Darbinė didelio dydžio 9 voltų baterija, pagaminta iš senų švino rūgšties elementų: 11 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Ar jums kada nors nutiko taip, kad valgydavote užkandžių ir staiga supratote, kad jų per daug suvartojote, daug daugiau, nei leidžiama dienos raciono kvota, ar apsipirkinėjote maisto prekių parduotuvėje, o dėl tam tikrų klaidų apskaičiavote per daug. Abu šie dalykai man nutiko kelis kartus, bet tik šį kartą aš buvau kitoks, o aš perpildžiau. Tai buvo baterijos, o ne tos standartinės AA baterijos, bet didelės apimties švino rūgštinės baterijos. Leiskite man pasakyti, kaip.

Anksčiau, kai dar mokiausi apie mikrovaldiklius ir kitus dalykus, daug kurdavau IC ir grandinės projektus. Kadangi visi šie projektai galėjo būti lengvai maitinami iš vieno švino rūgšties akumuliatoriaus arba su skirtingais tų baterijų variantais, aš juos pirkau urmu. Laikui bėgant aš pradėjau keisti grandines mikrovaldikliais ir švino rūgštines baterijas geresnėmis ličio jonų baterijomis dėl jų patikimumo ir efektyvumo.

Prieš kelias dienas pažvelgiau į savo akumuliatorių talpyklą ir radau didžiulę baterijų dalį, kuri tiesiog gulėjo ir praleido viršvalandžius. Tuo metu aš nežinojau, ką su jais daryti, todėl palikau juos tokius, kokie yra. Neseniai mano 12 voltų švino rūgšties akumuliatorius, kurį labai lengvai naudojau tikrindamas ir kurdamas prototipus, mirė dėl tam tikrų neaiškių priežasčių. Užuot leidęs pinigus ir nusipirkęs naują akumuliatorių, sumaniau panaudoti šias senas 4 V baterijas ir su jomis pasidaryti nešiojamą kintamo maitinimo šaltinį.

Iš pradžių planavau, kad baterijas reikia sudėti į grupę ir prijungti prie jos įtampos reguliatoriaus modulį, bet tada pagalvojau, kad galiu padaryti šį projektą daug geresnį ir gražesnį. Aš planuoju šias baterijas sudėti į grupę ir uždengti metaliniu korpusu, kad jos primintų 9 voltų bateriją. Todėl turi nešiojamojo kintamo maitinimo šaltinio savybes, supakuotas į didelio dydžio 9 V bateriją. Argi tai nebūtų malonu ir sugrąžintų visus tuos prisiminimus, kai 9V baterijos buvo žinomiausios rinkoje.

Prekės

• Senos baterijos (naudoju 4 V švino rūgštines baterijas. Jei neturite švino rūgštinių baterijų, galite išgelbėti ličio jonų baterijas iš senų nešiojamųjų kompiuterių ir elektroninių prietaisų)
• Buck konverteris (LM2596)
• Voltmetras
• 10K potenciometras (pasirinkite vidutinio dydžio potenciometrą ir nepamirškite rankenėlės)
• ĮJUNGIMO/IŠJUNGIMO jungiklis
• DC maitinimo lizdas
• Aliuminio lakštas
• MDF plokštė
• kai kurios spalvos (purškiami dažai puikiai tinka)

1 žingsnis: senų baterijų įkrovimas

Mano baterijos buvo laikomos spintoje labai ilgai ir dėl to jos prarado dalį savo įkrovos. Paprastai švino rūgštinės baterijos per metus praranda nuo 4% iki 5% viso įkrovimo, tačiau šis procentas gali skirtis atsižvelgiant į jūsų baterijos tarnavimo laiką. Taigi, prieš eidamas toliau, turėjau įsitikinti, kad visos mano baterijos buvo įkrautos iki panašaus įtampos lygio, ty maždaug 4 V. Įkrovimui nenaudojau jokio subalansuoto įkroviklio ar jokio specialaus įkrovimo. Žemiau aš paminėjau du įkrovimo būdus. Abu jie yra vienodai veiksmingi ir lengvai naudojami.

