Delovna velika 9 -voltna baterija iz starih celic svinčeve kisline: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Ali se vam je kdaj zgodilo, da ste pojedli nekaj prigrizkov in nenadoma ugotovili, da ste jih zaužili, veliko več, kot vam dovoljuje dnevna kvota za prehrano, ali ste šli v nakupovanje z živili in ste zaradi napačnih izračunov kakšen izdelek preveč založili. Obe stvari sta se mi zgodili, večkrat, a le tokrat sem imel preveč. To so bile baterije in ne tiste standardne AA baterije, ampak tiste zajetne svinčeve baterije. Naj vam povem, kako.

Pred tem, ko sem se še učil o mikrokrmilniku in podobnih stvareh, sem delal veliko projektov na osnovi IC in vezja. Ker bi lahko vse te projekte enostavno poganjali ene same svinčeve kislinske baterije ali različne različice teh baterij, sem jih včasih kupoval v razsutem stanju. Sčasoma sem začela zamenjati vezja z mikrokrmilniki in svinčevo-kislinske baterije z boljšimi Li-ionskimi baterijami zaradi njihove zanesljivosti in učinkovitosti.

Nekaj dni nazaj sem pogledal v zabojnik za baterije in našel ogromen kos baterij, ki je ležal naokoli in zapravljal nadure. Takrat še nisem vedel, kaj bi z njimi, zato sem jih pustil takšne, kot so. Pred kratkim mi je zaradi nekega negotovega razloga umrla 12 -voltna svinčeva baterija, ki sem jo zelo hitro uporabil pri preverjanju in izdelavi prototipov. Namesto da bi porabil denar in kupil novo baterijo, sem razmišljal, da bi te stare 4 -voltne baterije dal v neko uporabo in z njimi naredil prenosno spremenljivo napajanje.

Sprva sem načrtoval, da bom baterije postavil v skupino in vanj priključil modul regulatorja napetosti, potem pa sem mislil, da lahko ta projekt naredim veliko boljši in lepši. Načrtujem, da bom te baterije združil v skupino in jih položil v kovinsko ohišje, tako da bodo podobni 9v bateriji. Zato ima lastnosti prenosnega spremenljivega napajalnika, zaprtega v paketu prevelike 9V baterije. Ali bi bilo to lepo in bi prineslo vse tiste spomine, ko so bile 9V baterije nekoč najpomembnejše na trgu.

Zaloge

• Stare baterije (uporabljam 4V svinčeve kislinske baterije. Če nimate svinčevih kislin, jih lahko rešite iz starih prenosnikov in elektronskih naprav)
• Pretvornik dolarjev (LM2596)
• Voltmeter
• 10K potenciometer (izberite potenciometer srednje velikosti in ne pozabite na gumb)
• Stikalo za vklop/izklop
• Vtičnica za enosmerni tok
• Aluminijasta pločevina
• MDF plošča
• nekaj barv (brizgalna barva bi dobro delovala)

1. korak: Polnjenje starih baterij

Moje baterije so bile v omari zelo dolgo in zaradi tega so izgubile nekaj napolnjenosti. Na splošno svinčeve baterije izgubijo 4% do 5% celotne napolnjenosti v enem letu, vendar se ta odstotek lahko razlikuje glede na življenjsko dobo baterije. Preden sem nadaljeval, sem se moral prepričati, da so bile vse moje baterije napolnjene na podobni napetostni ravni, torej okoli 4V. Za polnjenje nisem uporabil uravnoteženega polnilca ali posebnega polnjenja. Spodaj sem omenil dva načina polnjenja. Oba sta enako učinkovita in enostavna za uporabo.

1. METODA:

Osebno sem uporabljal način polnjenja baterij. Enostavno sem priključil baterijo na spremenljivo napajanje in njeno napetost povečal na okoli 4,2 V. Ker je bilo veliko mojih baterij na podobni napetosti, sem jih združil v skupino (povezal vzporedno) in jih napolnil iz enega napajalnika. Te metode ne smete izvajati, če je napetostna vrzel med baterijami velika, saj lahko povzroči neuravnoteženo polnjenje ali nenaden porast toka ter ovira ali poškoduje njihovo notranjo kemijo.

