Radna baterija velike veličine 9 V izrađena od starih ćelija olovne kiseline: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Je li vam se ikada dogodilo da ste grickali neke grickalice i odjednom shvatili da ste ih konzumirali, mnogo više nego što vam dopušta dnevna kvota ili ste otišli u kupovinu namirnica, a zbog nekih pogrešnih izračuna pretjerali ste zalihe nekog proizvoda. Obje ove stvari su mi se dogodile, nekoliko puta, ali samo ovaj put, bilo je nešto drugačije u čemu sam pretjerao. To su bile baterije, i to ne one standardne AA baterije, već one glomazne olovne baterije. Reći ću vam kako.

Prije sam, dok sam još učio o mikrokontrolerima i sličnim stvarima, radio na mnogo projekata zasnovanih na IC -u i sklopovima. Budući da se svi ti projekti lako mogu napajati jednim olovnim akumulatorima ili s različitim varijacijama tih baterija, koristio sam ih na veliko. Kako je vrijeme prolazilo, počeo sam zamjenjivati kola mikrokontrolerima, a olovne baterije boljim Li-ionskim baterijama zbog njihove pouzdanosti i efikasnosti.

Nekoliko dana unatrag, pogledao sam u spremnik za baterije i našao ogroman komad baterija, koji samo leži i troši se prekovremeno. Tada nisam znala šta da radim s njima, pa sam ih ostavila kakve jesu. Nedavno mi je iz nekog neizvjesnog razloga umrla olovna baterija od 12 V koju sam vrlo lako koristio za provjeru i izradu prototipova kola. Umjesto da trošim novac i kupujem novu bateriju, razmišljao sam o stavljanju ovih starih 4V baterija u upotrebu i s njima napraviti prijenosno promjenjivo napajanje.

U početku sam planirao samo staviti baterije u grupu i na njih priključiti modul regulatora napona, ali onda sam pomislio da ovaj projekt mogu učiniti mnogo boljim i ljepšim. Planiram staviti ove baterije u grupu i pokriti ih u metalno kućište tako da liče na 9v bateriju. Stoga ima značajke prijenosnog promjenjivog napajanja zatvorenog u paketu velike baterije od 9V. Zar to ne bi bilo lijepo i vratiti sve te uspomene, kada su baterije od 9V bile najistaknutije na tržištu.

Supplies

• Stare baterije (koristim olovne baterije od 4V. Ako nemate olovne baterije, možete spasiti litijum-jonske baterije sa starih prenosnih računara i elektronskih uređaja)
• Pretvarač dolara (LM2596)
• Voltmetar
• 10K potenciometar (odaberite potenciometar srednje veličine i ne zaboravite na gumb)
• ON/OFF prekidač
• Utičnica za DC napajanje
• Aluminijumski lim
• MDF ploča
• neke boje (boja u spreju bi dobro funkcionirala)

Korak 1: Punjenje starih baterija

Moje baterije su dugo bile u ormaru i zbog toga su izgubile određenu količinu napunjenosti. Općenito, olovne baterije gube 4% do 5% ukupnog napunjenosti u jednoj godini, ali se taj postotak može razlikovati ovisno o vijeku trajanja vaše baterije. Dakle, prije nego što sam nastavio, morao sam se uvjeriti da su mi sve baterije napunjene na sličnom naponskom nivou, odnosno oko 4V. Za punjenje nisam koristio uravnoteženi punjač niti specijalizirano punjenje. Dolje sam spomenuo dvije metode punjenja. Oboje su podjednako efikasni i laki za upotrebu.

METODA 1:

Ja sam lično nekada punio baterije. Jednostavno sam spojio bateriju na promjenjivo napajanje i povećao joj napon na oko 4,2 V. Budući da su mnoge moje baterije imale sličan naponski nivo, spojio sam ih u grupu (spojio paralelno) i napunio ih iz jednog izvora napajanja. Ne biste trebali prakticirati ovu metodu ako je naponski razmak između baterija veliki, jer može uzrokovati neuravnoteženo punjenje ili nagli porast struje te može ometati ili oštetiti njihovu unutarnju kemiju.

