Ионистор — резервный источник питания

Пусковое устройство на основе трансформатора своими руками

Самодельное пусковое устройство для автомобиля обязательно включает в себя трансформатор – основополагающую часть схемы. Сечение его сердечника – от 36 кв. см. Для обмотки I применяется медный провод сечением от 2-х мм. При самостоятельном наматывании используйте провод c лаковой изоляцией. Витки (от 260 до 290) нужно располагать в три слоя, между которыми прокладывается изоляционный материал (например, бумага). После того как первичная обмотка будет готова, проконтролируйте холостой ход: требуемый ток – 200–380 мА (при этом трансформатор не должен греться). Наилучший вариант – использование заводского трансформатора. Но в этом случае вторичную обмотку всё равно придётся убрать. Её нужно намотать самостоятельно (сечение – 10 кв. мм, если используется провод с несколькими жилами – 6 кв. мм), напряжение – 13,8–13,9 В. Для его измерения используйте нагрузочный резистор на 5–10 Ом. Чтобы этого добиться, подойдёт метод «тыка»:

1. Намотайте 10 витков, включите трансформатор в сеть и измерьте напряжение. Полученное число разделите на 10 и в итоге поймёте, сколько вольт содержится в одном витке.
2. Домотайте необходимые витки, чтобы напряжение соответствовало 13,8–13,9В.

Суть работы пускозарядного устройства описываемого типа несложна: трансформатор понижает напряжение, которое диоды выпрямляют, преобразуя переменный ток в постоянный. Далее его пульсации сглаживаются фильтрующим конденсатором. В некоторых более сложных схемах дополнительно применяются тиристоры, транзисторы. Эти элементы, включаемые после диодного моста, окончательно выпрямляют ток. Ниже – схема пускового устройства для автомобиля своими руками:

Используемые здесь диоды обязаны пропускать большой обратный ток (от 250 А) и напряжение не менее 50 В. Как вариант можно использовать электронный компонент Д161-250 с индексом в конце обозначения от 3-х до 18-ти.

У трансформаторного ПЗУ всего лишь один недостаток – большая масса устройства. Однако этот минус вполне компенсируется множеством плюсов:

• высокая надёжность и мощность;
• возможность использования на машине, у которой АКБ совсем умерла;
• простота конструкции, позволяющая собрать её самостоятельно;
• возможность регулировки напряжения и силы тока.

Особенность схем на тиристорах – работа в автоматическом режиме. Когда двигатель заглушен, а ПЗУ подключено к выводам аккумулятора, на него напряжение не поступает. В момент старта, когда на клеммах АКБ менее 10 В, устройство вступает в работу и подпитывает батарею, обеспечивая проворачивание коленчатого вала. Как только напряжение перевалит за 10 В, ПЗУ, благодаря запиранию тиристоров, перестанет помогать АКБ. Основной плюс этой схемы: отсутствие вреда, наносимого аккумулятору. Предлагаемое портативное пусковое устройство для автомобиля своими руками можно сделать, применяя одну из двух схем.

Это двухполупериодный вариант. Здесь используемые тиристоры пропускают I = 80 А. Например, это могут быть ТС80, Т15-100, Т161-125 и т. п.

Далее – пусковое устройство для автомобиля своими руками (схема – мостовая).

В этом случае понадобятся более мощные электронные изделия, пропускающие ток от 160 А. Т15-160, Т200, Т16-250 и т. п. Диоды рассчитаны на ток от 100 А. Это 2Д151-125, В200, Д141-100 и иные. Стабилитрон – с напряжением 8 В (2С181, Д808 и т. д.). Диод КД105 взаимозаменяемый с КД202, Д226: здесь главное, чтобы максимальный пропускаемый ток был не менее 0,3 А. Транзисторы: КТ361, КТ3107, КТ814, КТ816. Резисторы, используемые для управления тиристорами, рассчитаны на мощность от 1 Вт. Для других данный параметр не важен.

Если предполагается применять автономное пусковое устройство, сделанное своими руками, для пуска силовой установки автомобиля со штатным напряжением в 24 вольта, придётся изменить число витков трансформатора в обмотке II так, чтобы на выходе получилось 28–32 В. Вместо единичного стабилитрона Д814А поставьте пару последовательно соединённых Д810.

