Demontujte a analyzujte žiletky OpenUp

Žiletky OpenUp rozoberajú a analyzujú výtlačky

Pod značkou „OpenUp“ chceme v budúcnosti demontovať a analyzovať elektronické zariadenia.
To by malo pomôcť lepšie porozumieť zariadeniam a na prvý pohľad vidieť, ktoré komponenty (skupiny) na doske s plošnými spojmi vykonávajú ktoré úlohy.

Začnime elektrickým akumulátorovým holiacim strojčekom, ktorý pracuje na nikel-kadmiové články (Ni-Cd).

Mimochodom: Ak chcete takýto holiaci strojček opraviť, pretože batérie nebudú počas svojej životnosti fungovať správne, môžete ľahko použiť dnes používané nikel-metal hydridové články (Ni-Mh).

Musíte sa len ubezpečiť, že mA výstup batérií nie je príliš ďaleko od originálov, inak bude samozrejme úplné nabitie trvať oveľa dlhšie. Na druhej strane, prirodzene, máte dlhodobejšie obdobie. 🙂

Štruktúra žiletky

Konštrukcia týchto žiletiek je vždy rovnaká. Motor, spínač, prípadne dióda, záťažový rezistor, prípadne svetlo emitujúca dióda a sériový rezistor a samozrejme články batérie.

Štruktúru vidíte na nasledujúcom obrázku:

Kliknite na obrázok pre jeho zväčšenie

Zapínač je viditeľný vľavo dole, za ním nasleduje dióda, ktorá slúži ako ochrana proti prepólovaniu, a záťažový odpor, ku ktorému sa vrátime neskôr.

Medzi dvoma žltými batériami (1,2 V 600 mAh) môžete vidieť sériový rezistor a zodpovedajúcu červenú LED diódu pod červeným káblom.

Potom motor vľavo a kontakty pre nabíjanie vpravo.

Čierny blok pod ním - tlačový transformátor - slúži ako napájací zdroj. Môže byť pripojený na primárnej strane k striedavému napätiu 220 - 240 V a na sekundárnej strane, t. J. 2,1 V jednosmerný prúd u koncového používateľa s maximálnou zaťažiteľnosťou 0,1 ampéra.

Počkajte chvíľu, keď urobíme matematiku: dve 1,2 V batérie vyprodukujú 2,4 V? Ale podľa tlače náš zdroj napája iba 2,1 V? Chýba 0,3 V?

Zmerajme "napájací zdroj" pomocou multimetra:

Kliknite na obrázok pre jeho zväčšenie

Vidíme, že dodáva nezaťažené výstupné napätie 2,9 V - 3,0 V. Tesný výpočet zo strany výrobcu, ale to stačí.

Dimenzovanie odporu zaťaženia

Pozrime sa, či bol odpor zaťaženia vypočítaný správne.
Existuje na to vzorec:

RLast = (Vpower source - Vconsumer/battery)/Aconsumers

Prúd spotrebiteľa je známy z napájacej jednotky, ktorá dodáva 0,1 A.
Poďme vypočítať:

RLast = (2,9 V - 2,4 V)/0,1 A = 5 Ohm

Odpor je - dúfajme, že to uvidíte na fotografii - o niečo väčší ako bežné 1/4 W (250 mW) uhlíkové filmové rezistory.

Pretože záťažový rezistor premieňa prebytočnú energiu na teplo počas nabíjania, prirodzene sa stáva teplou alebo horúcou.

Existuje tiež vzorec na výpočet vopred, koľko wattov musí odpor rezistencie spotrebovať:

U * I = watt

S tým by sme mali:

2,9 V x 0,1 A = 0,29 W.

Maximálnu hodnotu odporu 0,25 W by sme teda zohriali o ďalších 0,09 W. To by nevydržalo dlho predtým, ako sa to zlomí.
Potrebujeme teda minimálne 0,5W rezistor. Zložili sme na ňu niečo viac ako 50% zaťaženie s 0,29 W, a tak zostáva teplotne v normálnom rozmedzí.

Malý príplatok:
Bežne je nabíjacie napätie Ni-Cd batérie 1,45 V (2 články = 2,9 V a nielen 2,4 V). Tu je napätie pri nabíjaní po 5 ohmovom rezistore presne 2,4 V.

Dimenzovanie sériového odporu LED

Sériový rezistor pre svetlo emitujúcu diódu má hodnotu 220 Ohm.
Ako to vypočítame?
Opäť Ohmov zákon:

R = U/I

Dióda vyžarujúca svetlo je pripojená k kladnému pólu nabíjacieho kolíka a rozsvieti sa, keď je spínač v polohe OFF (VYPNUTÉ) a na nabíjacie kolíky je pripojený zdroj napätia.
Pomocou multimetra môžeme otestovať, či preteká prúd plusovou časťou LED k nabíjaciemu kolíku plus pólu (pravý obrázok). Ak to urobí, multimetr zobrazí „0“, inak bude displej smerovať do nekonečna (ľavý obrázok).

Kliknite na obrázok pre jeho zväčšenie

Naše napätie je teda U = 2,9 V.
Štandardne by LED mala spotrebovať 20 mA, takže I = 0,020 A.

R = 2,9 V/0,02 A = 145 ohmov

Je nainštalovaný odpor 220 ohmov.
Výrobca nenechá LED svietiť na hranici limitu. Palec hore, to by malo byť 13, 14 mA, s ktorými LED pracuje.

Použitý motor by mal byť schopný pracovať s napätím v rozmedzí 2 V - 6 V.

A to je celé tajomstvo vnútorného fungovania žiletky.

Moderné zariadenia, ktoré pracujú s lítium-iónovými batériami, fungujú úplne rovnako. Jediný rozdiel: K dispozícii je tiež ďalší nabíjací obvod Li-Ion, aby sa články po úplnom nabití ďalej nenabíjali, aby nevybuchli.