Электропитание цифрового фотоаппарата

Цель лекции - рассказать о типах неперезаряжаемых и перезаряжаемых элементов питания, о правилах их эксплуатации. Здесь же рассказывается о различных типах зарядных устройств.

В качестве источника питания в цифровых фотоаппаратах применяются неперезаряжаемые сухие элементы и аккумуляторы. По размерам корпуса сухие элементы подразделяются на несколько типов. В цифровой съемочной технике применяются элементы формата ААА и АА. Перезаряжаемые аккумуляторы также могут быть выполнены в корпусах типоразмеров ААА и АА (говоря проще - "самые тонкие" и "тонкие батарейки"), или иметь фирменный несовместимый с камерами других производителей конструктив.

Рис. 12.1. Неперезаряжаемые сухие элементы формата АА

Рис. 12.2. Фирменный литиевый аккумулятор для цифрового фотоаппарата Canon

Любой автономный источник питания для портативных электронных устройств, каковым цифровой фотоаппарат и является, устроен следующим образом. Внутри металлического стакана устанавливается стержень, изолированный от стенок стакана пористой бумажной (картонной, пластиковой) прокладкой, пропитанной электролитом. Стакан служит анодом, стержень - катодом. В процессе зарядки сухого элемента или аккумулятора на поверхности катода накапливается электрический потенциал. При подключении элемента к замкнутой электрической цепи ионы электролита переносят электрические заряды с катода на анод - возникает электрический ток.

Характеристики элемента питания - емкость, сила тока, выдаваемое напряжение - зависят от материала, из которого изготовлены электроды, и от химического состава электролита. Самые дешевые и наиболее широко распространенные угольно-цинковые сухие элементы. В этих элементах катодом служит графитовый стержень, а анодом цинковый стакан. В качестве электролита используется раствор кислоты, которым пропитывается бумажная прокладка.

Из-за небольшой емкости угольно-цинковые элементы в цифровых фотоаппаратах не применяются вовсе. К тому же эти элементы при разряде склонны в газообразованию, что представляет опасность для электрических схем цифровой камеры.

Значительно большей емкостью обладают марганцево-цинковые щелочные элементы, именуемые так же алкалиновыми (или алкалайновыми - от термина alcaline). В качестве катода в этих элементах работает цинковый стержень, но анод изготовлен из двуокиси марганца. Электролитом служит раствор щелочи, который при разряде не выделяет газа. Поэтому корпус элемента изготовлен герметичным и для сложной электроники опасности не представляет.

Третий тип сменных неперезаряжаемых сухих элементов - литиевые. Анод подобного элемента изготовлен из металлического лития, а изолирующая бумажная прокладка пропитана электролитом на основе органических веществ. Литиевые элементы отличаются очень большой энергоемкостью, самым низким показателем саморазряда в нерабочем (неподключенном) состоянии, способностью отдавать максимальный ток за короткий промежуток времени (у других типов элементов большой ток разряда приводит к разрушению металлического стакана и, соответственно, к потере герметичности).

Литиевые элементы, как и алкалиновые, производятся в корпусах формата ААА и АА, но чаще они выполнены в дисковом конструктиве или в специальном цилиндрическом (тип CR123 ). Дисковые элементы применяются в персональных компьютерах в качестве источника резервного питания для сохранения информации об установках базовой системы ввода-вывода (BIOS) и поддержания хода внутренних кварцевых часов. В цифровой фототехнике литиевые элементы служат для поддержания хода внутренних часов и работы календаря фотоаппарата, пример - камеры PowerShot A430 и А540 компании Canon. Литиевые элементы в цилиндрических конструктивах применяются в качестве основного источника питания в пленочных (зеркальных и компактных) фотоаппаратах, в которых мотор перемотки пленки, двигатель фокусировки объектива и вспышка в момент срабатывания потребляют ток большой величины.

Недостатками неперезаряжаемых литиевых элементов являются их относительная дороговизна и небезопасная эксплуатация. Повреждение корпуса элемента (удар или прокалывание острым предметом) приводит к быстрому разогреву и даже к взрыву. Опасно для этих источников питания и сильное переохлаждение. На морозе литиевые элементы так же могут взрываться, повреждая и аппаратуру, в которую они установлены.

Несмотря на низкую емкость сухих неперезаряжаемых элементов (порядка 2000 мАч у самых дорогих алкалиновых элементов), обладателю цифрового фотоаппарата иногда приходится иметь с ними дело в качестве временной замены аккумуляторов. К слову, большинство бюджетных моделей любительских фотоаппаратов комплектуются "пробным" комплектом сухих элементов. Тем самым снижается стоимость фотоаппарата. Но фотолюбитель при этом вынужден тратить деньги на комплект аккумуляторов и зарядное устройство к нему.

Впрочем, есть ситуации, когда без комплекта неперезаряжаемых элементов обойтись трудно. Большинство любительских цифровых фотоаппаратов (за исключением, как мы уже говорили, фотоаппаратов Canon) не имеют резервного элемента питания для сохранения хода внутренних часов камеры. Переустановив аккумуляторы из корпуса фотоаппарата в зарядное устройство (от зарядки аккумуляторов прямо в камере, даже если это предусмотрено производителем, лучше воздержаться), мы обесточим электрические схемы, и часы остановятся. И фотолюбитель будет вынужден всякий раз при установке свежезаряженных аккумуляторов заново устанавливать точное время и дату. Можно этого, конечно, и не делать, но тогда в атрибуты графического файла будут записаны неверные данные о времени съемки кадра.

Многие камеры среднего уровня способны поддерживать ход внутренних часов в течение полугода (вероятно, питание осуществляется от конденсатора достаточно большой емкости), но в недорогих фотоаппаратах это время может не превышать 120-240 минут. Полная зарядка аккумуляторов занимает чуть больше времени, часы камеры попросту "не дождутся" того момента, когда их снова подключат к источнику питания. Именно в этом случае на помощь придет комплект сухих алкалиновых элементов. Вынимаем из камеры для зарядки аккумуляторы и на их место вставляем в аккумуляторный отсек комплект элементов. Их энергии вполне хватит для поддержания хода внутренних часов камеры, а сами элементы можно использовать подобным образом десятки раз.