Собираем ионистр своими руками

Сборка ионистра своими руками – дело не самое простое, но в домашних условиях его сделать все же можно. Есть несколько конструкций, где присутствуют разные материалы. Предлагаем одну из них. Для этого вам понадобится:

• металлическая баночка от кофе (50 г);
• активированный уголь, который продается в аптеках, его можно заменить истолченными угольными электродами;
• два круга из медной пластины;
• вата.

В первую очередь необходимо приготовить электролит. Для этого сначала надо истолочь активированный уголь в порошок. Затем сделать солевой раствор, для чего в 100 г воды надо добавить 25 г соли, и все это хорошо перемешать. Далее, в раствор постепенно добавляется порошок активированного угля. Его количество определяет консистенция электролита, она должна быть плотностью, как замазка.

После чего готовый электролит наносится на медные круги (на одну из сторон)

Обратите внимание, чем толще слой электролита, тем больше емкость ионистра. И еще один момент, толщина наносимого электролита на двух кругах должна быть одинаковая

Итак, электроды готовы, теперь их надо разграничить материалом, который бы пропускал электрический ток, но не пропускал угольный порошок. Для этого используется обычная вата, хотя вариантов и здесь немало. Толщина ватного слоя определяет диаметр металлической баночки от кофе, то есть, вся эта электродная конструкция должна в нее спокойно поместиться. Отсюда, в принципе, и придется подбирать размеры самих электродов (медных кругов).

Остается только сами электроды подключить к выводам. Все, ионистр, изготовленный своими руками, да еще в домашних условиях, готов. У такой конструкции не очень большая емкость – не выше 0,3 фарад, да и напряжение зарядки всего лишь один вольт, но это самый настоящий ионистр.

Использование

Транспортные средства

: неверное или отсутствующее изображение

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 3 марта 2020 года

К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)

Тяжелый и общественный транспорт

В настоящее время автобусы с питанием от ионисторов выпускаются фирмами Hyundai Motor и «Тролза».

Автобусы на ионисторах от Hyundai Motor представляют собой обыкновенные автобусы с электроприводом, питаемым от бортовых ионисторов. По задумке конструкторов из Hyundai Motor, такой автобус будет заряжаться на каждой второй или каждой третьей остановке, причём длительности остановки достаточно для подзарядки автобусных ионисторов. Hyundai Motor позиционирует свой автобус на ионисторах как экономичную альтернативу троллейбусу (нет необходимости прокладывать контактную сеть) или дизельному (и даже водородному) автобусу (электроэнергия пока дешевле дизельного или водородного топлива).

Автобусы на ионисторах от «Тролзы» технически представляют собой «бесштанговые троллейбусы». То есть конструктивно это троллейбус, но без штанг питания от контактной сети и, соответственно, с питанием электропривода от ионисторов.

Но особенно перспективны ионисторы в качестве средства реализации системы автономного хода для обычных троллейбусов. Троллейбус, оборудованный ионисторами, по маневренности приближается к автобусу. В частности, такой троллейбус может:

• проходить отдельные короткие участки маршрута, не оборудованные контактной сетью (в том числе при необходимости двигаться в объезд, когда на каком-то участке маршрута движение по штатной трассе маршрута невозможно);
• проходить места обрыва линии контактной сети;
• возможность объезжать препятствия даже тогда, когда длина токоприёмных штанг не позволяет это сделать (водитель оборудованного ионисторами троллейбуса в этом случае просто опустит токоприёмные штанги и объедет препятствие, после чего вновь поднимет токоприёмные штанги и продолжит движение в штатном режиме);
• отпадает надобность в развитии контактной сети в депо и на разворотных кольцах на конечных остановках — в депо и на разворотных кольцах оборудованные ионисторами троллейбусы маневрируют с опущенными токоприёмными штангами.

Таким образом, троллейбусная система, эксплуатируя оборудованные ионисторами троллейбусы, по гибкости приближается к обычной автобусной.

