Умная зарядка Kweller X-1800. Заряжаем никель правильно
Опять понедельник, и опять что-то интересное у нас на столе в Box Overview! На этот раз — интеллектуальное зарядное устройство для Ni-Mh аккумуляторов типоразмера AAA и AA.
Почему интеллектуальное?
В отличие от обычных зарядных устройств, которые продаются задешево китайцами или входят в комплекты типа «10 дешевых аккумуляторов и дешевая зарядка за 2000 рублей», и заряжают «капельным» способом, это зарядное устройство имеет в себе контроллер, в который заложены программы быстрой зарядки аккумуляторов, и некоторые другие фишки — вроде определения емкости и «тренировки» аккумуляторов для восстановления емкости.
О терминологии
Ni-Cd, никель-кадмиевый аккумулятор. Аккумулятор, катодом в котором выступает Ni(OH)2, анодом Cd(OH)2, электролитом — KOH. Отличаются большим количеством циклов заряд-разряд, и возможностью хранения в разряженном виде.
Ni-MH, Никель-металл-гидридный аккумулятор. Катод — оксид никеля(NiO), анод — сплав Лантан-Никель-Кобальт, электролит — такой же как и в Ni-Cd.
99% аккумуляторов, продающихся в магазинах формфакторов АА или ААА — Ni-MH. Обусловлено это более привлекательными для потребителя качествами — менее заметный эффект памяти, большая емкость. Правда, вместе с этими характеристиками в комплекте идет и быстрый саморазряд (когда через некоторое время неиспользованные аккумуляторы приходится заряжать заново).
LSD Ni-MH — Ni-MH с низким саморазрядом. Несмотря на интригующую аббревиатуру в названии, она всего лишь сокращение от Low Self-Discharge 🙂 Несмотря на это, они обладают еще несколькими преимуществами — бОльшими токами разряда, возможностью работать при низких температурах, увеличенным количеством рабочих циклов.
О умном и глупом заряде
Заряжать никелевые аккумуляторы можно разными способами. Кстати, следует учитывать что зарядка, предназначенная для Ni-MH, сможет зарядить и Ni-Cd, но не наоборот. Если вам удастся найти в закромах зарядку, специально предназначенную для никель-кадмиевых аккумуляторов, не стоит пытаться заряжать ей Ni-MH — может плохо кончиться. Но я уже лет 5, наверное, не видел таких зарядных устройств.
Так вот, о способах заряда. Самый простой — капельный, или малым током.
В этом режиме аккумулятор заряжается фиксированным током, составляющим 1/10C, или 0.1С. Как мы помним из терминологии, С — это численное значение емкости аккумулятора, а значит, даже теоретически, зарядка должна длиться никак не менее 10 часов. На практике, никто не обладает 100% КПД, а значит, время заряда увеличивается как минимум до 15 часов. В реальности, это время будет еще больше, так как зарядки «тупые», и способны только контролировать ток. Соответственно, нельзя заранее узнать, какой аккумулятор будет заряжаться — 600mAh или 2700mAh. Для первого нужный ток составит 60mA, а для второго — 270mA.
Процессы, протекающие в во время заряда таковы, что как раз ток в 0.1С аккумулятор после набора полной емкости способен переваривать без последствий в виде взрывов и огня — просто превращая в тепло, которое без последствий уносится потоками воздуха. А если этот ток превысить, аккумулятор начнет нагреваться слишком сильно, и вполне может рвануть.
Вы понимаете, к чему я клоню? Нельзя заряжать аккумулятор в 600mAh током 270mA, а вот аккумулятор в 2700mAh током в 60mA — вполне. Впоследствии этого, все зарядки такого типа ограничивают ток заряда в 60-100mA. И если для аккумулятора в 600mAh время полного заряда и составит рекомендуемые 15 часов, то для более емкого аккумулятора в 2700mAh вам потребуется уже около полутора суток минимум. В общем, все понятно, и пользоваться таким зарядным устройством могут только те, кто использует аккумуляторы в пультах для телевизоров.
Заряд средним током с контролем температуры.