1 METODAS:

Aš asmeniškai naudojau baterijų įkrovimo metodą. Aš tiesiog prijungiau akumuliatorių prie kintamo maitinimo šaltinio ir padidinau jo įtampą iki maždaug 4,2 V. Kadangi daugelis mano baterijų buvo panašios įtampos, sujungiau jas į grupę (prijungiau lygiagrečiai) ir įkroviau iš vieno maitinimo šaltinio. Nereikėtų praktikuoti šio metodo, jei įtampos tarp akumuliatorių atotrūkis yra didelis, nes tai gali sukelti nesubalansuotą įkrovimą arba staigų srovės iškrovimą ir trukdyti arba sugadinti jų vidinę chemiją.

2 METODAS:

Jei neturite kintamo maitinimo šaltinio, galite tiesiog įkrauti baterijas, prijungdami jas prie mobiliojo telefono įkroviklio. Šiandien beveik visi išmaniųjų telefonų įkrovikliai išleidžia pastovią 5 V srovę (greitas įkrovimas nepaisoma). Jei prie įkroviklio nuosekliai prijungsime silikoninį diodą, išėjimo metu gauname 4,3 volto. Taip yra todėl, kad silicio diodas turi 0,7 V barjerinį potencialą ir jį naudojant nuosekliai, sumažės įtampa. Kadangi švino rūgštinių akumuliatorių įkrovimas naudojant 4,3 V, vyksta kartu, galite labai lengvai juos įkrauti naudodami šį metodą. Tiesiog įsitikinkite, kad diodas yra į priekį nukreiptas, kitaip jokia srovė netekės. Norėdami nukreipti diodo šališkumą, prijunkite jo katodą prie įkroviklio teigiamo ir anodą prie teigiamo akumuliatoriaus. Prijunkite įkroviklio minusą prie akumuliatoriaus neigiamo.

2 žingsnis: pagaminkite akumuliatorių

Kai visos baterijos buvo įkrautos, pradėjau jas grupuoti. Integruodamas baterijas turėjau turėti omenyje tris aspektus:

1. Akumuliatoriaus pakuotės matmenys. Kai viskas bus padaryta, visa pakuotė turėtų būti panaši į 9 V bateriją (9 V akumuliatoriaus tūrinis santykis ir mūsų baterijų paketas turėtų būti panašūs). Kadangi didžiąją dalį vietos užima baterijos, jas reikia tinkamai išdėstyti.
2. Akumuliatorių gnybtai turi būti tinkamai sulygiuoti, kad prijungimo laidas prie jų nekiltų vargo, o laidai neturėtų būti įtempti.
3. Jame turėtų būti vietos ar tuštumos elektronikai, kad konstrukcija taip pat suteiktų paramą ir apsaugą, išskyrus apgyvendinimą.

Aš naudojau devynias iš šių 4 V baterijų ir nusprendžiau jas suskaidyti į dvi grupes. Pirmoji grupė turės šešias baterijas, o antroji - tris. Mažesnė trijų baterijų grupė bus ant didesnės grupės. Didesnė pakuotė bus stačiakampio formos ir veiks kaip sistemos pagrindas, o mažesnė pakuotė bus „L“formos ir gulės virš jos. 4 -osios baterijos tuštuma ar tarpas sutalpins elektroniką ir ją apsaugos.

Norėdami sujungti baterijas, naudoju storą dvipusę juostą. Jis turi tvirtą sukibimą ir taip pat apsaugo nuo susidūrimo. Šiuo metu gaminsiu tik dvi baterijas. Sujungsiu juos, kai bus atlikta elektronikos dalis, nes lengviau dirbti, kai jie yra atskirai.