Автомобильный

Ё-мобиль — проект автомобиля, разрабатывавшийся в Российской Федерации, использовал суперконденсатор как основное средство для накопления электрической энергии. Сами эти суперконденсаторы пока не выпускаются серийно и разрабатывались параллельно с автомобилем.

Существуют проекты, объединяющие суперконденсатор и химический аккумулятор в едином блоке, что взаимно компенсирует недостатки тех и других. В результате получается накопитель с большим сроком службы, меньшей стоимостью и большим запасом энергии, чем при использовании обычных аккумуляторов.

Автогонки

Система KERS, применяющаяся в «Формуле-1», использует именно ионисторы.

Бытовая электроника

Применяются для основного и резервного питания в фотовспышках, фонарях, карманных плеерах и автоматических коммунальных счётчиках — везде, где требуется быстро зарядить устройство. Лазерный детектор рака молочной железы на ионисторах заряжается за 2,5 минуты и работает 1 минуту.

В 2007 году выпустили шуруповёрт, в котором ионисторы общей ёмкостью 55 фарад заряжаются 1,5 минуты. Заряда хватает на 22 шурупа.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)[источник не указан 1892 дня

В магазинах автоаксессуаров продаются ионисторы ёмкостью порядка 1Ф, предназначенные для питания автомагнитол (и аппаратуры, питаемой от разъёма прикуривателя) при выключенном зажигании и в период старта двигателя (на многих автомобилях на время работы стартёра отключаются все остальные потребители), а также для сглаживания скачков напряжения при пиковых нагрузках, например, работы мощных динамиков.

Практичный источник питания с суперконденсатором

В практических решениях широко используются суперконденсаторы, например, для питания часов реального времени.

В подобных схемах необходимо использовать диод, который защитит цепь зарядки от «обратного тока» от самого суперконденсатора. Схема может выглядеть так:

Напряжение питания V0 может поступать, например, от Ардуино. Диод D1 защищает источник питания от «смещения» тока от суперконденсатора – чтобы на выход стабилизатора V0 не поступало напряжение с конденсатора.

Катод диода через резистор подключен к суперконденсатору C1. Сопротивление резистора определяется, как и выше, учитывая постоянную времени.

СМОТРИМ СО ВСЕХ СТОРОН

«ПУСКАЧ» не мелкий и тяжеловатый, примерно 1 – 1,5 кг. Если доверится ножкам и предположить что это нижняя сторона, тогда:

Верхняя часть – находится основной дисплей и три кнопки. ON/OFF (включение — выключение), CHARGE (зарядка) и BOOST (после двойного нажатия на нее, можно запускать мотор).

Правая сторона – здесь располагаются основные клеммы, они выходят из корпуса и они не съемные

Левая сторона, есть несколько разъемов. Первый — для подключения зарядного устройства от прикуривателя. Второй – mini USB, можете его заряжать от обычной зарядки от телефона (правда, она должна выдавать 2А, почему то с 1 Амперной зарядкой, он у меня отказался дружить).

НУ и собственно все, нет даже USB портов, все заточено только на пуск.

Применение импульсного трансформатора РР20

Импульсные трансформаторы данной серии найти в магазине не проблема. С его помощью можно изготовить только однофазное зарядно-пусковое устройство для автомобиля. Все это позволит в конечном счете обслуживать аккумуляторы емкостью до 40 А. Стабилитроны для данного трансформатора лучше подбирать аналогового типа. При этом диоды необходимо устанавливать только в парном порядке. Все это позволит стабилизировать выходное напряжение в устройстве.

В некоторых случаях модель не работает из-за того, что в электронной катушке скапливается много отрицательного заряда. Вследствие этого запуск устройства не происходит. Решить данную проблему можно, просто заменив старую катушку на новую. В этом случае необходимо сразу проверить целостность ее обмотки. Блок питания для зарядного устройства многие специалисты советуют подбирать на 20 В.

Применение суперконденсаторов

Системы аварийного освещения являются тем местом, где использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш. В самом деле, именно для этого применения характерна неравномерность разрядки. Кроме этого, желательно, чтобы зарядка аварийного светильника происходила быстро, и чтобы используемый в нем резервный источник питания имел большую надежность. Источник резервного питания на основе суперконденсатора можно встроить непосредственно в светодиодную лампу T8. Такие лампы уже выпускаются рядом китайских фирм.

