Где применяют ионистор?

Возможно ли заменить батарею ионистором?

Ионисторы используются как средство хранения энергии ветряных электростанций в течение многих лет. В 2006 году компания Enercon впервые интегрировала их в такие системы для управления тангажом и аварийного питания. Оказалось, что ионисторы превосходят по характеристикам действующие аккумуляторные системы. Основное их преимущество в том, что они поддерживают высокий уровень производительности при низких температурах, практически не требуют обслуживания и имеют длительный жизненный цикл.

По крайней мере, две функционирующие системы должны останавливать ветряную турбину, и управление по тангажу является необходимым элементом безопасности, когда скорость ветра слишком высока либо теряется подключение сети к турбине. Ионисторы позволяют создать более надежную систему для аварийных ситуаций такого типа ввиду того, что источник питания является частью вращающейся сборки либо расположен внутри хаба, который ограничивает ваш выбор в хранении энергии. Ионисторы легкие, прочные, имеет более быстрое время отклика, чем тяжелые аккумуляторы, которые требуют более сложную структуру для поддержки их вращения и предотвращения негативных последствий воздействия холода. Требования к ионисторам существенно проще. Они лишь требуют некоторую защиту от влаги и недорогую схему балансировки для увеличения их жизненного цикла.

Ионисторы могут быть установлены в небольшом здании или пристройке недалеко от ветряных ферм, обеспечивая хранение энергии и сглаживание напряжения. Они могут работать в широком диапазоне температур и в отличие от батарей имеют более высокую эффективность для кратковременного хранения энергии. Ионисторы могут применяться при напряжениях ниже их номинального, что позволяет лучше адаптировать их к окружающим условиям на ветряных фермах. С экономической точки зрения, ионисторы Ioxus имеют гораздо лучший коэффициент ROI (коэффициент окупаемости инвестиций), чем любой другой носитель энергии при использовании в качестве накопителя энергии в данных условиях применений на всех этапах жизненного цикла турбин.
Как ионисторы/суперконденсаторы могут помочь моей продукции?

Ионисторы имеют очень высокую удельную мощность, которая в значительной степени не зависит от температуры их рабочего диапазона. При использовании в паре с мощным источником энергии резко увеличивается пиковая мощность энергосистемы.

Насколько долго хватает ионистора?

Ионисторы имеют проектный срок службы 10 лет при работе с номинальным напряжением и температуре окружающей среды 25 °C. Уменьшение напряжения и температуры могут увеличить срок их эксплуатации, в то время как увеличение этих параметров сокращает срок службы. Большинство приложений используют ячейки с напряжением ниже номинального для увеличения срока службы при повышенных температурах.

Что такое выходное напряжение ионистора?

Ионистор отдает энергию при уменьшении напряжения и накапливает ее при увеличении. Выходное напряжение зависит от состояния заряда. Верхний и нижний пороговый уровень напряжения должен быть использован для определения рабочего диапазона напряжения.

Сколько энергии может обеспечить ионистор (как долго будет работать мое приложение)?

Ионисторы накапливают значительно большее количество энергии, чем традиционные конденсаторы, но существенно меньше, чем батареи. Чтобы определить энергию, которую может хранить идеальный конденсатор, необходимо воспользоваться следующей формулой:

где

С – емкость конденсатора,
UВЕРХ – верхнее пороговое напряжение,
UНИЖ – нижнее пороговое напряжение.

Сколько энергии могут обеспечивать ионисторы Ioxus?

Мощность ограничена только эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Ионисторы Ioxus обеспечивают плотность пиковой мощности выше 20 кВт/кг.

Как зарядить ионистор?

Необходимо строго соблюдать правила зарядки ионисторов. Ячейка будет потреблять столько тока, сколько на нее подается, в то время как увеличение напряжения на нем будет основываться на том, сколько заряда он накопил. Необходимо быть крайне осторожным пря зарядке ионисторов при низком состоянии заряда, так как он будет являться коротким замыканием при напряжении близком к нулю.

Как правильно подключить ячейки последовательно?

