Fungujúca superdimenzovaná 9voltová batéria vyrobená zo starých olovených článkov: 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Stalo sa vám niekedy, že ste jedli nejaké občerstvenie a zrazu ste si uvedomili, že ste ich skonzumovali, oveľa viac, ako vám umožňuje denná diétna kvóta, alebo ste išli nakupovať a kvôli nesprávnemu prepočtu ste zásobili nejaký výrobok. Obe tieto veci sa mi stali niekoľkokrát, ale iba tentoraz to bolo niečo iné, čo som prečerpal. Boli to batérie, a nie tie štandardné AA batérie, ale tie objemné olovené batérie. Poviem vám ako.

Predtým, keď som sa ešte učil o mikrokontroléroch a podobných veciach, som robil veľa projektov založených na IC a obvodoch. Pretože všetky tieto projekty mohli byť ľahko napájané jednou olovenou batériou alebo s rôznymi variáciami týchto batérií, kupoval som ich vo veľkom. Ako plynul čas, začal som kvôli ich spoľahlivosti a účinnosti nahrádzať obvody mikrokontrolérmi a olovenými batériami za lepšie lítium-iónové batérie.

Pred niekoľkými dňami som sa pozrel na svoj kontajner s batériami a našiel som obrovský kus batérií, ktoré som len tak ležal a mrhal nadčasmi. V tej dobe som nevedel, čo s nimi, tak som ich nechal tak. Nedávno moja olovená 12 V batéria, ktorú som veľmi ochotne používal pri kontrole a prototypovaní obvodov, z nejakého neistého dôvodu zomrela. Namiesto toho, aby som míňal peniaze a kupoval som novú batériu, napadlo ma použiť tieto staré 4v batérie a vytvoriť s nimi prenosný variabilný napájací zdroj.

Pôvodne som plánoval vložiť batérie do skupiny a pripojiť k nej modul regulátora napätia, ale potom som si povedal, že môžem tento projekt urobiť oveľa lepšie a lepšie vyzerajúcim. Plánujem dať tieto batérie do skupiny a prikryť ich kovovým krytom tak, aby sa podobali na 9 V batériu. Preto má vlastnosti prenosného variabilného napájacieho zdroja uzavreté v balení nadrozmernej 9V batérie. Nebolo by to pekné a vrátilo by to všetky tie spomienky, keď 9V batérie bývali na trhu najprominentnejšie.

Zásoby

• Staré batérie (používam olovené 4V batérie. Ak nemáte olovené batérie, môžete Li-ion batérie zachrániť zo starých prenosných počítačov a elektronických zariadení)
• Buck prevodník (LM2596)
• Voltmetr
• 10K potenciometer (vyberte stredne veľký potenciometer a nezabudnite na gombík)
• Vypínač ON/OFF
• DC napájací konektor
• Hliníkový plech
• MDF doska
• niektoré farby (sprejová farba by fungovala dobre)

Krok 1: Nabíjanie starých batérií

Moje batérie boli dlho uložené v skrini, a preto stratili určité množstvo nabitia. Olovené akumulátory spravidla stratia 4% až 5% celkového nabitia za jeden rok, ale toto percento sa môže líšiť v závislosti od životnosti batérie. Predtým, ako budem pokračovať, som sa musel uistiť, že všetky moje batérie sú nabité na podobnú úroveň napätia, to znamená okolo 4V. Na nabíjanie som nepoužil žiadnu vyváženú nabíjačku ani žiadne špecializované nabíjanie. Nižšie som uviedol dva spôsoby nabíjania. Oba sú rovnako účinné a ľahko sa používajú.

METÓDA 1:

Osobne som si zvykol dobíjať batérie. Batériu som jednoducho zapojil do variabilného zdroja napájania a zvýšil som jej napätie na približne 4,2 V. Pretože mnohé z mojich batérií boli na podobných úrovniach napätia, spojil som ich do skupiny (zapojil ich paralelne) a nabil som ich z jedného zdroja napájania. Túto metódu by ste nemali používať, ak je medzera napätia medzi batériami vysoká, pretože môže spôsobiť nevyvážené nabíjanie alebo náhle zvýšenie prúdu a môže brániť alebo poškodiť ich vnútornú chémiu.