METODA 2:

Če nimate spremenljivega napajanja, lahko preprosto napolnite baterije tako, da jih priključite na polnilnik za mobilni telefon. Danes skoraj vsi polnilniki za pametne telefone oddajajo enakomeren tok 5V (hitro polnjenje je zanemarjeno). Če s polnilnikom zaporedno priključimo silikonsko diodo, dobimo na izhodu 4,3 volta. To je zato, ker ima silicijeva dioda pregradni potencial 0,7 V in uporaba v seriji bo povzročila padec napetosti. Ker gre polnjenje svinčevih kislin s 4,3 V z roko v roki, jih lahko s to metodo zelo enostavno napolnite. Prepričajte se le, da je dioda pristranska, drugače skozi njo ne bo tekel tok. Za posredovanje diode naprej, priključite njeno katodo na pozitivni del polnilnika in anodo na pozitivni del akumulatorja. Negativ polnilnika priključite na minus akumulatorja.

2. korak: Izdelava baterije

Ko so bile napolnjene vse baterije, sem jih začel združevati. Pri vključevanju baterij sem moral upoštevati tri vidike, in sicer:

1. Mera baterije. Ko bi bilo vse narejeno, bi moral biti celoten paket podoben 9V bateriji (prostorninsko razmerje 9V baterije in naša baterija bi morala biti podobna). Ker večino prostora zavzamejo baterije, jih je treba pravilno namestiti.
2. Sponke baterij morajo biti pravilno poravnane, tako da povezovanje žic z njimi ne povzroča težav in da po napeljavi v žicah ne sme biti napetosti.
3. Imeti mora prostor ali praznino za elektroniko, tako da struktura poleg namestitve nudi tudi podporo in zaščito.

Uporabljal sem devet od teh 4V baterij in se odločil, da jih razdelim v skupino dveh. Prva skupina bo imela šest baterij, druga pa tri. Manjša skupina treh baterij bo ležala na vrhu večje skupine. Večje pakiranje bo v obliki pravokotnika in bo delovalo kot osnova sistema, manjše pakiranje pa bo v obliki črke „L“in bo ležalo nad njim. Praznina ali vrzel 4. baterije bo prilagodila elektroniko in jo zaščitila.

Za lepljenje baterij sem uporabil debel dvostranski trak. Ima močan oprijem in zagotavlja tudi blaženje pred trki. Trenutno bom naredil samo dva akumulatorja. Ko bo elektronski del končan, jih bom povezal, saj je lažje delati, ko sta narazen.

3. korak: Skupaj povežite sponke baterije

Sponke svinčeve kislinske baterije so tudi iz svinca. Ko so dolgo časa izpostavljeni zraku, se svinčeva kovina oksidira in okoli sebe tvori zaščitni premaz. Ta premaz preprečuje nadaljnjo oksidacijo in tudi ne dovoli, da bi se spajka prilepila na svinec. Zato se moramo pred priključitvijo žic na sponke znebiti tega premaza. Eden od dobrih načinov za to je brušenje. Uporabite lahko brusni papir ali datoteko. Ne brusite celotne površine, naredite dovolj, da nanje priključite žice. Z dvema tremi potezami datoteke na vrhu priključkov sem jih zlahka spajkal.

Kot veste, imam skupaj 9 baterij. Ko sem pregledoval različne kombinacije, sem ugotovil, da mi vzporedno postavlja tri baterije in tvori skupino, nato pa te tri skupine zaporedno povezuje. Ta kombinacija oddaja 12V pri 4,5 Ah, kar zadošča za moje vsakodnevno delo.

Kot sem že omenil, sem storil enako. Če sem vzporedno priključil 3 baterije, sem dobil tri akumulatorje z izhodom 4V 4.5Ah, nato pa sem s serijsko povezavo teh treh baterij pridobil neto moč 12V pri 4.5Ah.