В большинстве случаев необходимо, чтобы ячейки были соединены последовательно, чтобы достичь более высоких значений рабочих напряжений. Для последовательно соединенных ячеек лучше уменьшать значения номинального напряжения, в целях снижения отрицательного воздействия несбалансированных ячеек на срок эксплуатации системы. Эквивалентное последовательное сопротивление при таком подключении увеличивается пропорционально количеству ячеек. Емкость уменьшается пропорционально количеству ячеек.

Как правильно подключить ячейки параллельно?

Ячейки могут быть подключены параллельно в том случае, если требуется увеличить общую емкость системы. Ячейки различных размеров могут быть соединены при условии, что их ESR и емкость совпадают. При этом ESR системы уменьшится пропорционально количеству ячеек, а емкость увеличится.

Что такое ток утечки?

Ионисторы имеют небольшое количество саморазряда, которое называют током утечки. Из-за небольших различий в материале при производстве ток утечки может немного меняться на каждом элементе. Со временем, когда ячейки находятся в высоком состоянии заряда, небольшие изменения тока утечки станут причиной передачи напряжений от ячейки к ячейке. Ячейки с меньшим током разряда увеличатся в напряжении, а с высоким уменьшаться. Со временем, все ячейки системы выровняются в напряжении, но до этого момента ячейки с низким током утечки (а соответственно, более высоким напряжением) будут деградировать быстрее, чем с высоким током утечки.

Что такое балансировка ячеек и так ли она необходима?

Балансировка ячеек – это способ уменьшить распространения напряжения в результате дисбаланса токов утечки, дисбаланса емкости или потерь от ESR. Балансировка ячеек может изменяться от простого транзистора с точностью 1% через терминалы каждой ячейки до сложных схем, перемещающих заряд через ячейки. Балансировка необходима для увеличения срока эксплуатации ионисторов.

Могу ли я заменить батарею ионистором?

Обычно нет, но есть определенные области применения с низким энергопотреблением, в которых может использоваться питание от ионисторов без использования аккумулятора (например, запуск двигателя или генератора). Использование высокоэффективных DC-DC преобразователей может значительно расширить диапазон рабочих напряжений и уменьшить количество энергии, потребляемой от ионистора.

Смотреть номенклатуру IOXUS

Электромобилем сегодня никого не удивишь. Но то, что показали нам в лаборатории Московского автодорожного института, не укладывалось в воображении. Представьте тележку на колесиках с детские санки, внизу ее разместилась маленькая коробочка с мыльницу, а сверху допотопный осциллограф килограммов на 70. Щелкнул тумблер, и … тележка плавно покатила. То, что она движется на электрической тяге, понятно. Но где же аккумулятор!

Автомобиль на конденсаторе, подготовленный для зарубежной выставки.
Довольный произведенным эффектом, В.П. Хортов пояснил:
— А в этой коробочке!
Как?! Мы привыкли, что основную массу в такого рода транспортных средствах (до 40%) занимают аккумуляторы. А тут — коробочка!
— Только! это не обычный аккумулятор, — говорит Хортов.- А конденсатор. К тому же на несколько порядков более емкий чем можно встретить в продаже.
Так что же, проблема электромобиля разрешена?
— Не торопитесь, — охладил нас Хортов.- Мы как раз ею и занимаемся. А тележка — всего лишь демонстрационная модель.
… Мысль о замене аккумулятора на электромобилях конденсатором пришла к Хортову несколько лет назад. Логика ее вполне ясна. Конденсатор способен мгновенно заряжаться электричеством и тем самым дает сто очков вперед другим накопителям электроэнергии. Вот только обычный электролитический, о котором знают и наши читатели, для таких целей не годится. Уж очень мала его ёмкость.
Перебрав все мыслимое и немыслимое, Хортов нашел-таки накопитель, вполне пригодный для своих замыслов — ионикс. Этот дальний родственник конденсаторов работает на электрохимическом принципе. Специалисты еще называют его молекулярным концентратом энергии. Его дальнейшее совершенствование и позволило приступить к опытам.
Для наглядности прибегнем к образному примеру. Если бы в конденсаторе всю накопленную электрическую энергию превратить в механическую работу, например, заставить конденсатор «подпрыгнуть», то обычный электролитический одолел бы всего 10 см, в то время как хортовский подпрыгнул на 600 м! Заметная разница?
И все равно конденсатор остается в 5-10 раз менее емким, чем аккумулятор. Казалось бы, тупик? Но Хортов предлагает рассуждать дальше. Проанализировать детальней все достоинства и недостатки аккумуляторов. Об их массе мы уже сказали. Кроме того, аккумулятор очень медленно заряжается и разряжается, при этом любит стабильность нагрузки. А в том сумасшедшем темпе, что присущ автомобилю — то прибавлять скорость, то гасить ее, он теряет свое преимущество в энергоемкости почти в два раза. Все это да еще капризность к механическим нагрузкам, морозу делает аккумуляторный автомобиль бесперспективным.