METÓDA 2:

Ak nemáte variabilné napájanie, batérie môžete jednoducho nabiť tak, že ich zapojíte do nabíjačky pre mobilné telefóny. Dnes takmer všetky nabíjačky smartfónov vydávajú stabilný prúd 5 V (rýchle nabíjanie sa zanedbáva). Ak zapojíme do nabíjačky silikónovú diódu, dostaneme na výstup 4,3 voltu. Silikónová dióda má totiž bariérový potenciál 0,7V a jej použitie v sérii spôsobí pokles napätia. Keďže nabíjanie olovených batérií na 4,3 V ide ruka v ruke, môžete ich veľmi ľahko nabiť touto metódou. Len sa uistite, že dióda je predpätá dopredu, inak cez ňu nebude prúdiť žiadny prúd. Ak chcete diódu posunúť dopredu, pripojte jej katódu k plusu nabíjačky a anódu k plusu batérie. Pripojte záporný pól nabíjačky k zápornému pólu batérie.

Krok 2: Výroba akumulátora

Keď boli všetky batérie nabité, začal som ich spájať. Pri integrácii batérií som musel mať na pamäti tri aspekty, ktorými boli:

1. Rozmer sady batérií. Keď bude všetko hotové, celý balík by mal pripomínať 9V batériu (objemový pomer 9V batérie a našej batérie by mal byť podobný). Pretože väčšinu priestoru získavajú batérie, je potrebné ich správne umiestniť.
2. Svorky batérií by mali byť správne zarovnané, aby pripojenie vodičov k nim nebolo bezproblémové a po dokončení zapojenia by nemalo dôjsť k napätiu v kábloch.
3. Mal by mať priestor alebo prázdnotu pre elektroniku, aby konštrukcia okrem ubytovania poskytovala podporu a ochranu.

Použil som deväť z týchto 4V batérií a rozhodol som sa ich rozdeliť na dve skupiny. Prvá skupina bude mať šesť batérií a druhá tri. Menšia skupina troch batérií bude spočívať na väčšej skupine. Väčšie balenie bude mať tvar obdĺžnika a bude slúžiť ako základ systému a menšie balenie bude mať tvar „L“a bude nad ním spočívať. Prázdnota alebo medzera 4. batérie pojme elektroniku a chráni ju.

Aby som batérie zlepil, použil som hrubú obojstrannú pásku. Má silné uchopenie a tiež poskytuje odpruženie proti kolízii. Práve teraz vyrobím iba dve sady batérií. Keď bude elektronická časť hotová, spojím ich dohromady, pretože keď sú od seba, je jednoduchšie pracovať.

Krok 3: Spojenie svoriek batérie dohromady

Svorky olovenej batérie sú tiež vyrobené z olova. Keď sú olovený kov dlhší čas vystavený vzduchu, oxiduje sa a vytvára okolo seba ochranný povlak. Tento povlak zabraňuje ďalšej oxidácii a tiež nedovoľuje, aby sa spájka lepila na olovo. Takže pred pripojením akýchkoľvek vodičov k svorkám sa musíme zbaviť tohto povlaku. Jeden dobrý spôsob, ako to dosiahnuť, je brúsenie. Môžete použiť brúsny papier s jemnou zrnitosťou alebo pilník. Nebrúste celý povrch, urobte len toľko, aby ste k nim mohli pripojiť drôty. S dvoma tromi ťahmi súboru na vrch svoriek som ich mohol ľahko spájkovať.

Ako viete, mám celkom 9 batérií. Keď som prechádzal rôznymi kombináciami, zistil som, že najlepšie mi funguje zapojenie troch batérií paralelne a vytvorenie skupiny a následné prepojenie týchto troch skupín v sérii. Táto kombinácia má výstup 12 V pri 4,5 Ah, čo je dostatočné pre moju každodennú prácu.

Ako som teda uviedol vyššie, urobil som to isté. Paralelné pripojenie 3 batérií mi poskytlo tri sady batérií s výstupom 4 V 4,5 Ah a potom zapojením týchto troch batériových jednotiek do série som získal čistý výkon 12 V pri 4,5 Ah.

