More Related Content Similar to ΜΑΝΤΖΟΥΚΑΣ ΠΕΤΡΟΣ ΑΒ07035 Similar to ΜΑΝΤΖΟΥΚΑΣ ΠΕΤΡΟΣ ΑΒ07035 (20) 1. 1
ΣΔΗ ΥΑΛΚΗΓΑ
ΣΜΖΜΑ
ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ ΑΤΣΟΜΑΣΗΜΟΤ Σ.Δ
ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ
ΖΛΔΚΣΡΟΝΗΚΟ ΚΤΚΛΩΜΑ
ΦΟΡΣΗΖ/ΑΠΟΦΟΡΣΗΖ ΜΠΑΣΑΡΗΩΝ NiMh/NiCd
ΜΑΝΣΕΟΤΚΑ ΠΔΣΡΟ
ΑΒ07035
ΔΠΗΒΛΔΠΩΝ ΚΑΘΖΓΖΣΖ
ΓΡ.ΑΝΣΩΝΖ Κ.ΚΟΤΚΟ
ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΟ ΜΖΥΑΝΗΚΟ
ΧΑΦΝΑ, 17 ΜΑΡΤΙΟΥ 2015
2. 2
Πεξηερόκελα
Δηζαγσγή 5
Κεθάιαην 1: Γεληθή Πεξηγξαθή πζηεκάησλ Φφξηηζεο
1.1 Ζ κπαηαξία 9
1.2 Φνξηηζηέο κπαηαξηψλ 12
1.3 Υαξαθηεξηζηηθά θφξηηζεο κπαηαξηψλ NiCd NiMH 17
1.4 Σν ζχζηεκα θφξηηζεο κπαηαξηψλ 21
Κεθάιαην 2: Σερληθή Πεξηγξαθή πζηήκαηνο Φφξηηζεο Κ7300
2.1 Ζιεθηξνληθφ ζρέδην Κ7300 25
2.2 Πξνγξακκαηηδφκελν ρξνλφκεηξν CD4536 29
2.3 Διεγθηήο ηάζεο LM324 35
2.4 Κχθισκα Darlington BD676 38
2.5 Κχθισκα LM385-2.5 41
2.6 Κπθιψκαηα κε δηπνιηθά ηξαλδίζηνξ επαθήο
2.6.1 Κχθισκα πφισζεο κε ην BC557 43
2.6.2 Κχθισκα πφισζεο κε ην BD237 45
2.7 Αλαιπηηθή πεξηγξαθή ινηπψλ εμαξηεκάησλ πιαθέηαο
2.7.1 Ππθλσηέο 47
2.7.2 Αληηζηάζεηο 49
2.7.3 Γίνδνη ZENER 52
2.7.4 LED 53
2.7.5 Transistors 54
2.7.6 Trimmer 58
2.7.7 Push-button 59
Κεθάιαην 3: Καηαζθεπή Ζιεθηξνληθνχ Κπθιψκαηνο θφξηηζεο Κ7300
Κεθάιαην 4: Γνθηκέο Καιήο ιεηηνπξγίαο Ζιεθηξνληθνχ Κπθιψκαηνο
4.1 Πνιχκεηξν 72
4.2 Πσο ρξεζηκνπνηνχκε ην πνιχκεηξν 73
3. 3
4.3 Πεηξάκαηα θαιήο ιεηηνπξγίαο 76
Κεθάιαην 5: Δθαξκνγέο Ζιεθηξνληθνχ Κπθιψκαηνο θαη Σξνπνπνηήζεηο
5.1 Φνξηηζηήο κπαηαξηψλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ 98
5.2 Φνξεηφο θνξηηζηήο laptop 102
5.3 Ζιηαθφο θνξηηζηήο κπαηαξηψλ 104
Βηβιηνγξαθία 107
Παξάξηεκα 108
4. 4
Πεξίιεςε
ηελ παξνχζα εξγαζία θαηαζθεπάζηεθε θχθισκα γηα ηελ θφξηηζε-
απνθφξηηζε κπαηαξηψλ ληθειίνπ - θαδκίνπ θαη ληθειίνπ – ηδξηδίνπ κεηάιινπ.
Αξρηθά αλαπηχζζεηαη ε αξρή ιεηηνπξγίαο ηεο θφξηηζεο ησλ κπαηαξηψλ θαη ηα
ραξαθηεξηζηηθά θφξηηζεο κπαηαξηψλ NiCd θαη ΝiΜΖ. Παξνπζηάδνληαη δηάθνξνη
ηχπνη θνξηηζηψλ θαη αλαιχνληαη νη βαζηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ θπθιψκαηνο θφξηηζεο.
Έπεηηα παξνπζηάδεηαη ην δηάγξακκα ησλ ιεηηνπξγηψλ. ηε ζπλέρεηα, ην θχθισκα
εμεηάδεηαη ηερληθά κε αλαιπηηθή πεξηγξαθή ησλ επηκέξνπο ππφ-θπθισκάησλ θαη
παξνπζηάδεηαη ηερληθή επηζθφπεζε φισλ ησλ εμαξηεκάησλ. ην ζρέδην ηεο
πιαθέηαο παξνπζηάδνληαη φια ηα εμαξηήκαηα ζε πίλαθεο κε αλαθνξά ζηνλ
θαηαζθεπαζηή θαη επηζεκαίλνληαη θαηαζθεπαζηηθά πξνβιήκαηα πνπ
αληηκεησπίζηεθαλ θαηά ηελ δηαδηθαζία πινπνίεζεο ηνπ θπθιψκαηνο. Σέινο
παξνπζηάδνληαη ν ηξφπνο θαη ηα ζελάξηα δνθηκψλ θαιήο ιεηηνπξγίαο ηεο πιαθέηαο
θαη ηα απνηειέζκαηα ησλ πεηξακάησλ testing θαζψο επίζεο αλαθέξνληαη
κειινληηθέο εθαξκνγέο ηεο πιαθέηαο θαη κειινληηθέο ηξνπνπνηήζεηο ηεο γηα λα γίλεη
πην ρξήζηκε θαη απαξαίηεηε γηα πιήζνο εθαξκνγψλ.
5. 5
Abstract
In this paper a circuit was constructed for charging-discharging NiCd and
NiMH batteries. At first, the principle of the battery charging operation in general is
discussed and then the charging characteristics of NiMH and NiCd batteries are
analyzed. Different types of chargers are presented and the basic functions of the
charging circuit are discussed. Also, a functional block diagram of the circuit is
implemented. Then, a detailed description of the individual sub circuits of the circuit
is considered and a technical overview of all components is presented. The design of
the board is presented, with all the accessories listed in tables with reference to the
manufacturer. Construction problems encountered during the implementation
process are discussed. Finally, method and test scenarios of proper functioning of the
board and the results of testing experiments are presented as well as future
applications of the circuit and future amendments to make it more useful for many
applications.
6. 6
Δηζαγσγή
Ζ κπαηαξία απνηειεί κέζν απνζήθεπζεο ηεο ελέξγεηαο θαη πεγή ελέξγεηαο
πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε δηάθνξεο ζπζθεπέο θπξίσο θνξεηέο αιιά αθφκα θαη ζε
κεγάια νινθιεξσκέλα ζπζηήκαηα. Οη κπαηαξίεο είλαη είηε κηαο ρξήζεο πνπ
ρξεζηκνπνηνχληαη κηα θνξά θαη απνθνξηίδνληαη νξηζηηθά ή επαλαθνξηηδφκελεο πνπ
απνθνξηίδνληαη θαη επαλαθνξηίδνληαη πνιιέο θνξέο.
Κξίζηκν ξφιν ζηνλ ρξφλν δσήο κίαο κπαηαξίαο παίδεη ν ηξφπνο θφξηηζήο
ηεο ν νπνίνο εμαξηάηαη απφ ηε δηάηαμε θφξηηζεο. Αλάινγα κε ηνλ ηχπν ηεο
κπαηαξίαο δηκνξθψλεηαη θαη ε κεζνδνινγία θφξηηζεο. Οξηζκέλνη ηχπνη κπαηαξηψλ
έρνπλ πςειή αλνρή ζηελ ππεξθφξηηζε θαη κπνξνχλ λα επαλαθνξηηζηνχλ κε
ζχλδεζε ζε κηα ζηαζεξή πεγή ηάζεο ή κηα ζηαζεξή πεγή ξεχκαηνο. Απινί
θνξηηζηέο απηνχ ηνπ ηχπνπ απαηηνχλ ρεηξνθίλεηε απνζχλδεζε ζην ηέινο ηνπ
θχθινπ θφξηηζεο, ή κπνξεί λα έρνπλ έλα ρξνλφκεηξν ην νπνίν ζα δηαθφπηεη ηε
θφξηηζε ξεχκαηνο ζε θαζνξηζκέλν ρξφλν. Γηα ηελ πξνζηαζία ηεο κπαηαξίαο, ην
θχθισκα ηνπ θνξηηζηή κπνξεί λα πεξηιακβάλεη αηζζεηήξεο ζεξκνθξαζίαο ή ηάζεο
θαη έλαλ ειεγθηή κε κηθξνεπεμεξγαζηή γηα λα ξπζκίδεη ην ξεχκα θφξηηζεο θαη λα
δηαθφπηεη ηε θφξηηζε ζην ηέινο.
Ζ θφξηηζε ησλ κπαηαξηψλ γίλεηαη κε DC ξεχκα (ζπλερέο). Γελ γίλεηαη
θφξηηζε κε ξεχκα AC (ελαιιαζφκελν). Όπσο αλαθέξζεθε θαη πξνεγνπκέλσο
ππάξρνπλ πνιινί ηξφπνη λα θνξηηζηεί κηα κπαηαξία, δειαδή πνιιέο κεζνδνινγίεο
ξχζκηζεο ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ θνξηηζηή, αλάινγα κε ηνλ ηχπν ηεο κπαηαξίαο..
Ζ θφξηηζε κε ζηαζεξή ηάζε θαη θζίλνπζα έληαζε είλαη ν ζπλεζέζηεξνο
ηξφπνο γηα ηηο κπαηαξίεο κνιχβδνπ, θαηά ηνλ νπνίν ε θφξηηζε αξρίδεη κε κεγάιε
έληαζε θαη ζην ηέινο θαηαιήγεη ζε πνιχ κηθξφ ξεχκα θαη δηαθφπηεηαη απηφκαηα. Οη
κπαηαξίεο NiCd θαη NiMH θνξηίδνληαη ζπλήζσο κε κε ζηαζεξή έληαζε, δειαδή ην
ξεχκα ζηαζεξφ ζε φιε ηελ δηάξθεηα ηεο θφξηηζεο, ή ζρεδφλ ζηαζεξφ αλάινγα κε
ηελ πνηφηεηα ηνπ θνξηηζηή.
7. 7
Οη κπαηαξίεο NiCd/NiMh ελαιιαθηηθά κπνξνχλ λα ππνζηνχλ γξήγνξε
θφξηηζε κε κεηαβαιιφκελε ηάζε θαη κεηαβαιιφκελε έληαζε. ηελ αξρή πνπ ε
κπαηαξία είλαη απνθνξηηζκέλε , ε θφξηηζε μεθηλάεη κε κεγάιε έληαζε, θαη ζηαδηαθά
ζην ηέινο θαηαιήγεη λα ηελ θνξηίδεη κε κηθξή έληαζε. Οη κπαηαξίεο ιηζίνπ
θνξηίδνληαη ζπλήζσο κε κηα παξαιιαγή ηνπ πξψηνπ ηξφπνπ, κε ζηαζεξή ηάζε θαη
ειεγρφκελε σο πξνο ην κέγηζην έληαζε.
Φφξηηζε ζπληήξεζεο κπνξεί λα επηηεπρζεί απνδίδνληαο ζηελ κπαηαξία
ζηαζεξή έληαζε αλά ρξνληθά δηαζηήκαηα (trickle charging).
ηελ θφξηηζε κπαηαξηψλ ππάξρεη θαη ε κέζνδνο "reflex" πνπ ζεκαίλεη φηη ν
θνξηηζηήο παξέρεη κία ζεηξά ζεηηθψλ παικψλ ζηνπο νπνίνπο παξεκβάιιεη, θάζε
ηφζν, θαη έλα αξλεηηθφ παικφ. Πιενλέθηεκα ηεο κεζφδνπ απηήο είλαη φηη ν
ζπλδπαζκφο ζεηηθψλ θαη αξλεηηθψλ παικψλ, δπαιχεη ηηο θπζζαιίδεο πνπ θάζνληαη
ζηα ειεθηξφδηα ζε ζηνηρεία κε πγξφ ειεθηξνιχηε. ηνηρεία φπσο ηα NiCd θαη
NiMH πνπ δελ έρνπλ πγξφ ειεθηξνιχηε, δελ θεξδίδνπλ θάηη απφ απηή ηε κέζνδν.
ηελ παξνχζα εξγαζία εμεηάδεηαη θαη πινπνηείηαη θχθισκα θφξηηζεο-
απνθφξηηζεο κπαηαξηψλ πνπ παξέρεη ηε δπλαηφηεηα θφξηηζεο πνιιψλ ηχπσλ
κπαηαξηψλ NiCd (Νηθειίνπ-Καδκίνπ) θαη NiMH (Νηθειίνπ-Τδξηδίνπ Μεηάιινπ).
Σν ζπγθεθξηκέλν θχθισκα εθπνλήζεθε κε βάζε ην ΚΗΣ K7300 ηεο εηαηξίαο
Velleman. Μπαηαξίεο δηαθνξεηηθψλ νλνκαζηηθψλ ηάζεσλ θαη ρσξεηηθνηήησλ
κπνξνχλ λα ζπλδεζνχλ ζηνλ ζπγθεθξηκέλν θνξηηζηή θαη λα θνξηηζηνχλ κε ηα
θαηάιιεια ειεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά.
ην Κεθάιαην 1, αλαπηχζζεηαη γεληθά ε αξρή ιεηηνπξγίαο ηεο θφξηηζεο
ησλ κπαηαξηψλ θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά θφξηηζεο κπαηαξηψλ NiCd θαη ΝiΜΖ.
Παξνπζηάδνληαη δηάθνξνη ηχπνη θνξηηζηψλ θαη αλαιχνληαη νη βαζηθέο ιεηηνπξγίεο
ηνπ θπθιψκαηνο θφξηηζεο Velleman Κ7300. Παξνπζηάδεηαη δηάγξακκα ησλ
ιεηηνπξγηψλ ηεο πιαθέηαο θαη επεμεγείηαη ε ζπλέρεηα κεηαμχ ησλ ιεηηνπξγηψλ.
8. 8
ην Κεθάιαην 2, ην θχθισκα ηνπ Κ7300 εμεηάδεηαη ηερληθά κε αλαιπηηθή
πεξηγξαθή ησλ επηκέξνπο θπθισκάησλ ηεο πιαθέηαο ηνπ θπθιψκαηνο. Κέληξν ηεο
παξνπζίαζεο είλαη ην ειεθηξνληθφ θχθισκα ηνπ θνξηηζηή ην νπνίν παξνπζηάδεηαη θαη
αλαιχεηαη ιεπηνκεξψο θαη ζηε ζπλέρεηα παξνπζηάδεηαη ηερληθή επηζθφπεζε φισλ ησλ
εμαξηεκάησλ κε βάζε ηα datasheets ησλ θαηαζθεπαζηψλ.
