименти проведені в липні 2009 р з 8 однотипними ХІТ)

Це, можливо, не вписується в відомості, відображені виробником ХІТ (табл 31), але реальні експерименти важливіше

«Залита» водою батарея протягом 15 хвилин тримає струм у навантаженні 5,5 А Нагрівання корпусу батареї не перевищує +50 ° С При відключенні (після 15 хв) Навантаження від ХІТ нагрів доходить до кімнатної температури

Отже, навантаження (резистор ВЗР з потужністю розсіювання 25 Вт і опором 1 Ом) відключена Наступний завмер напруги на висновках «Серпанок» зроблено через 30 хв

Результат:

Напруга батареї знизилося 3,9 В При підключенні тієї ж навантаження напруга падає до 3,3 В Але і це, зауважте, непогано, враховуючи ще й той факт, що в руках експериментатора списана, хоч і нова батарея

Тримаємо батарею під навантаженням ще 15 хв Вона знову нагрівається, і напруга на її висновках падає до 3 В

Тепер, якщо витримати батарею без навантаження, її температура повернеться до кімнатної (навколишнього середовища), а напруга залишиться в межах 3 В

А що, якщо злити воду

Це наступний етап експерименту З моменту його початку пройшло більше 3 ч

«Злитий» ХІТ (для цього досить повернути його на ту сторону, де відкриті отвори без заглушок) показує на своїх контактах різницю потенціалів 2,78 В, і тримає під вище означеної навантаженням напруга 2,66 В протягом 15 хв Потім навантаження знову відключаємо Вражає ток 2,66 А

Зрозуміло, що так може тривати ще 3-4 год (згідно табл 31, складеної виробником)

Новий експеримент

Спробуємо змінити експеримент Тепер осушимо батарею без навантаження (нехай вся вода стече, а її всередині зовсім, мало) Заміри напруга на контактах через 2 години Воно «в порожній» від води батареї становить знову 2,78 В

Це говорить про те, що хімічна реакція відбулася і до повного висихання батарея і без води збереже свої властивості

Наступним етапом експерименту є повне осушення батареї з тим, щоб зрозуміти, чи може вона згодом (через 1 добу) бути реанімована новою порцією води

Через 24 год відновлюємо експеримент Батарея без навантаження має на вихідних контактах різницю потенціалів 2, 22 В Під навантаженням напруга падає до 1,2 В

Це вражає

При заливанні свіжої (прісної) води всередину осушеного ХІТ зясовується, що напруга (без навантаження) не піднімається вище 2,3 В Під навантаженням воно знову падає до 1,2 В

Далі вже не принципово, чи буде знаходиться батарея без води, або в залитому стані, так як проведений на третю добу завмер напруги на контактах батареї (з урахуванням того, що в перші 48 годин вона практично не розряджалася і була підключена до різному навантаженні лише тимчасово) показав, що воно (напруга) впало до 0,4 В Застосування в електронних конструкціях такої батареї вже недоцільно

Висновок

ХІТ типу «Димок» може бути успішно застосований в нетрадиційному вигляді для аварійного живлення будь-яких електронних пристроїв малої і середньої потужності, де потрібно рід струму постійний протягом тривалого часу

Батарея не є відновлюваної, а скоріше одноразовою Однак, навіть у цьому випадку, варіантів застосування розглянутого ХІТ дуже багато, а практика застосування воістину безмежна

Практика застосування

ХІТ «Димок», також, як і будь-які батареї з постійним родом струму, можна зєднувати послідовно і паралельно У першому випадку (згідно Закону Ома) загальну напругу пропорційно збільшується, у другому випадку – пропорційно збільшується струм

Тому батарею з 4 однотипних елементів типу «Димок» (еквівалентне напруження 12-14 В) і аналогічних можна застосувати як живлення будь-якого електронного пристрою з струмом споживання до 2 А тривале час (див опис експериментів)

Для зєднання декількох однотипних батарей в загальну батарею потрібно електричний дріт перерізом не менше 1 мм2, Про який (перед поїздкою у віддалені і забуті куточки природи) треба подбає заздалегідь

Самі батареї примотують один до одного ізолентою, скотчем або стяжками

Цим пристроєм може бути, радіоприймач (у тому числі портативна радіостанція), мобільний телефон, ліхтар, фотоапарат, електровудочка, і все що завгодно інше відповідно до струмом і напругою, що видаються батареєю (батареями)

