Как использовать элементы нерабочей батареи ноутбука : Физика

Как использовать элементы нерабочей батареи ноутбука : Физика

В последнее время ноутбуки широко используют на уроках. Многие убеждены в том, что компьютер предоставляет новые возможности для творческого развития школьников и их учителей, позволяет освободиться от нудного традиционного курса обучения и разработать новые идеи и средства выражения, даёт возможность решать более интересные и сложные проблемы [1].

Применение компьютерных технологий позволяет добиться качественно более высокого уровня наглядности предлагаемого учебного материала за счет применения мультимедийной наглядности, значительно расширить возможности включения разнообразных упражнений в процесс обучения с [2]. Работа с компьютером предоставляет уникальные возможности для активизации учебно-познавательной деятельности младших школьников [3].

Старшеклассникам удобно пользоваться ноутбуками для поиска информации для рефератов, выполнять тренировочные задания, например на сайте ФИПИ, для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ, да и просто почитать электронную книгу. Часто приходится пользоваться батареей ноутбука для автономной работы.

Батарея часто выходит из строя или быстро разряжается. Нас заинтересовал вопрос: нельзя ли влиять на работу батареи или проводить ремонт в случае поломки? В процессе работы над проблемой мы выяснили, что элементы батареи можно использовать вторично и очень успешно.

Актуальность работы в том, что самостоятельный ремонт батареи ноутбука экономит средства и дает возможность длительное время работать автономно, а использование элементов батареи ноутбука позволяет на протяжении более длительного времени использовать электронные устройства.   

Целью было провести исследование различных видов батарей ноутбуков, научиться диагностировать элементы батареи для замены несправных рабочими, сконструировать источник питания из элементов и использовать их в разных устройствах.

Были поставлены задачи:

  • Найти научный материал для изучения различных видов батарей ноутбуков в литературе  и Интернет;
  • Составить алгоритм диагностики элементов батареи и замены неисправных элементов на рабочие;
  • Сконструировать портативный источник питания на элементах батареи;
  • Применить на практика источник питания;
  • Проанализировать материал, объяснить его и представить слушателям для практического применения;

   Практическая значимость работы: часто батарею ноутбука считают неисправной, но, проверив элементы и зарядив их до необходимого напряжения, аккумулятор можно использовать. Если элементы невозможно восстановить, то можно заменить элементы с другой батареи. Это даст возможность из двух неисправных собрать исправный аккумулятор. Рабочие элементы можно использовать для самостоятельного изготовления источника питания, который будет небольших размеров и работать длительное время. Использовать источник напряжения можно будет в фонариках (ярко светят более 4-х часов без подзарядки), детских игрушках, строительных инструментах, приборах лабораторного оборудования по физике, Power bank и т.д. Результаты исследования используются в ряде уроков по физике, работе кружка «Юный физик», внеурочной деятельности.

Виды батарей ноутбуков

Часто требуется иметь возможность быстро обработать ту или иную информацию, где бы вы ни находились. Поэтому такой мобильный и мощный инструмент, как ноутбук, стал постоянным спутником многих людей. Главное отличие переносного компьютера от обычного – наличие автономного питания, которое обеспечивают аккумуляторы для ноутбука. Предлагаем рассмотреть типы батарей для лэптопов и узнать их особенности и отличия.

Первыми появились никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи. Несмотря на старость этих технологий, они до сих пор встречаются в некоторых моделях. Преимущество в этой паре имеют Ni-Mh аккумуляторы для ноутбуков. Они обладают большей практически в два раза емкостью, экологически безопасные и намного меньше подвержены "эффекту памяти".

Отметим сразу этот момент. Суть этого "эффекта" заключается в уменьшении емкости заряда аккумулятора из-за укрупнения кристаллов химических соединений электролита по причине неполной разрядки. Это приводит к уменьшению их общей площади, и как следствие, к сокращению емкости накопленного заряда. То есть, батарея как бы «запоминает» свое состояние перед зарядом и использует его в качестве рабочей области.  Со временем, в такое укрупнение включается все больше и больше кристаллов, что негативно отражается на реальной емкости аккумулятора.