ην Κεθάιαην 3 παξνπζηάδεηαη ην πξαγκαηηθφ ζρέδην ηεο πιαθέηαο κε ηηο
θαηφςεηο ησλ εμαξηεκάησλ, ηηο ηξχπεο γηα ηα εμαξηήκαηα θαη ηηο βάζεηο ησλ
νινθιεξσκέλσλ θπθισκάησλ. Όια ηα επηκέξνπο πιηθά παξνπζηάδνληαη ζε πίλαθεο κε
αλαθνξά ζηνλ θαηαζθεπαζηή θαη αλαθέξνληαη θαηαζθεπαζηηθά πξνβιήκαηα πνπ
αληηκεησπίζηεθαλ θαηά ηελ δηαδηθαζία πινπνίεζεο ηνπ θπιψκαηνο. Δπίζεο γίλεηαη
αλαθνξά ζε ηερληθέο ζπγθνιιήζεσλ, δηαζηάζεηο πιαθέηαο, αξηζκφο νπψλ πιαθέηαο,
αξηζκφο ζεκάησλ εηζφδσλ θαη ζεκάησλ εμφδσλ.
ην Κεθάιαην 4 παξνπζηάδνληαη ν ηξφπνο θαη ηα ζελάξηα δνθηκψλ θαιήο
ιεηηνπξγίαο ηεο πιαθέηαο θαη ηα απνηειέζκαηα ησλ πεηξακάησλ testing πνπ
πξαγκαηνπνηήζεθαλ θαζψο επίζεο γίλεηαη θαη αμηνιφγεζε κε ζηφρν ηελ επηβεβαίσζε
ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο.
ην Κεθάιαην 5, αλαθέξνληαη εθαξκνγέο ηεο πιαθέηαο θαζψο θαη
κειινληηθέο ηξνπνπνηήζεηο ηεο γηα λα γίλεη πην ρξήζηκε θαη απαξαίηεηε γηα πιήζνο
εθαξκνγψλ.
9. 9
Κεθάιαην 1
Γεληθή Πεξηγξαθή πζηεκάησλ Φόξηηζεο
1.1 Ζ κπαηαξία
Μηα ειεθηξηθή κπαηαξία είλαη κηα ζπζθεπή πνπ απνηειείηαη απφ έλα ή
πεξηζζφηεξα ειεθηξνρεκηθά ζηνηρεία πνπ κεηαηξέπνπλ απνζεθεπκέλε ρεκηθή
ελέξγεηα ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα. Κάζε κπαηαξία απνηειείηαη απφ έλα αξλεηηθφ
ειεθηξφδην πνπ ζπγθξαηεί θνξηηζκέλα ηφληα θαη έλα ζεηηθφ ειεθηξφδην πνπ
ζπγθξαηεί απνθνξηηζκέλα ηφληα (άλνδνο θαη θάζνδνο), έλαλ ειεθηξνιχηε πνπ
επηηξέπεη ζηα ηφληα λα θηλνχληαη απφ ηελ άλνδν ζηελ θάζνδν θαηά ηελ εθθέλσζε
(θαη λα επηζηξέθνπλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο επαλαθφξηηζεο) θαη ηνπο αθξνδέθηεο
επαθψλ πνπ επηηξέπνπλ ηε ξνή ξεχκαηνο απφ ηελ κπαηαξία ψζηε λα απνδνζεί ε
ελέξγεηα ζηελ εθαξκνγή (Δηθφλα 1).
Δηθόλα 1. ύζηαζε κπαηαξίαο NiCd: Κάζνδνο(+) Ομείδην ηνπ
Νηθειίνπ, δηαρσξηζηήο, Άλνδνο(–) Κάδκην, δηαρσξηζηήο.
Αληίδξαζε ζην θειί: 1 κόξην Καδκίνπ + 2 κόξηα νμείδην ηνπ
Νηθειίνπ + 2 κόξηα λεξνύ 1 κόξην πδξνμείδην ηνπ Καδκίνπ + 2
κόξηα πδξνμείδην ηνπ Νηθειίνπ.
10. 10
Οη κπαηαξίεο είλαη θαηαζθεπαζκέλεο απφ πνιιά πιηθά, θάπνηα ηνμηθά,
φπσο δηάθνξα κέηαιια, άλζξαθα θαη πνιπκεξή. Οη πην ζπλεζηζκέλεο είλαη
κπαηαξίεο κνιχβδνπ-νμένο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε νρήκαηα θαη κπαηαξίεο ηφλησλ
ιηζίνπ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα θνξεηέο ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο. Οη κπαηαξίεο
έξρνληαη ζε πνιιά ζρήκαηα θαη κεγέζε, απφ ηα κηθξνζθνπηθά θχηηαξα πνπ
ρξεζηκνπνηνχληαη ζε αθνπζηηθά βαξεθνΐαο θαη ηα ξνιφγηα ρεηξφο σο ηηο ζπζηνηρίεο
κπαηαξηψλ ζε κέγεζνο δσκαηίνπ πνπ παξέρνπλ εθεδξηθή ηζρχ γηα ηειεθσληθά
θέληξα θαη θέληξα δεδνκέλσλ.
Οη κπαηαξίεο είλαη είηε κηαο ρξήζεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη κηα θνξά θαη
απνθνξηίδνληαη νξηζηηθά ή επαλαθνξηηδφκελεο πνπ απνθνξηίδνληαη θαη
επαλαθνξηίδνληαη πνιιέο θνξέο.
Οη επαλαθνξηηδφκελεο κπαηαξίεο ζα πξέπεη λα θνξηηζηνχλ πξηλ απφ ηελ
πξψηε ρξήζε. πλήζσο είλαη ζπλαξκνινγεκέλεο απφ ελεξγά πιηθά ζε θαηάζηαζε
απνθφξηηζεο. Οη επαλαθνξηηδφκελεο κπαηαξίεο θνξηίδνληαη κε ηελ παξνρή
ηάζεο/ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο, πνπ αληηζηξέθεη ηηο ρεκηθέο αληηδξάζεηο πνπ
ζπκβαίλνπλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο απνθφξηηζεο / ρξήζεο. Οη ζπζθεπέο πνπ παξέρνπλ
ην θαηάιιειν ξεχκα γηα ηε θφξηηζε ηεο κπαηαξίαο, νλνκάδεηαη θνξηηζηέο.
Ζ παιαηφηεξε κνξθή ηεο επαλαθνξηηδφκελεο κπαηαξίαο είλαη ε κπαηαξία
κνιχβδνπ-νμένο. Απηή ε ηερλνινγία πεξηέρεη πγξφ ειεθηξνιχηε ζε έλα αλνηρηφ
δνρείν, πνπ απαηηεί φηη ε κπαηαξία πξέπεη λα δηαηεξείηαη ζε φξζηα ζέζε θαη ε
πεξηνρή πξέπεη λα αεξίδεηαη θαιά γηα λα εμαζθαιίδεη ηελ αζθαιή δηαζπνξά ηνπ
αεξίνπ πδξνγφλνπ πνπ παξάγεηαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ππεξθφξηηζεο. Ζ κπαηαξία
κνιχβδνπ-νμένο έρεη ζρεηηθά κεγάιν βάξνο γηα ην πνζφ ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο
πνπ κπνξεί λα παξέρεη. Σν ρακειφ θφζηνο παξαγσγήο θαη ην πςειφ ξεχκα ηηο
θαζηζηνχλ επξέσο ρξεζηκνπνηνχκελεο θαζψο ε ρσξεηηθφηεηά ηνπο (πάλσ απφ
πεξίπνπ 10 Ah ειεθηξηθφ θνξηίν), είλαη πην ζεκαληηθή απφ ην βάξνο θαη ηα ζέκαηα
ρεηξηζκνχ. Μηα θνηλή εθαξκνγή είλαη ε ζχγρξνλε κπαηαξία ηνπ απηνθηλήηνπ.
11. 11
Δηθόλα 2. Ζ επαλαθνξηηδόκελε κπαηαξία θαη ην ζύζηεκα θόξηηζεο.
Άιιεο θνξεηέο επαλαθνξηηδφκελεο κπαηαξίεο πεξηιακβάλνπλ αξθεηνχο
ζθξαγηζκέλνπο "μεξνχο'' ηχπνπο, πνπ είλαη ρξήζηκνη ζε εθαξκνγέο φπσο θηλεηά
ηειέθσλα θαη θνξεηνί ππνινγηζηέο (Δηθφλα 2). Σα ζηνηρεία απηνχ ηνπ ηχπνπ (θαηά
ζεηξά αχμαλφκελεο ππθλφηεηαο ελέξγεηαο θαη θφζηνπο) πεξηιακβάλνπλ ηηο
κπαηαξίεο ληθειίνπ-θαδκίνπ (NiCd), ληθειίνπ-ςεπδαξγχξνπ (NiZn), ληθειίνπ-
πδξηδίνπ κεηάιινπ (NiMH) θαη ηφλησλ ιηζίνπ (Li-ion). Οη Li-ion έρνπλ καθξάλ ην
πςειφηεξν πνζνζηφ ησλ επαλαθνξηηδφκελσλ κπαηαξηψλ μεξνχ ηχπνπ ζηελ αγνξά.
Οη NiMH έρνπλ αληηθαηαζηήζεη ηηο NiCd ζηηο πεξηζζφηεξεο εθαξκνγέο ιφγσ ηεο
κεγαιχηεξεο ρσξεηηθφηεηαο, αιιά νη NiCd παξακέλνπλ ζε ρξήζε ζε ειεθηξηθά
εξγαιεία, ξαδηφθσλα, θαη ηαηξηθφ εμνπιηζκφ. Οη NiZn είλαη κηα λέα ηερλνινγία.
Οη ηνκείο ηεο έξεπλαο θαη αλάπηπμεο αζρνινχληαη εθηελψο κε ηηο
κπαηαξίεο, δηφηη ζεσξνχληαη σο βαζηθή πξνυπφζεζε γηα ηελ νινέλα πεξηζζφηεξν
απμαλφκελε θνξεηφηεηα ησλ ζπζθεπψλ.
12. 12
1.2 Φνξηηζηέο Μπαηαξηώλ
Έλαο θνξηηζηήο κπαηαξηψλ είλαη κηα ζπζθεπή πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα
απνδψζεη ελέξγεηα ζε έλα δεπηεξεχνλ ζηνηρείν ή κηα επαλαθνξηηδφκελε κπαηαξία
θαη ην ειεθηξηθφ ξεχκα πεξλά κέζα απφ ην ππφ θφξηηζε ζηνηρείν. Σν πξσηφθνιιν
θφξηηζεο εμαξηάηαη απφ ηελ ρσξεηηθφηεηα θαη ηνλ ηχπν ηεο κπαηαξίαο πνπ
θνξηίδεηαη. Οξηζκέλνη ηχπνη κπαηαξηψλ έρνπλ πςειή αλνρή ζηελ ππεξθφξηηζε θαη
κπνξνχλ λα επαλαθνξηηζηνχλ κε ζχλδεζε ζε κηα ζηαζεξή πεγή ηάζεο ή κηα
ζηαζεξή πεγή ξεχκαηνο. Απινί θνξηηζηέο απηνχ ηνπ ηχπνπ απαηηνχλ ρεηξνθίλεηε
απνζχλδεζε ζην ηέινο ηνπ θχθινπ θφξηηζεο, ή κπνξεί λα έρνπλ έλα ρξνλφκεηξν ην
νπνίν ζα δηαθφπηεη ηε θφξηηζε ξεχκαηνο ζε θαζνξηζκέλν ρξφλν. Άιινη ηχπνη
κπαηαξηψλ δελ κπνξνχλ λα αληέμνπλ πνιχ πςειφ πνζνζηφ ππεξθφξηηζεο. Ο
θνξηηζηήο κπνξεί λα έρεη αηζζεηήξεο ζεξκνθξαζίαο ή ηάζεο θαη έλαλ ειεγθηή κε
κηθξνεπεμεξγαζηή γηα λα ξπζκίδεη ην ξεχκα θφξηηζεο θαη λα δηαθφπηεη ηε θφξηηζε
ζην ηέινο. Έλαο θνξηηζηήο ζπληήξεζεο (ζπληεξεηήο κπαηαξηψλ) κπνξεί λα παξέρεη
έλα ζρεηηθά κηθξφ πνζφ ξεχκαηνο ην νπνίν αξθεί κφλν γηα λα αληηζηαζκίζεη ηελ
απην-απνθφξηηζε κηαο κπαηαξίαο πνπ είλαη ζε αδξάλεηα γηα κεγάιν ρξνληθφ
δηάζηεκα. Οη αξγνί θνξηηζηέο κπαηαξηψλ κπνξεί λα ρξεηάδνληαη αξθεηέο ψξεο γηα λα
νινθιεξψζνπλ κηα θφξηηζε. Φνξηηζηέο ηαρείαο θφξηηζεο κπνξνχλ λα
απνθαηαζηήζνπλ ηε κεγαιχηεξε ηζρχ ηεο κπαηαξίαο κέζα ζε ιίγα ιεπηά ή ιηγφηεξν
απφ κία ψξα, αιιά, γεληθά, απαηηείηαη παξαθνινχζεζε ηεο κπαηαξίαο γηα ηελ
πξνζηαζία απφ ππεξθφξηηζε. Σα ειεθηξηθά νρήκαηα ρξεηάδνληαη ηαρείαο θφξηηζεο
θνξηηζηέο. Ζ εγθαηάζηαζε ησλ ελ ιφγσ θνξηηζηψλ θαη ε ππνζηήξημε ηεο δηαλνκήο
ηνπο είλαη έλα δήηεκα θαζνξηζηηθφ γηα ηελ επξεία ρξήζε ησλ ειεθηξηθψλ
απηνθηλήησλ.
Ο ξπζκφο θφξηηζεο ζπκβνιίδεηαη σο C θαη αλαθέξεηαη ζηνλ ξπζκφ
θφξηηζεο θαη απνθφξηηζεο ίζν κε ηε ρσξεηηθφηεηα ηεο κπαηαξίαο (θνξηίν) ζε ρξφλν
κίαο ψξαο (h). Γηα κηα κπαηαξία 1.6Ah , ν ξπζκφο θφξηηζεο C ηζνχηαη κε 1.6A αλά
ψξα. Έλαο ξπζκφο θφξηηζεο ηεο C / 2 = 0.8A ζα ρξεηαζηεί δχν ψξεο γηα ηελ
επίηεπμε ίδηνπ θνξηίνπ, θαη ξπζκφο θφξηηζε 2C = 3.2A ζα ρξεηαζηεί 30 ιεπηά γηα
λα θνξηηζηεί πιήξσο ε κπαηαξία απφ κηα αξρηθή θελή θαηάζηαζε. Απηφ
13. 13
πξνυπνζέηεη επίζεο φηη ε κπαηαξία είλαη 100% απνδνηηθή ζηελ απνξξφθεζε ηνπ
ξεχκαηνο.
