Baterie supradimensionată de 9 volți, fabricată din celule vechi de plumb: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Ți s-a întâmplat vreodată că ai mâncat niște gustări și ai realizat brusc că le-ai consumat mult, mult mai mult decât îți permite cota zilnică de dietă sau ai mers la cumpărături și, din cauza unor greșeli de calcul, ai depășit un anumit produs. Amândouă aceste lucruri mi s-au întâmplat, de mai multe ori, dar numai de data asta, am depășit mult. Erau baterii, și nu acele baterii AA standard, ci acele baterii voluminoase cu plumb acid. Lasă-mă să-ți spun cum.

Înainte, pe vremuri, când încă învățam despre microcontroler și altele, obișnuiam să fac o mulțime de proiecte bazate pe circuite integrate și circuite. Întrucât toate aceste proiecte ar putea fi alimentate cu ușurință de o singură baterie de plumb acid sau cu diferite variante ale acestor baterii, obișnuiam să le cumpăr în vrac. Odată cu trecerea timpului, am început să înlocuiesc circuitele cu microcontrolere și baterii cu plumb acid cu baterii Li-ion mai bune datorită fiabilității și eficienței lor.

Cu câteva zile în urmă, m-am uitat la containerul bateriei și am găsit o bucată uriașă de baterii, doar întinsă în jur și primind ore suplimentare. În acel moment nu știam ce să fac cu ei, așa că i-am lăsat așa cum este. Recent bateria mea de 12V plumb acid pe care am folosit-o foarte ușor pentru verificarea și prototiparea circuitelor, a murit din cauza unui motiv incert. În loc să cheltuiesc bani și să cumpăr o baterie nouă, m-am gândit să folosesc aceste baterii vechi de 4v și să fac o sursă de alimentare variabilă portabilă cu ea.

Inițial, am planificat, doar să pun bateriile într-un grup și să conectez un modul regulator de tensiune la acesta, dar apoi m-am gândit că pot face acest proiect mult mai bun și mai frumos. Am de gând să pun aceste baterii într-un grup și să le acoper într-o carcasă metalică, astfel încât să semene cu o baterie de 9v. Prin urmare, având caracteristicile unei surse de alimentare variabile portabile incluse într-un pachet de baterii de 9V supradimensionate. Nu ar fi frumos și ar aduce înapoi toate acele amintiri, când bateriile de 9V erau cele mai proeminente de pe piață.

Provizii

• Baterii vechi (folosesc baterii cu plumb acid de 4V. Dacă nu aveți baterii cu plumb acid, puteți salva bateriile Li-ion de pe laptopuri și dispozitive electronice vechi)
• Convertor Buck (LM2596)
• Voltmetru
• Potențiometru 10K (alegeți un potențiometru de dimensiuni medii și nu uitați butonul)
• Comutator PORNIT / OPRIT
• Mufă de curent continuu
• Foaie de aluminiu
• Placă MDF
• unele culori (vopseaua spray ar funcționa bine)

Pasul 1: Încărcarea bateriilor vechi

Bateriile mele au fost ținute în dulap de foarte mult timp și din această cauză au pierdut o parte din încărcare. În general, bateriile cu plumb acid pierd între 4% și 5% din încărcarea totală într-un an, dar acest procent poate diferi în funcție de durata de viață a bateriei. Deci, înainte de a merge mai departe, a trebuit să mă asigur că toate bateriile mele au fost încărcate la un nivel de tensiune similar, adică în jur de 4V. Pentru încărcare, nu am folosit niciun încărcător echilibrat sau nici o încărcare specializată. Mai jos, am menționat două metode de încărcare. Ambele sunt la fel de eficiente și ușor de utilizat.

METODA 1:

Personal, obișnuiam să îmi încarc bateriile. Pur și simplu am conectat bateria la o sursă de alimentare variabilă și i-am ridicat tensiunea la aproximativ 4,2V. Deoarece multe dintre bateriile mele aveau un nivel de tensiune similar, le-am asociat într-un grup (le-am conectat în paralel) și le-am încărcat de la o singură sursă de alimentare. Nu trebuie să practicați această metodă dacă decalajul de tensiune dintre baterii este mare, deoarece poate provoca încărcare dezechilibrată sau o creștere bruscă a curentului și poate împiedica sau deteriora chimia internă a acestora.

