Að vita hvenær á að hætta: Að finna toppinn sem merkir fullt

**US 5,196,780**, David R. Pacholok, skráð **10. september 1991**, veitt **23. mars 1993**, útrunnið. Myndin á þessari síðu er eigin blað 1: FIG. 1 er spennu-á-móti-tíma ferillinn með merktum toppi, og FIG. 2 er blokkmynd — FAST CHARGE og SLOW CHARGE blokkir, RC-netið inn í samanburðartæki, og, meðfram neðstu línu, **TH** og **TIMER**. Skrifaðu niður lokaskilyrðin þrjú áður en þú smíðar nokkuð, því fyrirkomulagið er uppfinningin, ekki eitthvert þeirra eitt sér: 1. **−ΔV**, greint af þétti sem hlaðinn er í gegnum viðnám frá rafhlöðupólnum. Þétturinn dregst aftur úr. Þegar hann *fer fram úr* spennu rafhlöðunnar hlýtur rafhlaðan að hafa snúist við. Enginn afleiðari, ekkert hávaðavandamál. 2. **Tímamælir**, um átján mínútur í hraðhleðslu. Ef spennumerkið berst aldrei, þá lýkur hleðslunni samt. 3. **Hitastillir**, stilltur á **40 °C til 60 °C**, á rafhlöðufrumunum sjálfum. Ef þær verða heitar af einhverri ástæðu, þá lýkur hleðslunni. Athugaðu síðan hvað gerist eftir lok hleðslu: rásin slekkur ekki á sér, heldur fer í **hæga hleðslu** sem vinnur á móti sjálfsafhleðslu án ofhleðslu. Hleðslutæki sem einfaldlega hættir skilur eftir rafhlöðupakka sem er orðinn tómur aftur fyrir fimmtudag. Heimildirnar fyrir þessu eru hreinar og talan er staðfest. Þar sem síðara þrep segir að ekki hafi tekist að staðfesta tölu, er það staðhæfing um það þrep, ekki vani.

Þú getur ekki byggt skynsamlega upp greini fyrir merki sem þú hefur aldrei séð. Skráðu merkið fyrst. Settu eina tæmda NiMH-rafhlöðu í haldara. Stilltu aflgjafann á fastan straum upp á **1C** — 2 A fyrir 2.000 mAh rafhlöðu — með spennumörkum við 1,8 V svo slæm tenging geti ekki valdið óvæntri niðurstöðu. Límdu hitanemann á hulstrið. Skráðu spennu rafhlöðunnar með **fjórum stafa** nákvæmni og hitastig hulstursins á hverri mínútu. Fjórir stafir eru ekki smámunasemi: allt merkið sem þú ert að leita að er um 10 mV, þannig að þriggja stafa mælir sem sýnir 1,48 V sér það alls ekki. Búast má við, á um það bil einni klukkustund: - hröðum hækkunum fyrstu mínúturnar þegar rafskautin skautast; - löngum, hægt hækkandi miðkafla; - **toppi**, og síðan falli upp á um 5–15 mV fyrir eina rafhlöðu; - **hitastigi sem hækkar hratt** frá um það bil sama augnabliki. Hættu við toppinn, eða við 45 °C, hvort sem kemur fyrst. Merktu í skrána hvar toppurinn var og hversu mörg millivolt fallið var. Það er talan sem rásin þín þarf að greina, og í tólf rafhlöðu pakka er hún tólf sinnum stærri, sem er ástæðan fyrir því að −ΔV stöðvun virkar miklu betur á pakka en á einni rafhlöðu.

Smíðaðu nú greini Pacholoks á brauðbrettinu. Hann samanstendur af fjórum hlutum. 1. **RC-hlutinn.** Viðnám frá rafhlöðupólinum í þétti sem tengdur er við jörð. Veldu R og C þannig að R×C sé tímafasti sem þú valdir í skrefi 4 — 470 kΩ með 470 µF gefur um 220 sekúndur, nálægt fjórum mínútum. Notaðu filmuþétti eða rafgreiningarþétti með lágum lekastraumi; lekandi þéttir er annað viðnám sem þú hafðir ekki áætlað og hann mun halda afritinu niðri að eilífu. 2. **Samanburðartækið.** LM393, með rafhlöðuspennu á öðrum inngangi og þéttinum á hinum. Útgangurinn skiptir um stöðu um leið og þéttirinn nær yfirhöndinni. 3. **Lítil hysteresa.** Hátt viðnám (um eitt megaóm) frá útganginum aftur á ekki-snúandi inngang, svo að útgangurinn smelli yfir í stað þess að titra við skurðpunktinn. Án þess munt þú kveikja endurtekið á millivolta suði. 4. **Rofinn.** Útgangur samanburðartækisins stýrir gátt MOSFET af rökrásarstigi, sem ber hleðslustrauminn. Rökrásarstig skiptir máli: venjulegur MOSFET kveikir ekki alveg á sér við 5 V gátt og mun gefa mismuninn frá sér sem hita. Prófaðu fyrst án rafhlöðu. Settu fallrafallinn á inntakið með mjög hægum þríhyrningi — nokkrar mínútur á hverja lotu, einn til tveir volt topp í topp — og athugaðu hvort útgangurinn skiptir um stöðu stuttu eftir hvern tind en ekki fyrr. Merkjagjafi sem þú getur snúið við eftir þörfum er mun betra próf en klefi sem snýst einu sinni á klukkustund. Svo setur þú skráða spennuferilinn þinn af klefanum fyrir framan hann í raun og veru. Fylgstu með spennu þéttisins á annarri rás sjármælisins og klefanum á hinni; skurðpunkturinn er sýnilegur og það er einmitt tilgangur rásarinnar.