Krok 4: Pridanie regulátora napätia a vypínača

Odteraz je možné batériu používať tak, ako je, a bude produkovať stabilný prúd 12 V, ale chcem, aby bola flexibilnejšia a uspokojila aj rôzne úrovne napätia. Aby som to dosiahol, pridal som k batérii variabilný prevodník buck. Vďaka tomu teraz môžem získať napätie ako 5 V a 3,3 V, ktoré sú v digitálnej elektronike a mikrokontroléroch veľmi bežné. Ak pracujete s napätím vyšším ako 12V, môžete namiesto prevodníka Buck zapojiť zosilňovač a dosiahnuť požadované výsledky. Proces je takmer rovnaký, len sa uistite, že váš voltmetr je hodnotený pre kráľa vysokého napätia.

Používam konvertor buck LM2596, pretože sú dosť lacné a môžu mať aj stabilné napätie s dobrou účinnosťou. Podľa údajov v informačnom liste integrovaného obvodu môže generovať prúd 5 ampérov a pri napájaní 12 V môže dosiahnuť až 1 V. K tomuto prevodníku peňazí som tiež pridal vypínač ON/OFF na všeobecné účely, pretože nemá vstavaný prepínač ani režim úspory energie. Ak si všimnete, potenciometer (spravidla modrý) na prevodníku Buck je veľmi malý a je potrebné ho nastaviť pomocou skrutkovača. Aby som prekonal toto obmedzenie, odpájal som zásobný potenciometer a spájkoval som nový 10K stredne veľký potenciometer. Teraz môžeme ľahko zmeniť úrovne napätia. Nasledujú kroky zapojenia:

• Pripojte záporný vstup prevodníka dolára priamo na batériu
• Pripojte kladný vstup prevodníka dolára na pin 1 prepínača
• Pripojte kolík 2 spínača k +12V batérie
• Pripájajte pár drôtov na výstupný terminál prevodníka buck a druhý koniec nechajte tak, ako je. Pripojíme ich neskôr

TIP: Na odspájkovanie potenciometra môžete použiť odpájací knôt, ale ak ho nemáte, môžete ho odstrániť metódou nadmernej spájky. Roztopte spájkovací drôt na svorkách, kým spájka nevytvorí roztavené stopy. Akonáhle je dráha roztavenej spájky dostatočne horúca, jemne potiahnite potenciometer zospodu. Malo by to vyjsť hneď. Trochu poklepte na modul a všetka prebytočná spájka odpadne.

Krok 5: Inštalácia voltmetra

Náš variabilný napájací zdroj je nainštalovaný a funguje perfektne. Teraz, aby sme videli, aké vysoké napätie vydáva, budeme potrebovať voltmetr. Na to môžeme použiť náš dôveryhodný priateľský multimetr, ale na takú úlohu by bol multimetr prehnaný. Tiež väčšina z nás má iba jeden multimetr a ak je zapojený do nášho napájania, nemôžeme ho použiť na iné účely. Inštalácia voltmetra, ktorý nám vždy môže poskytnúť čítanie živého výstupu, sa preto javí ako dobrá voľba.

Osobne sa mi páči tento malý digitálny voltmetr, ktorý práve používam. Funguje na 12V a môže pracovať v napäťových úrovniach od 0V do 99V. Má veľmi kompaktnú formu a poskytuje pomerne presné hodnoty. Pri pripájaní voltmetra postupujte podľa týchto pokynov:

• Pripojte kladný výkon voltmetra k vstupu Buck prevodníka
• Pripojte záporný výkon voltmetra k zápornému vstupu prevodníka Buck
• Pripojte signál voltmetra k kladnému výstupu prevodníka Buck
• (Voliteľné) Ak má váš voltmetr záporný signálny kolík alebo vodič, pripojte ho k zápornému výstupu prevodníka Buck

Krok 6: Ako nabiť batériu?

Keď bude projekt vytvorený a nejaký čas ho budeme používať, budeme potrebovať nejaký zdroj na dobitie vybitých batérií. Vybrať celú zostavu a nabiť každú bunku jednotlivo je skutočne hektické. Potrebujeme nabíjačku, ktorá dokáže dobiť batérie a zároveň zachovať neporušenú celú zostavu. Pretože sú naše olovené batérie flexibilné, pokiaľ ide o nabíjanie, použijem na nabíjanie špecializovanú nabíjačku 12V.