METODA 2:

Dacă nu aveți o sursă variabilă, puteți pur și simplu încărca bateriile conectându-le la un încărcător de telefon mobil. Astăzi, aproape toate încărcătoarele pentru smartphone produc un curent constant de 5V (încărcarea rapidă este neglijată). Dacă conectăm o diodă de silicon în serie cu încărcătorul, obținem 4,3 volți la ieșire. Acest lucru se datorează faptului că dioda de siliciu are un potențial de barieră de 0,7 V și utilizarea acesteia în serie va provoca o cădere de tensiune. Deoarece încărcarea bateriilor cu plumb acid de 4,3V merge mână în mână, le puteți încărca foarte ușor cu această metodă. Doar asigurați-vă că dioda este polarizată înainte, altfel nu va curge curent prin ea. Pentru a transmite polarizarea diodei, conectați catodul la pozitivul încărcătorului și anodul la pozitivul bateriei. Conectați negativul încărcătorului la negativul bateriei.

Pasul 2: Realizarea unui acumulator

Când toate bateriile s-au încărcat, am început să le grupez. În timp ce integrez bateriile, a trebuit să țin cont de trei aspecte, care au fost:

1. Dimensiunea acumulatorului. Când totul ar fi făcut, întregul pachet ar trebui să semene cu o baterie de 9V (raportul volumetric al unei baterii de 9V și acumulatorul nostru ar trebui să fie similar). Deoarece majoritatea spațiului este achiziționat de baterii, acestea trebuie poziționate corect.
2. Terminalele bateriilor trebuie să fie aliniate corespunzător, astfel încât firul de conectare la acestea să nu fie o problemă și să nu existe tensiune în fire după terminarea cablării.
3. Ar trebui să aibă un spațiu sau un spațiu liber pentru electronică, astfel încât structura să ofere, de asemenea, suport și protecție, în afară de cazare.

Foloseam nouă dintre aceste baterii de 4V și am decis să le rup în grup de două. Primul grup va avea șase baterii, iar al doilea va avea trei. Grupul mai mic de trei baterii se va așeza deasupra grupului mai mare. Pachetul mai mare va avea forma unui dreptunghi și va acționa ca bază a sistemului, iar pachetul mai mic va avea forma „L” și se va așeza deasupra acestuia. Golul sau golul celei de-a 4-a baterii va găzdui componentele electronice și le va proteja.

Pentru a lipi bateriile împreună, am folosit bandă dublă groasă. Are o aderență puternică și oferă, de asemenea, amortizare împotriva ciocnirii. În acest moment, voi face doar cele două acumulatoare. Le voi lega odată ce partea electronică este terminată, deoarece este mai ușor să lucrați când sunt separate.

Pasul 3: Conectarea terminalelor bateriei împreună

Terminalele bateriei cu plumb acid sunt fabricate și din plumb. Când sunt expuși în aer mult timp, metalul de plumb se oxidează și formează un strat protector în jurul său. Această acoperire previne oxidarea suplimentară și nu permite lipirea lipirii pe plumb. Deci, înainte de a conecta orice fire la terminale, trebuie să scăpăm de acest strat. O modalitate bună de a face acest lucru este prin șlefuire. Puteți utiliza o hârtie de nisip fină sau un fișier. Nu șlefuiți întreaga suprafață, faceți suficient pentru a putea conecta fire la ele. Cu două trei lovituri de fișier deasupra terminalelor, am reușit să le lipesc cu ușurință.

După cum știți, am 9 baterii în total. Trecând prin diferite combinații, am aflat că punerea a trei baterii în paralel și formarea unui grup, apoi conectarea celor trei grupuri în serie funcționează cel mai bine pentru mine. Această combinație produce 12V la 4,5 Ah, ceea ce este suficient pentru munca mea de zi cu zi.

Așa cum am menționat mai sus, am procedat la fel. Conectarea a 3 baterii în paralel mi-a oferit trei baterii cu o ieșire de 4V 4.5Ah și apoi prin conectarea acestor trei baterii în serie, am obținut o ieșire netă de 12V la 4.5Ah.