Грунтовый светодиодный светильник с питанием от солнечных батарей, накопление энергии в котором осуществляется в суперконденсаторе

Как уже отмечалось, развитие суперконденсаторов во многом связано с интересом к альтернативным источникам энергии. Но практическое применение пока ограничено светодиодными светильниками, получающими энергию от солнца.

Активно развивается такое направление как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.

Суперконденсаторы способны дать большое количество энергии в короткий интервал времени. Запитывая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно уменьшить пиковые нагрузки на электросеть и в конечном счете уменьшить запас на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.

Соединив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем достичь емкости, сопоставимой с аккумуляторами, используемыми в электромобилях. Но весить эта батарея будет в несколько раз больше аккумулятора, что для транспортных средств неприемлемо. Решить проблему можно, используя суперконденсаторы на основе графена, но они пока существуют только в качестве опытных образцов. Тем не менее, перспективный вариант знаменитого «Ё-мобиля», работающий только от электричества, в качестве источника питания будет использовать суперконденсаторы нового поколения, разработка которых ведется российскими учеными.

Суперконденсаторы также дадут выигрыш при замене аккумуляторов в обычных машинах, работающих на бензине или дизельном топливе — их использование в таких транспортных средствах уже является реальностью.

Пока же самым удачным из реализованных проектов внедрения суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, вышедшие недавно на улицы Москвы. При прекращении подачи напряжения в контактную сеть или же при «слетании» токосъемников троллейбус может проехать на небольшой (порядка 15 км/ч) скорости несколько сотен метров в место, где он не будет мешать движению на дороге. Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.

В общем, пока суперконденсаторы могут вытеснить аккумуляторы только в отдельных «нишах». Но технологии бурно развиваются, что позволяет ожидать, что уже в ближайшем будущем область применения суперконденсаторов значительно расширится.

ТОП лучших пуско-зарядных устройств

Автомобильные пусковые зарядные устройства относятся к многофункциональным устройствам для запуска автомобилей с полностью разряженным АКБ. Могут выполнять функцию как пуска, так и зарядки автомобильного аккумулятора.

Airline AJS-55-05

ПЗУ трансформаторного типа запускает автомобиль с севшим АКБ, а также заряжает и восстанавливает автомобильные батыри 6 и 12 В, даже если они разряжены в ноль. Изделие собрано в небольшом металлическом блоке с резиновой рукояткой сверху. Имеет стрелочный амперметр для контроля тока зарядки на передней части панели и удобную рукоятку управления. По бокам зарядки расположены вентиляционные решетки, препятствующие перегреву устройства. Кабеля с «крокодилами» вставляются в соответствующие разъемы на передней части панели и имеют достаточную длину для подключения к автомобилю.

Пуско-зарядное устройство может заряжать аккумуляторы с емкостью до 120 А·ч. Подходит для пуска двигателей любого легкового транспорта. Зарядный ток до 55 А.

Достоинства:

• сравнительно невысокая стоимость;
• есть ручка для переноски;
• надежная сборка;
• простое управление.

Главный недостаток – устройство не работает в мороз.

Посмотреть лучшие цены

Вымпел 80

Полностью автоматическое пуско-зарядное устройство, может самостоятельно контролировать уровень заряда АКБ и при необходимости меняет режим пуска и зарядки. Работает ПЗУ по принципу преобразования энергии сети в высокочастотный импульсный ток.

Устройство довольно компактное и весит 2 кг. Используется на батареях до 12 В и имеет пусковой ток 110 А. Такого показателя достаточно для пуска автомобиля или восстановления аккумулятора при эксплуатации в очень низких температурах. Охлаждается прибор небольшим вентилятором, установленным внутри корпуса. В качестве индикатора применяется аналоговый вольтметр, расположенный на передней части панели. ПЗУ имеет защиту от перегрева и коротких замыканий.

Достоинства:

• заряжает любые аккумуляторы независимо от емкости;
• наличие ручки для переноски;
• доступная цена;
• высокая степень защиты.