Túto nabíjačku som používal na nabíjanie svojej starej olovenej batérie 12V. Má výstup približne 14,4 V a veľmi ľahko dokáže nabiť batériu. Keď je batéria úplne nabitá, automaticky detekuje úroveň nabíjania a vypne napájanie. Nabíjanie batérií špecializovanou nabíjačkou nám zaistí maximálnu životnosť a efektivitu. Ak však nemáte špecializovanú nabíjačku, môžete ju priamo pripojiť k zdroju konštantného napätia 14,4 V a nabiť ju.

Na prístup k pólom batérie zvonku som jednoducho pripojil konektor stejnosmerného napájania k batérii.

• Pripojte kladný pól konektora napájania k +12V batérii
• Uzemnite napájací konektor k zápornému pólu batérie

Krok 7: Balenie batérií dohromady

Elektronická časť tohto projektu je teraz dokončená. Ako som vám už povedal, menšiu skupinu batérií (3 batérie) umiestnim na väčšiu skupinu batérií (6 batérií). Priame umiestnenie batérií na seba môže poškodiť svorky a tým aj celý systém. Preto medzi nimi potrebujeme akýsi vankúš. Na tento účel používam vatu na všeobecné použitie. Tieto druhy bavlny sú mäkké a poskytujú vynikajúce odpruženie. Namiesto bavlny môžete tiež umiestniť tenkú špongiu, ale nemám žiadnu z nich ležiacu okolo, takže som sa musel dostať von iba s bavlnou. Nožnicami odstrihnite bavlnu v tvare batérie a nepoužívajte ju nadbytočne. Extra bavlna bude tiecť iba zo strán a získa priestor, čím sa veľkosť zbytočne zvyšuje. Aby som celú túto zostavu držal pohromade, použil som maskovaciu pásku. Môžete použiť akúkoľvek univerzálnu pásku, pokiaľ má dobrú priľnavosť a pevnosť v ťahu. Skúste tam vložiť veľké množstvo pásky. Na bavlnu dajte aj pásku, pretože sa môže snažiť stekať a vytekať z bokov.

Krok 8: Výroba vonkajšieho obalu

Na vonkajší plášť som pôvodne plánoval použiť MDF dosku alebo preglejku. Potom som prešiel na akrylové listy, pretože s akrylom bolo oveľa jednoduchšie pracovať. Neskôr som všetky tieto možnosti odmietol a išiel som s tenkými hliníkovými plechmi. Boli lacné a oveľa lepšie ako ostatné pripomínali telo 9V batérie.

Tento list som si kúpil pred nejakým časom v miestnom železiarstve. Aj keď nie je úplne tuhý a nemôže poskytnúť veľkú štrukturálnu pevnosť, v našom prípade to určite bude fungovať, pretože samotné batérie majú dostatočne dobrú konštrukčnú pevnosť, aby držali celú konštrukciu pohromade.

Začal som vytvorením CAD návrhu plášťa a pomocou pravítka a značky som ho nakreslil na plech. Môžete to urobiť jednoduchšie vytlačením vzoru šablóny. Nožnicami na kov som odstránil požadovanú časť z plechu. Našiel som body, kde sa mal list zložiť, a odstránil som malé rovnostranné trojuholníky z extrémov týchto bodov. Tieto trojuholníkové dutiny nám pomôžu ľahko ohýbať kov.

Na ohnutie listu som ho prevliekol pod veľkú dosku z MDF a díval som sa rukou na ohybový okraj. Na vyvíjanie tlaku môžete použiť aj nejaký kus dreva alebo kladivo. Na spojenie dvoch koncov som použil dvojitý spoj. Ak neviete, čo je šev a ako ho vytvoriť, odporúčam vám ísť na youtube a pozrieť si niekoľko videí. Je to veľmi jednoduché a veľmi bežný proces spájania. Na vytvorenie tohto spoja sa používajú tri 10 mm segmenty na extrémoch šablóny. Akonáhle bol spoj vytvorený, zaistil som ho nejakým lepidlom. Spájkovanie je možné vykonať aj na zaistenie spoja, ale nemal som hliníkovú spájku, takže som to musel urobiť pomocou superlepidla.