На замену им пришло поколение литий-ионных батарей (Li-ion). Эти аккумуляторы для ноутбука значительно обладают большим объемом заряда при меньшем весе и полностью лишены проблемы "эффекта памяти". К отрицательным сторонам относится их цена и то, что они очень чувствительны к температуре. При охлаждении или перегреве они начинают сильнее расходовать энергию.

Литий-полимерный – новейший тип аккумуляторов для ноутбуков. Он имеет еще более меньший вес, менее подвержен влиянию температуры и имеет значительный срок службы. Кроме этого, они полностью пожаробезопасны, что было одной из проблем всех вышеперечисленных батарей.

На какие типы можно разделить современные аккумуляторы ноутбуков:

  • Никель-кадмиевые  (Ni-Cd) — это устаревший тип и редко встречается в современных девайсах, хотя и обладает рядом достоинств. Был изобретен в далеком 1899 году Вальдмаром Юнгнером из Швеции. Появился в продажах после значительных    доработок,  примерно  1950 году.  Самое  главное  достоинство,  из-за которого продолжают его использовать, это возможность использовать большие токи заряда и разряда, плюс более устойчивый к перепаду температуры и цена. Главным недостатком является «эффект памяти», также он «экологический грязный».
  • Никель-металл-гидридный (Ni-MH) — более современные, пришли на смену никель-кадмиевым аккумуляторам. Появились в 1970 году, но стали доступны только в конце 1980-х годов. Обладают большей емкостью при тех же габаритах и меньшим весом, плюс более экологически чистые по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами. Также плюсом можно назвать гораздо меньшей «эффект памяти». Также есть недостатки относительно Ni-Cd аккумуляторам, а именно: обладает меньшим циклом заряда/разряда, боится больших токов заряда/разряда и менее устойчивый к температурным перепадам.
  • Литиево-ионные (Li-Ion) — на данный момент самый распространенный тип аккумулятора в бытовой техники и электроники. Появились в продаже 1991 году, благодаря компании Sony. Главным достоинством Литиево-ионного аккумулятора, смело, можно назвать емкость, низкий саморазряд и практическое отсутствия, так называемого, «эффекта памяти». К минусам можно занести боязнь низких температур (оптимальная +20) и высокую стоимость.
  • Литиево-полимерный (Li-polymer) — новый тип, вернее доработанная литиево-ионная батарея. Пока еще не получила такое широкое распространение как Li-Ion, тоже используется в различных бытовых приборах и девайсах. Главным плюсом является больше емкости при меньших габаритах, благодаря чему возможно изготовление гибких батарей и полное отсутствие «эффекта памяти». Главным минусом является пожароопасность.

Также следует упомянуть, что существуют другие типы, например: свинцово-кислотные, серебряно-цинковые, литий-железо-фосфатные и другие. Но эти типы гораздо реже встречаются в бытовой электронике [10].

При замене аккумулятора в ноутбуке следует иметь в виду, что в основном нужно использовать только тот тип батареи, который был изначально. Другой просто не будет работать. Однако некоторые модели лэптопов имеют возможность подобной замены. Поэтому следует внимательно прочитать инструкцию и рекомендации производителя перед окончательным выбором [4].

Свойства аккумуляторных батарей [8]:

  • Эффект памяти — этот параметр у всех на слуху, что же он означает? Означает, что батарея, якобы, «помнит» до какого уровня ее разрядили в предыдущий раз и при следующем разряде отдает до предыдущего уровня. Возникает данный эффект при нарушении эксплуатационных условий некоторых типов аккумуляторов (Ni-Cd, Ni-MH и др.).
  • Емкость аккумуляторной батареи — это величина, которая характеризует полезное количество энергии отдаваемой батареей при ее разряде. Измеряется в единицах заряда кулонах, на практике производители используют ампер-часы.
  • Плотность энергии — менее популярный термин, означает количество энергии на единицу веса.
  • Саморазряд — потеря заряда при отсутствии нагрузки. В разных типах батарей проявляется по-разному.
  • Температурный режим — оптимальные температурные условия для использования аккумулятора. Для разных типов батарей — разный температурный режим. Берегите ваши аккумуляторы от перегрева и сильного охлаждения, они этого не любят.

