Arbetar med överstorlek 9 volt batteri tillverkat av gamla blysyraceller: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:40

Har det någonsin hänt dig, att du mumsade lite mellanmål och plötsligt insåg att du hade förbrukat dem, mycket mer än vad du dagligen tillåter eller att du handlade mat och på grund av en felberäkning överfylldes någon produkt. Båda dessa saker har hänt mig, flera gånger, men bara den här gången var det något annat som jag överfyllda. Det var batterier, inte de vanliga AA -batterierna utan de skrymmande blybatterierna. Låt mig berätta hur.

Innan på dagarna, när jag fortfarande lärde mig om mikrokontroller och sånt, gjorde jag många IC- och kretsbaserade projekt. Eftersom alla dessa projekt enkelt kunde drivas av ett enda blybatteri eller med olika varianter av dessa batterier, köpte jag dem i bulk. Med tiden började jag byta ut kretsar mot mikrokontroller och blybatterier med bättre litiumjonbatterier på grund av deras tillförlitlighet och effektivitet.

För några dagar sedan tittade jag på min batteribehållare och hittade en enorm bit batterier som bara låg och slösade bort övertid. Jag visste inte vid den tiden vad jag skulle göra med dem, så jag lämnade dem som de är. Nyligen dog mitt 12v blybatteri som jag använde mycket lätt för att kontrollera och prototyper kretsarna på grund av någon osäker anledning. Istället för att spendera pengar och köpa ett nytt batteri tänkte jag använda dessa gamla 4v -batterier och använda en bärbar variabel strömförsörjning med den.

Inledningsvis planerade jag bara att sätta ihop batterierna i en grupp och ansluta en spänningsregulator till den, men då tänkte jag att jag kan göra det här projektet mycket bättre och snyggare. Jag planerar att sätta dessa batterier i en grupp och täcka dem i ett metallhölje så att de liknar ett 9v -batteri. Därför har funktionerna hos en bärbar variabel strömförsörjning som ingår i ett paket med överdimensionerat 9V -batteri. Skulle det inte vara trevligt och få tillbaka alla dessa minnen, när 9V -batterier brukade vara de mest framträdande på marknaden.

Tillbehör

• Gamla batterier (jag använder 4V blybatterier. Om du inte har blybatterier kan du rädda litiumjonbatterier från gamla bärbara datorer och elektroniska enheter)
• Buck -omvandlare (LM2596)
• Voltmeter
• 10K potentiometer (välj en medelstor potentiometer och glöm inte ratten)
• På / Av knapp
• DC -uttag
• Aluminiumplåt
• MDF -skiva
• vissa färger (sprayfärg skulle fungera bra)

Steg 1: Ladda de gamla batterierna

Mina batterier förvarades i skåpet från en mycket lång tid och på grund av detta hade de tappat en del av sin laddning. Generellt förlorar blybatterier 4–5% av sin totala laddning på ett år, men denna procentsats kan variera beroende på batteriets livslängd. Så innan jag gick vidare måste jag se till att alla mina batterier laddades till en liknande spänningsnivå, det vill säga runt 4V. För laddningen använde jag inte någon balanserad laddare eller någon specialladdning. Nedanför har jag nämnt två metoder för laddning. Båda är lika effektiva och lätta att använda.

METOD 1:

Jag brukade personligen använda för att ladda mina batterier. Jag kopplade helt enkelt batteriet till en variabel strömförsörjning och höjde spänningen till cirka 4,2V. Eftersom många av mina batterier hade liknande spänningsnivåer, klubbade jag ihop dem i en grupp (kopplade dem parallellt) och laddade dem från en enda strömförsörjning. Du bör inte utöva denna metod om spänningsgapet mellan batterierna är högt, eftersom det kan orsaka obalanserad laddning eller plötslig strömskott och kan hindra eller skada deras inre kemi.

METOD 2:

Om du inte har ett variabelt utbud kan du helt enkelt ladda batterierna genom att ansluta dem till en mobiltelefonladdare. Idag levererar nästan alla smarttelefonladdare en stadig 5V ström (snabb laddning försummas). Om vi kopplar in en silikondiod i serie med laddaren får vi 4,3 volt vid utgången. Detta beror på att kiseldioden har en barriärpotential på 0,7V och att använda den i serie kommer att orsaka ett spänningsfall. Eftersom laddning av blybatterier med 4,3V går hand i hand kan du enkelt ladda dem med denna metod. Se bara till att dioden är förspänd, annars kommer ingen ström att strömma genom den. För att vidarebefordra förspänning av dioden, anslut dess katod till laddarens positiva och anoden till batteriets positiva. Anslut laddarens negativ till batteriets minus.