В этом режиме аккумулятор заряжается уже токами от 1/3C до 1/2C, которые позволяют зарядить уже за приемлемое время — от 5 часов. При заряде такими токами аккумулятор начинает нагреваться после окончания заряда, что может привести к его взрыву. Поэтому, в таких зарядках рядом с аккумулятором находится температурный датчик, который отслеживает резкое повышение температуры, и останавливает заряд. Если зарядка еще чуть «умнее», она сначала разряжает аккумулятор для избавления от эффекта памяти, а потом начинает заряжать его. Некоторые модели еще считают время от начала заряда, что позволяет косвенно судить о исправности аккумулятора — если зарядка закончилась на гораздо меньшее время (час или полтора), то аккумулятор неисправен, о чем зарядка сигнализирует.
О самой зарядке
Коробка из плотного картона: 
С надписями на трех языках: 
Внутри коробки можно обнаружить блок питания, само зарядное устройство, и руководство. Все комплектующие имеют собственную упаковку, а зарядное устройство — даже личные пупырышки на пакетике. 
Блок питания на 3 вольта и аж 4 ампера. 
Руководство, и само зарядное устройство: 
На обратной стороне зарядки — описание, модель, значки. Остальное пространство покрыто рядами вентиляционных отверстий. 
На задней стороне — разъем блока питания: 
С боков ничего интересного нет: 
Все органы управления сосредоточены на передней панели, там же гнезда под аккумуляторы: 
Управление осуществляется тремя кнопками — Mode, Display, Current. Первая отвечает за выбор режимов, вторая — за отображение на экране параметров, а третья устанавливает ток заряда.
Внутренности:
Как обычно, полюбопытствуем, что же находится внутри. Выкручиваем 4 винта по периметру: 
После чего снимаем заднюю крышку: 
Взору предстает плата, так же прикрепленная 4 винтами: 
Но вытащить плату, только выкрутив винты не удастся. Еще надо отпаять в 4 точках, отмеченных стрелками провода термодатчиков. 
А вот и они: 
Следует отметить, что они не просто прижимаются, а намертво приклеены (скорее даже вклеены) в металлические пластинки теплопроводным герметиком. Датчиков два — каждый отвечает за два аккумулятора.
Именно к этим пластинкам прижимаются аккумуляторы — для лучшего контроля температуры. 
Белое — как раз термогерметик. Вот и плата: 
Верхняя сторона не очень интересная — одни полигоны, контакты, разъем, три кнопки и экран. Который можно без проблем снять с платы: 
А вот обратная сторона гораздо интереснее, там расположен микроконтроллер(синий), управляющий всеми функциями зарядки: 
Чуть ниже — балластные резисторы (красные) для режимов тестирования и восстановления (на них разряжаются аккумуляторы), желтые — шунты, точные резисторы на которых измеряется падение напряжения для контроля тока при заряде и разряде, голубой — операционный усилитель для термодатчиков. 
Быстрый старт:
После включения без аккумуляторов на всех 4 дисплеях загорается надпись null. 
Если вставить заряженный аккумулятор — загорится надпись Full. Если не полностью заряженный — то покажет текущее напряжение, и режим по умолчанию — Charge. 
Если не нажимать никаких кнопок, то через 4 секунды покажет ток — по умолчанию 200mA, а через еще 4 — мигнет и перейдет в режим зарядки. Таким образом, можно просто всунуть туда аккумуляторы и уйти — режим зарядки включится автоматически. 
При работе кнопкой Display можно циклически переключать режимы ток-напряжение-заряд-время с начала процесса
Если в течении 5 секунд нажать Current — можно выбрать ток заряда или разряда — 200-500-700-1000mA. Если в зарядку установлены 1 или 2 аккумуляторы в первый или последний отсеки — становится возможным выбрать ток 1500 или 1800mA. 
После выбора ничего делать не надо — через 10 секунд после нажатия последней кнопки включится режим с выбранным током.