А если конденсатор? Что ж, что емкость его маловата. Можно предусмотреть постоянную подзарядку на дороге — времени для этого потребуется секунды. А можно прямо под полотном проложить индукционные катушки и подкачивать конденсатор по ходу автомобиля. Нам показали в лаборатории один из таких экспериментов. Тележка ездила по помещению, изредка останавливаясь, чтобы подпитаться от… стены. Никаких розеток, никаких проводов. Индукционные токи от катушки, спрятанной в стене, в полной безопасности насыщали тележку через штангу энергией. Тронь даже рукой — не ударит. Ну, разве не перспективно?
Есть еще и другой путь, разрабатываемый аккумуляторщиками, но так и не приведший их к победе, — гибридный двигатель. На автомобиле устанавливается небольшой бензиновый движок на 5-10 кВт.
Работает он в постоянном режиме, а значит, можно добиться, что отработанные газы будут практически безвредными. Движок подпитывает конденсатор электроэнергией, которая поступает потом прямо на колеса, их движут электромоторы, исчезают многоступенчатые механические передачи, а значит, возрастает КПД. По прикидкам, такому гибридному двигателю потребуется 1 литр бензина на 100 километров пути. Кто не пожелает ездить на таком «экономе»!
В технике порой, как и в сказке, легко рассказывается, да нелегко делается. Конечно, предстоит еще решить немало технических трудностей, распутать многие конструктивные неувязки, прежде чем на дорогах появятся электромобили нового типа. Но ведь успехи уже есть. Так пожелаем же делу счастливого завершения.
Ионикс своими руками
Если, прочитав статью «Поедем на… конденсаторе!», вы заинтересовались проблемой создания новых электрических машин, давайте продолжим разговор. Переведем его в практическое русло — вместе поэкспериментируем.
Начнем пучше с простой модели — лодочки. Купить ее можно в магазине. А электромоторчик взять от старой игрушки и укрепить с помощью скобы на корме. Впрочем, дело то для большинства из вас знакомое. Главное же — создать новый источник энергии для моторчика. Вспомним ионикc Хортова. В магазине его на приобретешь, так что приступим к делу.
Работает ионикc на электрохимическом принципе. Значит, его конструкции есть и электроды, и электролит. Для электродов нам подойдут два кружочка из меди, латуни или нержавейки. Еще понадобится угольный порошок. Купите в хозяйственном магазине сменные угольные таблетки для водоочистителя «Родничок» и растолките их мелко-мелко. Электролит приготовим из обыкновенной воды, растворив в ней на 100 граммов 25 граммов поваренной соли. Смешайте раствор с угольным порошком до консистенции замазки и нанесите слоем в несколько миллиметров сначала на один электрод, потом на другой.
Теперь очередь за прокладкой, которая должна разделить электроды так, чтобы электролит свободно проходил сквозь ее поры, а угольный порошок нет. Из наиболее распространенных материалов для такой цели подойдет обыкновенная промокашка, но можно поискать и что-нибудь попрочнее, например, кусочек поролона или стеклоткани.
Начинка нашего ионикса готова. Остается найти ему подходящий кожух. Это может быть пластмассовая коробочка от косметического набора. Но не забудьте просверлить а ней дырочки и пропустить сквозь них проводки, припаянные к электродам.