Неисправности батареи ноутбука

Батарея состоит из спаянных между собой элементов, соединенных последовательно-параллельно, и контроллера, осуществляющего управление зарядкой Li-ion элементов, анализирует  и   передает данные об остаточной емкости.  Все это  помещено в запаянную пластиковую коробку совершенно определенной формы, которая подходит к конкретной модели.

Каждая аккумуляторная батарея запаяна в пластмассовом корпусе, и, чтобы ее разобрать, придется приложить немало усилий. Вот как выглядит батарея ноутбука в разборе [Приложение 6, фото 12].

В качестве элементов питания обычно используются Li-Ion аккумуляторы 18650 с напряжением напряжение 3.7В.  В заряженном состоянии 4.1В. Элементы соединены последовательно-параллельно с помощью электросварки (по две параллельно, затем три блока последовательно). Всей работой, в том числе и зарядкой, управляет маленькая электронная плата-контроллер. В ней хранятся данные о ее типе, изготовителе, емкости и др. Если она вышла из строя, сгорела, элементы не будут работать совсем, т.к. подключение к ноутбуку будет отсутствовать.
Причиной неисправности батареи следующие:

  • неисправность платы контроллера (в этом случае батарея часто не определяется в операционной системе, а при отключении сети ноутбук мгновенно выключается)
  • потеря емкости элементов — от старости, от количества перезарядок, особенно аккумуляторы не любят полной разрядки, которая быстро сокращает срок жизни элемента, степень износа батареи можно оценить в программе AIDA64;
  • обрыв или короткое замыкание внутри элемента.

Если батарея в ноутбуке не заряжается, то это не значит, что она неисправна, виновником может быть контроллер питания на материнской плате [9].

Аккумуляторы  для ноутбуков – незаменимый элемент. Благодаря батарее, он может работать в любом месте, где вам удобно. Производители позаботились о форме и дизайне, поэтому съемный аккумулятор в ноутбуке незаметен. Отсоединив устройство, вы увидите продолговатую прямоугольную пластину. Толщина от нескольких миллиметров (литий-полимерные АКБ  для  ультрабуков) до пары сантиметров (литий ионные модели). Размеры и вес зависят от емкости устройства и комплектующих частей [Приложение 5, фото 10]. 

Измерение напряжения на элементах ноутбуков на практике

Для измерения напряжения используется тестер или мультиметр. [Приложение 1, фото 2].

Мультиметр - это универсальный комбинированный измерительный прибор, который сочетает в себе функции нескольких измерительных приборов, то есть может измерять целый диапазон электрических величин.

Самый малый набор функций мультиметра - это измерение величины напряжения, тока и сопротивления. Однако современные производители на этом не останавливаются, а добавляют в набор функций, такие, как измерение емкости конденсаторов, частоты тока, прозвонка диодов (измерение падения напряжения на p-n переходе), звуковой пробник, измерение температуры, измерение некоторых параметров транзисторов, встроенный низкочастотный генератор и многое другое.

