Dolu Olduğunu Söyleyen Zirveyi Bulmak: Ne Zaman Durulacağını Bilmek

**US 5,196,780**, David R. Pacholok, **10 Eylül 1991** tarihinde başvuruldu, **23 Mart 1993** tarihinde verildi, süresi doldu. Bu sayfadaki şekil kendi levhası 1: FIG. 1, tepe noktası işaretlenmiş gerilim-zaman eğrisidir ve FIG. 2 blok diagramdır — FAST CHARGE ve SLOW CHARGE blokları, bir karşılaştırıcıya bağlanan RC ağı ve alt kısımda **TH** ile **TIMER**. Herhangi bir şey inşa etmeden önce üç sonlandırmayı yazın, çünkü buluş düzenlemenin kendisidir, bunlardan herhangi biri değil: 1. **−ΔV**, pil terminalinden bir direnç üzerinden şarj edilen bir kapasitörle algılanır. Kapasitör gecikir. Pil gerilimini *geçtiğinde*, pilin dönmüş olması gerekir. Türevleyici yok, gürültü sorunu yok. 2. **Bir zamanlayıcı**, hızlı şarjda yaklaşık on sekiz dakika. Gerilim sinyali hiç gelmezse, şarj yine de sona erer. 3. **Bir termostat**, hücrelerin kendisine yerleştirilmiş, **40 °C ile 60 °C** arasına ayarlanmış. Herhangi bir nedenle ısınırlarsa, şarj sona erer. Ardından sonlandırmadan sonra ne olduğunu not edin: devre kapanmaz, kendi kendine deşarjı telafi eden ve aşırı şarj etmeyen **yavaş şarj** seviyesine düşer. Sadece duran bir şarj cihazı, Perşembeye kadar yeniden boşalmış bir paketle sizi bırakır. Bunun kaynakları temiz ve sayı doğrulanmıştır. Sonraki bir basamağın bir sayının sabitlenemediğini söylediği yerde, bu o basamak hakkında bir ifadedir, bir alışkanlık değil.

Hiç görmediğiniz bir sinyal için mantıklı bir dedektör tasarlayamazsınız. Önce sinyali kaydedin. Deşarj olmuş bir NiMH hücreyi bir tutucuya yerleştirin. Tezgah güç kaynağını **1C** sabit akıma ayarlayın — 2.000 mAh'lik bir hücre için 2 A — ve kötü bir bağlantının sürpriz bir sonuç üretmemesi için gerilim sınırını 1,8 V'a ayarlayın. Termokupl'u hücre gövdesine bantlayın. Hücre uç gerilimini **dört haneye** kadar ve hücre sıcaklığını her dakika kaydedin. Dört hane titizlik meselesi değildir: aradığınız sinyalin tamamı yaklaşık 10 mV'tur, bu nedenle 1,48 V gösteren üç haneli bir ölçüm cihazı onu hiç göremez. Yaklaşık bir saat boyunca şunları bekleyin: - ilk dakikalarda hücre polarize olurken hızlı bir yükseliş; - uzun, yavaş yükselen bir orta bölüm; - bir **tepe noktası**, ardından tek bir hücre için yaklaşık 5–15 mV mertebesinde bir düşüş; - yaklaşık aynı andan itibaren **keskin bir şekilde yükselen sıcaklık**. Tepe noktasında veya 45 °C'de, hangisi önce gelirse durun. Günlüğünüzde tepe noktasının nerede olduğunu ve düşüşün kaç milivolt olduğunu işaretleyin. Devrenizin çözümlemesi gereken sayı budur; on iki hücreli bir pakette ise bu on iki kat daha büyüktür, bu yüzden −ΔV sonlandırması tek hücreye göre pakette çok daha iyi çalışır.

Şimdi Pacholok'un dedektörünü ekmek tahtasında kurun. Dört parçadan oluşuyor. 1. **RC devresi.** Pilin ucundan bir dirence, oradan da toprağa bağlı bir kapasitöre giden bağlantı. R ve C'yi, R×C'nin 4. adımda seçtiğiniz zaman sabiti olacak şekilde seçin — 470 kΩ ile 470 µF yaklaşık 220 saniye eder, yani neredeyse dört dakika. Film tipi ya da düşük kaçaklı bir elektrolitik kullanın; kaçak yapan bir kapasitör, planlamadığınız ikinci bir direnç gibidir ve kopyayı kalıcı olarak aşağı çeker. 2. **Karşılaştırıcı.** Bir LM393; bir girişte pil voltajı, diğer girişte kapasitör bulunur. Çıkışı, kapasitör üstün geldiği anda değişir. 3. **Biraz histerezis.** Çıkıştan evirmeyen girişe yüksek değerli bir direnç, yaklaşık bir megaohm, bağlayın; böylece çıkış geçiş noktasında titremek yerine hızla konum değiştirir. Bu olmazsa milivolt seviyesindeki gürültüde defalarca tetiklenirsiniz. 4. **Anahtar.** Karşılaştırıcı çıkışı, şarj akımını taşıyan logic-level MOSFET kapısını sürer. Logic-level önemlidir: sıradan bir MOSFET, 5 V kapıdan tam olarak açılmaz ve farkı ısı olarak harcar. Önce pil olmadan test edin. Fonksiyon jeneratörünü girişe, çok yavaş bir üçgen dalga ile bağlayın — döngü başına birkaç dakika, tepe-tepe bir ya da iki volt — ve çıkışın her tepe noktasından kısa süre sonra değiştiğini, öncesinde değişmediğini kontrol edin. İstediğiniz zaman ters çevirebileceğiniz bir sinyal jeneratörü, saatte bir dönen bir hücreden çok daha iyi bir testtir. Sonra kaydettiğiniz hücre eğrisini gerçekten bu devrenin önüne koyun. Osiloskobun bir kanalında kapasitör voltajını, diğerinde hücreyi izleyin; geçiş noktası görünür olacaktır ve devrenin tüm amacı budur.