Einn −ΔV skynjari er rás sem getur bilað án þess að gefa merki, og bilunarhamurinn er hleðsla sem aldrei endar. Bættu við hinum tveimur. **Hitastillirinn.** Notaðu eigin hitanema rafhlöðunnar ef þú ert með TH-pinnann fráþrepi 3, eða 10 kΩ NTC límdan á frumuna. Settu hann í spennuskil ásamt föstu viðnámi og leiddu tengipunktinn inn í seinni helming LM393; stilltu viðmiðunina með stillanlega viðnáminu þannig að samanburðarrásin slái út við um **45 °C**. Kvarðaðu hann, ekki gera ráð fyrir honum: hitaðu hitanemann með hitabyssunni á lægstu stillingu á meðan þú fylgist með innrauða hitamælinum, og stilltu þar til slátturinn lendir þar sem þú vilt. Tengdu úttak þessa samanburðar þannig að hann geti slökkt á MOSFET hliðinu **óháð** því hvað −ΔV helmingurinn segir. **Tímamælirinn.** 555-rásin í einstöðugleikaham með löngum RC gefur þér átján mínútur Pacholoks. Reiknaðu R og C út fyrir þinn eigin hleðsluhraða í stað þess að afrita hans: átján mínútur eiga við hraðann sem hleðslutæki hans notaði, og tímamælir stilltur á rangan hraða er verri en enginn því hann mun stytta hverja góða hleðslu. Prófaðu nú hvort um sig **eitt og sér**. Aftengdu −ΔV helminginn og sannaðu að hitastillirinn stöðvi hleðsluna. Aftengdu hitastillinn og sannaðu að tímamælirinn geri það. Afritun sem þú hefur aldrei prófað hvort um sig er ekki afritun, heldur þrjár rásir og von. Að lokum skaltu bæta við hæghleðsluleiðinni: viðnámi sem heldur smáum straumi gangandi eftir lok hleðslu, um C/40. Mældu hann með mælinum og athugaðu hann gegn eigin sjálfslosunarhraða rafhlöðunnar.

**Eignun.** US 5,196,780, David R. Pacholok, lögð inn 10. september 1991, veitt 23. mars 1993, útrunnið. Teikningin á þessari síðu er úr einkaleyfinu sjálfu. **Af hverju 1991 en ekki 1961.** −ΔV-áhrifin voru skilin löngu fyrir þetta einkaleyfi; rafhlöðuframleiðendur höfðu lýst þeim í umsóknarleiðbeiningum í mörg ár. Það sem vantaði var leið til að greina nokkurra millivolta *fall* á merki sem situr ofan á meira en einu volti, nógu ódýrt til að setja í neytendahleðslutæki, án örstýringar. RC-seinkunarbrellan er svarið við hlutanum „nógu ódýrt“, og hún er sannarlega snjöll — hún kemur í stað deildara, sem magnar suð, með töf, sem bælir það. **Hvað breyttist fyrir smiði.** Áður en áreiðanleg lokun kom til var örugg hleðsluhraði C/10 yfir nótt, því endursamsetningarferlið gat tekið við því endalaust. Eftir það varð hraðhleðsla venjuleg, og hraðhleðslutæki gerir tveggja-rafhlöðu vinnuflæði mögulegt: önnur í verkfærinu, hin í hleðslutækinu, og engin bið. Rafhlaðan á 3. þrepi og hleðslutækið á þessu þrepi eiga aðeins saman rökrétt við. **Heiðarleg takmörk.** −ΔV er merki úr nikkelefnafræði og er ekki til í litíumjónarafhlöðum, en spenna þeirra hækkar aðeins; litíumrafhlöður ljúka hleðslu með stöðugum straumi yfir í stöðuga spennu og síðan á minnkandi straumi, sem er alveg önnur aðferð. −ΔV verður líka erfiðara eftir því sem rafhlaðan eldist, því toppurinn jafnast út, og það er nánast ónothæft á einni rafhlöðu af ástæðunni sem skref 2 gefur. Auk þess byggist allt kerfið á þeirri forsendu að frumurnar í rafhlöðunni nái fullri hleðslu saman — sem, eins og þrep 7 sýnir, gera þær ekki.