Закрываем коробочку. Подсоединяем проводки к электрической батарейке (необходимо напряжение не более 0,7 В; его нетрудно получить при помощи одного гальванического элементе и переменного сопротивления 0…20 Ом) и смотрим, произошла ли зарядка, при этом на резных электродах должна образоваться концентрация разноименных ионов.
Отсюда и название: ионикс. Конечно, лучше всего проверить заряд на приборе, например, вольтметре. Заранее ясно, что одного элемента будет для нас недостаточно. Сколько? Это, как вы понимаете, зависит от величины тока и напряжения, которые требуются электромоторчику. Если гирлянда из элементов, соединенных последовательно, будет получаться очень большая, попробуйте поэкспериментировать, меняя толщину угольно-электролитной обмазки, ее консистенцию, а также диаметры электродов. Можно попробовать и другие вещества, но, прежде чем сделать это, обязательно посоветуйтесь с учителем химии. Без знаний такие эксперименты опасны!
Что же, если ионикс готов, можно приступать к запуску модели. Заметьте, как долго она проработает, каково время подзарядки. Конечно, до экспериментов Хортова нам еще далеко, но мы ужа на верном пути. Немаловажно, думаем, и то, что мы нашли замену элементам питания, которые так трудно достать нынче в магазинах.
В иониксе используется емкость двойного электрического слоя. Что это такое! Под действием тока на поверхности проводника, погруженного в электролит, возникают два слоя ионов противоположного знака, располагающиеся на расстоянии равном одному — двум атомам.
Электрические силы притягивают ионы друг к другу, а молекулярные — не позволяют сблизиться. Похоже на конденсатор.
Чем меньше расстояние между обкладками конденсатора, тем больше его емкость. В двойном электрическом слое расстояния, как, сказано, очень малы, поэтому и емкость его велика.
Если мерить конденсаторы на вес, то можно сказать, что один кг молекул двойного электрического слоя способен накопить я 100 раз больше энергии, чем 1 кг бензина!
Устройство ионикса: 1, 5 — электроды; 2, 4 — угольно-электролитная, обмазка; 3 — прокладка.

Гибридный автомобиль. На его борту — двигатель внутреннего сгорания 1 вращает электрогенератор 2. Конденсатор 4 через блок управления 3 то соединяется с генератором и заряжается, то отдает запасенную энергию электродвигателям 5. 6 — бак с бензином или даже спиртом, если хотите.

Бывают ситуации, когда реализовать автономное питание на основе одной аккумуляторной батареи не представляется возможным из-за образования больших кратковременных токов. В этом случае совместно использовался высоковольтный конденсатор большой емкости, пока не стали применять ионистор вместо аккумулятора или одновременно с ним.

В работе этого класса приборов заложена технология, благодаря которой создается двойной электрический слой (EDLC), этим они выгодно отличаются от устройств, где для накопления заряда эксплуатируются химические реакции, как обратимые (аккумулятор), так и необратимые (батарея).

Несмотря на то, что ионисторы появились относительно недавно, их изготовление налажено многими производителями как в нашей стране, так и за рубежом, эти радиодетали выпускают такие компании, как: Palm, Epcos, Elna и т.д.

Ионисторы Maxwell

Внутренне устройство

Ионисторы тем отличаются от конденсаторов, что их конструкция не предполагает использование диэлектрика между электродами, при изготовлении последних подбираются вещества, с противоположным потенциалом заряда. Упрощенное устройство этих радиодеталей показано на рисунке.

Устройство классических ионисторов

Условные обозначения:

  • a, b – электроды;
  • с –сепаратор;
  • d – активированный уголь.

От того, какова площадь «обкладки» конденсатора, зависит его емкость, именно с этой целью в качестве электродов в устройствах используется активированный уголь или вспененный углерод, которые помещаются в электролит. Назначение сепаратора – не допустить короткое замыкание электродов.

В качестве электролита может выступать твердый или кристаллический раствор щелочи либо кислоты. Заметим, что в современных изделиях данный тип электролита не используется из-за своей высокой токсичности.

На рисунке ниже в качестве примера изображена конструкция ионисторов серии EN, изготовленных компанией Panasonic.

Конструкция серии EN

На рисунке обозначены:

  • a – электроды (в качестве материала выступает активированный уголь);
  • b, e – верхняя и нижняя часть корпуса;
  • с – сепаратор;
  • d – уплотнительный изолятор.