Кроме того мультиметры бывают цифровые и аналоговые. Внешне они отличаются по приборам для отображения измеряемых величин. В аналоговом мультиметре он стрелочный, в цифровом в виде семисегментного индикатора. Однако мы привыкли понимать под словом мультиметр все-таки цифровой мультиметр. Для примера возьмем широко распространенные мультиметры серии М-830 или DT-830. В этой серии несколько модификации, их маркировка отличается последней цифрой, а также набором функций заложенных в данный прибор [6].
Составим алгоритм диагностики элементов:

  •  Если батарея находится в нерабочем состоянии, необходимо аккуратно снять крышку и проверить напряжение в цепи и на каждом элементе.
  • Нередко при напряжении хотя бы на одном элементе меньше, чем ~3 В, батарея становиться неисправной. В этом случае достаточно с помощью зарядного устройства зарядить элементы до ~4 В.
  • Если элементы невозможно зарядить до нужного напряжения, то их можно заменить на рабочие элементы  с другой батареи.

Вот какую информацию мы нашли на сайте о тестировании батареи ноутбука мультиметром [5].

Расставить все точки над i поможет мультиметр. Портативное устройство точно определит работоспособность контролера, элементов питания и батареи в целом. Однако, чтобы задействовать тестер, нужно знать как разобрать аккумулятор от ноутбука
Последовательность действий:

  • Извлечь батарею из лептона.
  • Тонкой отверткой или ножом аккуратно рассоединить корпус по продольной линии на две части.
  • Проверить мультиметром напряжение в цепи. Показывает число 3,7, умноженному на количество «банок» - все в порядке.
  • Есть отклонение – нужно проверить каждый элемент питания отдельно. Норма 3,7-4,1 В. Меньшее значение показывает, что ресурс исчерпан и необходимо заменить батарейку на новую, предварительно разрядив до 3,2 В.
  • Заменив элементы и восстановив цепь, следует склеить корпус по шву.
  • Когда клей высохнет, вставить батарею в ноутбук и ставить полную зарядку.

Видно, что наши наблюдения совпадают с представленными. Но мы пошли дальше: нашли способ использовать рабочие элементы батареи в различных устройствах.

Элементы в разобранной батарее аккумуляторов ноутбуков разного вида представлены на фото [Приложение 1, фото 1].

Изготовление источника питания из рабочих элементов батареи ноутбуков

Из рабочих элементов ноутбука можно сделать источник питания для многих необходимых устройств. Для изготовления источника питания мы использовали элементы батареи ноутбука и зарядную плату (выписывали в интернет - магазине) [Приложение 4, фото 8]. В качестве зарядного устройства использовались зарядные мини- и макроплаты [Приложение 4, фото 9]. Для зарядки используется шнур от зарядки телефона.

Модуль зарядки TP4056

Что мы видим на плате:

1. Зелёный диод — сигнализирует о ПИТАНИИ/АККУМ. ЗАРЯЖЕН.

2. Красный диод — сигнализирует о том, что идёт зарядка.

3. Ограничивающий резистор (можно сменить, изменяя силу тока — таблица ниже). Стандартно установлен резистор на 1.2 кОм (номинал 122), при этом сила тока составляет 1А.

4. Сам контроллер заряда TP4056 довольно известный, который отключается от аккумулятора при достижении на аккумуляторе заряда в 4.2В, при заряде сила тока постепенно понижается.

5. Контакты для запаивания любого 5В блока питания. Рядом выход microUSB для подачи питания, также существуют на разъёмах miniUSB и просто USB. То есть выбираете на свой вкус.

6. Контакты для аккумулятора.

Теперь давайте подключим к плате питание. Питание подключено, горит зелёный диод. Подключаем аккумулятор, горит красный диод. Как только аккумулятор зарядится, загорится зеленый диод. Как было отмечено ранее, при достижении на аккумуляторе ≈ 4.2В, контроллер отключается от аккумулятора [7]

Источник питания на элементах батареи ноутбуков обладает рядом достоинств:

  • Простота изготовления;
  • Небольшие денежные затраты (зарядная плата в интернет - магазине стоит 50 рублей за 5 штук плюс элементы негодной батареи ноутбука);
  • Надежность в длительном использовании;
  • Компактность.

Использование источника питания на практике

Источник питания из элементов батареи ноутбука можно использовать достаточно широко. Вот несколько примеров:

Удобно использовать в фонариках, так как работает без подзарядки более 4 часов [Приложение 2, фото 4].

