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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

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

Prije sam u dane, dok sam još učio o mikrokontrolerima i sličnim stvarima, radio na mnogo projekata zasnovanih na IC -u i sklopovima. Budući da bi se svi ti projekti mogli lako napajati s jednom olovnom baterijom ili s različitim varijacijama tih baterija, koristio sam ih na veliko. Kako je vrijeme prolazilo, počeo sam zamjenjivati krugove mikrokontrolerima, a olovne baterije boljim Li-ionskim baterijama zbog njihove pouzdanosti i učinkovitosti.

Nekoliko dana unatrag, pogledao sam u spremnik za baterije i našao ogroman komad baterija, koji samo leži i troši se prekovremeno. Tada nisam znala što bih 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 krugova. Umjesto da trošim novac i kupujem novu bateriju, mislio sam staviti ove stare 4 -voltne baterije u neku 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 skupinu i pokriti ih u metalno kućište tako da nalikuju 9v bateriji. Stoga ima značajke prijenosnog promjenjivog napajanja zatvorenog u paketu prevelike 9V baterije. Zar to ne bi bilo lijepo i vratiti sva ona sjećanja, kada su baterije od 9 V bile najistaknutije na tržištu.

Pribor

• Stare baterije (koristim olovne baterije od 4 V. Ako nemate olovne baterije, možete spasiti litij-ionske baterije sa starih prijenosnih računala i elektroničkih uređaja)
• Pretvarač dolara (LM2596)
• Voltmetar
• 10K potenciometar (odaberite potenciometar srednje veličine i ne zaboravite gumb)
• ON/OFF prekidač
• Utičnica za istosmjerno napajanje
• Aluminijski lim
• MDF ploča
• neke boje (boja u spreju bi dobro funkcionirala)

Korak 1: Punjenje starih baterija

Baterije su mi jako dugo bile u ormaru i zbog toga su izgubile određenu količinu napunjenosti. Općenito, olovne baterije gube 4% do 5% svog ukupnog naboja u jednoj godini, no taj se postotak može razlikovati ovisno o vijeku trajanja vaše baterije. Prije nego što sam nastavio, morao sam se uvjeriti da su mi sve baterije napunjene na istoj razini napona, odnosno oko 4V. Za punjenje nisam koristio uravnoteženi punjač niti specijalizirano punjenje. Dolje sam spomenuo dvije metode punjenja. Obje su jednako učinkovite i jednostavne za uporabu.

METODA 1:

Osobno sam se navikao puniti baterije. Jednostavno sam spojio bateriju na promjenjivo napajanje i povećao joj napon na oko 4,2 V. Budući da su mnoge moje baterije bile na istim razinama napona, spojio sam ih u grupu (spojio paralelno) i napunio ih iz jednog izvora napajanja. Ovu metodu ne biste trebali prakticirati ako je naponski razmak između baterija velik, jer može uzrokovati neuravnoteženo punjenje ili nagli porast struje te ometati ili oštetiti njihovu unutarnju kemiju.

METODA 2:

Ako nemate promjenjivo 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 s 4,3 V ide ruku pod ruku, možete ih vrlo jednostavno napuniti ovom metodom. Samo pazite da dioda bude prema naprijed jer kroz nju neće teći nikakva struja. Kako biste diodu preusmjerili prema naprijed, 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 učinjeno, cijeli paket trebao bi nalikovati 9V bateriji (volumetrijski omjer 9V baterije i naš paket baterija trebaju biti slični). Budući da većinu prostora zauzimaju baterije, potrebno ih je pravilno postaviti.
2. Stezaljke baterija trebaju biti ispravno poravnane tako da povezivanje žice s njima ne stvara smetnje i da ne bi trebalo biti napetosti u žicama nakon ožičenja.
3. Trebao bi imati prostora ili praznine za elektroniku, tako da struktura osim smještaja pruža i potporu i zaštitu.

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

Za lijepljenje baterija koristio sam debelu dvostranu traku. Ima snažno prianjanje i također 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: Spojite stezaljke baterije zajedno

Stezaljke olovne baterije također su izrađene od olova. Kad 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 od dobrih načina za to je brušenje. Možete upotrijebiti brusni papir sitnog zrna ili turpiju. Nemojte brusiti cijelu površinu, samo učinite dovoljno da na njih spojite žice. S dva tri poteza turpijom na vrhu priključaka, mogao sam ih lako lemiti.

Kao što znate, imam ukupno 9 baterija. Prolazeći kroz različite kombinacije, otkrio sam da mi paralelno stavljanje tri baterije i formiranje grupe, a zatim povezivanje te tri grupe u nizu najbolje funkcionira. Ova kombinacija daje 12V pri 4,5Ah što je dovoljno za moj svakodnevni rad.