Розглянутий ХІТ у вигляді батарей типу «Димок» і аналогічних – це сьогодні незаслужено замовчуваний ділянку практичного застосування радіоаматорських навичок

Такі батареї можуть у важкий момент (без перебільшення) врятувати життя

Як підключити

ХІТ типу «Димок» має висновки (на корпусі батареї позначений «плюс» і «мінус») з відстанню між ними 12 мм Для оптимального контакту експериментально перевірені, і підходять відразу декілька стандартних розємів Вони представлені на рис 36

Рис 36 Розєми для безпайкового підключення до контактів АКТИВУЮТЬСЯ ВОДОЮ батарей

Ці розєми допоможуть і відмінно послужать навіть при підключенні ХІТ за прямим призначенням – із зануренням оного у воду

Розглянемо розєми на рис 36

Зверху, зліва направо – розєм для лампи денного світла малої (до 20 Вт) потужності, застосовуваної в акваріумах Потім два розєми від шнурів мережевого (220 В) живлення касетних магнітофонів (старого зразка)

Другий зверху ряд – зліва – одиночні розєми для живлення гармат ЕЛТ телевізорів (застосовується, відповідно, два будь розєму з трьох), справа – розєм підключення високочастотного додаткового динаміка в телевізорах 3-5 покоління

Крім цього, можуть бути застосовані і будь-які інші відповідні (під відстань між висновками батареї) розєми Застосування розємів (проти пайки) зробить конструкцію найбільш безпечною і зручною

Застереження

Після залиття батареї водою не закривайте заглушки, інакше ХІТ після 30-40 хв роботи під навантаженням роздує, і вона вибухне від внутрішніх газів (хімічної реакції)

Якщо з якихось причин батарея виймається з води, або змінює своє положення в безводному просторі (наприклад, в поле, будинки, в горах) не допускайте такого повороту її корпусу, щоб змішана з хімскладу вода вилилася через не закриті заглушками отвори Небезпечне не осушення внутрішніх хімелементи, а сама вода з батареї Це готовий електроліт, який може зіпсувати (розїсти) ваш одяг, мякі покриття, облицювання машини і тд Наслідки пролиття електроліту можуть бути помітні не відразу, а через кілька днів – буде помітно розкладання тканини, зміна забарвлення й інакше

Для живлення побутової та радіоаматорського апаратури частіше за інших використовують марганцево-цинкові елементи і батареї з різними електролітами (сольовим, хлоридним або лужним) і повітряної деполяризацией Широке поширення отримали також ртутно-цинкові, срібно-цинкові і літієві ХІТ саме з цих елементів виходять настільки знайомі всім «елементи» – батареї живлення різних розмірів, зокрема пальчикові, типорозміру АА і ААА

Позначення цих елементів включає в себе:

• одну букву, визначальну електрохімічну систему (L – алкалиновая, S – срібно-цинкова, М або N – ртутно-цинкова та ін)

• букву R (від англійського Ring – круг), яка говорить про форму елемента

• число від 03 до 600, умовно визначальне розміри елемента Застосовуючи ХІТ тієї чи іншої системи важливо знати їх можливості та особливості експлуатації

Марганцево-цинкові і вугільно-цинкові елементи і батареї

Електрохімічна система: цинк-двоокис марганцю-електрод

Це батареї Лекланше (вугільно-цинкові), з сольовим електролітом (водним розчином хлориду амонію і хлориду цинку) Вони можуть експлуатуватися при температурах від -5 ° С до +50 ° С Мають помітний саморозряд і недостатньо хорошу герметичність

Інший тип – вугільно-цинкові ХІТ з водним розчином хлориду цинку Енергетичні показники цих джерел приблизно в 1,5 рази вище, ніж у елементів і батарей попередньої групи Можуть експлуатуватися при температурах від -15 ° С до +70 ° С Мають, менший саморозряд і кращу герметичність Припускають більший розрядний струм

Алкалінові елементи і батареї

Електрохімічна система аналогічна електрохімічної системі марганцево-цинкових елементів, але в якості електроліту тут використовується луг у вигляді водного розчину гідроксиду калію Алкалинова елемент можна перезаряджати до 10 .. 15 раз, але його повторна віддача не перевищить 35% від початкової Для перезарядки годяться елементи, що зберегли герметичність і мають напругу не менше 1,1 В