Pasul 4: Adăugarea unui regulator de tensiune și a unui comutator de alimentare

Până acum, bateria noastră poate fi utilizată așa cum este și va genera un curent constant de 12V, dar vreau să fie mai flexibil și să răspundă și la diferite niveluri de tensiune. Pentru a realiza acest lucru, am adăugat un convertor variabil Buck la acumulator. Procedând astfel, pot obține acum tensiuni precum 5V și 3.3V, care sunt foarte frecvente în electronica digitală și microcontrolere. Dacă lucrați cu tensiuni mai mari de 12V, puteți conecta un convertor boost în loc de convertor Buck și puteți obține rezultatele dorite. Procesul este aproape același, trebuie doar să vă asigurați că voltmetrul dvs. este evaluat pentru acel rege al tensiunilor înalte.

Folosesc convertorul LM2596 pentru că sunt destul de ieftini și pot avea, de asemenea, o tensiune stabilă, cu o eficiență bună. Conform fișei tehnice a IC-ului, acesta poate emite 5Amp de curent și poate ajunge până la 1V când este alimentat de la o sursă de 12V. La acest convertor Buck, am adăugat și un comutator ON / OFF de uz general, deoarece nu are niciun comutator încorporat sau mod de economisire a energiei. Dacă observați, potențiometrul (în general de culoare albastră) de pe convertorul Buck este foarte mic și trebuie reglat cu ajutorul unei șurubelnițe. Pentru a depăși această restricție, am desoldat potențiometrul de stoc și am lipit un nou potențiometru de 10K de dimensiuni medii. Acum putem schimba cu ușurință nivelurile de tensiune. Mai jos sunt pașii de cablare:

• Conectați intrarea negativă a convertorului Buck direct la acumulator
• Conectați intrarea pozitivă a convertorului buck la pinul 1 al unui comutator
• Conectați pinul 2 al comutatorului la + 12V din acumulator
• Lipiți o pereche de fire la terminalul de ieșire al convertorului Buck și lăsați celălalt capăt așa cum este. Le vom conecta mai târziu

SFAT: Pentru desudarea potențiometrului, puteți utiliza un fitil de desudare, dar dacă nu posedă unul, îl puteți îndepărta prin metoda de lipire excesivă. Topiți câteva fire de lipit pe terminale până când lipirea formează urme topite. Odată ce pistonul de lipit topit este suficient de fierbinte, trageți ușor potențiometrul de jos. Ar trebui să iasă imediat. Dați o mică atingere modulului și toate surplusurile de lipit vor cădea.

Pasul 5: Instalarea voltmetrului

Sursa noastră de alimentare variabilă este instalată și funcționează perfect. Acum, pentru a vedea câtă tensiune se produce, vom avea nevoie de un voltmetru. Pentru aceasta, putem folosi multimetrul nostru de încredere prietenos, dar pentru o astfel de sarcină, un multimetru ar fi un exces. De asemenea, majoritatea dintre noi avem un singur multimetru și, dacă este angajat în sursa noastră de alimentare, nu îl putem folosi în alte scopuri. Așadar, instalarea unui voltmetru care ne poate oferi întotdeauna citirea live a ieșirii pare o alegere bună.

Personal îmi place acest voltmetru digital mic pe care îl folosesc în prezent. Funcționează pe 12V și poate funcționa la niveluri de tensiune cuprinse între 0V și 99V. Are o formă foarte compactă și oferă citiri destul de precise. Pentru a vă conecta voltmetrul, urmați acești pași:

• Conectați puterea pozitivă a voltmetrului la intrarea convertorului buck
• Conectați puterea negativă a voltmetrului la intrarea negativă a convertorului Buck
• Conectați semnalul voltmetrului la ieșirea pozitivă a convertorului buck
• (Opțional) Dacă voltmetrul dvs. are un pin sau un fir negativ de semnal, conectați-l la ieșirea negativă a convertorului Buck

Pasul 6: Cum să încărcați bateria?

După ce proiectul este realizat și îl vom folosi pentru o perioadă de timp, vom avea nevoie de o sursă pentru a reîncărca bateriile epuizate. Scoaterea întregului ansamblu și reîncărcarea individuală a fiecărei celule este cu adevărat agitată. Avem nevoie de un încărcător care să poată reîncărca bateriile, păstrând tot ansamblul intact. Deoarece bateriile noastre cu plumb acid sunt flexibile în ceea ce privește reîncărcarea, voi folosi un încărcător specializat de 12V pentru încărcare.