Έλαο θνξηηζηήο κπαηαξίαο κπνξεί λα νξίδεηαη βάζεη ηεο ρσξεηηθφηεηαο ηεο
κπαηαξίαο ή ην ξπζκφ C. Έλαο θνξηηζηήο C/10 ζα θνξηίζεη πιήξσο ηε κπαηαξία ζε
10 ψξεο, έλαο θνξηηζηήο 4C ζα θνξηίζεη ηελ κπαηαξία ζε 15 ιεπηά. Πνιχ ηαρείο
ξπζκνί θφξηηζεο, ζε 1 ψξα ή ιηγφηεξν, γεληθά απαηηνχλ απφ ην θχθισκα ηνπ
θνξηηζηή λα παξαθνινπζεί πξνζεθηηθά παξακέηξνπο ηεο κπαηαξίαο φπσο ε ηάζε
παξνρήο θαη ε ζεξκνθξαζία γηα ηελ απνθπγή ππεξθφξηηζεο θαη βιάβεο ζηα
ζηνηρεία.
Τπάξρνπλ δηάθνξνη ηχπνη θνξηηζηψλ νη νπνίνη παξνπζηάδνληαη πεξηιεπηηθά
αθνινχζσο:
Απιόο θνξηηζηήο: έλαο απιφο θνξηηζηήο παξέρεη ζηαζεξή DC ή κπνξεί λα
είλαη παικηθή πεγή ζπλερνχο ξεχκαηνο ζπλδεδεκέλε κε ηε κπαηαξία ε νπνία
θνξηίδεηαη. Ο απιφο θνξηηζηήο δελ κεηαβάιιεη ηελ έμνδφ ηνπ κε βάζε ην ρξφλν ή ηε
θφξηηζε ηεο κπαηαξίαο. Απηή ε απιφηεηα ζεκαίλεη φηη έλαο απιφο θνξηηζηήο είλαη
πην εχθνια πινπνηήζηκνο θαη θζελφο, αιιά ππάξρεη κηα έθπησζε ζηελ πνηφηεηα.
πλήζσο, έλαο απιφο θνξηηζηήο, ρξεηάδεηαη πεξηζζφηεξν ρξφλν γηα λα θνξηίζεη ηελ
αλάινγνπ ηχπνπ κπαηαξία ψζηε λα απνθεπρζεί ε ππεξβνιηθή θφξηηζε.
Ζ κπαηαξία αλ κείλεη ζε έλα απιφ θνξηηζηή γηα πάξα πνιχ θαηξφ ζα
εμαζζελίζεη ή ζα θαηαζηξαθεί ιφγσ ηεο ππεξβνιηθήο θφξηηζεο.
ηελ Δηθφλα 3 παξνπζηάδεηαη ην ζρεκαηηθφ δηάγξακκα ελφο απινχ
θνξηηζηή. Παξέρεη 12V DC θαη δηαζέηεη ακπεξφκεηξν γηα ηελ παξαθνινχζεζε ηνπ
ξεχκαηνο θφξηηζεο. Οη δχν δίνδνη (1Ν4007) ζρεκαηίδνπλ έλαλ θεληξηθφ αλνξζσηή
πιήξνπο θχκαηνο. Ο ππθλσηήο (2200 uF/25V ) θηιηξάξεη ηελ έμνδν ηνπ αλνξζσηή
θαη έηζη παξάγεηαη κηα θαζαξή έμνδνο 12V.
14. 14
Δηθόλα 3. ρεκαηηθό Γηάγξακκα Απινύ θνξηηζηή
Φνξηηζηέο κε ρξνλνδηαθόπηε: Ζ έμνδνο ελφο θνξηηζηή κε ρξνλνδηαθφπηε
ηεξκαηίδεηαη κεηά απφ έλα πξνθαζνξηζκέλν ρξνληθφ δηάζηεκα. Οη ελ ιφγσ
θνξηηζηέο ήηαλ ν πην θνηλφο ηχπνο γηα NiCd ζηνηρεία πςειήο ρσξεηηθφηεηαο ζηα
ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1990 (ρακειήο ρσξεηηθφηεηαο ζηνηρεία NiCd ζπλήζσο
θνξηίδνληαη κε έλα απιφ θνξηηζηή). πρλά, έλαο θνξηηζηήο κε ρξνλφκεηξν θαη ην
ζεη κπαηαξηψλ κπνξεί λα αγνξαζηεί σο έλα παθέην θαη ν ρξφλνο θφξηηζεο ηνπ
θπθιψκαηνο λα είλαηνξηζκέλνο βάζεη ησλ πξνδηαγξαθψλ ησλ κπαηαξηψλ. Αλ ζε
απηφλ ηνλ θνξηηζηή (κε ζπγθεθξηκέλν ρξνλν θφξηηζεο) ζπλδεζνχλ κπαηαξίεο κε
κηθξφηεξε ρσξεηηθφηεηα ηφηε ζα ππεξθνξηηζηνχλ, θαη αλ ζπλδεζνχλ κπαηαξίεο
κεγαιχηεξεο ρσξεηηθφηεηαο δελ ζα θνξηηζηνχλ πιήξσο. Οη θνξηηζηέο κε
ρξνλφκεηξν έρνπλ επίζεο ην κεηνλέθηεκα φηη ε θφξηηζε ησλ κπαηαξηψλ πνπ δελ
έρνπλ απνθνξηηζηεί πιήξσο ζα νδεγήζεη ζε ππεξβνιηθή θφξηηζε, αθφκε θαη αλ νη
κπαηαξίεο ήηαλ ζσζηήο ρσξεηηθφηεηαο γηα ην ζπγθεθξηκέλν θνξηηζηή.
15. 15
Έμππλνη θνξηηζηέο: Έλαο "έμππλνο θνξηηζηήο" δελ πξέπεη λα ζπγρέεηαη κε
κηα "έμππλε κπαηαξία". Μηα έμππλε κπαηαξία γεληθά νξίδεηαη σο έλα ζηνηρείν πνπ
πεξηέρεη θάπνην είδνο ειεθηξνληθήο ζπζθεπήο ή «ηζηπ» πνπ κπνξεί λα
επηθνηλσλήζεη κε έλαλ έμππλν θνξηηζηή απνζηέισληαο ηα ραξαθηεξηζηηθά θαη ηελ
θαηάζηαζε ηεο κπαηαξίαο. Μηα έμππλε κπαηαξία γεληθά απαηηεί έλα έμππλν
θνξηηζηή ψζηε λα θνξηηζηεί ζσζηά. Έλαο έμππλνο θνξηηζηήο νξίδεηαη σο έλα
θνξηηζηήο πνπ κπνξεί λα αληαπνθξηζεί ζηελ θαηάζηαζε ηεο κπαηαξίαο, θαη λα
ηξνπνπνηήζεη ηε θφξηηζε αλαιφγσο.
Σν ξεχκα εμφδνπ απφ έλα έμππλν θνξηηζηή εμαξηάηαη απφ ηελ θαηάζηαζε
ηεο κπαηαξίαο. Έλαο έμππλνο θνξηηζηήο κπνξεί λα παξαθνινπζεί ηελ επηηεπρζείζα
ηάζε ηεο κπαηαξίαο, ηε ζεξκνθξαζία ζην εζσηεξηθφ ηεο κπαηαξίαο ή θαη ην ρξφλν
γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηεο βέιηηζηεο θφξηηζεο θαη λα ηεξκαηίζεη ηε θφξηηζε.
ηα ζηνηρεία NiCd θαη NiMH, ε επηηεπρζείζα ηάζε ζηα άθξα ηεο
κπαηαξίαο απμάλεηαη ζηγά-ζηγά θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηαδηθαζίαο θφξηηζεο, έσο
φηνπ ε κπαηαξία είλαη πιήξσο θνξηηζκέλε (Δηθφλα 5). Μεηά απφ απηφ, ε ηάζε
κεηψλεηαη, γεγνλφο πνπ δείρλεη ζε έλαλ έμππλν θνξηηζηή φηη ε κπαηαξία είλαη
πιήξσο θνξηηζκέλε. Οη ελ ιφγσ θνξηηζηέο ζπρλά ραξαθηεξίδνληαη σο ΓV,
αλαθέξνληαο φηη παξαθνινπζεί ηε κεηαβνιή ηάζεο.
Ο κεραληζκφο πίζσ απφ απηήλ ηελ δηεξγαζία είλαη ν εμήο:
Όηαλ ε θφξηηζε νινθιεξσζεί, παξάγνληαη κφξηα νμπγφλνπ ζην ειεθηξφδην
Νηθειίνπ. Σα κφξηα νμπγφλνπ δηαπεξλνχλ ηνλ δηαρσξηζηή θαη αληηδξνχλ κε ην
ειεθηξφδην ηνπ Καδκίνπ ζρεκαηίδνληαο πδξνμείδην ηνπ Καδκίνπ (αληίζηνηρα ζηηο
κπαηαξίεο NiMh ηα κφξηα νμπγφλνπ αληηδξνχλ κε ην ειεθηξφδην ηνπ Τδξηδίνπ
Μεηάιινπ θαη ζρεκαηίδνπλ πδξνμείδην ηνπ Τδξηδίνπ Μεηάιινπ). Απηφ ην θαηλφκελν
πξνθαιεί πηψζε ηάζεο ζην θειί ηεο κπαηαξίαο θαη ζεκαηνδνηεί ηελ ιήμε ηεο
θφξηηζεο. Σν επνλνκαδφκελν ΓV/Γt θαηλφκελν πνπ ζεκαηνδνηεί ηελ ιήμε ηεο
θφξηηζεο είλαη ιηγφηεξν εκθαλέο ζηηο κπαηαξίεο NiMh απφ φηη ζηηο κπαηαξίεο NiCd
θαη είλαη άκεζα εμαξηψκελν απφ ηελ ζεξκνθξαζία.
16. 16
Σν πξφβιεκα είλαη, φηη ην κέγεζνο ηνπ "ΓV" κπνξεί λα γίλεη πνιχ κηθξφ ή
θαη αλχπαξθην, αλ επαλαθνξηίδνληαη κπαηαξίεο πςειήο ρσξεηηθφηεηαο. Απηφ
κπνξεί λα πξνθαιέζεη αθφκα θαη ζε έλα έμππλν θνξηηζηή λα κελ αληρλέπζεη φηη νη
κπαηαξίεο είλαη ζηελ πξαγκαηηθφηεηα ήδε θνξηηζκέλεο πιήξσο, θαη λα ζπλερίζεη ηε
θφξηηζε. Χζηφζν, πνιιεο ζπζθεπέο ρξεζηκνπνηνχλ έλα ζπλδπαζκφ ζπζηεκάησλ
απνθνπήο, ηα νπνία ζα πξέπεη λα εκπνδίδνπλ ηελ ππεξθφξηηζε ζηε ζπληξηπηηθή
πιεηνςεθία ησλ πεξηπηψζεσλ.
Δηθόλα 4.Γξάθεκα κεηαβνιήο ηάζεο ΓV ζε κπαηαξία NiMh
Έλαο ηππηθφο έμππλνο θνξηηζηήο ηαρείαο θφξηηζεο θνξηίδεη κηα κπαηαξία
κέρξη πεξίπνπ 85% ηεο κέγηζηεο ρσξεηηθφηεηάο ηεο ζε ιηγφηεξν απφ κία ψξα, ζηε
ζπλέρεηα κεηαβαίλεη ζηελ αξγή θφξηηζε, ε νπνία δηαξθεί αξθεηέο ψξεο.
17. 17
1.3 Υαξαθηεξηζηηθά θόξηηζεο κπαηαξηώλ NiCd θαη NiMH
Σα ζηνηρεία NiCd ηεο θαηεγνξίαο νλνκαζηηθήο ηάζεο 1.2 βνιη (V) είλαη
ρακειφηεξα απφ ηα αληίζηνηρα ησλ 1,5 V ησλ αιθαιηθψλ πξσηνγελψλ ζηνηρείσλ, θαη
θαηά ζπλέπεηα δελ είλαη θαηάιιεια σο αληηθαηάζηαζε ζε φιεο ηηο εθαξκνγέο.
Χζηφζν, ην 1,5 V ηνπ πξσηνγελνχο αιθαιηθνχ ζηνηρείνπ αλαθέξεηαη ζηελ αξρηθή
θαη ζηε κέζε ηηκή ηεο ηάζεο. ε αληίζεζε κε ηηο αιθαιηθέο κπαηαξίεο, ε ηάζε ηνπ
ζηνηρείνπ NiCd αιιάδεη κφλν ιίγν θαηά ηελ απνθφξηηζε. Δπεηδή πνιιέο
ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο έρνπλ ζρεδηαζηεί γηα λα ιεηηνπξγνχλ κε πξσηνγελή ζηνηρεία
ηα νπνία απνθνξηίδνληαη ζηα 0,90 έσο 1,0 V, ε ζρεηηθά ζηαζεξή ηάζε 1,2 V ελφο
ζηνηρείνπ NiCd είλαη αξθεηή γηα λα επηηξέςεη ηε ιεηηνπξγία. Ζ ζρεδφλ ζηαζεξή
ηάζε κπνξεί λα ζεσξεζεί θαη σο κεηνλέθηεκα πνπ θαζηζηά δχζθνιν λα αληρλεπζεί ε
απνθφξηηζε ηεο κπαηαξίαο.
Δηθόλα 5. Ζ Μπαηαξία NiCd
18. 18
Οη NiCd κπαηαξίεο κπνξνχλ λα θνξηηζηνχλ ζε πνιιέο δηαθνξεηηθέο ηηκέο,
αλάινγα κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ζηνηρείνπ. Αλεμάξηεηα απφ ηελ ηαρχηεηα
θφξηηζεο, πεξηζζφηεξε ελέξγεηα πξέπεη λα παξέρεηαη ζηε κπαηαξία απφ ηελ
πξαγκαηηθή ηθαλφηεηα ηεο, ππνινγίδνληαο θαη ηελ απψιεηα ελέξγεηαο θαηά ηε
δηάξθεηα ηεο θφξηηζεο(πνπ νθείιεηαη ζηελ κεηαηξνπή ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζε
ζεξκηθή ζηα επηκέξνπο θπθιψκαηα, ζηελ κε 100% απνδνηηθή απνξξφθεζε ηνπ
θνξηίνπ εθ κέξνπο ηεο κπαηαξίαο θηι), κε ηηο ηαρχηεξεο θνξηίζεηο λα είλαη πην
απνδνηηθέο. Γηα παξάδεηγκα, κία θφξηηζε πνπ θξαηά πνιιέο ψξεο ζεκαίλεη φηη
γίλεηαη παξνρή ξεχκαηνο ζηελ κπαηαξίαο πνπ ηζνχηαη κε πεξίπνπ ην έλα δέθαην ησλ
ακπεξσξίσλ (C/10) γηα 14-16 ψξεο. Γειαδή, κηα 100 mAh κπαηαξία θνξηίδεηαη κε
10mA γηα 14 ψξεο, δχλνληαοζε απηήλ ζχλνιν 140 mAh.