Минусом стоит выделить отсутствие ручки регулировки тока.

Посмотреть лучшие цены

Airline AJS-400-02

Небольшое, но при этом очень мощное пуско-зарядное устройство инверторного типа, выдает токи пуска от 250 А до 400 А. В комплект входит сам аппарат, два сетевых кабеля и инструкция по использованию. ПЗУ предназначено для пуска любого легкового и грузового транспорта, а также зарядки АКБ всех типов от 12 до 24 Вольт.

Устройство довольно габаритное и тяжелое при сравнении с другими подобными зарядками. Это обусловлено очень надежной и прочной конструкцией корпуса. Пуско-зарядное устройство Airline AJS-400-02 обладает уникальной технологией зарядки, благодаря этому после подключения к полностью севшему аккумулятору он заработает через 5 – 10 минут. На передней части панели размещен амперметр для контроля показаний. По праву может считаться одним из лучших пуско-зарядных.

Достоинства:

• адежная конструкция корпуса;
• быстрая зарядка АКБ;
• работает даже при низких температурах;
• защита разъёмов в виде резиновой крышки.

Главный недостаток этих данного пуско-зарядного – высокая стоимость.

Посмотреть лучшие цены

СПЕЦ УПЗУ-6000

Устройство выполнено в алюминиевом корпусе размером не больше обычного смартфона. Может «поднять» полностью севшую батарею. На левой стороне корпуса кнопка включения, на верхней части – разъемы и встроенный фонарик. На лицевой стороне размещены индикатора уровня заряда АКБ.

Пусковой ток устройство выдает от 160 до 320 А. В комплект входит сам прибор, сетевой адаптер, автомобильный адаптер для зарядки от прикуривателя, пусковые кабеля с зажимами, USB-кабель с разными выходами и инструкция по использованию. Пусковое зарядное устройство способно запустить любой бензиновый двигатель объёмом до двух литров. Емкость встроенного аккумулятора – 5 400 мА·ч. На передней панели размещен амперметр. После полной зарядки батареи устройство автоматически отключается.

Достоинства:

• интересный дизайн;
• невысокая стоимость;
• легкость и компактность;
• быстрая зарядка от прикуривателя;
• хорошая комплектация.

Из недостатков отмечена маленькая емкость батареи.

Посмотреть лучшие цены

Аккумуляторы – краткий обзор технологии

Сейчас на рынке электронных компонентов можно найти широкий ассортимент аккумуляторов, различающихся как технологией изготовления, так и размерами, способом монтажа, емкостью, напряжением, выходом по току или сопротивлению, условиям рабочей среды. Часто выбор источника питания для конкретного применения определяется не только основными техническими параметрами, но и соответствующими сертификатами безопасности, которые определяют использование батареи в данном устройстве – медицинские устройства будут здесь прекрасным примером

Далее сводка наиболее важной информации о типах аккумуляторов, которые в настоящее время используются в различных областях электроники

Аккумуляторы NiCd (никель-кадмиевые) – одно из старых поколений аккумуляторов, обычно встречающиеся в виде ячеек R6 (AA) или R03 (AAA). В настоящее время использование этих батарей прекращается из-за токсичности кадмия и проблем с утилизацией.

NiMH аккумуляторы (никель-металлогидридные) – более эффективны, чем NiCd, и по-прежнему пользуются особой популярностью в сегменте небольших аккумуляторов типоразмеров (R03, R6, R14, R20, а также 6F22). В связи с популяризацией никель-металлгидридных элементов и корпусов и падением цен это решение, оно заменило никель-кадмиевые батареи. Хорошим примером выступают эффективные АКБ Eneloop, часто используемые в профессиональных устройствах (например при питании фотовспышек, требующих высокой емкости и эффективности по току, а также устойчивости к большим колебаниям окружающей температуры). NiMH аккумуляторы также доступны в миниатюрных версиях, а также различных типов корпусов (часто предназначенные для монтажа непосредственно на печатной плате). Во многих коммерческих устройствах можно найти использование небольших перезаряжаемых батарей этого типа в качестве источника питания для поддержания энергозависимой памяти и / или работы часов реального времени (RTC). Это решение имеет преимущество перед использованием литиевыъх батарей (например CR2032), поскольку оно устраняет необходимость периодической замены батареи каждые несколько лет работы устройства.