При строительных работах необходима долгая и надежная работа строительных инструментов. На примере шуруповерта мы проверили надежность источника питания [Приложение 3, фото 5].

Детям очень нравятся движущиеся игрушки. Мы установили источник на элементах батареи ноутбука в детский паровозик, который долго движется по рельсам, и не нужно постоянно менять батарейки [Приложение 3, фото 6].

Power bank незаменим, например, для зарядки телефона в пути. Корпус и платы также выписывается в интернет – магазине (~260 рублей), а в качестве  аккумулятора мы используем элементы батареи ноутбука. Если готовый Power bank покупать в магазине, то стоить он будет не менее 2 тыс. рублей. Экономия средств заметна.

Использование элементов батареи ноутбука в электронном секундомере из лабораторного оборудования оказалось просто необходимым. Батарейки от долгого использования «протекли» и разъели контакты. Поэтому дальнейшее использование батареек в этом приборе, очень необходимом для выполнения лабораторных работ по динамике, стало невозможным. Но использование источника питания из  одного элемента батареи аккумулятора ноутбука позволило отремонтировать прибор и использовать для работы [Приложение 6, фото 11].

Изучив широкую информацию о видах батарей ноутбуков, применении зарядных мини- и макроплат, мы изготовили разного вида источники питания, которые успешно применили на практике.

Были подведены итоги и сделаны выводы:

  • Необходимо использовать алгоритм диагностики элементов  батареи ноутбука с целью ремонта аккумулятора ноутбука или извлечения рабочих элементов для дальнейшего использования.
  • Изготовленные источники питания на элементах батареи ноутбука обладают рядом достоинств: простота изготовления, экономия средств, надежность в длительном использовании, компактность, широкий спектр использования.
  • Источник питания можно использовать достаточно широко: в фонариках, в строительных инструментах, в Power bank, в детских игрушках, в лабораторном оборудовании и т.д.

Практическая значимость работы заключается в том, что наши исследования помогут многим не выбрасывать батареи ноутбуков, а хотя бы пытаться самостоятельно провести ремонт. Если на элементах напряжение ниже допустимого (~4 В), нужно провести зарядку элементов. Если это невозможно, то необходимо использовать рабочие элементы для изготовления источников напряжения для разных устройств. Предварительно нужно приобрести зарядную плату. Если вы своими руками сделаете Power bank, или фонарик с вашим источником будет долго работать, а дети будут играть с движущей игрушкой – вы будете горды тем, что успешно дали вторую жизнь элементам батареи ноутбука.
Материал исследования предполагает в будущем организовать создание целого ряда проектов технического направления с учащимися.

Элементы работы широко используются на кружковых и внеклассных занятиях.

Источники информации.

    1. Гершунский Б.Г. Компьютеризация в сфере образования: Проблемы и перспективы. –М.: Педагогика, 1987.
    2. Артемьева В.В. Дидактические условия обучения младших школьников естествознанию средствами компьютерных технологий. - Екатеринбург:». 2007.
    3. https://superinf.ru/view_article.php?id=273
    4. http://new-sebastopol.com/news/others/kakie-byvayut-akkumulyatory-dlya-noutbukov
    5.  http://www.bagel.net.ua/news-posts/kak-razobrat-akkumulyator-noutbuka-proveryaem-batareyu-gramotno/
    6. http://www.sxemotehnika.ru/zhurnal/kak-polzovatsia-multimetrom.html
    7. https://mysku.ru/blog/aliexpress/40623.html
    8. http://remont-noutbukov1.ru/zamena-akkumulyatornoj-batarei/
    9. http://www.oldnix.org/type-batteries-laptop/
    Читать еще:
    

    Новые материалы:

