دانستن زمان توقف: یافتن نقطه اوج که نشان‌دهنده پر بودن است

**US 5,196,780**، دیوید آر. پاکلوک، ثبت‌شده در **۱۰ سپتامبر ۱۹۹۱**، اعطاشده در **۲۳ مارس ۱۹۹۳**، منقضی‌شده. شکل این صفحه برگ ۱ خودش است: FIG. ۱ منحنی ولتاژ نسبت به زمان است که قله آن مشخص شده، و FIG. ۲ نمودار بلوکی است — FAST CHARGE و SLOW CHARGE بلوک، شبکه RC به یک مقایسه‌گر، و در امتداد پایین، **TH** و **TIMER**. پیش از ساختن هر چیزی، سه روش پایان‌دادن به شارژ را بنویسید، زیرا آرایش همان اختراع است، نه هیچ‌کدام به‌تنهایی: 1. **−ΔV**، با یک خازن که از طریق یک مقاومت از ترمینال باتری شارژ می‌شود تشخیص داده می‌شود. خازن عقب می‌ماند. وقتی از ولتاژ باتری *پیشی می‌گیرد*، باتری باید برگشته باشد. بدون مشتق‌گیر، بدون مشکل نویز. 2. **تایمر**، حدود هجده دقیقه در شارژ سریع. اگر سیگنال ولتاژ هرگز نرسد، شارژ همچنان پایان می‌یابد. 3. **ترموستات**، تنظیم‌شده بین **۴۰ درجه سانتی‌گراد و ۶۰ درجه سانتی‌گراد**، روی خود سلول‌ها. اگر به هر دلیلی داغ شوند، شارژ پایان می‌یابد. سپس توجه کنید که پس از پایان شارژ چه اتفاقی می‌افتد: مدار خاموش نمی‌شود، بلکه به **شارژ آهسته** تغییر می‌کند که خودتخلیگی را جبران می‌کند بدون اضافه‌شارژ. شارژری که صرفاً متوقف می‌شود، باتری‌ای را به شما می‌دهد که تا پنجشنبه دوباره خالی شده است. منابع این مورد پاک هستند و عدد تأیید شده است. جایی که یک پله بعدی می‌گوید عدد نتوانسته مشخص شود، این بیانیه درباره همان پله است، نه یک عادت.

شما نمی‌توانید به‌طور منطقی آشکارساز یک سیگنالی بسازید که هرگز ندیده‌اید. ابتدا آن سیگنال را ثبت کنید. یک سلول NiMH تخلیه‌شده را در نگهدارنده قرار دهید. منبع تغذیه آزمایشگاهی را روی جریان ثابت **1C** تنظیم کنید — ۲ آمپر برای سلول ۲٬۰۰۰ میلی‌آمپر‌ساعت — با حد ولتاژ ۱٫۸ ولت تا اتصال نادرست هیچ شگفتی‌ای ایجاد نکند. ترموکوپل را به قوطی سلول بچسبانید. ولتاژ ترمینال را با **چهار رقم** اعشار و دمای قوطی را هر دقیقه ثبت کنید. چهار رقم وسواس نیست: کل سیگنالی که به دنبال آن هستید حدود ۱۰ میلی‌ولت است، بنابراین یک دستگاه سه‌رقمی که ۱٫۴۸ ولت نشان می‌دهد اصلاً آن را نمی‌بیند. انتظار داشته باشید، طی حدود یک ساعت: - افزایش سریع در چند دقیقه اول هنگام قطبی‌شدن سلول؛ - بخش میانی طولانی با افزایش آهسته؛ - یک **پیک**، سپس افتی به میزان تقریبی ۵ تا ۱۵ میلی‌ولت برای یک سلول منفرد؛ - **افزایش شدید دما** از تقریباً همان لحظه. در پیک یا در ۴۵ درجه سانتی‌گراد، هر کدام زودتر رخ دهد، متوقف شوید. در گزارش خود علامت بزنید که پیک کجا بود و افت چند میلی‌ولت بود. این عددی است که مدار شما باید تفکیک کند، و در یک بسته دوازده‌سلولی، دوازده برابر بزرگ‌تر است؛ به همین دلیل پایان‌دهی −ΔV روی یک بسته بسیار بهتر از یک سلول منفرد عمل می‌کند.

