Rozwojowi przyrządów kontrolno-pomiarowych sterowanych zdalnie i działających w układach bezprzewodowych towarzyszy pojawianie się nowych aplikacji, które wymagają własnych, wbudowanych źródeł zasilania. Podczas gdy powstaje wiele alternatywnych źródeł energii, baterie nadal stanowią niezawodne i niedrogie rozwiązanie. Podobnie jak w przypadku innych produktów również w przypadku baterii mamy do czynienia z wieloma rodzajami, które można dopasować do wielu różnych aplikacji. Zrozumienie, jakiego rodzaju bateria będzie odpowiednia do danego zastosowania, może ułatwić pracę. Wprawdzie spotykamy wiele interesujących rozwiązań akumulatorków do wielokrotnego ładowania, ale w tym krótkim przeglądzie zajmiemy się bateriami do jednorazowego użycia. Są zakłady przemysłowe, które mają wystarczająco liczne służby utrzymania ruchu, aby regularnie wymieniać baterie. Niemniej nawet w ich przypadku zasadniczą sprawą jest żywotność elementów zasilających. To oczywiste w sytuacji, gdy mówimy o procesach przemysłowych. Mając to na uwadze, producenci baterii dbają, aby ?osiągi? baterii były wystarczające, a przy tym przewidywalne (utrzymywały żywotność w deklarowanym okresie).
Na wykresie przedstawiono krzywe żywotności w zależności od obciążenia dla dwóch rodzajów baterii ?D?. Krzywe w kolorze niebieskim dotyczą baterii litowych chlorkowo-tionylowych, które są często używane do zasilania aparatury działającej w układach bezprzewodowych. Zapewniają one wysokie i stabilne napięcie, mogą pracować w szerokim zakresie temperatur i mają długą żywotność. Charakteryzują się jednak względnie niskimi maksymalnymi natężeniami rozładowania. Nie są więc odpowiednie do urządzeń o wysokim prądzie rozładowania, jak na przykład lampa błyskowa. Natomiast przy stałym i niskim natężeniu mogą działać pięć, dziesięć lub więcej lat. Krzywe w kolorze zielonym dotyczą powszechnie stosowanej baterii alkalicznej. Warto zwrócić uwagę, że napięcie wyjściowe baterii zaczyna spadać od początku aż do jej wyczerpania. Bateria ta pozwala na pobór większego prądu, ale w krótkim okresie.
Niewielka analiza powinna umożliwić uzyskanie danych pomocnych w ocenie osiągów baterii i dokonaniu rozsądnego wyboru. Jest wiele rodzajów baterii, które wykazują specyficzne charakterystyki rozładowania. W celu zapewnienia optymalnego zasilania powinny być odpowiednio powiązane z charakterystykami zużycia energii przyrządów. Przykładowo, niektóre przyrządy charakteryzują się stałym poborem mocy. Producent powinien być w stanie przekazać użytkownikowi dane dotyczące żywotności baterii w funkcji poboru prądu (obciążenia). Pozwolą one na łatwe określenie przewidywanej żywotności baterii w konkretnym zastosowaniu (patrz wykres). Z drugiej strony pewne urządzenia, takie jak przyrządy bezprzewodowe, zużywają w krótkich impulsach stosunkowo dużo energii. Jednocześnie w ich przypadku występują długie okresy bezczynności pomiędzy impulsami. W takim przypadku można przyjąć średnią wartość, ale dla baterii nie będzie to jednak dokładnie liniowy pobór. Należy poradzić się potencjalnego dostawcy i upewnić, czy wybrana bateria jest odpowiednia do obciążeń szczytowych. Można złagodzić ten efekt przez dodanie kondensatora, który będzie pobierał prąd z baterii na stałym, niskim poziomie i rozładowywał się podczas impulsowego zwiększonego poboru prądu przez działający w ten sposób przyrząd.
Baterie wysokiej jakości kosztują więcej niż te, które można kupić w kiosku. Jednak w ich cenie trzeba uwzględnić niższe koszty związane z wymianą baterii.
? Dla długotrwałych zastosowań przemysłowych, gdzie temperatura i długie przerwy w obsłudze są sprawą ważną, koszty przyjętego rozwiązania nie są tak bardzo istotne ? mówi Lou Adams, inżynier Tadiran Bartery. ? Z drugiej strony, jeżeli wymiana baterii jest łatwa, a temperatura raczej rzadko bardzo wysoka lub bardzo niska, to niedroga bateria alkaliczna może w zupełności wystarczyć.
Należy pamiętać, że prognozowana żywotność baterii zależy od przewidywanego poboru energii. Jeżeli przyrząd zmienia wielkość pobieranej energii (prądu) z powodu nowych parametrów działania, nastaw lub innych rekonfiguracji, to proporcjonalnie zmieni się żywotność baterii. Zrozumienie tego, w jaki sposób działają baterie, często jest początkiem przemyśleń nad zmianą sposobu zasilania przyrządów.
Peter Welander
Artykuł pod redakcją inż. Janusza Pieńkowskiego