Аккумуляторы Li-Ion (литий-ионные) – наиболее распространенный сегодня тип аккумуляторов, особенно в мобильных устройствах, ноутбуках, радиоуправляемых моделях, квадрокоптерах, медицинских устройствах, фонариках и многом другом. Батареи этого типа отличаются большой емкостью, высоким выходом по току и высокой плотностью энергии, а также позволяют достаточно быстро перезаряжаться. В отличие от щелочных батарей, литий-ионные источники электроэнергии требуют строго контролируемых рабочих параметров, в частности процесса зарядки – хорошо известны самовоспламенение и взрывы литий-ионных аккумуляторов в результате производственных дефектов или неисправности зарядных устройств.

Аккумуляторы Li-Po (литий-полимерные) – также часто используемые в бытовой электронике (например, в планшетах или фитнес браслетах) и в авиамоделировании. Они более безопасные (хотя и требуют использования как встроенных, так и внешних устройств защиты) и легче, чем литий-ионные батареи, обеспечивают возможность очень быстрой зарядки и бывают разных размеров.

Аккумуляторы LiFePO4 (литий-железо-фосфатные) – еще одна подгруппа аккумуляторов с химической структурой на основе лития, набирающая все большую популярность в требовательных схемах электропитания электромобилей, электроинструментов и накопителей энергии. LiFePO4 обладает довольно высокой плотностью энергии (следовательно емкостью), высокой устойчивостью к суровым условиям эксплуатации (включая глубокий разряд) и длительным сроком службы. При этом у них нет эффекта памяти.

Необслуживаемые батареи – в эту группу входят свинцово-кислотные батареи нового поколения, в которых жидкий электролит (ранее требовавший периодического, ручного пополнения и контроля уровня) был заменен электролитом в виде геля (гелевые батареи) или закрываются в специальных отсеках из стекломата (аккумуляторы AGM). Продукты из этой группы обладают высокой емкостью, но при этом удельная энергия довольно низкая. Даже самые маленькие необслуживаемые батареи во много раз тяжелее, чем литий-ионные или никель-металлгидридные АКБ, аналогичные по емкости и напряжению. Преимуществом AGM и гелевых аккумуляторов является их невысокая цена, возможность работы в любом положении (без риска утечки электролита за пределы аккумуляторного отсека) и простота взаимодействия со схемами бесперебойного питания.

E-Power 21 от Carku

Продолжает топ-10 лучших моделей ПУ один из представителей бренда Carku. На самом деле Carku выпускает далеко не одно пусковое устройство для автомобиля, и в этом рейтинге будет представлен ещё один вариант.

Что же касается E-Power 21, то у этого ПУ:

• ёмкость составляет 18000 мАч;
• номинальный ток 300 А;
• максимальное значение тока 600 А;
• вес около 700 граммов.

Очень симпатичный аппарат в стильном и современном корпусе. Несколько напоминает стильный смартфон с глянцевой поверхностью. В комплекте предусмотрена удобная складная ручка, с помощью которой ПУ можно подвесить на поднятом капоте. Присутствует интегрированный фонарик. Кроме USB, имеются также выходы на 19 В и на 12 В.

В зависимости от магазина и оснащения, стоимость может составлять в среднем 10-12 тысяч рублей.

Отличия ионисторов от аккумуляторов

Суперконденсаторы иногда называют промежуточным звеном между конденсаторами и аккумуляторами. На самом деле это не совсем верно. Ионистор по своей сути – это все же конденсатор.

Внешний вид ионисторов.

Принцип работы любого аккумулятора основан на обратимых электрохимических реакциях. При зарядке они идут в одну сторону, при разрядке – в обратную. Так, в свинцово-кислотной автомобильной батарее под действием зарядного напряжения сульфат свинца и вода реагируют с образованием свинца, оксида свинца и серной кислоты. Под действием разрядного тока происходит обратная реакция. Количество циклов заряд-разряд ограничивается образованием сульфата свинца, постепенно покрывающего пластины, и коррозией металлических элементов.