ηελ ηαρεία θφξηηζε, πνπ γίλεηαη ζην 100% ηεο νλνκαζηηθήο
ρσξεηηθφηεηαο ηεο κπαηαξίαο ζε 1 ψξα (1C), ε κπαηαξία θαηέρεη πεξίπνπ ην 80%
ηεο θφξηηζεο, έηζη, έλα ζηνηρείν 100 mAh θνξηίδεηαη κε 120 mAh (δειαδή, πεξίπνπ
1 ψξα θαη δεθαπέληε ιεπηά). Μεξηθέο εμεηδηθεπκέλεο κπαηαξίεο κπνξνχλ λα
θνξηηζηνχλ ζε κφιηο 10-15 ιεπηά ζε έλα 4C ή 6C ξπζκφ θφξηηζεο, αιιά απηφ είλαη
πνιχ αζπλήζηζην.
Δπίζεο, απμάλεη εθζεηηθά ηνλ θίλδπλν ηεο ππεξζέξκαλζεο θαη ηνπ
εμαεξηζκνχ ιφγσ ηεο εζσηεξηθήο ππεξπίεζεο: ν ξπζκφο αχμεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο
εμαξηάηαη απφ ηελ εζσηεξηθή αληίζηαζε θαη ην ηεηξάγσλν ηνπ ξπζκνχ θφξηηζεο. ε
έλα ξπζκφ 4C, ην πνζφ ηεο ζεξκφηεηαο πνπ παξάγεηαη ζην ζηνηρείν είλαη δεθαέμη
θνξέο πςειφηεξν απφ ηελ ζεξκφηεηα ζε ξπζκφ 1C. Σν κεηνλέθηεκα ζε ηαρχηεξε
θφξηηζε είλαη ν πςειφηεξνο θίλδπλνο ηεο ππεξθφξηηζεο ε νπνία κπνξεί λα βιάςεη
ηελ κπαηαξία θαζψο θαη νη απμεκέλεο ζεξκνθξαζίεο.
Σα ζθξαγηζκέλα ζηνηρεία NiCd απνηεινχληαη απφ έλα δνρείν πηέζεσο πνπ
ππφ ρξήζε πεξηέρεη νπνηαδήπνηε παξαγσγή νμπγφλνπ θαη αεξίσλ πδξνγφλνπ έσο
φηνπ κπνξνχλ λα δεκηνπξγήζνπλ λεξφ. Σέηνηα παξαγσγή εκθαλίδεηαη ζπλήζσο θαηά
ηε δηάξθεηα ηεο ηαρείαο θφξηηζεο θαη ηαρείαο απνθφξηηζεο θαη φρη ηφζν ζε
θαηάζηαζε ππεξθφξηηζεο. Δάλ ε πίεζε ππεξβεί ην φξην ηεο βαιβίδαο αζθαιείαο, ην
πγξφ ράλεηαη ζε κνξθή αεξίνπ θαη πγξνχ (δεκηνπξγία αιάησλ). Γεδνκέλνπ φηη ην
19. 19
δνρείν είλαη ζρεδηαζκέλν λα πεξηέρεη έλα αθξηβέο πνζφ ειεθηξνιχηε ε απψιεηα
απηή ζα επεξεάζεη ηαρέσο ηελ ρσξεηηθφηεηα ηνπ ζηνηρείνπ θαη ηελ ηθαλφηεηά ηνπ
λα ιακβάλεη θαη λα απνδίδεη ξεχκα. Γηα ηελ αλίρλεπζε φισλ ησλ θαηαζηάζεσλ
απαηηείηαη κεγάιε εμεηδίθεπζε απφ ην θχθισκα θφξηηζεο.
Ζ αζθαιήο πεξηνρή ζεξκνθξαζίαο ηεο κπαηαξίαο φηαλ είλαη ζε ρξήζε είλαη
κεηαμχ -20 ° C θαη 45 ° C. Καηά ηε θφξηηζε, ε ζεξκνθξαζία ηεο κπαηαξίαο
παξακέλεη ζπλήζσο ρακειά, γχξσ ζηνπο 0 ° C αιιά φηαλ ε κπαηαξία πιεζηάδεη ηε
πιήξε θφξηηζε ε ζεξκνθξαζία ζα αλέιζεη ζηνπο 45-50 ° C. Μεξηθνί θνξηηζηέο
κπαηαξηψλ θάλνπλ αλίρλεπζε απηήο ηεο αχμεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη δηαθφπηνπλ
ηε ιεηηνπξγία ηνπο γηα λα απνθεπρζεί ε ππεξβνιηθή θφξηηζε.
Όηαλ δελ είλαη ππφ θνξηίν ή θφξηηζε, κηα κπαηαξία NiCd ζα απην-
απνθνξηηζηεί πεξίπνπ 10% αλά κήλα ζηνπο 20 ° C, κε δηαθχκαλζε κέρξη 20% αλά
κήλα ζε πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο. ε απηέο ηηο πεξηπηψζεηο ππάξρνπλ νη θνξηηζηέο
ζπληήξεζεο ηεο κπαηαξίαο νη νπνίνη φκσο ζα πξέπεη λα εθηεινχλ θφξηηζε ζε ηέηνηα
επίπεδα ψζηε λα αλαζηξέθνπλ ηελ απνθφξηηζε ζε απηά ηα πνζνζηά. Χζηφζν, αλ ε
κπαηαξία πξφθεηηαη λα απνζεθεπηεί γηα κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα, ζα πξέπεη λα
απνθνξηηζηεί κέρξη ην 40% (νξηζκέλνη θαηαζθεπαζηέο ζπληζηνχλ πιήξε
απνθφξηηζε αθφκε θαη βξαρπθχθισκα φηαλ απνθνξηηζηεί πιήξσο), θαη λα
απνζεθεχνληαη ζε δξνζεξφ, μεξφ πεξηβάιινλ.
Δηθόλα 6. Μπαηαξία NiMH
20. 20
ηηο κπαηαξίεο NiMh (Δηθφλα 6) ε ηάζε θφξηηζεο είλαη ζηελ πεξηνρή ησλ
1.4 - 1.6 V / ζηνηρείν γηα κπαηαξίεο ησλ 9V. ηελ πεξίπησζε ηαρείαο θφξηηζεο, είλαη
ζθφπηκν ηα ζηνηρεία NiMH λα θνξηίδνληαη κε έλαλ έμππλν θνξηηζηή κπαηαξίαο γηα
λα απνθεπρζεί ε ππεξθφξηηζε. ηηο κπαηαξίεο NiMH ηζρχεη πεξίπνπ φηη θαη ζηηο
κπαηαξίεο NiCd (αλ ζθεθηεί θαλείο φηη ζεσξνχληαη δηάδνρνο-αληηθαηαζηάηεο ηνπο)
σζηφζν έρνπλ αξθεηέο δηαθνξέο:
ηηο κπαηαξίεο NiMH ην αξλεηηθφ ειεθηξφδην(άλνδνο) είλαη
θαηαζθεπαζκέλν απφ αινπκίλην(απνξξφθεζεο-πδξνγφλνπ) ζε
αληίζεζε κε ηηο κπαηαξίεο NiCd φπνπ είλαη θαηαζθεπαζκέλν απφ
θάδκην.
Μηα κπαηαξία NiMH δηαζέηεη κεγαιχηεξε ρσξεηηθφηεηα απφ κηα
ηζνκεγέζε κπαηαξία NiCd ίδηνπ κεγέζνπο(2-3 θνξέο πεξίπνπ).
Οη κπαηαξίεο NiMH έρνπλ κεγαιχηεξν πνζνζηφ απηφ-
απνθφξηηζεο(30% ηεο ρσξεηηθφηεηάο ηνπο αλα κήλα) απφ φηη νη
κπαηαξίεο NiCd (20% ηεο ρσξεηηθφηεηάο ηνπο αλα κήλα).
Οη κπαηαξίεο NiMH έρνπλ κεγαιχηεξε εζσηεξηθή αληίζηαζε θάηη
ην νπνίν ζεκαίλεη ειαθξψο κεησκέλε ηθαλφηεηα παξνρήο θνξηίνπ
ζε ζχγθξηζε κε ηηο κπαηαξίεο NiCd πνπ έρνπλ κηθξφηεξε εζσηεξηθή
αληίζηαζε.
Οη κπαηαξίεο NiMH είλαη θηιηθφηεξεο πξνο ην πεξηβάιινλ θαζψο
δελ ρξεζηκνπνηνχλ ην ηνμηθφ Κάδκην(Cd) πνπ βξίζθεηαη θαηά θφξνλ
ζηηο κπαηαξίεο NiCd.
ε κηα κπαηαξία NiMH ε πηψζε ηάζεο ΓV ζηα άθξα ηεο κπαηαξίαο
φηαλ είλαη πιήξσο θνξηηζκέλε είλαη πνιχ κηθξή θαη εηδηθά, ζε
πεξίπησζε ρακειήο έληαζεο θφξηηζεο, απεηξνειάρηζηε κε
απνηέιεζκα ππεξθφξηηζε ε πξφσξεο απνθνπέο. ε κηα κπαηαξία
NiCd ε πηψζε ηάζεο ΓV είλαη πην εκθαλήο.
21. 21
1.4 Σν ζύζηεκα θόξηηζεο κπαηαξηώλ
ηελ παξνχζα εξγαζία εμεηάδεηαη θαη πινπνηείηαη θχθισκα θφξηηζεο
κπαηαξηψλ πνπ παξέρεη ηε δπλαηφηεηα θφξηηζεο πνιιψλ ηχπσλ κπαηαξηψλ NiCd
θαη NiMH. Σν ζπγθεθξηκέλν θχθισκα είλαη ην K7300 ηεο Velleman. Μπαηαξίεο
δηαθνξεηηθψλ νλνκαζηηθψλ ηάζεσλ θαη ρσξεηηθνηήησλ κπνξνχλ λα ζπλδεζνχλ ζηνλ
ζπγθεθξηκέλν θνξηηζηή θαη λα θνξηηζηνχλ κε ηα θαηάιιεια ειεθηξηθά
ραξαθηεξηζηηθά. Οη βαζηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ θπθιψκαηνο είλαη νη
εμήο:
Γπλαηφηεηα επηινγήο κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ ξεπκάησλ θφξηηζεο, απφ 15mA
ζε 750mA
Ηθαλφηεηα θφξηηζεο κπαηαξηψλ ηχπνπ NiCd θαη NiMH
Γπλαηφηεηα επηινγήο κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ ηάζεσλ θφξηηζεο αλάινγα κε ηνλ
ηχπν ηεο κπαηαξίαο απφ 1.2V σο ηα 9.6V
Γπλαηφηεηα επηινγήο γξήγνξεο θφξηηζεο ζε 52 ιεπηά θαζψο θαη αξγήο
θφξηηζεο ζε 14 ψξεο
Απηφκαηε απνθφξηηζε θαη θφξηηζε
Σν θχθισκα πεξηιακβάλεη αθξνδέθηεο γηα ηε ζχλδεζε ηεο κπαηαξίαο θαη
δηαθνξεηηθνχο αθξνδέθηεο γηα ηελ ηξνθνδνζία ησλ επη κέξνπο θπθισκάησλ.
Γηαζέηεη δηαηξέηε ηάζεο γηα ηελ επηινγή ηεο ηάζεο ηεο κπαηαξίαο, φπνπ κε έλα
jumper, κπνξεί θαλείο λα βξαρπθπιψζεη ηνπο αθξνδέθηεο πνπ αληηζηνηρνχλ ζηελ
ηάζε ηεο κπαηαξίαο πνπ πξέπεη λα θνξηηζηεί. Δπίζεο δηαζέηεη θαη επηινγέα
αληηζηάζεσλ γηα ηελ επηινγή ηνπ ξεχκαηνο θφξηηζεο ηεο κπαηαξίαο. Αλάινγα κε
ηελ ρσξεηηθφηεηα ηεο κπαηαξίαο επηιέγεηαη ην ξεχκα θφξηηζεο δηαηξψληαο ηε ηηκή
απηή δηα 10.
Δπίζεο δπλαηφηεηα επηινγήο ππάξρεη θαη γηα ηνλ ρξφλν θφξηηζεο κε 2
επηινγέο, 52 ιεπηά θαη 14 ψξεο. Κάπνηνο ζα πξέπεη λα βξαρπθπθιψζεη κε
ηδακπεξάθη ηνπο αληίζηνηρνπο αθξνδέθηεο ζην θχθισκα ηνπ ρξνλνκέηξνπ. ηε
22. 22
ζπλέρεηα, θαη εθφζνλ είλαη επηζπκεηφ λα εθθηλήζεη ε θφξηηζε, ζα πξέπεη λα παηεζεί
ν δηαθφπηεο έλαξμεο. Ζ πξψηε ιεηηνπξγία πνπ γίλεηαη είλαη ν έιεγρνο ηεο ηάζεο ηεο
κπαηαξίαο γηα λα δηαπηζησζεί αλ είλαη ε κπαηαξία πιήξσο απνθνξηηζκέλε.
Αλ λαη, μεθηλά θαλνληθά ε θφξηηζε, αλ φρη γίλεηαη πξψηα απνθφξηηζε ηεο
κπαηαξίαο. Καηά ηελ απνθφξηηζε νπζηαζηηθά ην ξεχκα ηεο κπαηαξίαο πνπ
πξνθχπηεη απφ ηε κεξηθή ηεο θφξηηζε, θαηεπζχλεηαη ζε έλα ζηνηρείν απφζβεζεο,
πνπ είλαη κία αληίζηαζε, κέζσ ελφο θπθιψκαηνο ειέγρνπ. Όζν γίλεηαη ε
απνθφξηηζε παξακέλεη αλακέλν ην θφθθηλν LED, σο έλδεημε ηεο ιεηηνπξγίαο. Όηαλ
ηειεηψζεη ε απνθφξηηζε μεθηλά θαλνληθά ε θφξηηζε κέζσ ηεο πεγήο ζηαζεξνχ
ξεχκαηνο. Καηά ηε δηαδηθαζία ηεο θφξηηζεο παξακέλεη αλακκέλν ην θίηξηλν LED.
Σα βαζηθά ζπζηαηηθά ζηνηρεία ηνπ ελ ιφγσ θπθιψκαηνο θαίλνληαη ζηελ
Δηθφλα 8 θαη νη ιεηηνπξγίεο ηνπο αλαιχνληαη αθνινχζσο:
1. ύζηεκα Δπηινγήο ξεύκαηνο θόξηηζεο θαη εληζρπηήο ξεύκαηνο:
Ζ δηάηαμε απηή είλαη έλαο επηινγέαο αληηζηάζεσλ. Ζ αληίζηαζε πνπ ζα επηιεγή, ζα
ηεζεί ππφ ηάζε V1 (15V) θαη κέζα απφ απηε ζα ξέεη ξεχκα ην νπνίν εληζρχεηαη απφ
θαηάιιειε δηάηαμε εκηαγψγηκσλ ζηνηρείσλ, ε νπνία δηαηεξεί ην ξεχκα πνπ
δηνρεηεχεηαη ζηελ κπαηαξία ζηαζεξφ, θαζφιε ηε δηάξθεηα ηεο θφξηηζεο. Ζ δηάηαμε
εκηαγψγηκσλ ζηνηρείσλ είλαη έλα δεπγάξη Darlington, κε pnp BJTs (bipolar junction
transistors) ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ αληίζηαζε ηνπ επηινγέα θαη κία δίνδν δέλεξ.