3 žingsnis: akumuliatoriaus gnybtų sujungimas kartu

Švino rūgšties akumuliatoriaus gnybtai taip pat pagaminti iš švino. Ilgai veikiant ore, švino metalas oksiduojasi ir aplink save susidaro apsauginė danga. Ši danga apsaugo nuo tolesnio oksidacijos, taip pat neleidžia lydmetaliui prilipti prie švino. Taigi prieš prijungdami bet kokius laidus prie gnybtų, turime atsikratyti šios dangos. Vienas geras būdas tai padaryti yra šlifavimas. Galite naudoti smulkiagrūdį švitrinį popierių arba failą. Nešlifuokite viso paviršiaus, tiesiog darykite tiek, kad galėtumėte prie jų prijungti laidus. Su dviem trimis failo smūgiais ant terminalų galėjau juos lengvai lituoti.

Kaip žinote, iš viso turiu 9 baterijas. Eidamas įvairius derinius sužinojau, kad lygiagrečiai sudėjus tris baterijas ir suformavus grupę, tada tas tris grupes sujungus, man sekasi geriausiai. Šis derinys išleidžia 12 V esant 4,5 Ah, kurio pakanka mano kasdieniam darbui.

Taigi, kaip minėta aukščiau, aš padariau tą patį. Lygiagrečiai prijungus 3 akumuliatorius, gavau tris 4 V 4,5 Ah talpos akumuliatorių paketus, o po to nuosekliai prijungus šiuos tris akumuliatorius, aš gavau 12 V grynąją galią esant 4,5 Ah.

4 žingsnis: įtampos reguliatoriaus ir maitinimo jungiklio pridėjimas

Šiuo metu mūsų akumuliatorių galima naudoti tokį, koks jis yra, ir jis išves pastovią 12 V srovę, tačiau noriu, kad jis būtų lankstesnis ir atitiktų skirtingus įtampos lygius. Norėdami tai pasiekti, į akumuliatorių pridėjau kintamo keitimo konverterį. Tai darydamas dabar galiu gauti 5 V ir 3,3 V įtampą, kuri yra labai įprasta skaitmeninėje elektronikoje ir mikrovaldikliuose. Jei dirbate su aukštesne nei 12 V įtampa, vietoj „Buck“keitiklio galite prijungti padidinimo keitiklį ir gauti norimų rezultatų. Procesas yra beveik tas pats, tik įsitikinkite, kad jūsų voltmetras yra tinkamas tam aukštų įtampų karaliui.

Aš naudoju „LM2596 Buck“keitiklį, nes jie yra gana pigūs ir gali turėti stabilią ir efektyvią įtampą. Remiantis IC duomenų lapu, jis gali išvesti 5 amperų srovę ir gali būti iki 1 V, kai jis maitinamas iš 12 V maitinimo šaltinio. Prie šio „Buck“keitiklio taip pat pridėjau bendrosios paskirties įjungimo/išjungimo jungiklį, nes jame nėra įmontuoto jungiklio ar energijos taupymo režimo. Jei pastebėjote, potenciometras (paprastai mėlynos spalvos) ant buck konverterio yra labai mažas ir jį reikia sureguliuoti atsuktuvu. Norėdami įveikti šį apribojimą, išardžiau atsargų potenciometrą ir lituosiu naują 10K vidutinio dydžio potenciometrą. Dabar mes galime lengvai pakeisti įtampos lygius. Žemiau pateikiami elektros instaliacijos žingsniai:

• Prijunkite neigiamą „Buck“keitiklio įvestį tiesiai prie akumuliatoriaus
• Prijunkite teigiamą „Buck“keitiklio įvestį prie jungiklio 1 kaiščio
• Prijunkite jungiklio 2 kaištį prie +12 V akumuliatoriaus
• Lituokite porą laidų prie „Buck“keitiklio išvesties gnybto ir palikite kitą galą tokį, koks yra. Mes juos sujungsime vėliau

PATARIMAS: Norėdami išlydyti potenciometrą, galite naudoti išlydymo dagtį, bet jei jo neturite, galite jį pašalinti per daug litavimo metodu. Ant gnybtų ištirpinkite litavimo vielą, kol lydmetalis sudarys išlydytas takelius. Kai išlydytas lydmetalis yra pakankamai karštas, švelniai ištraukite potenciometrą iš apačios. Jis turėtų išeiti iš karto. Šiek tiek palieskite modulį ir visas lituoklio perteklius nukris.