Положительные и отрицательные стороны

К числу безусловных преимуществ этих устройств относятся следующие качества:

  • разрядка и заряд устройства не занимает много времени, что позволяет их использовать в тех случаях, когда аккумуляторы установить не представляется возможным из-за долгой подзарядки;
  • по сравнению с аккумуляторными батареями у ионисторов значительно больше циклов полного заряда-разряда устройства;
  • чтобы произвести подзарядку, не понадобится специальное зарядное оборудование, следовательно, упрощается обслуживание;
  • радиодетали этого типа гораздо легче аккумуляторов и меньше их по габаритам;
  • широкий диапазон рабочей температуры – от -40 до 70С°;
  • срок эксплуатации во много раз больше, чем его имеют силовые конденсаторы и аккумуляторные батареи.

Как бы ни были хороши эти радиодетали, но у них есть и недостатки, которые несколько усложняют эксплуатацию, а именно:

  • относительно высокая цена на ионисторы приводит к тому, что использование их в технике ведет к ее удорожанию. Как утверждают специалисты, в ближайшем будущем эта проблема будет решена, благодаря развитию новых технологий;
  • низкие параметры номинального напряжения устройств, решением может служить последовательное соединение нескольких элементов (принцип такой же, как при подключении нескольких батареек). В этом случае потребуется установить шунт в виде резистора на каждый компонент;
  • превышение температурного режима (нагрев более 70С°) становится причиной выхода из строя;
  • данный тип радиодеталей не позволяет накапливать достаточно энергии, помимо этого они обладают небольшой энергетической плотностью (то есть не столь мощные, как аккумуляторы), что несколько сужает сферу их применения. Параллельное подключение нескольких элементов позволяет частично справиться с этой проблемой.

Отдельно следует заметить, что суперконденсаторы относятся к элементам, подключение которых требует, чтобы была соблюдена полярность. Нельзя допускать короткое замыкание устройства, поскольку оно станет причиной, из-за которой повысится температура, и радиоэлементу потребуется замена.

Применение

Сфера применения ионисторов довольно обширна, но наиболее часто они используются как аварийный или резервный блок питания для таймера или микросхем памяти в различных устройствах, начиная от телефонов и заканчивая музыкальными центрами, телевизорами, видеокамерами и т.д.

Видео: эффективность в применении ионистора

Делались и довольно экзотические эксперименты по применению суперконденсаторов, в частности, на их основе пытались создать гаусс оружие (электромагнитную пушку).

Типичная схема включения суперконденсаторов, как источников питания, показана на рисунке.

Схема подключения резервного питания

Обозначение на схеме:

U – подключение к основному источнику питания;

D1 – диод, не допускающий утечки заряда ионистора, когда отсутствует основное питание;

R1 – резистор, служит для двух целей:

  • ограничение тока зарядки;
  • исключает перегрузку основного источника питания во время включения напряжения;

C – резервный источник питания на базе ионистора;

Rn – сопротивление нагрузки.

Заметим, что без резистора (обозначение на схеме – R1) можно обойтись, если характеристики источника питания допускают кратковременное повышение тока нагрузки до 250 мА.

Помимо приведенного примера использования в быту, ионисторы могут применяться, чтобы подключить светодиод в маломощном фонарике, при этом зарядка может производиться от энергии солнечной батареи.

Приведем еще один распространенный пример использования данного устройства для запуска двигателя автомобиля. Схема подобной реализации показана на рисунке.

Схема: пусковое устройство для двигателя автомобиля

Данная схема может быть реализована на любом легковом автомобиле, где напряжение бортовой сети 12V, обозначения на рисунке:

  • 1,2, 3 – клеммы подключения (1 к положительному контакту АКБ, 2 – к отрицательному, 3 соединяется с замком зажигания);
  • Кс – замок зажигания;
  • B1 – АКБ автомобиля;
  • K1, K1.1 – контактор и его управляющий ключ;
  • С – суперконденсатор;
  • Rc – резистор, ограничивающий ток зарядки ионистора С.

В схеме используется суперконденсатор (маркировка: 12ПП-15/0,002), у которого следующие характеристики:

  • максимальное номинальное напряжение – 15В;
  • емкость – 216Ф;
  • величина внутреннего сопротивления – 0,0015 Ом;
  • номинальный ток – 2кА.

Перечисленных выше характеристик будет достаточно для запуска двигателя мощностью до 150 л.с. Время зарядки ионистора – не более 5 секунд, после включения стартера в течение первых нескольких секунд основная токовая нагрузка будет идти на суперконденсатор, поскольку внутренне сопротивление у АКБ больше.