Алкалінові ХІТ можуть експлуатуватися при температурах від -25 ° С до +55 ° С Припускають значні розрядні струми

Елементи й батареї з повітряної деполяризацией

Електрохімічна система: цинк-повітря-гідрат окису калію Для підведення та утримання повітря (кисню) використовують спеціальні конструкції та матеріали катода (елемент активізується лише після вилучення пробки, що відкриває доступ повітрю) ХІТ з повітряною деполяризацией можуть працювати при температурах від -15 ° С до +50 ° С Вони володіють високими енергетичними показниками Рекомендовані при значних імпульсних навантаженнях

Ртутно-цинкові елементи і батареї

Електрохімічна система: цинк-окис ртуті-гідрат окису натрію Джерела струму мають високі енергетичні показники Працездатні при позитивних температурах (0 .. +500 С) При малих токах розряду і стабільній температурі напруга на елементі залишається майже незмінним

Практично не мають газовиділення Через наявність ртуті такі батареї екологічно шкідливі, і тому до застосування не рекомендуються

Срібно-цинкові елементи і батареї

Електрохімічна система: цинк-одновалентна срібло-гідрат окису калію або натрію Джерела мають малим саморазрядом, мають видатні енергетичні характеристики і майже незмінне напруга в процесі роботи (при незмінній температурі) Температурний діапазон – 0 .. +550 С

Літієві елементи і батареї з органічним електролітом

Сюди входять більше десяти електрохімічних систем Напруга на елемент – від 1,5 до 3,6 В Енергетичні показники краще, ніж у ртутно-і срібно-цинкових елементів: по масі – менше в 3 рази, по обсягом – в 1,5-2 рази Наочний приклад – АКБ для стільникових телефонів і портативної радіотехніки

Літієві джерела мають виключно малим саморазрядом (зберігають більше 85% ємності після 10 років зберігання)

Вони герметичні і мають досить стабільну напругу У Мікропотужні пристроях, де важлива надійність контактів, використовують літієві джерела з виводами під пайку

Елементи живлення дискові Renata з номінальною напругою 1,5 В

Елементи живлення дискові типу «Renata» з номінальною напругою 1,5 В представлені в табл 32

Таблиця 32 Елементи живлення дискові типу «Renata» з номінальною напругою 1,5 В

Дискові елементи живлення типу LR з номінальною напругою 1,5 В

Дискові елементи живлення типу LR представлені в табл 33

АКБ Energizer

АКБ Energizer представлені в табл 34

Таблиця 34 (Альваніческіе елементи і батареї елементів Energizer

АКБ GP-Greencell

АКБ GP-Greencell представлені в табл 35

Таблиця 3 травня (Альваніческіе елементи і батареї GP-Greencell

Кодування і параметри АКБ з різною енергоємністю

Таблиця 6 березня продовження

Таблиця 6 березня продовження

Таблиця 6 березня Різні елементи і батареї

Таблиця 36 продовження

Елементи живлення та АКБ великої ємності

Таблиця 37 Параметри елементів живлення і АКБ великої ємності щодо типорозміру

Маркувальні написи на АКБ

Про деякі особливості елементів і батарей зарубіжного виробництва, переважному їх призначенні можна судити по зроблених на них написів:

Alkaline – елемент (батарея) з лужним електролітом

Camera – для фотокіноаппаратури

Cigarette Lighter – для кишенькової запальнички

Communication Device – для засобів звязку

Fishing Float – для поплавка

Game – для електронної іграшки

Hearing Aid – для слухового апарату

Lighter – до запальнички

Lithium – літієвий елемент (батарея)

Marganese-Zinc – марганець-цинковий елемент (батарея) Measuring Equipment – для вимірювальних приладів

Medical Instrument – для медичних приладів

Mercuric Oxide – ртутно-цинковий елемент (батарея) Microphone – для мікрофону

Mini Radios – для мініатюрного радіоприймача

Nickel-Zinc – нікель-цинковий елемент (батарея)

Photographic Light Meter – для фотоекспонометра

Pocket Bell – для кишенькового будильника

Silver Oxide – срібно-цинковий елемент (батарея)

Standart – універсальний елемент (батарея)

Watch – для годин

Wristwatch – для наручних годинників

Джерело: Кашкаров А П, Вітрогенератори, сонячні батареї й інші корисні конструк ¬ ції – М: ДМК Пресс, 2011 – 144 с