Кнопкой Mode можно выбрать режим работы — Charge, Discharge, Test, Refresh. Для выбора надо подержать кнопку 2 секунды, после чего можно выбрать режим одиночными нажатиями. Первый режим — Заряд. Он установлен по умолчанию и просто заряжает аккумуляторы до полной емкости. Второй — Разряд, разряжает, а затем заряжает аккумулятор. Третий — заряжает аккумулятор, если он был не заряжен, потом разряжает, в процессе измеряя емкость, потом опять заряжает. Восстановление — четвертый режим, циклично разряжает и заряжает аккумуляторы, до тех пор, как емкость не перестанет изменяться.
Как я понимаю, смысл использования такой — если надо зарядить аккумуляторы быстро, то достаточно их вставить, и выбрать ток заряда. А если время терпит — например, если аккумуляторы пригодятся только утром, то лучше выбрать режим разрядки или тестирования — аккумуляторы разрядятся, а потом автоматически полностью зарядятся. Таким образом, и волки сыты, и овцы целы — аккумуляторы будет заряжены без вашего вмешательства, а сценарий разряд-заряд избавит от эффекта памяти.
Режим тестирования по времени длительнее, потому что для определения емкости надо сначало полностью зарядить аккумуляторы. Но зато после его окончания вы получите информацию о емкости аккумултятора, и в случае чего, вовремя сможете заменить резко умерший аккумулятор(это всяко лучше, чем узнать об этом во время работы).
О основных функциях я рассказал, все остальное — есть в руководстве: 
Тестирование функции восстановления:
Очень «удачно» на распродаже в компьютерном магазине я наткнулся на новую упаковку аккумуляторов GP2700 за 200 рублей. Купив, вставив в зарядку я понял, что не зря они стоили так дешево: 
«Не гонялся бы ты поп, за дешевизной. » Вместо обозначенных 2700mAh аккумуляторы показали совсем иные цифры — два около 1000mAh, а два остальных — всего 100mAh. Может хранили неправильно, может они сами от саморазряда скончались. Терять мне было нечего, обратно распродажный товар не принимали, и я не особо надеясь включил режим Refresh, положил зарядку на полку и забыл про нее.
Через три дня, когда мне понадобилось зарядить комплект аккумуляторов из вспышки, я взял зарядку с полки, и увидел совсем другие цифры: 
Вот так. Аккумулятор показавший результат 984mAh, превратился в 2150mAh, 117mAh — в 2040mAh, 116mAh — в 2200mAh, а 1093mAh в 2390mAh.
Конечно, не указанная производителем емкость, но я не поручусь, что измеренная емкость у совершенно новых аккумуляторов будет равна заявленной — все врут.
Главное — что функция восстановления работает отлично. Пойду пройдусь по знакомым фотографам, заберу у них кучу «дохлых» аккумуляторов. Наверняка часть из них окажется вполне рабочей 🙂
Стоимость:
В магазине la-crosse.ru это зарядное устройство стоит 1300 рублей.
Тематические ссылки:
Вывод:
Удобное, хорошо собранное устройство для для заряда аккумуляторов. Думаю, цена устройства быстро окупится удобством работы и несколькими восстановлениями аккумуляторов, вместо покупки новых.
Посмотреть все фотографии, включая не вошедшие в обзор, в оригинальном разрешении можно в Picasa-альбоме. Там же можно задать вопрос или оставить комментарий.
Типы быстрых зарядок и нюансы используемых кабелей
Содержание
Содержание
Современные смартфоны потребляют намного больше энергии, чем их предшественники: больше быстродействие, больше экран, больше памяти, GPS, Bluetooth, Wi-Fi. Все это прекрасно, однако емкости аккумуляторов за прогрессом не поспевают. В результате многие современные смартфоны держат заряд не более суток. Рано или поздно вы забываете поставить вечером гаджет на зарядку, а утром понимаете, что через 15 минут выходить из дома, а заряда — «на донышке». Что делать? Бежать покупать портативный аккумулятор или можно что-то сделать за эти 15 минут?
Как долго должен заряжаться аккумулятор?
Так получилось, что USB стал стандартом для зарядных устройств всех гаджетов. Но разрабатывался этот стандарт, во-первых, давно, во-вторых, совсем не для этого.