Подобное пусковое устройство, в котором используется ионистор, можно купить готовое, но сделать своими руками обойдется значительно дешевле.

>Ионистор

Устройство, характеристики и применение ионисторов

Сравнительно недавно в широкой продаже появились так называемые ионисторы. По-иному их ещё называют суперконденсаторами. По размерам они сравни обычным электролитическим конденсаторам, но обладают по сравнению с ними, гораздо большей ёмкостью.

Ионистор – это некий гибрид конденсатора и аккумулятора. В зарубежной литературе ионистор называют сокращённо EDLC, что расшифровывается как Electric Double Layer Capacitor, что по-русски означает: конденсатор с двойным электрическим слоем. Работа ионистора основана на электрохимических процессах.

Устройство ионистора.

Отличие ионистора от конденсатора заключается в том, что между его электродами нет специального слоя из диэлектрика. Взамен этого электроды у ионистора сделаны из веществ, обладающими противоположенными типами носителей заряда.

Как известно, электрическая ёмкость конденсатора зависит от площади обкладок: чем она больше, тем больше ёмкость. Поэтому электроды ионисторов чаще всего делают из вспененного углерода или активированного угля. Благодаря этому приёму удаётся получить большую площадь своеобразных «обкладок». Электроды разделяются сепаратором и всё это находятся в электролите. Сепаратор необходим исключительно для защиты электродов от короткого замыкания. Электролит же выполняется на основе растворов кислот и щелочей и является кристаллическим и твёрдым.

Например, с помощью твёрдого кристаллического электролита на основе рубидия, серебра и йода (RbAg4I5) возможно создание ионисторов с низким саморазрядом, большой ёмкостью и выдерживающие низкие температуры. Также возможно изготовление ионисторов на основе электролитов растворов кислот, таких как H2SO4. Такие ионисторы обладают низким внутренним сопротивлением, но и малым рабочим напряжением около 1 В. В последнее время ионисторы на основе электролитов из растворов щелочей и кислот почти не производят, так как такие ионисторы содержат токсичные вещества.

В результате электрохимических реакций небольшое количество электронов отрывается от электродов. При этом электроды приобретают положительный заряд. Отрицательные ионы, которые находятся в электролите, притягиваются электродами, которые заряжены положительно. В итоге всего этого процесса и образуется электрический слой.

Заряд в ионисторе сохраняется на границе раздела электрода из углерода и электролита. Толщина электрического слоя, который образован анионами и катионами, составляет очень малую величину порой равную 1…5 нанометрам (нм). Как известно, с уменьшением расстояния между обкладками ёмкость возрастает.

К основным положительным качествам ионисторов можно отнести:

  • Малое время заряда и разряда. Благодаря этому ионистор можно быстро зарядить и использовать, тогда, как на заряд аккумуляторных батарей уходит значительное время;

  • Количество циклов заряд/разряд – более 100000;

  • Не требуют обслуживания;

  • Небольшой вес и габариты;

  • Для заряда не требуется сложных зарядных устройств;

  • Работает в широком диапазоне температур (-40…+700C). При температуре больше +700С ионистор, как правило, разрушается;

  • Длительный срок службы.

К отрицательным свойствам ионисторов можно отнести всё ещё высокую стоимость, а также довольно малое напряжение на одном элементе ионистора. Номинальное рабочее напряжение ионистора зависит от типа используемого в нём электролита.

Чтобы увеличить рабочее напряжение ионистора их соединяют последовательно, также как и при соединении батареек. Правда, для надёжной работы такого составного ионистора нужно каждый отдельный ионистор шунтировать резистором. Делается это для того, чтобы выровнять напряжение на каждом отдельном ионисторе. Это связано с тем, что параметры отдельных ионисторов отличаются. Ток, который течёт через выравнивающий резистор, должен быть в несколько раз больше тока утечки (саморазряда) ионистора. Значение тока саморазряда у маломощных ионисторов составляет десятки микроампер.

Также стоит помнить, что ионистор – это полярный компонент. Поэтому при подключении его в схему нужно соблюдая полярность.

Кроме этого стоит избегать короткого замыкания выводов ионистора. И хотя ионисторы достаточно устойчивы к короткому замыканию, оно может привести к чрезмерному повышению температуры сверх максимального вследствие теплового действия тока, а это приведёт к порче ионистора.