METODA 2:

Ako nemate varijabilno napajanje, možete jednostavno napuniti baterije tako da ih priključite na punjač za mobilne telefone. Danas gotovo svi punjači za pametne telefone emitiraju stalnu struju od 5 V (brzo punjenje je zanemareno). Ako serijski spojimo silikonsku diodu s punjačem, dobit ćemo 4,3 volta na izlazu. To je zato što silicijska dioda ima barijerni potencijal od 0,7 V, a njezina će serijska uporaba uzrokovati pad napona. Kako punjenje olovnih baterija sa 4,3 V ide ruku pod ruku, možete ih vrlo lako napuniti ovom metodom. Samo pazite da dioda bude prema naprijed jer kroz nju neće teći struja. Za preusmjeravanje diode, spojite njezinu katodu na pozitivnu stranu punjača, a anodu na pozitivnu stranu baterije. Priključite negativni dio punjača na negativni dio baterije.

Korak 2: Izrada baterije

Kad su se sve baterije napunile, počeo sam ih grupirati. Prilikom integriranja baterija morao sam imati na umu tri aspekta, a to su:

1. Dimenzije baterije. Kad bi sve bilo gotovo, cijeli paket trebao bi ličiti na 9V bateriju (volumetrijski omjer 9V baterije i naš paket baterija bi trebali biti slični). Budući da većinu prostora zauzimaju baterije, potrebno ih je pravilno postaviti.
2. Priključci baterija trebaju biti ispravno poravnati tako da povezivanje žice s njima ne stvara smetnje i da ne bi trebalo biti napetosti u žicama nakon ožičenja.
3. Trebalo bi imati prostor ili prazninu za elektroniku, tako da struktura osim smještaja pruža i potporu i zaštitu.

Koristio sam devet od ovih 4V baterija i odlučio sam ih podijeliti u dvije grupe. Prva grupa će imati šest baterija, a druga tri. Manja grupa od tri baterije leži na vrhu veće grupe. Veće pakiranje bit će u obliku pravokutnika i djelovat će kao osnova sustava, a manje pakiranje bit će u obliku slova 'L' i počivat će nad njim. Šupljina ili jaz četvrte baterije prilagodit će elektroniku i zaštititi je.

Za spajanje baterija koristio sam debelu dvostranu traku. Ima snažno prianjanje i pruža amortizaciju protiv sudara. Trenutno ću napraviti samo dvije baterije. Povezat ću ih zajedno kad elektronički dio završi, jer je lakše raditi kad su razdvojeni.

Korak 3: Povežite stezaljke baterije zajedno

Stezaljke olovne baterije su takođe napravljene od olova. Kada su dugo izloženi zraku, olovni metal oksidira i stvara zaštitni premaz oko sebe. Ovaj premaz sprječava daljnju oksidaciju, kao i ne dopušta lemljenje na olovo. Stoga se prije spajanja žica na stezaljke moramo riješiti ovog premaza. Jedan dobar način za to je brušenje. Možete koristiti fini brusni papir ili turpiju. Nemojte brusiti cijelu površinu, samo učinite dovoljno da na njih spojite žice. S dva tri poteza turpijom na vrhu terminala, mogao sam ih lako lemiti.

Kao što znate, imam ukupno 9 baterija. Prolazeći kroz različite kombinacije, otkrio sam da mi najbolje stoji paralelno postavljanje tri baterije i formiranje grupe, a zatim povezivanje te tri grupe u nizu. Ova kombinacija daje 12V na 4.5Ah što je dovoljno za moj svakodnevni rad.

Kao što je gore spomenuto, učinio sam isto. Paralelno povezivanje 3 baterije dalo mi je tri baterije od 4V 4.5Ah na izlazu, a zatim sam serijskim spajanjem ta tri baterija dobio neto izlaz od 12V na 4.5Ah.