حالا آشکارساز پاچولوک را روی برد آزمایشی بسازید. این آشکارساز از چهار قطعه تشکیل شده است. 1. **RC.** یک مقاومت از پایانه باتری به یک خازن متصل به زمین. R و C را طوری انتخاب کنید که R×C همان ثابت زمانی باشد که در مرحله 4 انتخاب کردید — 470 کیلواهم با 470 میکروفاراد حدود 220 ثانیه، نزدیک به چهار دقیقه می‌دهد. از خازن فیلمی یا الکترولیتی با نشت کم استفاده کنید؛ خازن نشتی یک مقاومت دوم ناخواسته است و کپی را برای همیشه پایین نگه می‌دارد. 2. **مقایسه‌گر.** یک LM393، با ولتاژ باتری روی یک ورودی و خازن روی ورودی دیگر. خروجی آن لحظه‌ای که خازن پیروز شود تغییر وضعیت می‌دهد. 3. **کمی هیسترزیس.** یک مقاومت با مقدار بالا از خروجی به ورودی غیرمعکوس‌کننده، حدود یک مگااهم، تا خروجی به‌جای لرزیدن در نقطه عبور، ناگهان جابه‌جا شود. بدون آن، با نویز میلی‌ولتی بارها تحریک می‌شوید. 4. **کلید.** خروجی مقایسه‌گر گیت MOSFET با سطح منطقی را که جریان شارژ را حمل می‌کند هدایت می‌کند. سطح منطقی مهم است: یک MOSFET معمولی با گیت 5 ولتی به‌طور کامل روشن نمی‌شود و تفاوت را به‌صورت گرما تلف می‌کند. ابتدا بدون باتری آزمایش کنید. مولد تابع را روی ورودی با یک مثلث بسیار آهسته قرار دهید — چند دقیقه برای هر چرخه، یک تا دو ولت پیک تا پیک — و بررسی کنید که خروجی کمی بعد از هر اوج تغییر کند و نه قبل از آن. یک مولد سیگنال که بتوانید هر زمان بخواهید جهتش را برگردانید، آزمونی بسیار بهتر از سلولی است که یک‌بار در ساعت برگردد. سپس منحنی سلول ثبت‌شده خود را واقعاً جلوی آن قرار دهید. ولتاژ خازن را روی یک کانال اسیلوسکوپ و سلول را روی کانال دیگر تماشا کنید؛ نقطه عبور قابل مشاهده است و این کل هدف مدار است.