Obișnuiam să folosesc acest încărcător pentru încărcarea vechii mele baterii cu plumb acid de 12V. Emite aproximativ 14,4 V și poate încărca foarte ușor pachetul nostru de baterii. Acesta detectează automat nivelul de încărcare și întrerupe energia atunci când bateria este complet încărcată. Încărcarea bateriilor cu un încărcător specializat ne va oferi o viață și o eficiență maximă a bateriei. Dar dacă nu aveți un încărcător specializat, le puteți conecta direct la o sursă de tensiune constantă de 14,4V și le puteți încărca.

Pentru a accesa terminalele bateriei din exterior, am conectat simplu o priză de curent continuu la acumulator.

• Conectați pozitivul terminalului mufei de alimentare la + 12V din baterie
• Masa mufei de alimentare la borna negativă a bateriei

Pasul 7: împachetarea bateriilor împreună

Partea electronică a acestui proiect este completă acum. După cum v-am spus mai devreme, voi plasa grupul mai mic de baterii (de 3 baterii) deasupra grupului mai mare de baterii (de 6 baterii). Așezarea directă a bateriilor una peste alta poate deteriora terminalele și, prin urmare, întregul sistem. Prin urmare, avem nevoie de un fel de pernă între cele două. Pentru asta, folosesc niște medicamente de uz general pentru bumbac. Aceste bumbac sunt de natură moale și oferă o amortizare excelentă. Puteți, de asemenea, să plasați un spongios subțire în loc de bumbac, dar nu am niciunul dintre ei așezat, așa că a trebuit să-mi ieșesc doar cu bumbacul. Folosiți foarfece pentru a tăia bumbacul în formă de baterie și nu-l folosiți în exces. Bumbacul suplimentar va curge doar din lateral și va căpăta spațiu, crescând astfel dimensiunea inutil. Pentru a ține împreună întregul ansamblu, am folosit o bandă de mascare. Puteți utiliza orice bandă de uz general, atâta timp cât are o bună putere adezivă și rezistență la tracțiune. Încercați să puneți o cantitate mare de bandă acolo. De asemenea, puneți o bandă pe bumbac, deoarece poate încerca să curgă și să scurgă din părți.

Pasul 8: Realizarea carcasei exterioare

Pentru carcasa exterioară, inițial am planificat să folosesc plăci MDF sau placaj. Apoi am trecut la foi acrilice, deoarece era mult mai ușor să lucrezi cu acrilic. Mai târziu am respins toate aceste opțiuni și am mers cu foi subțiri de aluminiu. Erau ieftine și semănau cu corpul unei baterii de 9V mult mai bine decât altele.

Am cumpărat această foaie de la un magazin de hardware local cu ceva vreme în urmă. Deși nu este complet rigid și nu poate oferi o rezistență structurală mare, va funcționa cu siguranță în cazul nostru, deoarece bateriile în sine au o rezistență structurală suficient de bună pentru a menține întreaga structură împreună.

Am început prin a face un design CAD al carcasei și l-am desenat pe foaia de metal folosind o riglă și un marker. Puteți face acest lucru mai ușor imprimând un design de șablon. Folosind o forfecare, am îndepărtat partea necesară din tablă. Am localizat punctele în care urma să fie pliată foaia și am îndepărtat mici triunghiuri echilaterale din extremisul acestor puncte. Aceste goluri triunghiulare ne vor ajuta să îndoim metalul cu ușurință.

Pentru a îndoi foaia, am strecurat-o sub o placă mare din MDF și, cu privirea, aplic presiunea pe marginea de îndoire folosind mâna mea. De asemenea, puteți folosi o bucată de lemn sau un ciocan pentru a aplica presiune. Pentru unirea celor două capete, am folosit o îmbinare dublă. Dacă nu știți ce este o îmbinare a cusăturii și cum să faceți una, vă recomand să mergeți la youtube și să vizionați câteva videoclipuri. Este destul de ușor de realizat și un proces de aderare foarte comun. Cele trei segmente de 10 mm de la extremitatea șablonului sunt utilizate pentru realizarea acestei îmbinări. Odată realizată îmbinarea, am asigurat-o cu niște superglue. Brazarea se poate face și pentru fixarea îmbinării, dar nu am lipit aluminiu, așa că a trebuit să o fac cu superglue.