Τπάξρεη επίζεο θαη έλα θχθισκα ζηαζεξνπνίεζεο ηεο ηάζεο , ψζηε λα παξέρεηαη
απφ ηε δηάηαμε ζηαζεξφ ξεχκα ζηε κπαηαξία γηα ηελ θφξηηζή ηεο. Οηαλ ην
θχθισκα ηεο πεγήο είλαη ελεξγφ, αλάβεη ην θίηξηλν LED πνπ ππνδεηθλχεη φηη γίλεηαη
θφξηηζε.
2. Δπηινγή ηάζεο κπαηαξίαο: Έλαο δηαηξέηεο ηάζεο ζρεκαηίδεηαη κε ηε
ζχλδεζε κέζσ jumper, ηεο θαηάιιειεο αληίζηαζεο, ν νπνίνο κεηαθέξεη ηελ ηάζε
ηεο κπαηαξίαο ζε θαηάιιειν θχθισκα ηειεζηηθψλ εληζρπηψλ, ην νπνίν ειέγρεη αλ ε
ηάζε ηεο κπαηαξίαο είλαη ζε ηηκή πνπ απαηηείηαη απεπζείαο θφξηηζε ή αξρηθά
απνθφξηηζε.
23. 23
3. πγθξηηήο ηάζεο: Απνηειείηαη απφ κία νκάδα ηειεζηηθψλ εληζρπηψλ
νη νπνίνη ζπγθξίλνληαο ηελ ηάζε ηεο κπαηαξίαο κε κηα ηάζε αλαθνξάο πνπ
παξάγεηαη απφ ην θχθισκα, ζεκαηνδνηνχλ ηελ έλαξμε ηεο απνθφξηηζεο εθφζνλ ε
κπαηαξία δελ είλαη πιήξσο θνξηηζκέλε. Σαπηφρξνλα δίλνπλ εληνιή ζην ζχζηεκα
ρξνληζηή λα μεθηλήζεη ηελ κέηξεζε ηνπ ρξφλνπ θαη αλ ρξεηάδεηαη απνθφξηηζε,
γίλεηαη reset, ψζηε λα μεθηλήζεη απηφκαηα ε θφξηηζε κεηά ην ηέινο ηεο
απνθφξηηζεο. Ζ δηαδηθαζία ηεο εθνχζηαο πξν-απνθφξηηζεο ηεο κπαηαξίαο
επηκεθχλεη ηνλ ρξφλν δσήο ηεο θαζψο δελ επεξεάδεηαη ην θαηλφκελν <<κλήκεο>>
ηεο κπαηαξίαο.
4. ύζηεκα ρξνληζηή (γηα επηινγή ρξόλνπ θόξηηζεο) : Σν ζχζηεκα
ρξνληζηή είλαη έλα νινθιεξσκέλν θχθισκα (πχιεο, πνιππιέθηεο,
απνθσδηθνπνηεηήο θιπ) ην νπνίν ιακβάλεη εηζφδνπο γηα ηελ έλαξμε ηεο ιεηηνπξγίαο
κέηξεζεηο ηνπ ρξφλνπ, ηελ επαλεθθίλεζε ηεο κέηξεζεο ηνπ ρξφλνπ, ηε δηάξθεηα ηεο
θφξηηζεο (κε 2 ηξφπνπο πνπ ζα επεμεγεζνχλ ζην επφκελν θεθάιαην) θαη δίλεη κία
έμνδν ε νπνία ζεκαηνδνηεί ηε ιήμε ηεο θφξηηζεο φηαλ ν ρξφλνο πνπ έρνπκε ζέζεη
ιήμεη. Με απηφλ ηνλ ηξφπν, φπσο πεξηγξάθεθε θαη πξνεγνπκέλσο, απνθεχγεηαη ε
ππεξθφξηηζε ηεο κπαηαξίαο. Ζ επηινγή ηνπ ρξφλνπ θφξηηζεο γίλεηαη
βξαρπθπθιψλνληαο ηνπο θαηάιιεινπο αθξνδέθηεο πνπ ππνδεηθλχνληαη ζηελ
πιαθέηα.
5. ύζηεκα απόζβεζεο: Σν ζχζηεκα απηφ απνηειείηαη απφ ηα
θπθιψκαηα δχν transistors BJTs (έλα pnp θαη έλα npn) .Σν ξεχκα ηεο κπαηαξίαο
θαηεπζχλεηαη πάλσ ζε κία αληίζηαζε 10W θαη θαηαλαιψλεηαη, παξάγσληαο
ζεξκφηεηα, θαη απνθνξηίδνληαο ηελ κπαηαξία.
25. 25
Κεθάιαην 2
Σερληθή Πεξηγξαθή πζηήκαηνο
ην πξνεγνχκελν Κεθάιαην, αλαπηχρζεθε γεληθά ε αξρή ιεηηνπξγίαο ηεο
θφξηηζεο ησλ κπαηαξηψλ, παξνπζηάζηεθαλ δηάθνξνη ηχπνη θνξηηζηψλ θαη
αλαιχζεθαλ νη βαζηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ θπθιψκαηνο θφξηηζεο. Σν θχθισκα πνπ
πινπνηεί ην ζχζηεκα ζα εμεηαζζεί ηερληθά ζην παξφλ Κεθάιαην θαη ζα πεξηξαθνχλ
φια ηα επηκέξνπο ζηνηρεία πνπ ην απνηεινχλ θαζψο θαη ε ζπλνιηθή ιεηηνπξγία.
2.1 Ζιεθηξνληθό ρέδην
Σν ειεθηξνληθφ ζρέδην ηνπ θπθιψκαηνο δίλεηαη ζηελ Δηθφλα 9. Γηα λα
ζπλδέζνπκε ηελ ζεσξεηηθή παξνπζίαζε ηνπ πξνεγνχκελνπ Κεθαιαίνπ κε ηελ
ηερληθή πεξηγξαθή ησλ εμαξηεκάησλ, πνπ αθνινπζεί ζε απηφ ην Κεθάιαην,
παξαζέηνπκε ηε ιίζηα ησλ εμαξηεκάησλ θαη ηελ ιεηηνπξγία πνπ επηηειεί ην θάζε
έλα απφ απηά πεξηιεπηηθά.
CD4536: Σν νινθιεξσκέλν θχθισκα απηφ απνηειεί ην ρξνληζηή
(timer) ηνπ θπθιψκαηνο. Δίλαη έλαο πξνγξακκαηηζκέλνο απαξηζκεηήο. Όηαλ ν
απαξηζκεηήο νινθιεξψζεη ηηο κεηξήζεηο ηνπ, δίλεη θαηάιιειν ζήκα ζηελ έμνδν ηνπ
νινθιεξσκέλνπ γηα λα ζηακαηήζεη ε θφξηηζε, δειαδή λα θηάζεη ζε απνθνπή ην
θχθισκα ηεο πεγήο ξεχκαηνο. Παηψληαο ηνλ δηαθφπηε SW1 (push-button)
ελεξγνπνηείηαη ε ιεηηνπξγία ηνπ ρξνληζηή (set - θφξησζε πξνεπηιεγκέλνπ ρξφλνπ)
θαη εθφζνλ απαηηεζεί πξν-απνθφξηηζε (θάηη πνπ απνθαζίδεη ην ζχζηεκα ζπγθξηηή
ηάζεο LM324) γίλεηαη reset γηα λα μεθηλήζεη λα κεηξάεη ν ρξφλνο θφξηηζεο δειαδή
κεηά απφ ηε ιήμε ηεο απνθφξηηζεο. ηελ ζπλέρεηα πεξηγξάθεηαη ιεπηνκεξψο.
LM324: Σν νινθιεξσκέλν απηφ είλαη ν ζπγθξηηήο ή ειεγθηήο ηάζεο
κέζσ ηνπ επηινγέα αληηζηάζεσλ ηάζεο-ζηφρνο θφξηηζεο θαη δέρεηαη σο είζνδν ηελ
ηάζεο ηεο κπαηαξίαο ηελ νπνία ζπγθξίλεη κε ηελ ηάζε αλαθνξάο V1 θαζνξίδνληαο
αλ πξέπεη λα γίλεη θφξηηζε θαηεπζείαλ ε απνθφξηηζε πξψηα. Ζ ιεηηνπξγία ηνπ
26. 26
ελεξγνπνηείηαη παηψληαο ηνλ δηαθφπηε SW1. ε πεξίπησζε πνπ απαηηεζεί
απνθφξηηζε ε έμνδνο ηνπ LM324 πξνθαιεί ηνλ θνξεζκφ ηνπ BD237, κέζσ ηνπ
BC557B, ην νπνίν ιεηηνπξγεί σο βξαρπθχθισκα θαη θαηεπζχλεη ην ξεχκα ηεο
κπαηαξίαο ζηελ αληίζηαζε R38. ηελ ζπλέρεηα πεξηγξάθεηαη ιεπηνκεξψο φπσο
επίζεο θαη ηα ζπλεξγαδφκελα θπθιψκαηα.
BD676: Σν BD676 είλαη έλα δεπγάξη Darlington ην νπνίν ιεηηνπξγεί
ζαλ εληζρπηήο ξεχκαηνο. ε ζπλδπαζκφ κε ηελ δίνδν δέλεξ ZD1 θαη ηηο
αληηζηάζεηο R1-R13 δηακνξθψλεη κία πεγή ξέπκαηνο, ε νπνία ζηφρν έρεη λα
ηξνθνδνηήζεη ηελ κπαηαξία κε ξεχκα θφξηηζεο θαζ' φιε ηελ πξνθαζνξηζκέλε
δηάξθεηα (γη απηφ ηνλ ιφγν ε βάζε ηνπ BD676 ζπλδέεηαη ζηελ έμνδν ηνπ CD4536).
Σν θχθισκα ηνπ LM385-2.5 ξπζκίδεη ηελ ηάζε κε ηέηνην ηξφπν ψζηε λα παξακέλεη
ζηαζεξή ε ηάζε ηεο βάζεο ηνπ BD676, κε ζηφρν ηελ δηακφξθσζε κίαο πεγήο
ζηαζεξνχ ξεχκαηνο γηα ηελ θνξηηζε ησλ κπαηαξηψλ.
Γίνδνη: Ζ δίνδνο είλαη έλα εκηαγψγηκν ζηνηρείν πνπ ιεηηνπξγεί σο
ειεθηξνληθφο δηαθφπηεο. Όηαλ είλαη νξζά πνισκέλε, άγεη θαη δηαξξέεηαη απφ ξεχκα
ελψ φηαλ είλαη αλάζηξνθα πνισκέλε δελ άγεη θαη δελ θπθινθνξεί ξεχκα. Σν
θχθισκα ρξεζηκνπνηεί 5 δηφδνπο (D1,D2,D3,D4,D5 ).
LEDs: Ζ Γίνδνο Δθπνκπήο Φσηφο, (LED, Light Emitting Diode),
είλαη κηα εηδηθνχ ηχπνπ δίνδνο πνπ εθπέκπεη θσηεηλή αθηηλνβνιία ζηελνχ θάζκαηνο
φηαλ ηεο παξέρεηαη κία ειεθηξηθή ηάζε ππφ νξζή πφισζε. Σα LEDS 1 θαη 2
''αλάβνπλ'' φηαλ αληρλεχζνπλ ηελ ιεηηνπξγία ηεο απνθφξηηζεο θαη ηεο θφξηηζεο
αληίζηνηρα.
Γίνδνη δέλεξ: Ζ Γίνδνο Εέλεξ (Zener) είλαη κηα εηδηθνχ ηχπνπ δίνδνο
πνπ κπνξεί λα ιεηηνπξγεί ππφ αλάζηξνθε πφισζε ζηελ πεξηνρή θαηάξξεπζεο,
δειαδή ζηελ πεξηνρή ηάζεο ζηελ νπνία νη ινηπέο δίνδνη θηλδπλεχνπλ λα
θαηαζηξαθνχλ. Δίλαη ην βαζηθφηεξν εμάξηεκα ησλ ζηαζεξνπνηεηψλ ηάζεο πνπ
θξαηνχλ ηελ ηάζε ζην θνξηίν ηνπ θπθιψκαηνο ζηαζεξή. Σν θχθισκα ρξεζηκνπνηεί
2 δηφδνπο zener ( ZD1,ZD2).
27. 27
Ζιεθηξνιπηηθνί Ππθλσηέο: Οη ειεθηξνιπηηθνί ππθλσηέο αινπκηλίνπ
απνηεινχληαη απφ ηπιηγκέλεο ελαιιάμ κεηαιιηθέο ισξίδεο, κηα απφ αινπκίλην γηα
ηελ άλνδν θαη κηα απφ ραιθφ γηα ηελ θάζνδν. Οη ισξίδεο είλαη δηάζπαξηεο κ' έλαλ
πνξψδε ηζηφ, πνχ εκβαπηίδεηαη ζ' έλαλ ειεθηξνιχηε θαη πεξηηπιίζζνληαη ζ' έλα
θπιηλδξηθφ πελίν. Βξίζθνπλ εθαξκνγέο ζε θίιηξα εηζφδνπ. Σν θχθισκα
ρξεζηκνπνηεί 3 ειεθηξνιπηηθνχο ππθλσηέο (C3,C4,C5)
Κεξακηθνί ππθλσηέο: ηνπο θεξακηθνχο ππθλσηέο ην δηειεθηξηθφ
είλαη θεξακηθφ πιηθφ, φπσο κίγκαηα ππξηηηνχρνπλ καγλεζίνπ, αινπκίλαο, νμεηδίνπ
ηνπ δηξθνλίνπ, θηι. ε απηά ηα πιηθά γίλεηαη πξφζκημε κε ηηηάλην, βάξην ή αζβέζηην.
Οη θεξακηθνί ππθλσηέο ρξεζηκνπνηνχληαη ζε θπθιψκαηα πςειψλ ζπρλνηήησλ θαη νη
νλνκαζηηθέο ηνπο ρσξεηηθφηεηεο θπκαίλνληαη απφ 0,1pF έσο 12κF πεξίπνπ.
Καηαζθεπάδνληαη γηα λα ιεηηνπξγνχλ ζε πνιχ πςειέο ηάζεηο ιεηηνπξγίαο πνπ
θηάλνπλ ηελ πεξηνρή ησλ KV. Σν θχθισκα ρξεζηκνπνηεί 2 θεξακηθνχο ππθλσηέο
(C1,C2).