یک آشکارساز ‎−ΔV به‌تنهایی مداری است که می‌تواند بی‌صدا از کار بیفتد، و حالت خرابی آن شارژی است که هرگز پایان نمی‌یابد. آن دو مورد دیگر را اضافه کنید. **ترموستات.** اگر پین TH از پله سوم را دارید، از ترمیستور خود بسته استفاده کنید، یا یک NTC ده کیلواهمی را به سلول بچسبانید. آن را در یک تقسیم‌کننده ولتاژ با یک مقاومت ثابت قرار دهید و خروجی نقطه اتصال را به نیمه دوم LM393 بدهید؛ مرجع را با پتانسیومتر تنظیم کنید تا کمپаратор در حدود **45 °C** فعال شود. آن را کالیبره کنید و فرض نکنید: ترمیستور را با تفنگ حرارتی روی پایین‌ترین تنظیم گرم کنید و در حالی که دماسنج مادون قرمز را زیر نظر دارید، آن‌قدر تنظیم کنید تا نقطه قطع دقیقاً همان‌جایی شود که می‌خواهید. خروجی این کمپаратор را طوری سیم‌کشی کنید که بتواند گیت MOSFET را **بدون توجه** به آنچه نیمه ‎−ΔV می‌گوید قطع کند. **تایمر.** تایمر ۵۵۵ در حالت تک‌پایدار با یک RC بلند، هجده دقیقهٔ پاکولوک را به شما می‌دهد. مقادیر R و C را برای نرخ شارژ خود محاسبه کنید و آن‌ها را از او کپی نکنید: هجده دقیقه برای نرخی که شارژر او استفاده می‌کرد درست است، و تایمری که برای نرخ اشتباه تنظیم شده باشد بدتر از نداشتن آن است، چون هر شارژ خوبی را زودتر قطع می‌کند. اکنون هر یک را **به‌تنهایی** آزمایش کنید. نیمه ‎−ΔV را جدا کنید و ثابت کنید که ترموستات شارژ را متوقف می‌کند. ترموستات را جدا کنید و ثابت کنید که تایمر این کار را می‌کند. افزونگی‌ای که هرگز به‌تنهایی آزمایش نشده، افزونگی نیست، بلکه سه مدار و یک امید است. در پایان، مسیر شارژ آهسته را اضافه کنید: مقاومتی که پس از پایان شارژ جریان ضعیفی را برقرار نگه دارد، در حدود C/40. آن را با مولتی‌متر اندازه‌گیری کنید و با نرخ خودتخلیه‌ای خود سلول مقایسه کنید.

**انتساب.** ایالات متحده ۵,۱۹۶,۷۸۰، دیوید آر. پاکولوک، ثبت‌شده در ۱۰ سپتامبر ۱۹۹۱، اعطاشده در ۲۳ مارس ۱۹۹۳، منقضی‌شده. نقاشی این صفحه متعلق به خود گواهینامه است. **چرا ۱۹۹۱ و نه ۱۹۶۱.** اثر −ΔV مدت‌ها پیش از این گواهینامه شناخته شده بود؛ سازندگان سلول سال‌ها آن را در یادداشت‌های کاربردی توصیف می‌کردند. آنچه کم بود، روشی برای تشخیص چند میلی‌ولت *افت* روی سیگنالی بود که بالای یک ولت قرار دارد، آن هم به اندازه‌ای ارزان که بتوان آن را در شارژر مصرفی گذاشت، بدون میکروکنترلر. ترفند تأخیر RC پاسخ بخش «به اندازه کافی ارزان» است و واقعاً زیباست — این ترفند یک مشتق‌گیر را که نویز را تقویت می‌کند با یک تأخیر جایگزین می‌کند که نویز را سرکوب می‌کند. **آنچه برای سازندگان تغییر داد.** پیش از پایان‌دهی قابل‌اعتماد، نرخ شارژ ایمن C/10 در طول شب بود، زیرا چرخه بازترکیب می‌توانست آن را به‌طور نامحدود جذب کند. پس از آن، شارژ سریع معمول شد و شارژر سریع چیزی است که گردش‌کار دو بسته‌ای را ممکن می‌کند: یکی در ابزار، یکی روی شارژر، و بدون انتظار. بسته رانگ ۳ و شارژر این رانگ فقط با هم معنا دارند. **محدودیت‌های صادقانه.** −ΔV سیگنالی مخصوص شیمی نیکل است و در لیتیوم-یون وجود ندارد، زیرا ولتاژ آن فقط افزایش می‌یابد؛ سلول‌های لیتیومی با جریان ثابت به ولتاژ ثابت و سپس با جریان نزولی پایان می‌یابند، روشی کاملاً متفاوت. −ΔV همچنین با پیری بسته دشوارتر می‌شود، زیرا قله صاف می‌شود، و به دلیلی که مرحله ۲ بیان می‌کند، روی یک سلول منفرد تقریباً غیرقابل استفاده است. و کل این طرح بر این فرض بنا شده که سلول‌های یک بسته همزمان به پری کامل می‌رسند — که، همان‌طور که رانگ ۷ نشان می‌دهد، چنین نیست.