5 žingsnis: Voltmetro montavimas

Mūsų kintamasis maitinimo šaltinis yra sumontuotas ir veikia puikiai. Dabar, norėdami pamatyti, kiek įtampos jis išleidžia, mums reikės voltmetro. Tam galime naudoti patikimą draugišką multimetrą, tačiau tokiai užduočiai atlikti multimetras būtų per didelis. Be to, dauguma iš mūsų turi tik vieną multimetrą ir, jei jis yra prijungtas prie mūsų maitinimo šaltinio, negalime jo naudoti kitiems tikslams. Taigi atrodo, kad voltmetro, kuris visada gali mums rodyti tiesioginį išėjimą, įrengimas yra geras pasirinkimas.

Man asmeniškai patinka šis mažas skaitmeninis voltmetras, kurį šiuo metu naudoju. Jis veikia esant 12 V įtampai ir gali veikti esant įtampai nuo 0 iki 99 V. Jis turi labai kompaktišką formą ir pateikia gana tikslius rodmenis. Norėdami prijungti voltmetrą, atlikite šiuos veiksmus:

• Prijunkite teigiamą voltmetro galią prie „Buck“keitiklio įvesties
• Prijunkite neigiamą voltmetro galią prie neigiamos „Buck“keitiklio įvesties
• Prijunkite voltmetro signalą prie teigiamo keitiklio išėjimo
• (Neprivaloma) Jei jūsų voltmetras turi neigiamo signalo kaištį arba laidą, prijunkite jį prie neigiamo „Buck“keitiklio išėjimo

6 veiksmas: kaip įkrauti akumuliatorių?

Kai projektas bus sukurtas ir kurį laiką jį naudosime, mums reikės šaltinio, kad galėtume įkrauti išsikrovusias baterijas. Išimti visą surinkimą ir įkrauti kiekvieną elementą atskirai yra tikrai neramu. Mums reikia įkroviklio, kuris galėtų įkrauti akumuliatorius, išlaikydamas visą agregatą nepažeistą. Kadangi mūsų švino rūgštinės baterijos yra lanksčios įkraunant, aš naudoju 12 V specializuotą įkroviklį.

Aš naudoju šį įkroviklį senai 12 V švino rūgšties baterijai įkrauti. Jis išleidžia apie 14,4 V ir gali labai lengvai įkrauti mūsų akumuliatorių. Jis automatiškai nustato įkrovimo lygį ir nutraukia maitinimą, kai akumuliatorius yra visiškai įkrautas. Baterijų įkrovimas naudojant specializuotą įkroviklį suteiks mums maksimalų baterijos tarnavimo laiką ir efektyvumą. Bet jei neturite specializuoto įkroviklio, galite juos tiesiogiai prijungti prie 14,4 V nuolatinės įtampos ir įkrauti.

Norėdami prieiti prie akumuliatoriaus gnybtų iš išorės, aš tiesiog prijungiau nuolatinės srovės maitinimo lizdą prie akumuliatoriaus.