4. korak: Dodajanje regulatorja napetosti in stikala za vklop

Zaenkrat se lahko naš akumulator uporablja takšen, kot je, in bo oddajal stalen 12V tok, vendar želim, da je bolj prilagodljiv in ustreza tudi različnim napetostnim ravnem. Da bi to dosegel, sem v baterijo dodal pretvornik s spremenljivo vrednostjo. S tem lahko zdaj dobim napetosti, kot sta 5V in 3.3V, ki so zelo pogosti v digitalni elektroniki in mikrokrmilnikih. Če delate z napetostjo višjo od 12V, lahko namesto pretvornika dolarjev priključite pretvornik za povečanje in dobite želene rezultate. Postopek je skoraj enak, samo poskrbite, da je vaš voltmeter ocenjen za tistega kralja visokih napetosti.

Uporabljam pretvornik dolarjev LM2596, ker so precej poceni in imajo lahko tudi stabilno napetost z dobro učinkovitostjo. Glede na podatkovni list IC lahko oddaja 5A amper toka in lahko pade tudi do 1V, če se napaja iz 12V napajanja. Temu pretvorniku dolarjev sem dodal tudi stikalo za vklop/izklop za splošno uporabo, saj nima vgrajenega stikala ali načina varčevanja z energijo. Če opazite, je potenciometer (običajno modre barve) na pretvorniku dolarjev zelo majhen in ga je treba prilagoditi z izvijačem. Za premagovanje te omejitve sem razpakiral zalogovni potenciometer in spajkal nov 10K potenciometer srednje velikosti. Zdaj lahko enostavno spremenimo napetostne ravni. Spodaj so opisani koraki ožičenja:

• Negativni vhod pretvornika dolarja priključite neposredno na baterijo
• Priključite pozitivni vhod pretvornika dolarja na pin 1 stikala
• Priključite nožico 2 stikala na +12V akumulatorja
• Spajite par žic na izhodni priključek pretvornika denarja in drugi konec pustite takšnega, kot je. Povezali jih bomo kasneje

NAMIG: Za odpakiranje potenciometra lahko uporabite stenj za odpajkanje, če pa ga nimate, ga lahko odstranite s prekomerno metodo spajkanja. Na sponkah stopite nekaj spajkalne žice, dokler spajka ne tvori staljenih sledi. Ko je staljeni spajkalni trak dovolj vroč, potenciometer previdno povlecite od spodaj. Moral bi priti takoj. Malo dotaknite modul in odvečna spajka bo odpadla.

5. korak: Namestitev voltmetra

Naš variabilni napajalnik je nameščen in deluje odlično. Zdaj, da vidimo, koliko napetosti oddaja, potrebujemo voltmeter. Za to lahko uporabimo naš zaupanja vreden prijazen multimeter, toda za takšno nalogo bi bil multimeter preveč. Tudi večina nas ima samo en multimeter in če je vključen v naše napajanje, ga ne moremo uporabiti za druge namene. Zato se zdi dobra izbira namestitev voltmetra, ki nam lahko vedno omogoči odčitavanje izhoda v živo.

Osebno mi je všeč ta majhen digitalni voltmeter, ki ga trenutno uporabljam. Deluje na 12V in lahko deluje v napetostnih ravneh od 0V do 99V. Ima zelo kompaktno obliko in daje precej natančne odčitke. Za priključitev voltmetra sledite tem korakom:

• Priključite pozitivno moč voltmetra na vhod buck pretvornika
• Negativno moč voltmetra priključite na negativni vhod pretvornika
• Priključite signal voltmetra na pozitivni izhod pretvornika
• (Izbirno) Če imam vaš voltmeter negativni signalni zatič ali žico, ga povežite z negativnim izhodom pretvornika

6. korak: Kako napolniti baterijo?

Ko je projekt narejen in ga nekaj časa uporabljamo, bomo potrebovali vir za polnjenje izpraznjenih baterij. Odvzeti celoten sklop in napolniti vsako celico posebej je res naporno. Potrebujemo polnilec, ki lahko napolni baterije, hkrati pa ohrani celoten sklop nedotaknjen. Ker so naše svinčeve kislinske baterije prilagodljive glede polnjenja, bom za branje uporabil 12V specializiran polnilec.