Steg 2: Gör ett batteripaket

När alla batterier var laddade började jag gruppera dem. När jag integrerade batterierna var jag tvungen att tänka på tre aspekter:

1. Batteripaketets storlek. När allt skulle vara klart bör hela paketet likna ett 9V -batteri (volymförhållandet mellan ett 9V -batteri och vårt batteripaket ska vara liknande). Eftersom det mesta av utrymmet förvärvas av batterierna måste de placeras korrekt.
2. Terminalerna på batterierna ska vara rätt inriktade så att det inte är krångligt att ansluta kabel till dem och det ska inte vara någon spänning i ledningarna när kablarna är klara.
3. Det bör ha ett utrymme eller tomrum för elektroniken, så att strukturen också ger stöd och skydd förutom boende.

Jag använde nio av dessa 4V -batterier och bestämde mig för att dela dem i grupp om två. Den första gruppen kommer att ha sex batterier och den andra kommer att ha tre. Den mindre gruppen med tre batterier vilar ovanpå den större gruppen. Det större paketet kommer att ha formen av en rektangel och fungerar som basen för systemet och det mindre paketet kommer att vara i "L" -form och vila över det. Tomrummet eller gapet på fjärde batteriet rymmer elektroniken och skyddar dem.

För att hålla ihop batterierna använde jag tjock dubbelsidig tejp. Den har ett starkt grepp och ger också dämpning mot krockar. Just nu kommer jag bara att göra de två batterierna. Jag kommer att binda ihop dem när elektronikdelen är klar, eftersom det är lättare att arbeta när de är isär.

Steg 3: Ansluta batteriets terminaler tillsammans

Anslutningarna på blybatteriet är också gjorda av bly. När de exponeras i luft under lång tid oxideras blymetallen och bildar en skyddande beläggning runt sig själv. Denna beläggning förhindrar ytterligare oxidation och låter inte lödmedlet fastna på bly. Så innan vi ansluter några kablar till terminalerna måste vi bli av med denna beläggning. Ett bra sätt att göra det är att slipa. Du kan använda ett fint sandpapper eller en fil. Slipa inte hela ytan, gör bara tillräckligt för att du kan ansluta ledningar till dem. Med två tre filslag ovanpå terminalerna kunde jag enkelt lödda dem.

Som ni vet har jag totalt 9 batterier. Genom att gå igenom olika kombinationer upptäckte jag att att sätta tre batterier parallellt och bilda en grupp och sedan koppla ihop de tre grupperna i serie fungerar bäst för mig. Denna kombination ger 12V vid 4,5Ah vilket är tillräckligt för mitt dagliga arbete.

Så som nämnts ovan gjorde jag detsamma. Att ansluta 3 batterier parallellt gav mig tre batteripaket med 4V 4,5Ah utgång och sedan genom att ansluta dessa tre batterier i serie fick jag en nettoeffekt på 12V vid 4,5Ah.

Steg 4: Lägga till en spänningsregulator och strömbrytare

Från och med nu kan vårt batteri användas som det är och det kommer att ge en stadig 12V ström men jag vill att det ska vara mer flexibelt och tillgodose olika spänningsnivåer också. För att uppnå detta lade jag till en variabel buck -omvandlare till batteriet. Genom att göra det kan jag nu få spänningar som 5V och 3.3V som är mycket vanliga inom digital elektronik och mikrokontroller. Om du arbetar med spänningar högre än 12V kan du ansluta en boost -omvandlare istället för buck -omvandlare och få önskat resultat. Processen är nästan densamma, se bara till att din voltmeter är klassad för den kungen av högspänningar.

Jag använder LM2596 buck -omvandlare eftersom de är ganska billiga och kan också ha en stabil spänning med bra effektivitet. Enligt databladet för IC kan den mata ut 5 ampere ström och kan gå så lågt som 1V när den drivs från en 12V -strömförsörjning. Till denna buck -omvandlare lade jag också till en ON/OFF -omkopplare för allmänna ändamål eftersom den inte har någon inbyggd switch eller energisparläge. Om du märker att potentiometern (vanligtvis blå) på buck -omvandlaren är mycket liten och måste justeras med en skruvmejsel. För att övervinna denna begränsning avlödde jag stockpotentiometern och lodde en ny 10K medelstor potentiometer. Nu kan vi enkelt ändra spänningsnivåerna. Nedan följer kopplingsstegen:

• Anslut den negativa ingången till buck -omvandlaren direkt till batteriet
• Anslut den positiva ingången till buck -omvandlaren till stift 1 på en switch
• Anslut stift 2 på omkopplaren till +12V på batteriet
• Löd ett par ledningar till utgångsterminalen på buckomvandlaren och lämna den andra änden som den är. Vi kommer att ansluta dem senare

TIPS: För att avlota potentiometern kan du använda en avlödningsveke, men om du inte har en kan du ta bort den med överdriven lödmetod. Smält lite lödtråd på terminalerna tills lodet bildar smälta spår. När det smälta lödspåret är tillräckligt varmt, dra försiktigt potentiometern från botten. Det borde komma direkt. Ge en liten kran till modulen så kommer allt överskott av lödning att falla av.