Tek başına bir −ΔV dedektörü, sessizce arızalanabilen bir devredir ve arıza modu bitmeyen bir şarj akımıdır. Diğer ikisini ekleyin. **Termostat.** Kademe 3'teki TH pimine sahipseniz paketin kendi termistörünü kullanın; yoksa hücreye bantlanmış bir 10 kΩ NTC kullanın. Bunu sabit bir direnç ile bir gerilim bölücüye bağlayın ve bağlantı noktasını LM393'nin ikinci yarısına besleyin; karşılaştırıcının yaklaşık **45 °C**'de tetiklenmesi için referansı potansiyometre ile ayarlayın. Varsaymayın, kalibre edin: kızılötesi termometreyi izlerken termistörü ısı tabancasının en düşük ayarında ısıtın ve tetiklenmenin istediğiniz noktaya gelene kadar ayarlayın. Bu karşılaştırıcının çıkışını, −ΔV yarısının ne söylediğinden **bağımsız olarak** MOSFET kapısını kesebilecek şekilde bağlayın. **Zamanlayıcı.** Uzun bir RC ile monostable modda çalışan 555, Pacholok'un on sekiz dakikasını verir. R ve C'yi onun değerlerini kopyalamak yerine kendi şarj hızınız için hesaplayın: on sekiz dakika, onun şarj cihazının kullandığı hız için doğrudur ve yanlış hız için ayarlanmış bir zamanlayıcı, hiç olmamasından daha kötüdür çünkü her iyi şarjı erken keser. Şimdi her birini **tek başına** test edin. −ΔV yarısını ayırın ve termostatın şarjı durdurduğunu kanıtlayın. Termostatı ayırın ve zamanlayıcının bunu yaptığını kanıtlayın. Bireysel olarak hiç test edilmemiş bir yedeklilik, yedeklilik değil, üç devre ve bir umuttur. Son olarak, yavaş şarj yolunu ekleyin: sonlandırmadan sonra C/40 gibi bir değerde küçük bir akımın akmasını sağlayan bir direnç. Bunu multimetre ile ölçün ve hücrenin kendi öz-deşarj oranıyla karşılaştırın.

**Atıf.** ABD 5,196,780, David R. Pacholok, 10 Eylül 1991'de başvurulmuş, 23 Mart 1993'te verilmiş, süresi dolmuş. Bu sayfadaki çizim patentin kendi çizimidir. **Neden 1961 değil de 1991.** −ΔV etkisi bu patentten çok önce biliniyordu; hücre üreticileri yıllardır uygulama notlarında bunu anlatıyordu. Eksik olan, bir volttan fazla bir sinyal üzerindeki birkaç milivoltluk *düşüşü* tüketici şarj cihazına koyacak kadar ucuz ve bir mikrodenetleyici kullanmadan algılamanın bir yoluydu. RC gecikme numarası 'yeterince ucuz' kısmının cevabıdır ve gerçekten zarif bir çözümdür: gürültüyü yükselten bir türevleyicinin yerine, onu bastıran bir gecikme koyar. **Üreticiler için neyi değiştirdi.** Güvenilir sonlandırma öncesinde güvenli şarj hızı gece boyunca C/10'du, çünkü yeniden birleşme döngüsü bunu süresiz olarak emebiliyordu. Bundan sonra hızlı şarj olağan hale geldi ve iki paketli iş akışını mümkün kılan şey hızlı şarj cihazıdır: biri aletde, biri şarj cihazında, bekleme yok. Basamak 3'ün paketi ile bu basamağın şarj cihazı yalnızca birlikte anlam kazanır. **Dürüst sınırlar.** −ΔV nikel kimyasına özgü bir sinyaldir ve voltajı yalnızca yükselen lityum-iyonda bulunmaz; lityum hücreler sabit akımdan sabit gerilime geçip ardından düşen akımla sonlanır, tamamen farklı bir yöntemdir. −ΔV ayrıca paket yaşlandıkça zorlaşır, çünkü zirve düzleşir ve adım 2'nin verdiği nedenle tek bir hücrede neredeyse kullanılamaz. Ve tüm bu şema, paketteki hücrelerin birlikte tam dolduğu varsayımına dayanır; oysa basamak 7'nin gösterdiği gibi bunu yapmazlar.