Стандарт USB был разработан еще в 1996 году. Устройства тех лет, питающиеся от разъема USB, зачастую не имели контроллеров питания и могли просто сгореть, получив большой ток. Поэтому в стандарте вплоть до версии 2.0 максимальный ток составлял 500 мА, поэтому заряда смартфона с батарейкой емкостью в 3000 мАч требовалось 7-8 часов, хотя сам аккумулятор вполне мог бы потреблять 1,5 А и зарядиться за 2-3 часа.
Именно поэтому зарядка, идущая в комплекте с гаджетом, зачастую заряжает его намного быстрее — она просто выдает повышенный ток, рассчитанный на конкретный аккумулятор.
Сам стандарт разрабатывался для передачи данных, а не для питания. Разъемы и кабели USB не предназначены для больших токов, так что производители гаджетов столкнулись с неприятностями, начав выпускать такие зарядки с токами до 5А и более. Провода кабеля USB довольно тонкие, сопротивление их высоко. Но с увеличением тока падение напряжения на кабеле и его нагрев стали довольно существенными. Кроме того, появились случаи перегрева тонких контактов разъема. Поэтому большинство обычных зарядный устройств дают на выходе до 2А, а зарядка по-прежнему длится часами.
Что такое быстрая зарядка?
Это зарядка токами 1С и выше, то есть токами, кратными емкости аккумулятора. Например, 1А для емкости 1000 м·Ач и так далее. Поначалу такой режим считался крайне неблагоприятным для литий-ионных батарей. Но со временем ситуация изменилась — зарядка током 1С уже не вызывает заметного снижения ресурса у современных аккумуляторов, а зарядка током в 2С приводит к потере примерно 20 % емкости через 500–800 циклов заряда-разряда. Да, если пользоваться быстрой зарядкой ежедневно, через пару лет вы заметите падение емкости. Но вряд ли из-за этого стоит отказываться от возможности зарядить телефон за полчаса.
Чтобы не было потерь на тонких проводах, режимы быстрой зарядки используют повышенное напряжение в кабеле. ЗУ может выдавать напряжение до 20В, а в гаджете оно понизится до требуемых 5В с соответствующим увеличением тока. Например, если ЗУ обеспечивает напряжение 20В и ток 2А, то на аккумуляторе будут 5В и 8А.
Для сохранения совместимости со старыми ЗУ и компьютерными USB, новым зарядным устройствам пришлось «поумнеть» — теперь они не сразу выдают максимальные ток и напряжение, а только после получения запроса от гаджета. К сожалению, способы «общения» ЗУ и гаджета у каждого производителя свои.
Типы быстрой зарядки
Quick Charge — стандарт компании Qualcomm, поддерживается устройствами, собранными на базе чипсетов Snapdragon, начиная с 2013 г. Максимальный поддерживаемый ток — 3А и 5A в версии 4, напряжение может меняться от 3,6 до 20 В, а также до 22 в версии 3 и до 21 в 4+. Стандарт теоретически обеспечивает до 100 Вт мощности, но практически такая мощность устройствами не поддерживается, а штатные ЗУ выдают всего 18 Вт. Контроль температуры в стандарт не вписан, так что нередки случаи перегрева при быстрой зарядке. Сейчас большинство производителей смартфонов обеспечивают контроль температуры при использовании QC. А стандарт QC 4 имеет полную поддержку протокола Power Delivery.
Adaptive Fast Charging компании Samsung основан на Quick Charge 2 и частично с ним совместим, поэтому заряжать его от ЗУ с поддержкой QC 2 можно, но зарядка идет медленнее, чем от штатного. Контроль температуры есть, так что зарядка безопасна.
Motorola Turbopower компанией Lenovo так же разработан на основе стандарта Quick Charge 2, с которым полностью совместим. Отличия незначительны, основное заключается не в самом стандарте, а в наличии штатного ЗУ Motorola на 25 Вт против 18 Вт у поддерживающих QC 2. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.
Huawei Super Charge применяется на устройствах Huawei и тоже основан на Quick Charge 2. Напряжение может достигать 5В, ток — 5А, давая в итоге максимальную мощность 25 Вт. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.