• Prijunkite teigiamą maitinimo lizdo gnybtą prie +12 V akumuliatoriaus
• Maitinimo lizdo įžeminimas iki neigiamo akumuliatoriaus gnybto

7 žingsnis: supakuokite baterijas kartu

Elektroninė šio projekto dalis jau baigta. Kaip jau sakiau anksčiau, mažesnę baterijų grupę (iš 3 baterijų) įdėsiu ant didesnės tešlos grupės (iš 6 baterijų). Tiesiogiai uždėję baterijas vienas ant kito, galite sugadinti gnybtus, taigi ir visą sistemą. Todėl mums reikia tam tikros pagalvės tarp šių dviejų. Tam aš naudoju bendrosios paskirties vaistinę medvilnę. Šios medvilnės yra minkštos ir puikiai sušvelnina. Vietoj medvilnės taip pat galite įdėti ploną kempinę, bet aš neturiu nė vienos iš jų, todėl turėjau išeiti tik su medvilne. Naudokite žirkles, kad supjaustytumėte medvilnę akumuliatoriaus formos, ir nenaudokite jos per daug. Papildoma medvilnė tekės tik iš šonų ir įgis erdvės, todėl be reikalo padidins dydį. Norėdami išlaikyti visą šį mazgą, aš naudoju tam tikrą maskavimo juostą. Galite naudoti bet kokią bendrosios paskirties juostą, jei ji turi gerą lipnumą ir tempimo stiprumą. Pabandykite ten įdėti didžiulį juostos kiekį. Taip pat uždėkite šiek tiek juostos ant medvilnės, nes ji gali bandyti tekėti ir nutekėti iš šonų.

8 žingsnis: Išorinio korpuso gamyba

Išoriniam korpusui iš pradžių planavau naudoti MDF plokštę arba fanerą. Tada perėjau prie akrilo lakštų, nes buvo daug lengviau dirbti su akrilu. Vėliau aš atsisakiau visų šių variantų ir pasirinkau plonus aliuminio lakštus. Jie buvo pigūs ir daug geriau nei kiti priminė 9 V baterijos korpusą.

Šį lapą aš nusipirkau iš vietinės techninės įrangos parduotuvės. Nors jis nėra visiškai standus ir negali suteikti didelio konstrukcinio stiprumo, jis tikrai veiks mūsų atveju, nes pačios baterijos turi pakankamai gerą konstrukcinį stiprumą, kad išlaikytų visą konstrukciją.

Pradėjau nuo korpuso CAD dizaino ir nupiešiau jį ant metalo lakšto, naudodami liniuotę ir žymeklį. Tai padaryti galite lengviau atspausdinę trafareto dizainą. Naudodamas metalo žirklę, aš pašalinau reikiamą dalį iš metalo lakšto. Aš nustatiau taškus, kuriuose turėjo būti sulankstytas lapas, ir pašalinau mažus lygiakraščius trikampius iš tų taškų kraštutinumų. Šios trikampės tuštumos padės mums lengvai sulenkti metalą.

Norėdami sulenkti lakštą, įkišau jį po didele MDF plokšte ir žiūrėdamas ranka spaudžiau lenkimo kraštą. Spaudimui taip pat galite naudoti tam tikrą medžio gabalą ar plaktuką. Dviejų galų sujungimui naudojau dvigubą siūlę. Jei nežinote, kas yra siūlės siūlė ir kaip ją padaryti, rekomenduoju apsilankyti „YouTube“ir pažiūrėti keletą vaizdo įrašų. Tai gana paprasta padaryti ir labai dažnas prisijungimo procesas. Šiai jungčiai pagaminti naudojami trys 10 mm segmentai, esantys trafareto kraštutinumuose. Kai jungtis buvo pagaminta, aš ją pritvirtinau kokiu nors superklijais. Lituoti galima ir jungčiai tvirtinti, bet aš neturėjau aliuminio lydmetalio, todėl turėjau tai padaryti su superklijais.

9 žingsnis: Terminalų ir gaubto pagrindo sukūrimas

Šonuose aliuminio lakštas puikiai veikė, tačiau pagrindui jie negalėjo išlaikyti baterijų. Man reikėjo kažko tvirto ir kieto pagrindui, todėl naudojau 4 mm storio MDF plokštę. Buvo pakankamai sunku išlaikyti visas baterijas ir net nesilenkė. Iš MDF plokštės išėmiau dvi dalis - vieną viršuje ir kitą apačioje. Gabalėlių matmenys buvo tokie patys kaip ir išorinio korpuso, kuris yra 102 mm x 50 mm.