Ωκηθέο αληηζηάζεηο: Υξεζηκνπνηνχληαη ζε πνιιά ζεκεία ηνπ
θπθιψκαηνο. Οη αληηζηάζεηο R1-R13 ιεηηνπξγνχλ σο επηινγείο γηα ηνλ θαζνξηζκφ
ηνπ ξεχκαηνο θφξηηζεο. Οη αληηζηάζεηο R17-R24 ζπκκεηέρνπλ ζε έλαλ δηαηξέηε
ηάζεο θαη δηακνξθψλνπλ ηελ ηάζε πνπ ζα νδεγείηαη ζην LM324 πνπ
αληηπξνζσπεχεη ηελ ηάζε-ζηφρν θφξηηζεο ηεο κπαηαξίαο. Ζ αληίζηαζε R38
απνηειεί ην ζηνηρείν απφζβεζεο ηεο θφξηηζεο θαη εθφζνλ ελεξγνπνηεζεί ην BD237
θαηαλαιψλεη ηελ ελέξγεηα ηεο κπαηαξίαο πξηλ ηελ πιήξε θφξηηζε. Οη ινηπέο
αληηζηάζεηο ζπκκεηέρνπλ ζε θπθιψκαηα δηπνιηθψλ ηξαλδίζηνξ. Σν θχθισκα
ρξεζηκνπνηεί 36 σκηθέο αληηζηάζεηο (R1-R36).
29. 29
2.2 Πξνγξακκαηηδόκελν ρξνλόκεηξν CD4536
Σν CD4536 (Δηθφλα 9) είλαη έλαο πξνγξακκαηηδφκελνο ρξνληζηήο πνπ
πεξηιακβάλεη 24 flip-flop. Ζ ζπζθεπή κπνξεί λα κεηξήζεη απφ ην 1 σο ην 224
θαη ηα
πξψηα 8 flip-flop κπνξνχλ λα παξαθακθζνχλ ( bypass) γηα λα επηηξέςνπλ κία έμνδν
ε νπνία επηιέγεηαη απφ έλαλ 4-bit θψδηθα γηα θάζε έλα απφ ηα ππφινηπα 16 flip-flop.
Σν Chip δέρεηαη εηζφδνπο απφ εμσηεξηθφ ξνιφη ή ηαιαλησηή RC ν νπνίνο
θαηαζθεπάδεηαη ρξεζηκνπνηψληαο ζηνηρεία πνπ βξίζθνληαη κέζα ζην chip. Ζ
είζνδνο ΗΝ1 (pin 3) εμππεξεηεί γηα ηε ζχλδεζε εμσηεξηθνχ ξνινγηνχ ή ηε ζχλδεζε
ηνπ εζσηεξηθνχ ηαιαλησηή. Σα pins 4 θαη 5 (out1 θαη out2) ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηε
ζχλδεζε ησλ ζηνηρείσλ RC πνπ ζα πινπνηήζνπλ ηνλ ηαιαλησηή.
Δηθόλα 9. Λεηηνπξγηθό δηάγξακκα CD4536
Σν pin 6 είλαη ε είζνδνο γηα ηελ παξάθακςε ησλ 8 πξψησλ flip-flop (8-
bypass) . Λνγηθφ 1 ζην pin 6 (jumper J1) ζεκαίλεη φηη γίλεηαη παξάθακςε ησλ 8
30. 30
πξψησλ flip-flop θαη ην flip-flop 9 γίλεηαη ην πξψην flip-flop ηνπ κεηξεηή. Ζ
επηινγή ελφο απφ ηα 16 ελαπνκείλαληα flip-flop γίλεηαη κε ηηο εηζφδνπο ABCD (pins
9-12) ηνπ απνθσδηθνπνηεηή. Ζ είζνδνο ΜΟΝΟ ΗΝ (pin 15) είλαη ε είζνδνο
ρξνληζκνχ ηνπ κνλνζηαζή ηαιαλησηή.
ην θχθισκά καο ε είζνδνο απηή είλαη γεησκέλε κε αληίζηαζε 10kΧ πνπ
ζεκαίλεη φηη ην θχθισκα εζσηεξηθνχ ηαιαλησηή (one-shot) έρεη απελεξγνπνηεζεί
θαη ε έμνδνο ηνπ decoder είλαη άκεζα ζπλδεδεκέλε κε ηελ έμνδν DECODE OUT
(pin 13). ην θχθισκά καο, ν ρξφλνο πνπ δηαξθεί ε θφξηηζε ξπζκίδεηαη απφ ην
jumper J2 πνπ είλαη ζπλδεδεκέλν ζην pin 11.
Τπάξρεη θαη άιινο ηξφπνο λα γίλεη ζεηάξηζκα ηνπ ρξφλνπ ηεο θφξηηζεο. Σν
νινθιεξσκέλν έρεη έλαλ εζσηεξηθφ ηαιαλησηή ε ζπρλφηεηα ηνπ νπνίνπ θαζνξίδεηαη
απφ ηνλ ππθλσηή C1, ηελ ξπζκηδφκελε αληίζηαζε RV1 θαη ηελ αληίζηαζε R14 πνπ
ζπλδένληαη ζηα pins 4 θαη 5. Οη παικνί πνπ παξάγνληαη απφ ηνλ ηαιαλησηή
νδεγνχληαη ζηνλ απαξηζκεηή. Όηαλ θηάζεη ζην κέγηζην ν απαξηζκεηήο, ην νπνίν
κέγηζην θαζνξίδεηαη απφ ηα pins 9-12, ε έμνδνο DECODE OUT (pin 13) απφ
ινγηθφ 0 πάεη ζε ινγηθφ 1. ην ινγηθφ 0 αλάβεη ην θίηξηλν LED (LED2) ελψ ζην
ινγηθφ 1 ζβήλεη. Γίλεηαη θαλείο ινηπφλ λα επηιέμεηο δχν ηηκέο ρξφλνπ, αλάκεζα ζηα
52 ιεπηά θαη ζηηο 14 ψξεο (jumper J2).
Σν Chip έρεη SET (pin 1) θαη RESET (pin 2) εηζφδνπο γηα αξρηθνπνίεζε
θαηαζηάζεσλ. Δπίζεο ην Chip είλαη εθνδηαζκέλν θαη κε εηζφδνπο εκπνδηζκνχ
ιεηηνπξγίαο ξνινγηνχ θαη ηαιαλησηή.
32. 32
Δηθόλα 21. Μέγηζηεο Σηκέο ειεθηξηθώλ ραξαθηεξηζηηθώλ CD4536
Αθνινχζσο παξνπζηάδνληαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ Chip.
Υαξαθηεξηζηηθά.
o 24 flip-flop βαζκίδεο —κεηξάεη απφ ην 20
έσο ην 224
o Οη ηειεπηαίεο 16 βαζκίδεο επηιέγνληαη κέζσ θψδηθα επηινγήο
BCD (pin 9, pin 10, pin 11, pin 12)
o Δίζνδνο παξάθακςεο (bypass-pin 6) πνπ επηηξέπεη ηελ παξάθακςε
ησλ πξψησλ 8 βαζκίδσλ.
o Δλζσκαησκέλνο ηαιαλησηήο ιεηηνπξγίαο κέζα ζην chip.
o Δίζνδνο εκπνδηζηή ξνινγηνχ (pin 7).
o Σππηθφ Fcl = 3 MHz ζε VDD = 10 V
o Λεηηνπξγία Test Mode πνπ επηηξέπεη γξήγνξν έιεγρν αθνινπζίαο
θαηάζηαζεο (Pin 6, pin 1, pin 2 ).
o Δίζνδνη SET θαη RESET (pin 1, pin 2 ).
o Ηθαλφηεηα νδήγεζεο δχν ρακειήο ηζρχνο θνξηίσλ θχθισκα TTL ,
ελφο ρακειήο ηζρχνο θνξηίν θχθισκα Schottky , ή δχν θνξηία
θχθισκα HTL.
o ηάληαξ, ζπκκεηξηθά ραξαθηεξηζηηθά εμφδνπ.
o Παξακεηξηθή ιεηηνπξγία 5V, 10V, 15V.
35. 35
2.3 πγθξηηήο ηάζεο LM 324
Σν νινθιεξσκέλν θχθισκα LM324 πεξηιακβάλεη 4 αλεμάξηεηνπο, πςεινχ
θέξδνπο ηειεζηηθνχο εληζρπηέο κε εζσηεξηθή αληηζηάζκηζε ζπρλφηεηαο.
Λεηηνπξγνχλ ζε έλα επξχ πεδίν ηάζεο, απφ +3V έσο +30V θαη κε δηπιέο
ηξνθνδνζίεο απφ +1.5V έσο +15V. Δίλαη δπλαηφο ν δηαρσξηζκφο ηεο ηάζεο
ηξνθνδνζίαο θαη ην ξεχκα ηξνθνδνζίαο ρακειήο ηζρχνο είλαη αλεμάξηεην ηνπ
πιάηνπο ηεο ηάζεο ηξνθνδνζίαο.
Έρεη επξχ θέξδνο δψλεο ιεηηνπξγίαο ζηα 1,3 MHz θαη πςειφ θέξδνο ηάζεο
DC ζηα 100 db.Δπίζεο απαηηεί πνιχ ρακειφ ξεχκα ηξνθνδνζίαο αλα εληζρπηή ίζν
πξνο 375κΑ θαη ρακειφ ξεχκα πφισζεο ίζν πξνο 20 nA. Ζ ηάζε offset εηζφδνπ έρεη
κέγηζηε ηηκή ηα 5mV θαη ξεχκα offset εηζφδνπ ίζν πξνο 2nA.
Δηθόλα 14. Από πάλσ όςε ηνπ Chip θαη ζήκαηα ησλ επαθώλ.
37. 37
Δηθόλα 17. Ζιεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ LM324 (κέξνο 1ν)
Δηθόλα 18. Ζιεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ LM324 (κέξνο 2ν)
38. 38
2.4 Κύθισκα Darlington BD676
Σν θχθισκα απηφ είλαη κία δηάηαμε Darlington 4A κε δχν ηξαλδίζηνξ
ππξηηίνπ κέζεο ηζρχνο pnp, φπσο θαίλεηαη ζηελ Δηθφλα 19. Υξεζηκέπεη ζε πνιιέο
εθαξκνγέο σο δηάηαμε εμφδνπ ζε εθαξκνγέο εληζρπηψλ. Έρεη πςειφ θέξδνο
ξεχκαηνο DC θαη κνλνιηζηθή θαηαζθεπή.
Δηθόλα 19. Κπθισκαηηθό δηάγξακκα BD676
39. 39
Ζ ηάζε κεηαμχ ζπιιέθηε θαη εθπνκνχ θαη ζπιιέθηε θαη βάζεο κπνξεί λα
πάξεη κέγηζηε ηηκή 45V, ελψ ε ηάζε κεηαμχ εθπνκπνχ θαη βάζεο 5V. To ξεχκα
ζπιιέθηε θηάλεη ηα 4A θαη ην ξεχκα ηεο βάζεο ηα 0,1A. Οη απψιεηεο ηζρχνο έρνπλ
κέγηζηε ηηκή ηα 40W ην εχξνο ησλ ζεξκνθξαζηψλ ιεηηνπξγίαο είλαη κεηαμχ -55 θαη
150 βαζκνχο Κειζίνπ. Σα ειεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ζε κέγηζηεο ηηκέο δίλνληαη
ζηνλ πίλαθα ηεο Δηθφλαο 20.
Δηθόλα 20. Μέγηζηεο ηηκέο ειεθηξηθώλ ραξαθηεξηζηηθώλ BD676
40. 40
ηελ ειεθηξνληθή, ην ηξαλδίζηνξ Darlington (πνπ ζπρλά απνθαιείηαη έλα
δεχγνο Darlington) είλαη κία νινθιεξσκέλε δνκή πνπ απνηειείηαη απφ δχν
ηξαλδίζηνξ (είηε ελζσκαησκέλα είηε μερσξηζηέο δηαηάμεηο) πνπ ζπλδένληαη κε
ηέηνην ηξφπν ψζηε ην ξεχκα πνπ εληζρχεηαη απφ ην πξψην ηξαλδίζηνξ εληζρχεηαη
πεξαηηέξσ κε ην δεχηεξν. Έλα ζεκαληηθφ πιενλέθηεκα ηεο ελζσκάησζεο είλαη, φηη
έρνπλ ίδηεο ζεξκνθξαζηαθέο κεηαβνιέο θαη ίδηεο παξακέηξνπο.
Απηή ε δηάηαμε δίλεη κεγάιν θέξδνο ξεχκαηνο ζε ζρέζε κε θάζε
κεκνλνκέλν ηξαλδίζηνξ θαη, ζηελ πεξίπησζε ησλ νινθιεξσκέλσλ ζπζθεπψλ,
κπνξεί λα πάξεη ιηγφηεξν ρψξν απφ δχν επηκέξνπο ηξαλδίζηνξ επεηδή
ρξεζηκνπνηείηαη θνηλφο ζπιιέθηεο. Ζ δηακφξθσζε Darlington εθεπξέζεθε απφ ηελ
Bell Laboratories θαη ηνλ κεραληθφ Sidney Darlington ην 1953.
Σα βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ είλαη :
πνιχ κεγάιε απνιαβή ξεχκαηνο.
απνιαβή ηάζεο κηθξφηεξε ηεο κνλάδαο.
πνιχ πςειή ζχλζεηε αληίζηαζε εηζφδνπ (ρσξίο λα ιάβνπκε ππφςε καο ηηο
αληηζηάζεηο πφισζεο ηεο βάζεο ηνπ Q1).
πνιχ ρακειή ζχλζεηε αληίζηαζε εμφδνπ.
ζπκθαζηθά ζήκαηα εηζφδνπ θαη εμφδνπ.
41. 41
2.5 Κύθισκα LM385-2.5
Σν θχθισκα LM385-2.5 (δίνδνο δέλεξ) είλαη έλα θχθισκα ζηαζεξνπνίεζεο
ηάζεο κηθξήο ηζρχνο, ιεηηνπξγεί κε ξεχκαηα 20κΑ – 20mA, έρεη αλνρή ηάζεο 1.5-
3% θαη εκπέδεζε αλαθνξάο 1Χ ζηνπο 25C. Ζ θαηαλάισζε ηζρχνο ηνπ είλαη πνιχ
κηθξή θαη παξνπζηάδεη θαιή ζηαζεξφηεηα ζηηο κεηαβνιέο ηεο ζεξκνθξαζίαο. Οη
ζπζθεπέο απηέο έρνπλ ρακειφ ζφξπβν θαη καθξνπξφζεζκε ζηαζεξφηεηα.