Pump Express разработан компанией MediaTek и поддерживается гаджетами, собранными на базе SoC этого производителя. Он также основан на Quick Charge 2, и полностью с ним совместим. Его мощность ограничена 15 Вт, поэтому на емких аккумуляторах он покажет меньшую скорость зарядки по сравнению с другими стандартами. Зато в Pump Express есть контроль температуры аккумулятора, что значительно повышает безопасность зарядки.
Быстрая зарядка Apple совместима с Power Delivery. ЗУ Apple может выдавать до 87 Вт, что позволяет быстро зарядить не только все модели iPhone, начиная с 8, но и емкие аккумуляторы iPad Pro и MacBook 12.
Oppo Vooc (и основанный на ней Dash Charge) выбиваются из остального ряда — это оригинальные, ни с чем не совместимые стандарты. Используются на устройствах OnePlus и Oppo. Зарядное устройство выдает до 25 Вт мощности. Из-за несовместимости стандартов быстрая зарядка осуществима только с помощью оригинальных зарядного устройства и кабеля.
Power Delivery — наиболее перспективный стандарт быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году. Стандарт поддерживает напряжения питания до 20 В и ток до 3А, что в итоге дает до 60 Вт мощности. А наиболее перспективным он считается из-за того, что «встроен» в новый стандарт USB 3.1 и теперь любые устройства, использующие разъем Type-C, должны либо поддерживать Power Delivery, либо смириться с недовольством пользователей, пытающихся заряжать гаджеты от ЗУ с поддержкой PD. Apple и Qualcomm уже выбрали первый вариант.
USB 3.1 + Power Delivery = некоторые проблемы
Теперь «умным и быстрым» ЗУ может быть любое устройство, поддерживающее USB 3.1. Заряжаемое устройство определит возможности заряжающего порта, измерив сопротивление между парой контактов разъема — CC и Vbus. Если порт может выдать максимум 0,9 А, как обычный порт USB 3.0, сопротивление будет равно 56 кОм, 22 кОм «скажут» гаджету, что ЗУ может выдать до 1,5 А, а 10 кОм — 3А.
Но как быть с кабелями-переходниками с Type-C на USB 2.0? У первого — 24 контакта, у второго — всего 4, а тех, между которыми ЗУ должно выставлять сигнальное сопротивление, просто нет. Консорциум USB решил встраивать резисторы прямо внутрь кабеля: 10 кОм в кабеля для мощных ЗУ, 22 кОм — для ЗУ с выходным током 1,5 А, ну и для 0,9 А — 56 кОм.
А если перепутать? Чаще всего — ЗУ не даст максимального тока и зарядка будет идти в разы дольше. Если же ЗУ попытается дать гаджету ток больше, чем оно способно, то может выйти из строя, а в худшем случае — испортить и гаджет.
Масла в огонь подлили китайцы, начав засовывать резисторы 10 кОм во все кабели-переходники с Type-C на USB 2.0. В том числе и в дешевые тонкожильные, неспособные выдержать те 3А, которые он якобы должен пропускать.
Чтобы всем стало совсем «весело», консорциум USB регламентировал установку в кабели Type-C маркирующей микросхемы eMarker, информирующей оба подключенных к нему устройства о возможностях кабеля. Проблема в том, что дорогостоящий кабель с микросхемой eMarker может быстро сгореть на паре ЗУ–гаджет, поддерживающей какой-нибудь стандарт быстрой зарядки, отличной от Power Delivery. eMarker питается от 5В, а тот же QickCharge 2 и все основанные на нем протоколы запросто могут поднять напряжение питающей линии до 18 В.
Вывод один — не используйте для быстрой зарядки «случайные» кабели. Это особенно важно для кабелей с разъемами Type-C, но актуально и для старых разъемов: невооруженным глазом не заметить, что у кабеля сечение жил меньше и разъем контактирует неплотно. В результате зарядка будет идти намного дольше, и это еще не самое худшее: возникающий из-за искрения контактов нагрев может привести к повреждению разъема или вообще к воспламенению прилегающего пластика. Настоятельно рекомендуется не пользоваться для зарядки «чужими» проводами, пусть они и выглядят подходящими.