Steg 5: Installera voltmeter

Vår variabla strömförsörjning är installerad och fungerar perfekt. För att se hur mycket spänning den matar ut behöver vi en voltmeter. För det kan vi använda vår pålitliga vänliga multimeter, men för en sådan uppgift skulle en multimeter vara en överkillning. De flesta av oss har också bara en multimeter och om den är engagerad i vår strömförsörjning kan vi inte använda den för andra ändamål. Så att installera en voltmeter som alltid kan ge oss live output -läsning verkar vara ett bra val.

Jag personligen gillar denna lilla digitala voltmeter som jag använder för närvarande. Den fungerar på 12V och kan fungera i spänningsnivåer från 0V till 99V. Den har en mycket kompakt form och ger ganska exakta avläsningar. Följ dessa steg för att ansluta din voltmeter:

• Anslut voltmätarens positiva effekt till ingången på buckomvandlaren
• Anslut voltmätarens negativa effekt till den negativa ingången på buckomvandlaren
• Anslut voltmätarens signal till den positiva utgången från buckomvandlaren
• (Valfritt) Om din voltmeter har en negativ signalstift eller kabel, anslut den negativa utgången från buck -omvandlaren

Steg 6: Hur laddar jag batteriet?

När projektet är gjort och vi har använt det under en tid, behöver vi en källa för att ladda upp de uttömda batterierna. Att ta ut hela enheten och ladda varje cell individuellt är riktigt hektiskt. Vi behöver en laddare som kan ladda batterierna samtidigt som hela enheten hålls intakt. Eftersom våra blybatterier är flexibla när det gäller laddning kommer jag att använda en 12V specialiserad laddare för laddning.

Jag brukade använda den här laddaren för att ladda mitt gamla 12V blybatteri. Den levererar cirka 14,4 V och kan enkelt ladda vårt batteri. Den känner automatiskt av laddningsnivån och bryter strömmen när batteriet är fulladdat. Att ladda batterierna med en specialiserad laddare ger oss maximal batteritid och effektivitet. Men om du inte har en specialiserad laddare kan du direkt ansluta dem till en 14,4V konstant spänning och ladda dem.

För att komma åt batteripolerna från utsidan anslöt jag enkelt ett likströmskontakt till batteriet.

• Anslut pluskontakten på strömuttaget till +12V batteri
• Jordning av strömuttaget till batteriets minuspol

Steg 7: Packa ihop batterierna

Elektronisk del av detta projekt är klar nu. Som jag berättade tidigare kommer jag att placera den mindre batterigruppen (med 3 batterier) ovanpå den större smetgruppen (med 6 batterier). Att placera batterierna ovanpå varandra kan skada terminalerna och därmed hela systemet. Därför behöver vi någon form av kudde mellan de två. För det använder jag lite bomull för allmänt bruk. Dessa bomullar är mjuka och ger utmärkt dämpning. Du kan också placera en tunn svampig istället för bomull men jag har inte någon av dem liggande så fick jobba mig ut med enbart bomull. Använd sax för att klippa bomullen i form av ditt batteri och använd den inte för mycket. Extra bomull kommer bara att flöda från sidorna och förvärva utrymme, vilket ökar storleken i onödan. För att hålla ihop hela enheten använde jag lite maskeringstejp. Du kan använda valfri tejp så länge den har god vidhäftningsförmåga och draghållfasthet. Försök att lägga rejält med tejp där. Lägg också lite tejp på bomull eftersom det kan försöka rinna och läcka från sidorna.

Steg 8: Tillverka ytterhöljet

För ytterhöljet planerade jag initialt att använda MDF -skiva eller plywood. Sedan bytte jag till akrylark eftersom det var mycket lättare att arbeta med akryl. Senare avvisade jag alla dessa alternativ och gick med tunna aluminiumplåtar. De var billiga och liknade kroppen på ett 9V -batteri mycket bättre än andra.

Jag köpte det här bladet från en lokal järnaffär för ett tag sedan. Även om det inte är helt styvt och inte kan ge stor strukturell styrka, kommer det definitivt att fungera i vårt fall eftersom batterierna själva har tillräckligt bra strukturell hållfasthet för att hålla ihop hela strukturen.