Δηθόλα 21. ρεκαηηθό δηάγξακκα LM385-2.5
42. 42
Δηθόλα 22.Μέγηζηεο ηηκέο ειεθηξηθώλ ραξαθηεξηζηηθώλ LM385-2.5
Ο ζρεδηαζκφο θαζηζηά απηέο ηηο ζπζθεπέο εμαηξεηηθά αλεθηηθέο ζε
ρσξεηηθφ θνξηίν θαη, σο εθ ηνχηνπ, πην εχθνιεο ζηε ρξήζε, ζηηο πεξηζζφηεξεο
εθαξκνγέο. Ζ επξεία δπλακηθή πεξηνρή ζεξκνθξαζίαο ιεηηνπξγίαο κπνξεί λα
εμππεξεηήζεη κεηαβαιιφκελεο παξνρέο ξεχκαηνο κε εμαηξεηηθή ξπζκηζηηθή
ηθαλφηεηα.
Ζ εμαηξεηηθά ρακειή θαηαλάισζε ελέξγεηαο απηήο ηεο ζεηξάο ηελ θαζηζηά
ρξήζηκε γηα θπθιψκαηα κηθξήο ηζρχνο. Απηέο νη ζπζθεπέο κπνξνχλ λα
ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε θνξεηνχο κεηξεηέο, ξπζκηζηέο, ή γεληθήο ρξήζεο αλαινγηθά
θπθιψκαηα. Σν επξχ θάζκα ξεχκαηνο ιεηηνπξγίαο ηνπο, ηνπο επηηξέπεη λα
αληηθαηαζηήζνπλ παιαηφηεξεο αλαθνξέο κε θπθιψκαηα απζηεξφηεξεο αλνρήο.
43. 43
2.6.1 Κύθισκα πόισζεο κε ην BC557B
Σν BC557B είλαη έλα pnp ηξαλδίζηνξ κε ραξαθηεξηζηηθά ηελ ρακειή
θαηαλάισζε ξεχκαηνο (max 100 mA ) θαη ρακειή ηάζε ( max 65V ). Βξίζθεη
εθαξκνγέο ζε θπθιψκαηα ελίζρπζεο θαη κεηαγσγήο.
ηελ Δηθφλα 23 παξνπζηάδεηαη ε εμσηεξηθή φςε θαη ην εζσηεξηθφ
δηάγξακκα ηνπ BC557B.
Δηθόλα 23. H εμσηεξηθή όςε θαη ην εζσηεξηθό δηάγξακκα ηνπ BC557B.
44. 44
ηελ Δηθφλα 24 παξνπζηάδνληαη νη κέγηζηεο ηηκέο ησλ ειεθηξηθψλ
ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ BC557B.
Δηθόλα 24. Μέγηζηεο ηηκέο ειεθηξηθώλ ραξαθηεξηζηηθώλ ηνπ BC557B
ηελ Δηθφλα 25 παξνπζηάδνληαη ηα ειεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ
BC557B.
Δηθόλα 25. Ζιεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ BC557B
45. 45
Δθφζνλ ινηπφλ ηεζεί ζηελ ελεξγφ πεξηνρή ην BC557B, δίλεη ην θαηάιιειν
ζήκα ζην θχθισκα ηνπ BD237 ψζηε λα θηάζεη ζε θνξεζκφ, δειαδή λα
ιεηηνπξγήζεη ζαλ θιεηζηφο δηαθφπηεο ε βξαρπθχθισκα. Με απηφλ ηνλ ηξφπν ην
ξεχκα ηεο κπαηαξίαο θαηεπζχλεηαη πάλσ ζηελ αληίζηαζε R38 10W θαη ε κπαηαξία
απνθνξηίδεηαη. Πξνυπφζεζε πξνθεηκέλνπ λα αθνινπζεζεί ε παξαπάλσ δηαδηθαζία
είλαη ν ειεγθηήο LM324 λα ειέγμεη ηελ κπαηαξία θαη λα απνθαζίζεη φηη ρξεηάδεηαη
απνθφξηηζε.
2.6.2 Κύθισκα πόισζεο κε ην BD237
Σν BD237 είλαη έλα npn δηπνιηθφ ηξαλδίζηνξ πνπ βξίζθεη εθαξκνγή ζε
γξακκηθά θπθιψκαηα κεζαίαο ηζρχνο θαη θπθιψκαηα κεηαγσγήο.
ηελ Δηθφλα 26 παξνπζηάδεηαη ε εμσηεξηθή φςε θαη ην εζσηεξηθφ
δηάγξακκα ηνπ BD237
Δηθόλα 26. H εμσηεξηθή όςε θαη ην εζσηεξηθό δηάγξακκα ηνπ BC557B.
46. 46
ηελ Δηθφλα 27 παξνπζηάδνληαη νη κέγηζηεο ηηκέο ησλ ειεθηξηθψλ
ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ BD237.
Δηθόλα 27. Μέγηζηεο ηηκέο ειεθηξηθώλ ραξαθηεξηζηηθώλ ηνπ BD237
ηελ Δηθφλα 28 παξνπζηάδνληαη ηα ειεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ
BD237.
Δηθόλα 28. Ζιεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ BD237
47. 47
2.7 Αλαιπηηθή πεξηγξαθή ινηπώλ εμαξηεκάησλ πιαθέηαο
ηελ πιαθέηα απηή ρξεζηκνπνηήζεθαλ θαη άιια εμαξηήκαηα ηα νπνία
παξνπζηάδνληαη εθηελψο παξαθάησ.
2.7.1 Ππθλσηέο
Ππθλσηήο νλνκάδεηαη ε δηάηαμε εθείλε πνπ απνηειείηαη απφ δχν αγψγηκεο
πιάθεο νη νπνίεο ρσξίδνληαη κεηαμχ ηνπο απφ θάπνην κνλσηηθφ πιηθφ. Οη αγψγηκεο
πιάθεο νλνκάδνληαη νπιηζκνί θαη ην κνλσηηθφ πιηθφ νλνκάδεηαη δηειεθηξηθφ. Ο
ππθλσηήο έρεη ηελ ηδηφηεηα λα ζπγθξαηεί ζηνπο νπιηζκνχο ηνπ ειεθηξηθφ θνξηίν,
φηαλ εθαξκνζηεί κηα ηάζε ζηα άθξα ηνπ. Ζ πνζφηεηα ηνπ θνξηίνπ πνπ κπνξεί λα
ζπγθξαηήζεη ν ππθλσηήο εμαξηάηαη απφ ηελ επηθάλεηα ησλ νπιηζκψλ ηνπ θαη ηελ
απφζηαζε κεηαμχ ησλ νπιηζκψλ. φζν κεγαιχηεξε είλαη ε επηθάλεηα ησλ νπιηζκψλ
θαη φζν κηθξφηεξε ε απφζηαζε ησλ νπιηζκψλ κεηαμχ ηνπο, ηφζν κεγαιχηεξν θνξηίν
κπνξεί λα ζπγθξαηήζεη. Σν είδνο ηνπ δηειεθηξηθνχ πιηθνχ παίδεη πνιχ κεγάιν ξφιν
ζηελ ζπγθξάηεζε ηνπ θνξηίνπ πνπ εθθξάδεηαη κε ηνλ φξν ρσξεηηθόηεηα. Άξα
ινηπφλ ε ηθαλφηεηα ελφο ππθλσηή λα απνζεθεχεη ελέξγεηα νλνκάδεηαη
ρσξεηηθόηεηα.
Ζ ρσξεηηθφηεηα ελφο ππθλσηή ζπκβνιίδεηαη κε ην γξάκκα C θαη κνλάδα
κέηξεζήο ηεο είλαη ην Farad. Δπεηδή ην Farad (F), είλαη κεγάιε ρσξεηηθφηεηα ζηνπο
ππθλσηέο ρξεζηκνπνηνχληαη ππνδηαηξέζεηο ηνπ Farad φπσο βιέπνπκε παξαθάησ:
1F=1000mF, 1mF=1000κF, 1κF=1000nF, 1nF=1000pF.
Γηα λα είλαη πνην εχθνια θαηαλνεηέο νη κνλάδεο θαληαζηείηε κηα ζθάια, κε
θνξπθή ηελ κέγηζηε κνλάδα ρσξεηηθφηεηαο θαη ηειεπηαία ηελ κηθξφηεξε, φπσο
βιέπνπκε θαηά ζεηξά παξαθάησ:
F>mF>κF>nF>pF.
Κάζε ζθάια πνπ θαηεβαίλνπκε πξνο ηα θάησ πνιιαπιαζηάδνπκε Υ1000, ελψ
φηαλ αλεβαίλνπκε απφ θάησ πξνο ηα πάλσ δηαηξνχκε :1000. Έηζη γηα παξάδεηγκα
έλαο ππθλσηήο πνπ είλαη 470nF είλαη ίζνο κε 0,47κF, ή έλαο ππθλσηήο πνπ είλαη
48. 48
2,2nF είλαη ίζνο κε 2200pF. Τπάξρνπλ δηαθνξεηηθά είδε ππθλσηψλ φπσο είλαη νη
γεληθήο ρξήζεο, νη ειεθηξνιπηηθνί θαη νη κεηαβιεηνί.
Οη ππθλσηέο γεληθήο ρξήζεο δηαθξίλνληαη ζε δηάθνξνπο ηχπνπο αλάινγα κε
ην δηειεθηξηθφ ηνπο πνπ κπνξεί λα είλαη ραξηί, κίθα, πιαζηηθφ ή θεξακηθφ.
.
Δηθόλα 29. Γηάθνξα είδε θεξακηθώλ ππθλσηώλ.
Οη ειεθηξνιπηηθνί ππθλσηέο επίζεο ρσξίδνληαη ζε δχν κεγάιεο θαηεγνξίεο
πάιη σο πξνο ην δηειεθηξηθφ θαη κπνξεί λα είλαη αινπκηλίνπ ή ηαληαιίνπ. ηελ εηθφλα
30 κπνξνχκε λα δνχκε θάπνηνπο απφ απηνχο.
49. 49
Δηθόλα 30. Γηαθνξεηηθά είδε ειεθηξνιπηηθώλ ππθλσηώλ.
Σέινο αλ ζέινπκε λα έρνπκε κεηαβαιιφκελε ρσξεηηθφηεηα ρξεζηκνπνηνχκε
ηνπο ππθλσηέο πνπ δίλνπλ δηάθνξεο ηηκέο ρσξεηηθφηεηαο θαη νλνκάδνληαη κεηαβιεηνί
ή ξπζκηδφκελνη.
ην θχθισκά καο ινηπφλ ρξεζηκνπνηνχκε ειεθηξνιπηηθνχο ππθλσηέο θαη
θεξακηθνχο.
2.7.2 Αληηζηάζεηο
Αληίζηαζε ελφο πιηθνχ ελλννχκε ηελ δπζθνιία πνπ παξνπζηάδεη ην πιηθφ
απηφ ζηελ θίλεζε ηνπ ξεχκαηνο. Κάζε θαηαζθεχαζκα πνπ παξνπζηάδεη ηελ ηδηφηεηα
απηή νλνκάδεηαη αληηζηάηεο.
Ζ αληίζηαζε ελφο πιηθνχ θαζνξίδεηαη θαη εμαξηάηαη απφ ην είδνο ηνπ πιηθνχ,
απφ ηελ γεσκεηξηθή ηνπ κνξθή θαη απφ ηελ θχζε ηνπ δειαδή απφ ην πφζν θαζαξφ ή
πφζεο μέλεο πξνζκείμεηο έρεη.
Ζ ζρέζε πνπ ζπλδέεη ην είδνο ηνπ πιηθνχ κε ηελ αληίζηαζε θαη ηελ κνξθή ηνπ
θαζνξίδεηαη απφ ηε ζρέζε R=ξ
1
𝑠
ohm ελψ ε κεηαβνιή ηεο ηηκήο ηεο αληίζηαζεο απφ
ηελ ζεξκνθξαζία απφ ηε ζρέζε Rt=Ro(1+αΓt) ohm.
50. 50
Σελ αληίζηαζε φπσο είδακε ηε κεηξάκε ζε Ohms. Όζν πεξηζζφηεξα ηα Ohms,
ηφζν κεγαιχηεξε αληίζηαζε. Όπσο κπαίλεη ην ξεχκα κέζα ζηελ αληίζηαζε,
ζπλαληάεη ζηελ πνξεία ηνπ θάπνηα δηαθνξεηηθά πιηθά κε δηαθνξεηηθή θπζηθή
αληίζηαζε θαη, έηζη ελ κέξεη, κπινθάξεηαη! Με απνηέιεζκα ελψ κπαίλεη πρ ηάζε 12
volts, λα βγαίλνπλ απφ ηελ αληίζηαζή καο πρ 4 volts.
Οη αληηζηάζεηο ρξεζηκνπνηνχληαη γεληθά γηα ηνλ πεξηνξηζκφ ηεο ξνήο ηνπ
ξεχκαηνο ζ’ έλα θχθισκα ή γηα λα επηηχρνπλ κηα επηζπκεηή ηηκή ηάζεο ζηα άθξα
ηνπο, κηα θαη ηζρχεη ν λφκνο ηνπ Ohm θαηά ηνλ νπνίν ε ηάζε ζηα φξηα κηαο
αληίζηαζεο είλαη αλάινγε ηνπ δηεξρφκελνπ ξεχκαηνο θαη ηεο ηηκήο ηεο αληίζηαζεο
(V=IR).
Σα ραξαθηεξηζηηθά ηεο αληίζηαζεο ηα δηαβάδνπκε αλάινγα κε ηα ρξψκαηα
πνπ έρεη πάλσ ηεο, θη έηζη κπνξνχκε λα θαηαιάβνπκε πφζα Ohms ζα καο δψζεη.
Δηθόλα 31. Υξώκαηα αληίζηαζεο.
Γηα παξάδεηγκα ζηελ Δηθφλα 31 βιέπνπκε ηα εμήο:
Ζ πξψηε γξακκή είλαη θόθθηλε πνπ ζεκαίλεη 2.
51. 51
Ζ δεχηεξε επίζεο θόθθηλε, άξα πάιη 2.
Ζ ηξίηε είλαη θίηξηλε, πνπ ζεκαίλεη φηη είλαη 4 κεδεληθά.
Ζ ηέηαξηε, είλαη ρξπζή πνπ ζεκαίλεη φηη ππάξρεη απφθιηζε5%.
(ε αζεκί δίλεη 10%, ε θαθέ 1%, ε θφθθηλε 2%)
Άξα ε αληίζηαζή καο είλαη 220000 Ohms ή 220k½
Λφγσ ηεο 5% απφθιηζεο, ζα καο δψζε απφ 209000 έσο 231000 Ohms.
Γηα λα γλσξίδνπκε πνηα ηηκή έρεη ην θάζε ρξψκα πάλσ ζηελ αληίζηαζε
ππάξρεη ε εμήο ιίζηα:
0 = καχξν
1 = καυέ
2 = κόκκινο
3 = πορτοκαλί
4 = κίτρινο
5 = πράσινο
6 = μπλε
7 = βιολετί
8 = γκρι
9 = άσπρο
52. 52
Σψξα γηα παξάδεηγκα αλ έρεη πέληε κπάξεο κε ρξψκαηα, νη πξψηεο 3 δείρλνπλ
λνχκεξα, ε 4ε δείρλεη ηα κεδεληθά, ε 5ε δείρλεη ηελ απφθιηζε.