Ионисторы прекрасно работают в цепях постоянного и пульсирующего тока. Правда, в случае протекания через ионистор пульсирующего тока высокой частоты он может нагреваться из-за высокого внутреннего сопротивления на высоких частотах. Как уже говорилось, увеличение температуры электродов ионистора выше максимально допустимой приводит к его порче.

В документации на ионистор, как правило, указывается значение его внутреннего сопротивления на частоте 1 кГц. Например, для ионистора DB-5R5D105T ёмкостью 1 Фарада внутреннее сопротивление на частоте 1 кГц составлет 30Ω. Также существуют ионисторы с ещё меньшим внутренним сопротивлением. Они маркируются как Low resistance или Low ESR. Такие ионисторы заряжаются быстрее.

Для постоянного тока же внутреннее сопротивление ионистора мало и составляет единицы миллиом – десятки ом.

Обозначение ионистора на схеме.

На схемах ионистор обозначается также как и электролитический конденсатор. Тогда же встаёт вопрос: «А как же определить, что на принципиальной схеме изображён именно ионистор?»

Определить, что на схеме изображён ионистор можно по значению номинальных параметров. Если рядом с обозначением указано, например, 1F * 5,5 V, то тут сразу станет понятно, что это ионистор. Как известно, электролитических конденсаторов ёмкостью 1 Фарада не существует, а если и существует, то габариты у него немалые . Также сразу бросается в глаза номинальное напряжение в 5,5 V. Как уже говорилось, ионисторы в принципе не рассчитаны на большое рабочее напряжение.

Где применяются ионисторы?

Очень часто ионисторы можно встретить в цифровой аппаратуре. Там они выполняют роль автономного или резервного источника питания для микроконтроллеров (IC’s), микросхем памяти (RAM’s), КМОП-микросхем (CMOS’s) или электронных часов (RTC). Благодаря этому даже при отключенном основном питании электронный прибор сохраняет заданные настройки и ход часов. Так, например, в кассетном аудиоплеере Walkman используется миниатюрный ионистор.

При замене аккумуляторов или батареек в плеере он полностью обесточивается, что неизбежно приводит к стиранию настроек (например, частот радиостанций, установок эквалайзера, сброс хода электронных часов). Но этого не происходит благодаря тому, что электронную схему в «ждущем» режиме питает заряженный ионистор. И хотя ёмкость его несоизмеримо меньше, чем ёмкость аккумулятора или батареи этого хватает для сохранения настроек и работы часов в течение нескольких суток!

Ионистор является достаточно новым электронным компонентом. Впервые ионистор был разработан в Соединённых штатах в 1960-х годах. А позднее, в 1978 году, ионисторы появились и в СССР под маркой К58-1. Это был первый отечественный ионистор. Далее промышленность стала выпускать ионисторы марок К58-15 и К58-16.

Как можно применить ионистор в самодельных конструкциях? Его можно использовать в качестве аварийного источника питания, например, в конструкциях на микроконтроллерах. Вот простейшая схема включения ионистора в цепь питания электронного устройства.

Диод VD1 служит для предотвращения разряда ионистора С1, когда напряжение питания равно 0 (Uпит=0). В качестве диода VD1 лучше применить диод Шоттки, например, 1N5817 и аналогичные, так как у них малое падение напряжения на открытом переходе. Резистор R1 препятствует перегрузке источника питания, ограничивая зарядный ток ионистора. Его можно не устанавливать, если источник питания выдерживает ток нагрузки 100 – 250 мА. Rн – это сопротивление нагрузки (питаемое устройство, например, микроконтроллер).

Под занавес сего повествования хочется показать какое-нибудь видео. Видео не моё, нашёл в YouTube. Показано, как можно запитать светодиод от заряженного ионистора ёмкостью в 0,047 Ф. Ионистор на 5,5 V, поэтому если решите повторить эксперимент, то заряжайте его 3 вольтами, иначе можно нечаянно спалить светодиод.

Кстати, у меня оказывается, точно такой же ионистор в запаснике завалялся. А у Вас есть ионистор?

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

  • Как устроено электромагнитное реле?

  • Как проверить ИК-приёмник?