Jag började med att göra en CAD -design av höljet och ritade det på metallplåten med en linjal och en markör. Du kan göra detta enklare genom att skriva ut en stencildesign. Med en metallskjuv tog jag bort den nödvändiga delen från metallplåten. Jag lokaliserade punkterna där arket skulle vikas och tog bort små liksidiga trianglar från extremis av dessa punkter. Dessa triangulära hålrum hjälper oss att enkelt böja metallen.

För att böja arket, drog jag det under ett stort MDF -bräda och stirrade med tryck på böjkanten med min hand. Du kan också använda någon träbit eller hammare för att applicera tryck. För att foga de två ändarna använde jag en dubbelsömskarv. Om du inte vet vad en skarv är och hur du gör en, rekommenderar jag dig att gå till youtube och titta på några videor. Det är ganska enkelt att göra och en mycket vanlig sammanfogningsprocess. De tre 10 mm -segmenten vid stencilens extremis används för att göra denna fog. När fogen väl gjordes fixerade jag den med lite lim. Lödning kan också göras för att säkra fogen men jag hade inte aluminiumlöd så fick göra det med superlim.

Steg 9: Gör terminalerna och basen för kapslingen

För sidorna fungerade aluminiumplåt bra men för basen kunde de inte hålla upp batteriets vikt. Jag behövde något robust och hårt för basen så jag använde 4 mm tjockt MDF -bräda. Det var tillräckligt svårt att stödja alla batterier och böjde inte ens. Jag tog bort två bitar från MDF -kortet, en för toppen och en för botten. Dimensionerna på bitarna var desamma som det yttre höljet, som är 102 mm x 50 mm.

På den övre MDF -brädan borrade jag hål för utmatningskablarna från buck -omvandlaren, potentiometern och omkopplaren. Jag använde en kombination av borr och Dremel för att göra perfekta hål. För voltmeter och likströmskontakt gjorde jag hål i aluminiumhöljet. För omkopplaren placerade jag den inuti den positiva strömterminalen eftersom den passade perfekt där.

För att göra terminalerna på det stora batteriet använde jag samma aluminiumplåt som jag använde för ytterhöljet. Aluminium som en ledande metall kan passera elektricitet, därför kan vi använda våra utställningsterminaler som faktiska utgångsterminaler och kanalisera ström genom dem.

• För att göra den positiva terminalen rullade jag helt enkelt upp en tunn remsa till en cirkel och sedan med lite lim, kopplade de två ändarna. Jag rullade också upp kanterna på ovansidan av terminalerna så att de blir trubbiga och inte skär vår hud.
• För den negativa terminalen gjorde jag två koncentriska cirklar på en aluminiumplåt med radie av yttre som var dubbelt så stor som den inre cirkeln. Sedan gjorde jag tre diametrar, var och en i en vinkel på 120 grader från den andra. Från de punkter där dimetern skär den inre cirkeln projicerade jag raka linjer på den yttre cirkeln. Att göra detta gav mig en stjärna som struktur. Jag tog bort stjärnstrukturen från huvudarket och böjde armarna vinkelrätt mot basen. Så här skapade jag den negativa terminalen.

Steg 10: Måla

Vid det här laget började batteriet ta form men det såg lite tråkigt och oavslutat ut. Jag bestämde mig för att ge den några lager färg, för att få fram bilden och likheten. Jag hade ett gammalt 9V batteri som låg som jag använde som referens. Med en markör ritade jag de nödvändiga skiljeväggarna på fodralet och målade kroppen med sprayfärger. Eftersom miniatyrbatteriet som jag har är det vanligaste som används i mitt land, använde jag exakt samma färgkombination av rött, vitt och blått för min design. För de övre och nedre MDF -bitarna använde jag bara svart färg. När färgen torkat ritade jag några detaljer och text för att den skulle se mer realistisk ut.

Steg 11: Sammanfattning av projektet

Allt är gjort nu, vi behöver bara sätta ihop det. Jag började med att lägga det yttre locket ovanpå elektroniken. Varmlimmade sedan voltmätaren och likströmskontakten till aluminiumhöljet. Jag kopplade först bort strömbrytaren från elektroniken, hetlimmade den på MDF -kortet och återanslutde den till buck -omvandlaren.

Du kommer ihåg de utgångskablar som vi lämnade oanslutna, ta dem och anslut till terminalerna som vi gjorde några minuter sedan. Sätt lite varmt lim på terminalerna och fäst dem på MDF -kortet. Sätt ihop allt och stäng ytterlockets metalllock.

Hej, projektet är klart nu. Tack för att du stannade så länge och gav dig tid till detta projekt. Hoppas du gillade det. Gilla och prenumerera på min YouTub -kanal och prenumerera även på mig på instruktioner för att aldrig missa något projekt gjort av mig.