Электрохимические реакции в свинцово-кислотной батарее.

Иное дело конденсатор. В общем случае в нем электрохимических реакций не происходит. Прибор состоит из двух пластин (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, причем форма обкладок может быть различной. Для компактности конденсаторы часто изготавливают в виде двух полосок фольги, разделенных диэлектриком и свернутых в плоский или круглый рулон.

Заряд накапливается на пластинах под действием приложенного электрического поля. При этом не происходит химических реакций, не происходит расхода и преобразования реагентов, пластины и диэлектрик не деградируют во время накопления и отдачи энергии.

Емкость конденсатора зависит от трех составляющих:

• свойств диэлектрика;
• площади обкладок (чем она больше, тем больше емкость);
• расстояния между пластинами (чем оно меньше, тем больше емкость).

Параметры, от которых зависит емкость конденсатора.

Отсюда пути для увеличения емкости:

• увеличение площади обкладок;
• уменьшение расстояния между ними.

Совершенствование диэлектрических свойств изолятора – путь не очень перспективный, прорывов здесь ожидать сложно. Создатели ионисторов достигли цели с помощью первых двух способов.

Расстояние между обкладками удалось радикально сократить путем применения двойного электрического слоя. В нем обкладками служат ионы – носители противоположного заряда, группирующиеся на границе раздела металл-электролит. Расстояние между ними крайне мало по сравнению с обычными конденсаторами и даже с оксидными. Вообще, принципы построения ионистора схожи с принципами оксидного конденсатора. Суперконденсатор получил от оксидников некоторые «наследственные болезни», например, небольшое (даже меньшее – в пределах 2..10 вольт) рабочее напряжение. Более высокий уровень тонкий слой межобкладочного «диэлектрика» не выдерживает.

Принципиально большую площадь обкладок удалось получить применением пористого материала. Обычно применяется активированный уголь или вспененный металл. В итоге емкость ионисторов может достигать несколько сотен фарад. Это очень большая величина – для сравнения, земной шар имеет электрическую емкость около 1 Ф. Причем заряжать такой суперкоденсатор можно большими токами. В результате процесс может занять секунды или минуты.

Распределение заряженных частиц в суперконденсаторе.

На практике анод и катод разделяют сепаратором. Это позволяет выполнить ионистор в виде рулона или в виде многослойной конструкции и избежать короткого замыкания между электродами. В процессах запасания и отдачи энергии сепаратор не участвует.

Конструкция многослойного ионистора.

Существует другой тип ионисторов – псевдоконденсаторы. Они по своему принципу работы ближе к аккумуляторам, потому что для накопления заряда также используют обратимые электрохимические процессы. Основное отличие электрохимических конденсаторов от АКБ в том, что реакции идут только на поверхностном слое, за счет этого скорость пополнения запаса энергии ближе к конденсаторам. От аккумуляторов же унаследована склонность к электрохимической деградации элементов конструкции. Это приводит к сокращению периода эксплуатации. Такой суперконденсатор выдерживает порядка десятков тысяч циклов заряд-разряд, в отличие от сотен тысяч для обычных ионисторов (они в теории имеют бесконечное время жизни). Зато у псевдоконденсаторов большая удельная емкость и они считаются более перспективными в плане развития технологии.

Видео-эксперимент с питанием шуруповерта от конденсаторов.

Как зарядить ионистор

Для зарядки этого элемента нужен источник питания. Если он имеется в схеме, и прибор работает корректно, то ионистор заряжается сам по себе и поддерживает напряжение, передаваемое от аккумулятора или электрической сети. Если необходимо зарядить приспособление самостоятельно, то подойдет схема, описная ниже.

Пример подключения для зарядки

Прибор запитывают от 12-вольтного адаптера. Затем используется стабилизатор напряжения и тока для регулирования 5,5 В для зарядки элемента. Это напряжение подается на конденсатор через полевой MOSFET-транзистор, который действует в роли переключателя. Он замыкается только тогда, когда напряжение в ионисторе падает до 4,8 В.