Korak 4: Dodavanje regulatora napona i prekidača napajanja

Od sada se naš paket baterija može koristiti takav kakav jest i emitirat će stalnu struju od 12 V, ali želim da bude fleksibilniji i da zadovolji različite razine napona. Da bih to postigao, u bateriju sam dodao pretvarač promenljive vrednosti. Na taj način sada mogu dobiti napone poput 5V i 3.3V koji su vrlo česti u digitalnoj elektronici i mikrokontrolerima. Ako radite s naponima većim od 12 V, možete spojiti pretvarač pojačanja umjesto pretvarača u dolarima i dobiti željene rezultate. Postupak je gotovo isti, samo provjerite je li vaš voltmetar ocijenjen za tog kralja visokih napona.

Koristim konvertor dolara LM2596 jer su prilično jeftini i mogu imati stabilan napon s dobrom efikasnošću. Prema podatkovnom listu IC -a, on može izlaziti 5A ampera struje, a može pasti i do 1V kada se napaja iz 12V napajanja. Ovom pretvaraču dolara također sam dodao prekidač za uključivanje/isključivanje opće namjene jer nema ugrađeni prekidač niti način rada za uštedu energije. Ako primijetite, potenciometar (općenito plave boje) na konvertoru je vrlo mali i treba ga podesiti pomoću odvijača. Kako bih prevladao ovo ograničenje, odspojio sam standardni potenciometar i lemio novi 10K potenciometar srednje veličine. Sada možemo lako promijeniti nivoe napona. Ispod su koraci ožičenja:

• Spojite negativni ulaz pretvarača izravnog izlaza na bateriju
• Spojite pozitivni ulaz pretvarača napona na pin 1 prekidača
• Spojite iglu 2 prekidača na +12V baterije
• Lemite par žica na izlazni priključak pretvarača dolara i ostavite drugi kraj kakav je. Povezat ćemo ih kasnije

SAVJET: Za odmrzavanje potenciometra možete koristiti fitilj za odleđivanje, ali ako ga nemate, možete ga ukloniti prekomjernom metodom lemljenja. Otopite malo žice za lemljenje na stezaljkama dok lem ne formira rastaljene tragove. Nakon što se istopljena traka za lemljenje dovoljno zagrije, lagano povucite potenciometar s dna. Trebalo bi odmah izaći. Malo dodirnite modul i sav višak lema će otpasti.

Korak 5: Instaliranje voltmetra

Naše varijabilno napajanje je instalirano i radi savršeno. Sada da vidimo koliki napon izlazi, trebat će nam voltmetar. U tu svrhu možemo koristiti naš pouzdani multimetar, ali za takav zadatak multimetar bi bio pretjeran. Također, većina nas ima samo jedan multimetar i ako je uključen u naše napajanje, ne možemo ga koristiti u druge svrhe. Dakle, instaliranje voltmetra koji nam uvijek može dati očitavanje izlaznog izlaza čini se dobrim izborom.

Lično mi se sviđa ovaj mali digitalni voltmetar koji trenutno koristim. Radi na 12V i može raditi u naponskim razinama od 0V do 99V. Ima vrlo kompaktan oblik i daje prilično točna očitanja. Da biste povezali voltmetar, slijedite ove korake:

• Priključite pozitivnu snagu voltmetra na ulaz pretvarača
• Priključite negativnu snagu voltmetra na negativni ulaz pretvarača
• Spojite signal voltmetra na pozitivan izlaz pretvarača
• (Opcionalno) Ako vaš voltmetar ima negativni signalni pin ili žicu, spojite ga na negativni izlaz pretvarača dolara

Korak 6: Kako napuniti bateriju?

Nakon što je projekt napravljen i neko vrijeme ga koristimo, trebat će nam neki izvor za punjenje istrošenih baterija. Vađenje cijelog sklopa i ponovno punjenje svake ćelije posebno je užurbano. Potreban nam je punjač koji može napuniti baterije zadržavajući čitav sklop netaknutim. Budući da su naše olovne baterije fleksibilne u smislu punjenja, za ogrtanje ću koristiti specijalizirani punjač od 12 V.