Pasul 9: Realizarea terminalelor și baza incintei

Pentru laturi, foaia de aluminiu a funcționat bine, dar pentru bază, acestea nu au putut rezista la greutatea bateriilor. Aveam nevoie de ceva robust și dur pentru bază, așa că am folosit o placă MDF de 4 mm grosime. Era suficient de greu pentru a susține toate bateriile și nici măcar nu se flexa. Am scos două piese de pe placa MDF, una pentru partea superioară și una pentru partea inferioară. Dimensiunea pieselor a fost aceeași cu cea a carcasei exterioare, care este de 102mm X 50MM.

Pe placa superioară MDF, am făcut găuri pentru firele de ieșire ale convertorului buck, potențiometrului și comutatorului. Am folosit o combinație de burghiu și Dremel pentru a face găuri perfecte. Pentru voltmetru și mufă de curent continuu, am făcut găuri în carcasa din aluminiu. Pentru comutator, l-am așezat în terminalul de putere pozitivă, deoarece se potrivea perfect acolo.

Pentru realizarea terminalelor bateriei mari, am folosit aceeași foaie de aluminiu pe care am folosit-o pentru carcasa exterioară. Aluminiul, fiind un metal conductiv, poate trece electricitatea, prin urmare, putem folosi terminalele noastre de prezentare ca terminale de ieșire reale și putem canaliza puterea prin ele.

• Pentru a face terminalul pozitiv, pur și simplu am înfășurat o bandă subțire într-un cerc și apoi, folosind niște superglue, am conectat cele două capete. De asemenea, am rulat marginile părții superioare a terminalelor, astfel încât acestea să devină ascuțite și să nu ne taie pielea.
• Pentru terminalul negativ, am făcut două cercuri concentrice pe o foaie de aluminiu cu raza exterioară fiind de două ori mai mare decât cea a cercului interior. Apoi am făcut trei diametre, fiecare fiind la un unghi de 120 de grade față de celălalt. Din punctele în care dimetrul tăia cercul interior, am proiectat linii drepte pe cercul exterior. Făcând asta mi-a dat o structură asemănătoare stelei. Am scos acea structură stelară de pe foaia principală și mi-am îndoit brațele perpendicular pe bază. Așa am făcut terminalul negativ.

Pasul 10: Pictura

Până acum, bateria a început să prindă contur, dar părea puțin plictisitoare și neterminată. Am decis să îi dau câteva straturi de culoare, pentru a scoate în evidență imaginea și asemănarea. Aveam o baterie veche de 9V zăcută în jur, pe care am folosit-o ca referință. Folosind un marker, am desenat pereții despărțitori necesari pe carcasă și am vopsit corpul cu vopsele spray. Întrucât bateria miniaturală pe care o am este cea mai obișnuită folosită în țara mea, am folosit exact aceeași combinație de culori de roșu, alb și albastru pentru designul meu. Pentru piesele din MDF de sus și de jos, am folosit doar vopsea neagră. Odată ce culoarea a fost uscată, am desenat câteva detalii și text pentru a face să pară mai realist.

Pasul 11: Rezumând proiectul

Totul este făcut acum, trebuie doar să-l punem împreună. Am început prin a pune capacul exterior deasupra electronicelor. Apoi a lipit fierbinte voltmetrul și mufa de curent continuu de carcasa din aluminiu. Mai întâi am deconectat comutatorul de la electronică, l-am lipit la cald pe placa MDF și l-am reconectat la convertorul Buck.

Vă amintiți acele fire de ieșire pe care le-am lăsat neconectate, le luați și le conectați la terminalele pe care le-am făcut cu câteva minute în urmă. Puneți niște lipici fierbinți pe terminale și lipiți-le de placa MDF. Puneți totul împreună și închideți capacele metalice ale carcasei exterioare.

Hei, proiectul este finalizat acum. Vă mulțumim că ați stat atât de mult și ați acordat timp acestui proiect. Sper că ți-a plăcut. Vă rog să vă place și să vă abonați la canalul meu YouTub și, de asemenea, să mă abonați la instructabile pentru a nu rata niciodată vreun proiect făcut de mine.