Krok 9: Vytvorenie terminálov a základne krytu

Na bokoch hliníkový plech fungoval dobre, ale na základni nedokázali udržať váhu batérií. Na základňu som potreboval niečo pevné a tvrdé, takže som použil 4 mm hrubú dosku MDF. Bolo dosť ťažké udržať všetky batérie a dokonca sa ani neohýbalo. Z dosky MDF som odstránil dva kusy, jeden na vrch a jeden na spodok. Rozmery dielov boli rovnaké ako vo vonkajšom plášti, čo je 102 mm x 50 mm.

Na hornú dosku MDF som vyvŕtal otvory pre výstupné vodiče Buck prevodníka, potenciometra a spínača. Na vytvorenie dokonalých otvorov som použil kombináciu vŕtačky a Dremelu. Pre voltmetr a DC napájací konektor som urobil otvory v hliníkovom plášti. Pokiaľ ide o spínač, umiestnil som ho do plusového napájacieho terminálu, pretože sa tam perfektne hodil.

Na výrobu svoriek veľkej batérie som použil rovnaký hliníkový plech, aký som použil na vonkajší plášť. Hliník, ktorý je vodivým kovom, môže prechádzať elektrickou energiou, a preto môžeme naše predvádzacie terminály použiť ako skutočné výstupné terminály a napájať nimi kanál.

• Na výrobu kladného pólu som jednoducho zvinul tenký pás do kruhu a potom pomocou dvoch lepidiel spojil oba konce. Tiež som zvinul okraje hornej strany koncoviek, aby sa tupili a neporezali nám kožu.
• Pre záporný pól som urobil dva sústredné kružnice na hliníkovom plechu s polomerom vonkajšieho kruhu dvakrát väčším ako polomer vnútorného kruhu. Potom som urobil tri priemery, každý bol od druhého v uhle 120 stupňov. Z bodov, kde dimeter prerušuje vnútorný kruh, som premietal rovné čiary na vonkajší kruh. Vďaka tomu som získal štruktúru podobnú hviezde. Odstránil som tú hviezdnu štruktúru z hlavného plechu a pokrčil jej ramená kolmo na základňu. Takto som urobil záporný terminál.

Krok 10: Maľovanie

Teraz sa batéria začala formovať, ale vyzerala trochu matne a nedokončene. Rozhodol som sa dať tomu niekoľko vrstiev farby, aby som získal obraz a podobnosť. Okolo som mal položenú starú 9V batériu, ktorú som použil ako referenciu. Značkovačom som na púzdro nakreslil potrebné priečky a telo natrel farbami v spreji. Pretože miniatúrna batéria, ktorú mám, je najbežnejšou batériou používanou v mojej krajine, použil som na svoj návrh presne rovnakú farebnú kombináciu červenej, bielej a modrej. Na horné a spodné kusy MDF som použil iba čiernu farbu. Akonáhle bola farba zaschnutá, nakreslil som niektoré detaily a text, aby vyzeral realistickejšie.

Krok 11: Zhrnutie projektu

Teraz je všetko hotové, len to musíme dať dohromady. Začal som nasadením vonkajšieho krytu na elektroniku. Potom za horúca prilepili voltmetr a konektor jednosmerného prúdu k hliníkovému plášťu. Najprv som odpojil prepínač od elektroniky, nalepil som ho za tepla na dosku MDF a znova som ho pripojil k prevodníku dolárov.

Pamätáte si tie výstupné vodiče, ktoré sme nechali nezapojené, vezmite ich a pripojte k terminálom, ktoré sme vyrobili pred pár minútami. Na svorky naneste horúce lepidlo a prilepte ich na dosku MDF. Dajte všetko dohromady a zatvorte kovové viečka vonkajšieho plášťa.

Hej, projekt je teraz dokončený. Ďakujeme, že ste tak dlho strávili a venovali tomuto projektu svoj čas. Dúfam, že sa vám to páčilo Dajte lajk a prihláste sa na odber môjho kanála YouTub a tiež sa prihláste na odber mojich pokynov, aby ste nikdy nezmeškali žiadny mnou vytvorený projekt.