Ta polnilec sem včasih uporabljal za polnjenje stare 12V svinčeve kislinske baterije. Oddaja okoli 14,4 V in lahko zelo enostavno napolni naš akumulator. Samodejno zazna raven napolnjenosti in izklopi napajanje, ko je baterija popolnoma napolnjena. Polnjenje baterij s specializiranim polnilnikom nam bo omogočilo maksimalno življenjsko dobo in učinkovitost. Če pa nimate specializiranega polnilnika, jih lahko neposredno priključite na napajanje s konstantno napetostjo 14,4 V in jih napolnite.

Za dostop do sponk akumulatorja od zunaj sem preprosto priključil vtič za enosmerni tok na baterijo.

• Priključite pozitivni priključek vtičnice na +12V akumulatorja
• Ozemljitev vtičnice na negativni priključek baterije

7. korak: Pakiranje baterij skupaj

Elektronski del tega projekta je zdaj zaključen. Kot sem vam že povedal, bom manjšo skupino baterij (3 baterije) postavil na večjo skupino (6 baterij). Neposredno polaganje baterij drug na drugega lahko poškoduje sponke in s tem celoten sistem. Zato potrebujemo nekakšno blazino med obema. Za to uporabljam nekatera zdravila za splošno uporabo. Ta bombaž je po naravi mehak in zagotavlja odlično oblazinjenje. Namesto bombaža lahko postavite tudi tanko gobico, vendar noben od njih ne leži, zato sem se moral rešiti samo z bombažem. S škarjami razrežite bombaž v obliki baterije in ga ne uporabljajte preveč. Dodatni bombaž bo tekel samo s strani in pridobil prostor, zato se velikost po nepotrebnem poveča. Za celoten sklop sem uporabil lepilni trak. Uporabite lahko kateri koli trak za splošno uporabo, če ima dobro lepilno moč in natezno trdnost. Poskusite vstaviti zajetno količino traku. Na bombaž nalepite tudi nekaj traku, ker lahko skuša teči in puščati s strani.

8. korak: izdelava zunanjega ohišja

Za zunanje ohišje sem sprva načrtoval uporabo MDF plošče ali vezanega lesa. Nato sem prešel na akrilne plošče, saj je bilo z akrilom veliko lažje delati. Kasneje sem vse te možnosti zavrnil in uporabil tanke aluminijaste pločevine. Bili so poceni in spominjali na ohišje 9V baterije veliko bolje kot drugi.

Ta list sem pred časom kupil v lokalni trgovini s strojno opremo. Čeprav ni popolnoma tog in ne more zagotoviti velike strukturne trdnosti, bo v našem primeru vsekakor deloval, saj imajo same baterije dovolj dobro strukturno trdnost, da držijo celotno strukturo skupaj.

Začel sem z izdelavo CAD zasnove ohišja in ga z ravnilom in markerjem narisal na kovinsko pločevino. To lahko naredite lažje, če natisnete šablono. S kovinsko škarjo sem odstranil potreben del s kovinske pločevine. Našel sem točke, kjer naj bi se list zložil, in odstranil majhne enakostranične trikotnike iz skrajnosti teh točk. Te trikotne praznine nam bodo pomagale enostavno upogniti kovino.

Za upogibanje lista sem ga zdrsnil pod veliko MDF ploščo in z roko strmel na upogibni rob. Za pritisk lahko uporabite tudi kos lesa ali kladivo. Za spajanje obeh koncev sem uporabil spoj z dvojnim šivom. Če ne veste, kaj je šivalni spoj in kako ga narediti, vam priporočam, da obiščete youtube in si ogledate nekaj videoposnetkov. Je zelo enostaven za izdelavo in zelo pogost postopek združevanja. Za izdelavo tega spoja se uporabljajo trije 10 -milimetrski segmenti na skrajni strani šablone. Ko je bil spoj narejen, sem ga zavaroval z nekaj superlepila. Spajkanje se lahko izvede tudi za zavarovanje spoja, vendar nisem imel aluminijaste spajke, zato sem to moral narediti s superlepilom.