Ovaj punjač sam koristio za punjenje svoje stare 12V olovne baterije. Izlazi oko 14,4 V i vrlo lako može napuniti našu bateriju. Automatski detektira razinu punjenja i isključuje napajanje kada je baterija potpuno napunjena. Punjenje baterija pomoću specijaliziranog punjača pružit će nam maksimalni vijek trajanja i učinkovitost. Ali ako nemate specijalizirani punjač, možete ih izravno priključiti na napajanje konstantnog napona od 14,4 V i napuniti ih.

Za pristup spoljašnjim priključcima baterije jednostavno sam spojio utičnicu istosmjernog napajanja na bateriju.

• Spojite pozitivni priključak utičnice na +12V baterije
• Uzemljenje utičnice za napajanje na negativni pol baterije

Korak 7: Zajedno pakirajte baterije

Elektronski dio ovog projekta je sada završen. Kao što sam vam rekao ranije, postaviću manju grupu baterija (od 3 baterije) na veću grupu za testo (od 6 baterija). Izravno stavljanje baterija jednu na drugu može oštetiti priključke, a time i cijeli sustav. Stoga nam je potrebna neka vrsta jastuka između njih dvoje. Za to koristim neki pamuk za lijekove opće namjene. Ovaj pamuk je mekane prirode i pruža odličnu amortizaciju. Možete staviti i tanku spužvu umjesto pamuka, ali nemam nijednog od njih koji leži okolo, pa sam se morao izvući samo s pamukom. Škarama izrežite pamuk u obliku baterije i nemojte ga koristiti previše. Dodatni pamuk teći će samo sa strana i stjecati prostor, pa nepotrebno povećava veličinu. Da bih držao cijeli ovaj sklop zajedno, upotrijebio sam maskirnu traku. Možete koristiti bilo koju traku opće namjene sve dok ima dobru ljepljivu moć i vlačnu čvrstoću. Pokušajte unutra staviti veliku količinu trake. Stavite i traku na pamuk jer može pokušati teći i curiti sa strana.

Korak 8: Izrada vanjskog kućišta

Za vanjsko kućište u početku sam planirao koristiti MDF ploču ili šperploču. Zatim sam prešao na akrilne ploče jer je bilo mnogo lakše raditi s akrilom. Kasnije sam odbacio sve ove mogućnosti i prešao na tanke aluminijske limove. Bili su jeftini i mnogo bolje ličili na tijelo od 9V baterije.

Ovaj list sam kupio u lokalnoj trgovini željeza prije nekog vremena. Iako nije potpuno krut i ne može pružiti veliku strukturnu čvrstoću, u našem će slučaju definitivno funkcionirati jer same baterije imaju dovoljno dobru strukturnu čvrstoću da drže cijelu strukturu na okupu.

Počeo sam sa izradom CAD dizajna kućišta i nacrtao ga na metalnom listu pomoću ravnala i markera. To možete učiniti lakše ispisujući dizajn šablona. Koristeći škare za metal, uklonio sam potrebni dio s lima. Pronašao sam točke na kojima se list trebao presaviti i uklonio male jednakostranične trokute s ekstremiteta tih točaka. Ove trokutaste šupljine pomoći će nam u lakom savijanju metala.

Da bih savio list, gurnuo sam ga pod veliku MDF ploču i zurio rukom u pritisak na rub savijanja. Za pritisak možete koristiti i neki komad drveta ili čekić. Za spajanje dva kraja upotrijebio sam spoj s dvostrukim šavom. Ako ne znate šta je spoj šava i kako ga napraviti, preporučujem vam da odete na youtube i pogledate neke video zapise. Vrlo je jednostavno za napraviti i vrlo je uobičajen proces spajanja. Tri segmenta od 10 mm na krajevima matrice koriste se za izradu ovog spoja. Nakon što je spoj napravljen, učvrstio sam ga nekim superljepilom. Lemljenje se može obaviti i za pričvršćivanje spoja, ali nisam imao aluminijski lem pa sam to morao učiniti super ljepilom.