Важно! Если напряжение повышается, то транзистор размыкается, и зарядка прекращается

Возможно, вам также будет интересно

Характеристики катушек индуктивности Для того чтобы оценить и сравнить серию высокочастотных катушек индуктивности (далее — ВЧ-катушки), необходимо детально разобраться в их основных характеристиках именно для высокочастотных приложений. Как можно видеть в любом техническом описании, этими характеристиками являются значение индуктивности с соответствующим допуском, добротность, собственная резонансная частота, сопротивление по постоянному току и номинальный ток катушки. Значение индуктивности и его допустимое отклонение Очевидно, что поскольку мы

Подсветка на основе светоизлучающих диодов (LED) для жидко кристаллических (LCD) индикаторов и дисплеев может работать от обычных источников питания, но при этом велика вероятность неодинаковой мощности светового потока от каждого светодиода. Для решения этой проблемы разработано несколько вариантов включения с использованием специализированных микросхем — регуляторов напряжения, которые выпускаются фирмой MAXIM. Использование цифрового потенциометра для регулирования

Современная полупроводниковая технология позволяет создавать сложнейшие многофункциональные системы на одном кристалле. Однако при их проектировании важно соблюсти баланс между комбинацией множества функций, их специфическими параметрами и планируемой шириной области применения будущей микросхемы.

Где применяют ионистор

Зачастую такие приспособления встречаются в схемах и платах различных цифровых девайсов. Нужны они там для создания автономного и резервного источников питания в случае разрядки или отказа основной батареи, а также для других целей. К примеру, от ионистора может питаться оперативная память, микроконтроллеры или электронные часы RTC. Это помогает держать в памяти программы и работать с системными часами даже при отключенном основном питании.

Например, при смене батареек на аудиоплеере он должен быть полностью обесточен, а это стирает все пользовательские настройки в виде любимых частот, громкости (если устройство цифровое) и т. д. Этого не происходит, так как внутри есть ионистор, предотвращающий сброс. Его емкостные характеристики несоизмеримо малы по сравнению с аккумуляторными, но их вполне хватает для поддержания питания основных микросхем в течение пары суток. Обычно за это время человек успевает вставить батарейки, и все продолжает работать, как положено.

Вам это будет интересно Простые стабилизаторы напряжения

Обратите внимание! Что касается самодельных схем, то такие приспособления можно подключать в качестве аварийного или резервного источника электроэнергии для небольших микросхем. Элементы для солнечной батареи на основе ионисторов

Элементы для солнечной батареи на основе ионисторов

В промышленных масштабах ионисторы применяются в:

• медицинском оборудовании;
• ветровых станциях;
• приборах резервирования мощности;
• элементах аккумулирования электрической энергии;
• бытовой технике и электронике;
• световых и осветительных приборах со светодиодами;
• электронных замках.

Аккумуляторные суперконденсаторы

Заключение

Теперь поподробнее о достоинствах и недостатка:

Плюсы:

• В отличии от аккумулятора суперконденсаторы надежнее справляются с пиковым пусковым током. Пуск получается надежнее.
• Низкое напряжение вполне является рабочим.
• Имеет низкий вес, от чего всю коробку можно запросто таскать домой на всякий случай.
• Для пуска можно произвести зарядку даже от батареек и спокойно ехать в путь.

Минусы:

Большой саморазряд. Передвигаться конечно можно, но если необходимо на короткий срок включить габариты или аварийную сигнализацию — мало на что хватит энергии, при заглушенном двигателе естественно.

Ну это то что пришло в голову. Теперь о стоимости. На Али Экспресс супер конденсаторы стоят не так уж и дорого. И если посчитать их 6 и балансную защиту, то выйдет дешевле чем кислотный аккумулятор.

На этом у меня все. Надеюсь мой эксперимент был для вас познавательным и интересным. Удачи всем!

Список источников

• ArduinoMaster.ru
• slarkenergy.ru
• elektrikaetoprosto.ru
• electric-220.ru
• www.asutpp.ru
• radioskot.ru
• www.elec.ru
• labuda.blog
• amperof.ru
• BatteryZone.ru
• yur-gazeta.ru