9. korak: Izdelava sponk in osnove ohišja

Za stranice je aluminijasta pločevina delovala dobro, za podlago pa niso zdržale teže baterij. Za podlago sem potreboval nekaj trdnega in trdega, zato sem uporabil MDF ploščo debeline 4 mm. Bilo je dovolj težko podpreti vse baterije in se sploh ni upognilo. Z MDF plošče sem odstranil dva kosa, enega za vrh in enega za dno. Dimenzije kosov so enake dimenzijam zunanjega ohišja, ki je 102 mm x 50 mm.

Na zgornji plošči MDF sem izvrtal luknje za izhodne žice pretvornika, potenciometra in stikala. Za popolne luknje sem uporabil kombinacijo vrtalnika in Dremela. Za voltmeter in vtičnico za enosmerni tok sem naredil luknje v ohišju iz aluminija. Za stikalo sem ga dal v pozitivni priključek, saj se je tam odlično prilegal.

Za izdelavo sponk velike baterije sem uporabil isto aluminijasto pločevino, ki sem jo uporabil za zunanje ohišje. Aluminij, ki je prevodna kovina, lahko prenaša elektriko, zato lahko naše vitrine uporabimo kot dejanske izhodne sponke in moč kanala skozi njih.

• Za izdelavo pozitivnega priključka sem preprosto zvijel tanek trak v krog in nato z nekaj lepila povezal oba konca. Robove zgornje strani priključkov sem tudi zavihal, da so tupi in nam ne porežejo kože.
• Za negativni terminal sem naredil dva koncentrična kroga na aluminijasti plošči s polmerom zunanjega dvakrat večjim od polmera notranjega kroga. Nato sem naredil tri premere, vsak pod kotom 120 stopinj drug od drugega. Od točk, kjer dimeter preseka notranji krog, sem na zunanji krog projiciral ravne črte. S tem sem dobil zvezdniško strukturo. To zvezdno strukturo sem odstranil z glavnega lista in upognil roki pravokotno na podlago. Tako sem naredil negativni terminal.

10. korak: Slikanje

Do zdaj se je baterija začela oblikovati, vendar je izgledala nekoliko dolgočasno in nedokončano. Odločil sem se, da mu dam nekaj barvnih slojev, da pokažem sliko in podobnost. Okoli mene je ležala stara 9V baterija, ki sem jo uporabil za referenco. Z označevalnikom sem na ohišje narisal potrebne predelne stene in telo pobarval z brizgalnimi barvami. Ker je miniaturna baterija, ki jo imam, najpogostejša v moji državi, sem za oblikovanje uporabil popolnoma enako barvno kombinacijo rdeče, bele in modre barve. Za zgornje in spodnje kose MDF sem uporabil samo črno barvo. Ko se je barva posušila, sem narisal nekaj podrobnosti in besedila, da je videti bolj realistično.

11. korak: Povzetek projekta

Zdaj je vse narejeno, le sestaviti moramo. Začel sem tako, da sem zunanji pokrov položil na elektroniko. Nato smo vroče prilepili voltmeter in vtičnico za enosmerni tok na aluminijasto ohišje. Najprej sem odklopil stikalo iz elektronike, ga vroče zlepil na ploščo MDF in ga ponovno priključil na pretvornik.

Spomnite se tistih izhodnih žic, ki smo jih pustili nepovezane, jih vzemite in povežite s sponkami, ki smo jih naredili nekaj minut nazaj. Na sponke položite nekaj vročega lepila in jih prilepite na ploščo MDF. Vse sestavite in zaprite kovinske pokrove zunanjega ohišja.

Hej, projekt je zdaj končan. Hvala, ker ste ostali tako dolgo in ste vzeli čas za ta projekt. Upam, da vam je bilo všeč. Všečkajte in se naročite na moj kanal YouTube in se naročite tudi na navodila, da nikoli ne zamudite katerega koli mojega projekta.