Korak 9: Izrada terminala i osnove kućišta

Sa strane, aluminijski lim je dobro funkcionirao, ali za podnožje nisu mogli izdržati težinu baterija. Trebalo mi je nešto čvrsto i tvrdo za podlogu pa sam upotrijebio MDF ploču debljine 4 mm. Bilo je dovoljno teško izdržati sve baterije i nije se čak ni savijalo. Uklonio sam dva komada s MDF ploče, jedan za gornju i jedan za donju stranu. Dimenzije komada bile su iste kao i vanjskog kućišta, koje je 102 mm x 50 mm.

Na gornjoj ploči od MDF -a izbušio sam rupe za izlazne žice pretvarača, potenciometra i prekidača. Koristio sam kombinaciju bušilice i Dremela da napravim savršene rupe. Za voltmetar i utičnicu za istosmjernu struju napravio sam rupe u aluminijskom kućištu. Što se tiče prekidača, stavio sam ga unutar pozitivnog priključka za napajanje jer se tamo savršeno uklapao.

Za izradu priključaka velike baterije koristio sam isti aluminijski lim koji sam koristio i za vanjsko kućište. Aluminij koji je provodljiv metal može propustiti električnu energiju, pa naše vitrine možemo koristiti kao stvarne izlazne stezaljke i snagu kanala kroz njih.

• Za izradu pozitivnog terminala jednostavno sam smotao tanku traku u krug, a zatim pomoću nekog superljepila spojio dva kraja. Također sam zarolao rubove gornje strane terminala tako da se zatupljuju i ne režu nam kožu.
• Za negativni terminal napravio sam dva koncentrična kruga na aluminijskom listu s radijusom vanjskog dvostruko veći od promjera unutrašnjeg kruga. Zatim sam napravio tri promjera, svaki pod kutom od 120 stupnjeva jedan od drugog. Od točaka gdje dimetar siječe unutarnji krug, projicirao sam ravne linije na vanjski krug. Time sam dobio strukturu sličnu zvijezdi. Uklonio sam tu zvjezdastu strukturu s glavnog lista i savio joj ruke okomito na bazu. Ovako sam napravio negativni terminal.

Korak 10: Slikanje

Do sada se baterija počela oblikovati, ali je izgledala pomalo dosadno i nedovršeno. Odlučio sam mu dati nekoliko slojeva boje, kako bih istaknuo sliku i sličnost. Oko mene je ležala stara 9V baterija koju sam koristio kao referencu. Markerom sam nacrtao potrebne pregrade na kućištu i obojao tijelo bojama u spreju. Budući da se minijaturna baterija koju imam najčešće koristi u mojoj zemlji, za dizajn sam upotrijebio potpuno istu kombinaciju boja crvenu, bijelu i plavu. Za gornje i donje MDF komade koristio sam samo crnu boju. Nakon što se boja osušila, nacrtao sam neke detalje i tekst kako bih izgledao realnije.

Korak 11: Sumiranje projekta

Sada je sve gotovo, samo moramo to sastaviti. Počeo sam postavljanjem vanjskog poklopca na vrh elektronike. Zatim je vruće zalijepljen voltmetar i utičnica za istosmjernu struju na aluminijsko kućište. Prvo sam isključio prekidač iz elektronike, vruće ga zalijepio na ploču od MDF -a i ponovno ga spojio na pretvarač.

Sjećate se onih izlaznih žica koje smo ostavili nepovezanim, uzmite ih i spojite na stezaljke koje smo napravili nekoliko minuta unatrag. Stavite malo vrućeg ljepila na stezaljke i zalijepite ih na MDF ploču. Sve spojite i zatvorite metalne poklopce vanjskog kućišta.

Hej, projekat je sada završen. Hvala vam što ste ostali toliko dugo i dali svoje vrijeme ovom projektu. Nadam se da vam se svidelo. Lajkujte i pretplatite se na moj YouTube kanal, a takođe se pretplatite na mene na uputstvima da nikada ne propustite nijedan projekat koji sam napravio.