Viršutinėje MDF plokštėje išgręžiau skyles keitiklio, potenciometro ir jungiklio išvesties laidams. Aš padariau tobulą skylę gręžtuvo ir „Dremel“deriniu. Voltmetrui ir nuolatinės srovės maitinimo lizdui padariau skyles aliuminio korpuse. Jungikliui įdėjau jį į teigiamos galios gnybtą, nes jis ten puikiai tiko.

Gamindamas didelės baterijos gnybtus, naudojau tą patį aliuminio lakštą, kurį naudojau išoriniam korpusui. Aliuminis, kaip laidus metalas, gali praleisti elektros energiją, todėl savo vitrinos gnybtus galime naudoti kaip faktinius išėjimo gnybtus ir per juos nukreipti galią.

• Norėdami padaryti teigiamą galą, aš tiesiog susukau ploną juostelę į apskritimą ir tada, naudodamas superklijus, sujungiau du galus. Aš taip pat susukau gnybtų viršutinės pusės kraštus, kad jie būtų neryškūs ir nenupjautų mūsų odos.
• Dėl neigiamo gnybto aš padariau du koncentrinius apskritimus ant aliuminio lakšto, kurio išorinis spindulys du kartus didesnis už vidinio apskritimo spindulį. Tada aš padariau tris skersmenis, kurių kiekvienas buvo 120 laipsnių kampu vienas nuo kito. Iš taškų, kur dimetras pjauna vidinį apskritimą, aš projektuojau tiesias linijas ant išorinio apskritimo. Tai davęs man suteikė tokią žvaigždę struktūrą. Aš pašalinau tą žvaigždės struktūrą iš pagrindinio lapo ir sulenkiau jos rankas statmenai pagrindui. Taip padariau neigiamą terminalą.

10 žingsnis: tapyba

Iki šiol baterija pradėjo formuotis, tačiau atrodė šiek tiek nuobodu ir nebaigta. Aš nusprendžiau suteikti jai keletą spalvų sluoksnių, kad išryškėtų vaizdas ir panašumas. Aplinkui gulėjau sena 9 V baterija, kurią naudoju kaip nuorodą. Naudodamas žymeklį, ant korpuso nupiešiau reikiamas pertvaras ir kūną nudažiau purškiamaisiais dažais. Kadangi mano šalyje naudojama dažniausiai naudojama miniatiūrinė baterija, savo dizainui naudojau lygiai tą patį raudonos, baltos ir mėlynos spalvų derinį. Viršutinei ir apatinei MDF dalims naudojau tik juodus dažus. Kai spalva buvo išdžiūvusi, nupiešiau keletą detalių ir teksto, kad atrodytų tikroviškiau.

11 žingsnis: apibendrinkite projektą

Viskas padaryta dabar, tik reikia viską sudėti. Aš pradėjau uždėdamas išorinį dangtelį ant elektronikos. Tada karštai priklijavo voltmetrą ir nuolatinės srovės maitinimo lizdą prie aliuminio korpuso. Pirmiausia atjungiau jungiklį nuo elektronikos, karštai priklijavau ant MDF plokštės ir vėl prijungiau prie „Buck“keitiklio.

Prisimenate tuos išvesties laidus, kuriuos palikome nesujungtus, paimkite juos ir prijunkite prie gnybtų, kuriuos padarėme prieš kelias minutes. Ant gnybtų uždėkite šiek tiek karštų klijų ir priklijuokite juos prie MDF plokštės. Viską sudėkite ir uždarykite metalinius išorinio korpuso dangčius.

Ei, projektas jau baigtas. Ačiū, kad taip ilgai buvote ir skyrėte laiko šiam projektui. Tikiuosi patiko. Patinka ir užsiprenumeruokite mano „YouTube“kanalą, taip pat prenumeruokite man nurodymus, kad niekada nepraleistumėte jokio mano sukurto projekto.