    Физические возможности и психическая готовность детей к школе :: Урок окружающего мира в 3-м классе "В царстве грибов" :: Урок математики "Приемы вычисления для случаев вида 26 + 4, 95 + 5" :: Внеклассное мероприятие – математический вечер "В мире чисел" :: Урок с элементами краеведения по теме: "Сахароза. Сахарная промышленность Белгородской области" :: Душа компании ( Life of the Party ), 2018 ::
    Warning: include(/home/u190093/artismebel.ru/www/sitemap/list18.php) [function.include]: failed to open stream: No such file or directory in /home/u190093/poznanie21.ru/www/sitemap/links-rand.php on line 45

    Warning: include(/home/u190093/artismebel.ru/www/sitemap/list18.php) [function.include]: failed to open stream: No such file or directory in /home/u190093/poznanie21.ru/www/sitemap/links-rand.php on line 45

    Warning: include() [function.include]: Failed opening '/home/u190093/artismebel.ru/www/sitemap/list18.php' for inclusion (include_path='.:/usr/share/php53:/usr/share/pear53') in /home/u190093/poznanie21.ru/www/sitemap/links-rand.php on line 45
    Чудо-юдо, 2017 ::

    Отзывы (через аккаунты в социальных сетях Вконтакте, Facebook или Google+):

    Оставить отзыв с помощью аккаунта ВКонтакте:

    Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

    Оставить отзыв с помощью аккаунта Google+:

Поддержите сайт - подпишитесь на канал в Яндекс.Дзене!

Самое популярное:
Состояние воздуха: Карта загрязнения воздуха онлайн, обновляется в режиме реального времени

Экологическая карта состояния воздуха, которым мы дышим. В режиме реального времени.

Звуко-буквенный разбор слов

Научить детей реально оперировать звуками, т.е. развивать фонетический слух.

Почему газовая плита - это вредно

Кухня с газовой горелкой обычно является главным источником загрязнения воздуха, причем, не только на кухне, но и во всей квартире.

Букеты на 1 сентября из чая, кофе и конфет!

На 1 сентября все дети идут в школу с цветами. И на общем фоне будет выгодно выделяться школьник с оригинальным подарком - букетом, составленным из чая, кофе и конфет!

Итоговый тест по курсу 10-го класса

Данные тесты составлены для итоговой проверки знаний учащихся 10-х классов, обучающихся по учебнику "Алгебра и начала анализа - 10" авторов С.М.Никольского, М.К.Потапова и др. с целью приобщения их к единому государственному экзамену. В работу включены 26 заданий для каждого варианта. Всего 4 варианта. Все задания распределены по трем уровням сложности А, В и С подобно заданиям ЕГЭ. Учтены все темы, изучающиеся в данном курсе алгебры и начал анализа, а также задания по алгебре 7–9 кл. и геометрии. В работе приведены ответы к заданиям.

Познавательно-исследовательский, творческий проект с детьми второй младшей группы «Первоцветы – дар крымского леса»

Дети не имеют знаний о бережном отношении к природе родного края и навыков правильного поведения в природе, еще не сформировано экологическое сознание, а основы его закладываются в дошкольном возрасте. Цель проекта: формирование представлений о первых цветущих растениях крымского леса – первоцветах, опыт экологически грамотного поведения детей в природе.

Путешествие по координатной плоскости

По курсу математики автора Л.Петерсон в 4-м классе изучается тема «Координатная плоскость». Тема оказалась настолько интересной, что дети сами придумывали и составляли различные фигуры на координатной плоскости. Так возникла идея проведения урока закрепления по данной теме в игровой форме, который построен как путешествие по литературному произведению Стивенсона «Остров сокровищ» с применением различных форм организации учебной деятельности учащихся. Чередование различных видов деятельности способствует поддержанию работоспособности учащихся, поэтому урок насыщен многообразием заданий.


Школьные занятия:
 
Контакты Научно-популярный портал "Познание - XXI век".
111672, г. Москва, ул. Новокосинская, д. 15, корп. 7.
Для связи E-mail: . poznanie21@yandex.ru
 
ADD