Άιιν παξάδεηγκα:
Κφθθηλν ( 2 ) , Μπιε ( 6 ), Μαχξν ( 0 ), Κφθθηλν ( 2 κεδεληθά ), Καθέ ( 1% )
ζα καο δψζεη 26000 Ohms κε 1% απφθιηζε!
2.7.3 Γίνδνη Zener
ηελ ειεθηξνληθή, ε δίνδνο είλαη έλα ζηνηρείν πνπ πεξηνξίδεη ηε
θαηεπζπληήξηα ξνή ησλ θνξέσλ αγσγηκφηεηαο (charge carriers). Οπζηαζηηθά, ε
δίνδνο επηηξέπεη ην ειεθηξηθφ ξεχκα λα πεξάζεη απφ ηε κηα δηεχζπλζε, αιιά
κπινθάξεη ηελ θίλεζε απφ ηελ αληίζεηε δηεχζπλζε. Έηζη, ε δίνδνο κπνξεί λα
ζεσξεζεί σο κηα ειεθηξνληθή έθδνζε ηεο βαιβίδαο. Σα θπθιψκαηα πνπ απαηηνχλ ξνή
πξνο κία κφλν θαηεχζπλζε πεξηιακβάλνπλ κία ή πεξηζζφηεξνπο δηφδνπο ζηε
ζρεδίαζε ηνπ θπθιψκαηνο. Αξρηθά αληί γηα δηφδνπο ππήξραλ νη ειεθηξνληθέο ιπρλίεο.
ήκεξα, νη πεξηζζφηεξεο δίνδνη είλαη θαηαζθεπαζκέλεο απφ πιηθά εκηαγσγψλ φπσο
ππξίηην ή γεξκάλην.
Οη δίνδνη Εener (εηθφλα 32) ιεηηνπξγνχλ κε αλάζηξνθε ηάζε θαη
παξνπζηάδνπλ ην ραξαθηεξηζηηθφ φηη γηα κηα νξηζκέλε ηάζε, ε νπνία εμαξηάηαη απφ
ηνλ ηξφπν θαη ηα πιηθά θαηαζθεπήο, κπνξνχλ λα δψζνπλ ηζρπξφ αλάζηξνθν ξεχκα
ρσξίο λα θαηαζηξαθνχλ, δηαηεξψληαο ηελ ηάζε ζηα φξηά ηνπ ζηαζεξή. Σελ ηδηφηεηα
απηή ηελ εθκεηαιιεπφκαζηε θαη ρξεζηκνπνηνχκε ηηο δηφδνπο zener ζαλ
ζηαζεξνπνηεηέο ηάζεο.
53. 53
Δηθόλα 32.Γίνδνο Zener
ηελ εηθφλα 33 έρνπκε ηελ ραξαθηεξηζηηθή θακπχιε ηεο δηφδνπ zener θαζψο
θαη έλα θχθισκα εθαξκνγήο ζαλ ζηαζεξνπνηεηή.
Δηθόλα 33. Κακπύιε δηόδνπ zener, θύθισκα ζηαζεξνπνίεζεο ηάζεο θαη
ζύκβνιν δηόδνπ zener
2.7.4 LED
54. 54
Σα LED είλαη δίνδνη εκηαγσγνί νη νπνίνη φηαλ δερηνχλ κηα ηάζε θσηνβνινχλ.
Ζ ιεηηνπξγία ηνπο ζηεξίδεηαη ζην θαηλφκελν LASER θαηά ην νπνίν αλ έλα άηνκν
δερηεί ελέξγεηα, είηε κε κνξθή αθηηλνβνιίαο ή κε νπνηνδήπνηε άιιν ηξφπν, ηφηε είλαη
δπλαηφ, ειεθηξφλην ηνπ αηφκνπ λα πάξεη ελέξγεηα θαη λα κεηαπεδήζεη ζε κεγαιχηεξε
ζηάζκε ελέξγεηαο. Δπεηδή ην ειεθηξφλην δελ κπνξεί λα θαζίζεη ζηε λέα ηνπ ζέζε
επαλέξρεηαη ζηελ πξνεγνχκελε θαη απνβάιεη ην πεξίζζεπκα ηεο ελέξγεηάο ηνπ κε ηελ
κνξθή ελφο θσηνλίνπ δειαδή κε αθηηλνβνιία. Ζ δηαδηθαζία απηή νλνκάδεηαη
δηέγεξζε ηνπ αηφκνπ θαη δελ ρξεηάδεηαη λα επεθηαζνχκε πεξηζζφηεξν γηα απηή.
Σα LED θσηνβνινχλ ζε θφθθηλν, πξάζηλν, πνξηνθαιί, θίηξηλν, κπιε,
ππέξπζξν θαη ππεξηψδεο. Κάζε θαηαζθεπαζηήο δίλεη ην ρξψκα θαη ην κήθνο θχκαηνο
ηεο εθπεκπφκελεο αθηηλνβνιίαο. Μπνξνχκε λα δνχκε ηελ κνξθή ηνπο ζηελ εηθφλα
34.
Δηθόλα 34.LEDS
2.7.5 Τρανζίστορς
Σν ηξαλδίζηνξ εκθαλίζηεθε ην κεηά ηνλ Β Παγθφζκην Πφιεκν απφ ηνπο
55. 55
Bardeenm Britain θαη Shokley πνπ ην 1956 πήξαλ Nobel θπζηθήο γη’ απηήλ ηελ
δεκηνπξγία ηνπο.
Ο φξνο ηξαλδίζηνξ (transistor) πξνέξρεηαη απφ ηηο ιέμεηο transfer resistor πνπ
ζεκαίλεη κεηαθεξφκελε αληίζηαζε θαη ζηα ειιεληθά αξρηθά αλαθεξφηαλ κε ηνλ φξν
θξπζηαιινηξίνδνο γηα λα επηθξαηήζεη ηειηθά ην ηξαλδίζηνξ. Απνηειείηαη απφ ηξεηο
αθξνδέθηεο νη νπνίνη νλνκάδνληαη εθπνκπφο (e, emitter), βάζε (b, base) θαη
ζπιιέθηεο (c, collector) θαη έρεη πιήξσο αληηθαηαζηήζεη ηηο ιπρλίεο. Μεηά απφ ηηο
ιπρλίεο ήηαλ ε δεχηεξε κεγάιε εθεχξεζε ηνπ 20νπ
αηψλα ζηελ ειεθηξνληθή.
ηελ εηθφλα 35 κπνξνχκε λα δνχκε κεξηθά ηξαλδίζηνξ.
Δηθόλα 35. Γηάθνξα είδε ηξαλδίζηνξ
ηελ παξαθάησ εηθφλα 36 κπνξνχκε λα δνχκε ην ζχκβνιν ελφο ηξαλδίζηνξ.
Βιέπνπκε φηη απνηειείηαη απφ ηελ Βάζε (Base), ηνλ πιιέθηε (Collector) θαη ηνλ
Δθπνκπφ (Emitter).
56. 56
Δηθόλα 36. ύκβνιν ηνπ ηξαλδίζηνξ.
Ηζρχεη ε εμήο εμίζσζε γηα ηα ξεχκαηα ζην ηξαλδίζηνξ:
IE = IC + IB
Όπνπ IE είλαη ην ξεχκα ηνπ εθπνκπνχ πνπ ηζνχηαη κε ην άζξνηζκα ησλ ξεπκάησλ
ζπιιέθηε θαη βάζεο.
Τπάξρεη θαη ν ζπληειεζηήο ελίζρπζεο ξεχκαηνο β φπνπ
β =
IC
𝐼𝐵
Ζ ραξαθηεξηζηηθή θακπχιε εηζφδνπ ηνπ ηξαλδίζηνξ θαίλεηαη ζηελ εηθφλα 37.
58. 58
Δηθόλα 38. Υαξαθηεξηζηηθέο εμόδνπ ηξαλδίζηνξ.
Όηαλ ην ηξαλδίζηνξ ιεηηνπξγεί ζηελ πεξηνρή θφξνπ, ε ηάζε κεηαμχ ζπιιέθηε-
εθπνκπνχ VCE είλαη ζρεδφλ 0V.
Δπίζεο φηαλ ην ηξαλδίζηνξ ιεηηνπξγεί ζηελ πεξηνρή απνθνπήο, ην ξεχκα
ζπιιέθηε IC είλαη ζρεδφλ 0 mA.
2.7.6 Trimmer
59. 59
Έλαο trimmer είλαη έλα κηθξνχ κεγέζνπο πξνζαξκνδφκελν ειεθηξηθφ
εμάξηεκα. θνπφο ηνπ είλαη λα ξπζκηζηεί ζσζηά θαηά ηελ δηαδηθαζία ηεο
ζπλαξκνιφγεζεο ηεο ζπζθεπήο θαη φρη λα ξπζκηζηεί απφ ηνλ ηειηθφ ρξήζηε. Σα
trimmer κπνξνχλ λα είλαη κεηαβιεηέο αληηζηάζεηο (φπσο ζην θχθισκα καο) ,
κεηαβιεηνί ππθλσηέο ή κεηαβιεηά πελία. Οη κεηαβιεηέο αληηζηάζεηο
ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο γηα ηελ αξρηθή ξχζκηζε (set-calibrate) ηνπ θπθιψκαηνο
κε ην πέξαο ηεο θαηαζθεπήο ηνπ. Κπθινθνξνχλ ζε δηαθνξεηηθά κεγέζε θαη επίπεδα
αθξίβεηαο.
Δηθόλα 39. Γηάθνξα είδε trimmer
2.7.7 Push-Button
Έλα Push-Button είλαη έλαο απιφο κεραληζκφο κεηαγσγήο κε ζθνπφ
60. 60
ηνλ έιεγρν κηαο κεραλήο ε κηαο δηαδηθαζίαο. Σα θνπκπηά ζπλήζσο
θαηαζθεπάδνληαη απφ ζθιεξφ πιηθφ φπσο πιαζηηθφ ε κέηαιιν. To push-
button βξίζθεη ρξήζε ζε ηειέθσλα, θνκπηνχηεξ θαζψο θαη ζε άιιεο πνιιέο
κεραληθέο θαη ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο.
ηηο βηνκεραληθέο εθαξκνγέο, ηα push-button κπνξνχλ λα ζπλδένληαη
κεηαμχ ηνπο κέζσ ελφο κεραληθνχ ζπλδέζκνπ έηζη ψζηε ην πάηεκα ηνπ ελφο
θνπκπηνχ λα αλαγθάζεη ην άιιν θνπκπί λα απειεπζεξσζεί. Απηή ε κέζνδνο
ρξεζηκνπνηείηαη ζηηο κεραλέο πνπ δελ έρνπλ ειεθηξηθά θπθιψκαηα ειέγρνπ.
Σα push-button ζπρλά θέξνπλ ρξψκα αληίζηνηρν ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπο
έηζη ψζηε ν ρξήζηεο λα κελ παηήζεη θαηά ιάζνο δηαθνξεηηθφ θνπκπί. Σα πην
ζχλεζεο ρξψκαηα είλαη ην θφθθηλν γηα λα ππνδείμεη ηελ παχζε κηαο κεραλήο ή
κηαο δηαδηθαζίαο θαη ην πξάζηλν γηα λα ππνδείμεη ην μεθίλεκα κηαο κεραλήο ή
κηαο δηαδηθαζίαο.
Δηθόλα 50. Push-button
62. 62
Δηθόλα 42. Πξαγκαηηθό ζρέδην πιαθέηαο
Σν πξαγκαηηθφ ζρέδην ηεο πιαθέηαο παξνπζηάδεηαη ζηελ Δηθφλα 42. Οη
δηαζηάζεηο ηεο πιαθέηαο είλαη 7,2Υ8,2 cm. Ο αξηζκφο ησλ νπψλ εθηηκάηαη ζηηο 212.
63. 63
ηνλ Πίλαθα 1 παξνπζηάδνληαη αλαιπηηθά ηα πιηθά ηεο πιαθέηαο.
Δίδνο Αξηζκόο θαηαζθεπαζηή Πνζόηεηα
Π
ε
ξ
η
γ
ξ
α
θ
ή
Κσδηθόο ζε θάηνςε
πιαθέηαο
Δίοδοι 1N4148 1
1
N
4
1
4
8
D1
1N4148 1
1
N
4
1
4
8
D2
1N4148 1
1
N
4
1
4
8
D3
1N4007 1
1
N
4
0
0
7
D4
1N4007 1
1
N
4
0
0
D5
64. 64
7
Δίδοι Zener 6V2 1 ZD1
12V0 1 ZD2
Ανηιζηάζεις 1/4W 82 1 R1
47 1 R2
22 1 R3
18 1 R4
12V0 1 R5
10 1 R6
8,2 1 R7
6,8 1 R8
4,7 1 R9
3,3 1 R10
2,2 1 R11
3,3 1 R12
3,3 1 R13
100K 1 R14
470 1 R15
2K2 1 R16
120K 1 R17
15K 1 R18
22K 1 R19
33K 1 R20
65. 65
47K 1 R21
82K 1 R22
150K 1 R23
470K 1 R24
10K 1 R25
10K 1 R26
3K3 1 R27
10K 1 R28
10K 1 R29
10K 1 R30
10K 1 R31
10K 1 R32
1K 1 R33
33K 1 R34
1M 1 R35
Ανηιζηάζεις 0,6W 82K 1 R36
Trimmer 220K 1 RV1
Υποδοτές IC 14p 1 IC1
16p 1 IC2
Ανηιζηάζεις 1W 270 1 R37
Κεραμικοί πσκνωηές 47nF 1 C1
47nF 1 C2
Τρανδιζηορ BC557B 1 T1
66. 66
Δίοδος αναθοράς LM385Z-2.5 1 VR1
Ανηιζηάζεις 10W 10 1 R38
Ηλεκηρολσηικοί
πσκνωηές
1κF 1 C3
10κF 1 C4
1000κF 1 C5
Τρανδιζηορ ιζτύος BD237 1 T2
BD676 1 T3
Κομβίο πίεζες start 1 SW1
LEDs Red 1 LD1
Green 1 LD2
Ολοκλερωμένα
κσκλώμαηα
CD4536 1 IC1
LM324 1 IC2
Πίλαθαο 1. Σα πιηθά ηεο πιαθέηαο
Αθνινχζσο παξνπζηάδνληαη ηερλνινγίεο θαη ηερληθέο ζπγθνιιήζεσλ
εμαξηεκάησλ πνπ εθαξκφζηεθαλ ζηελ πιαθέηα.
Κνιιεηήξη
Σν ζεκαληηθφηεξν ζηνηρείν γηα κηα επηηπρεκέλε θαηαζθεπή ή επηζθεπή,
είλαη ε θφιιεζε ησλ εμαξηεκάησλ πάλσ ζηελ πιαθέηα. Ζ εξγαζία απηή απαηηεί
ηαρχηεηα, αθξίβεηα θαη επηδεμηφηεηα πνπ γηα λα απνθηεζνχλ ρξεηάδεηαη εμάζθεζε
θαη θάπνην ρξφλν.