Dakle, kao što je gore spomenuto, učinio sam isto. Paralelno spajanje 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 promjenjive vrijednosti. Time 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 pretvarač dolara LM2596 jer su prilično jeftini i također mogu imati stabilan napon s dobrom učinkovitošću. 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 pretvaraču dolara 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 razine napona. Ispod su koraci ožičenja:

• Spojite negativni ulaz pretvarača dolara izravno u bateriju
• Spojite pozitivni ulaz pretvarača dolara na pin 1 prekidača
• Spojite iglu 2 sklopke na +12V baterije
• Lemite par žica na izlazni priključak pretvarača dolara i ostavite drugi kraj kakav jest. Spojit ćemo ih kasnije

SAVJET: Za odmrzavanje potenciometra možete koristiti fitilj za odlemljivanje, ali ako ga nemate, možete ga ukloniti prekomjernom metodom lemljenja. Otopite žicu za lemljenje na stezaljkama dok lem ne formira rastaljene tragove. Kad se istopljeni trak 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

Naš varijabilni izvor napajanja je instaliran 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. Stoga se ugradnja voltmetra koji nam uvijek može dati očitavanje izlaznog izlaza čini dobar izbor.

Osobno 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. Za povezivanje voltmetra slijedite ove korake:

• Spojite pozitivnu snagu voltmetra na ulaz pretvarača
• Spojite negativnu snagu voltmetra na negativni ulaz pretvarača
• Spojite signal voltmetra na pozitivni izlaz pretvarača
• (Opcionalno) Ja vaš voltmetar imam 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. Izvaditi cijeli sklop i napuniti svaku ćeliju zasebno zaista je užurbano. Potreban nam je punjač koji može napuniti baterije, a da cijeli sklop ostane netaknut. Budući da su naše olovne baterije fleksibilne u smislu punjenja, za ogrtanje ću koristiti 12V specijalizirani punjač.

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. No 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 istosmjernu utičnicu na bateriju.

• Spojite pozitivnu utičnicu utičnice na +12V baterije
• Uzemljenje utičnice za napajanje na negativni pol baterije

Korak 7: Zajedno pakirajte baterije

Elektronički dio ovog projekta sada je dovršen. Kao što sam vam ranije rekao, stavit ću manju skupinu baterija (od 3 baterije) na vrh veće grupe tijesta (od 6 baterija). Izravno postavljanje baterija jedna 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 izvrsnu amortizaciju. Također možete staviti tanku spužvastu 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. Za održavanje cijelog ovog sklopa upotrijebio sam maskirnu traku. Možete koristiti bilo koju vrpcu opće namjene sve dok ima dobru ljepljivu moć i vlačnu čvrstoću. Pokušajte unutra staviti veliku količinu trake. Također stavite malo trake 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 su bolje nalikovali tijelu 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 svakako funkcionirati jer same baterije imaju dovoljno dobru strukturnu čvrstoću da drže cijelu strukturu na okupu.

Počeo sam izrađujući CAD dizajn kućišta i nacrtao ga na metalnom listu pomoću ravnala i markera. To možete učiniti lakše ispisujući dizajn šablona. Škarama 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 praznine pomoći će nam u lakom savijanju metala.

Kako 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 što je spoj šava i kako ga napraviti, preporučujem vam da odete na youtube i pogledate neke videozapise. Vrlo je jednostavno za napraviti i vrlo je uobičajen proces spajanja. Za izradu ovog spoja koriste se tri segmenta od 10 mm na krajevima matrice. 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 bazu 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, što 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 za izradu savršenih rupa. Za voltmetar i istosmjernu utičnicu napravio sam rupe u aluminijskom kućištu. Za prekidač sam ga stavio unutar pozitivnog priključka za napajanje jer je tamo savršeno pristajao.

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 zarolala rubove gornje strane terminala tako da se zatupe i ne režu nam kožu.
• Za negativni terminal, napravio sam dvije koncentrične kružnice na aluminijskom listu s polumjerom vanjskog dva puta većim od unutarnjeg 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 izgledala je pomalo dosadno i nedovršeno. Odlučio sam mu dati nekoliko slojeva boje, kako bih dočarao 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 dijelove MDF -a koristio sam samo crnu boju. Nakon što se boja osušila, nacrtao sam neke detalje i tekst kako bi izgledao realnije.

Korak 11: Sažimanje projekta

Sve je sada učinjeno, samo to trebamo sastaviti. Počeo sam stavljajući vanjski poklopac na elektroniku. Zatim su vruće zalijepili voltmetar i utičnicu istosmjerne struje na aluminijsko kućište. Prvo sam odvojio prekidač od elektronike, vruće ga zalijepio na ploču od MDF -a i ponovno ga spojio na pretvarač dolara.

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, projekt je sada gotov. Hvala vam što ste ostali toliko dugo i dali svoje vrijeme ovom projektu. Nadam se da vam se svidjelo. Molimo vas da lajkujete i pretplatite se na moj YouTube kanal, a također se pretplatite na mene na uputama da nikada ne propustite nijedan projekt koji sam napravio.