Werkende Supersize 9 Volt batterij gemaakt van oude loodzuurcellen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Is het je ooit overkomen dat je wat snacks kauwde en plotseling besefte dat je ze te veel consumeerde, veel meer dan je dagelijkse voedingsquotum toestaat, of je ging wat boodschappen doen en door een misrekening had je een product overvol? Deze twee dingen zijn me al meerdere keren overkomen, maar deze keer was het iets anders dat ik een te grote voorraad had. Het waren batterijen, en niet die standaard AA-batterijen, maar die omvangrijke loodzuurbatterijen. Laat me je vertellen hoe.

Vroeger, toen ik nog aan het leren was over microcontrollers en zo, maakte ik veel IC- en circuitgebaseerde projecten. Omdat al die projecten gemakkelijk van stroom konden worden voorzien door een enkele loodzuurbatterij of met verschillende variaties van die batterijen, kocht ik ze vroeger in bulk. Naarmate de tijd verstreek, begon ik circuits te vervangen door microcontrollers en loodzuurbatterijen door betere Li-ionbatterijen vanwege hun betrouwbaarheid en efficiëntie.

Een paar dagen geleden keek ik naar mijn batterijcontainer en vond een enorm stuk batterijen, die gewoon rondslingerden en overuren verspilden. Ik wist op dat moment niet wat ik ermee aan moest, dus liet ik ze zoals ze zijn. Onlangs stierf mijn 12v-loodzuurbatterij, die ik heel gemakkelijk gebruikte bij het controleren en prototypen van de circuits, vanwege een onzekere reden. In plaats van geld uit te geven en een nieuwe batterij te kopen, dacht ik eraan om deze oude 4v-batterijen ergens voor te gebruiken en er een draagbare variabele voeding mee te maken.

Aanvankelijk was ik van plan om de batterijen in een groep te plaatsen en er een spanningsregelaarmodule op aan te sluiten, maar toen dacht ik dat ik dit project veel beter en mooier kon maken. Ik ben van plan om deze batterijen in een groep te plaatsen en ze in een metalen behuizing te plaatsen zodat ze op een 9v-batterij lijken. Daarom met de kenmerken van een draagbare variabele voeding ingesloten in een pakket van supergrote 9V-batterijen. Zou dat niet mooi zijn en al die herinneringen terugbrengen, toen 9V-batterijen de meest prominente op de markt waren.

Benodigdheden

• Oude batterijen (ik gebruik 4V-loodzuurbatterijen. Als je geen loodzuurbatterijen hebt, kun je Li-ionbatterijen van oude laptops en elektronische apparaten redden)
• Buck-omvormer (LM2596)
• Voltmeter
• 10K potentiometer (kies een middelgrote potentiometer en vergeet de knop niet)
• Aan / uit knop
• DC-voedingsaansluiting
• Aluminium plaat
• MDF-plaat
• sommige kleuren (spuitverf zou prima werken)

Stap 1: De oude batterijen opladen

Mijn batterijen werden heel lang in de kast bewaard en daardoor hadden ze een deel van hun lading verloren. Over het algemeen verliezen loodzuuraccu's 4% tot 5% van hun totale lading in één jaar, maar dit percentage kan verschillen afhankelijk van de levensduur van uw accu. Dus voordat ik verder ging, moest ik ervoor zorgen dat al mijn batterijen waren opgeladen tot een vergelijkbaar spanningsniveau, dat wil zeggen ongeveer 4V. Voor het opladen heb ik geen gebalanceerde oplader of speciale lading gebruikt. Hieronder heb ik twee methoden voor opladen genoemd. Beide zijn even efficiënt en gebruiksvriendelijk.

METHODE 1:

Ik persoonlijk gebruikte methode om mijn batterijen op te laden. Ik heb de batterij eenvoudig aangesloten op een variabele voeding en de spanning verhoogd tot ongeveer 4,2 V. Omdat veel van mijn batterijen een vergelijkbaar spanningsniveau hadden, heb ik ze in een groep samengeknuppeld (parallel aangesloten) en opgeladen via een enkele voeding. U dient deze methode niet toe te passen als de spanningskloof tussen de batterijen hoog is, omdat dit onevenwichtig opladen of een plotselinge stroomstoot kan veroorzaken en hun interne chemie kan belemmeren of beschadigen.

METHODE 2:

Als u geen variabele voeding heeft, kunt u de batterijen eenvoudig opladen door ze aan te sluiten op een oplader voor mobiele telefoons. Tegenwoordig geven bijna alle smartphone-opladers een constante stroom van 5 V af (snel opladen wordt verwaarloosd). Als we een siliconendiode in serie met de lader aansluiten, krijgen we 4,3 volt aan de uitgang. Dit komt omdat siliciumdiode een barrièrepotentiaal van 0,7 V heeft en het in serie gebruiken ervan een spanningsval zal veroorzaken. Omdat het opladen van loodzuuraccu's met 4,3V hand in hand gaat, kunt u ze met deze methode heel eenvoudig opladen. Zorg er wel voor dat de diode een voorwaartse bias heeft, anders zal er geen stroom doorheen vloeien. Om de diode vooruit te sturen, sluit u de kathode aan op de plus van de lader en de anode op de plus van de batterij. Sluit de min van de lader aan op de min van de batterij.

Stap 2: Een batterijpakket maken

Toen alle batterijen waren opgeladen, begon ik ze te groeperen. Bij het integreren van de batterijen moest ik drie aspecten in gedachten houden, namelijk:

1. Afmeting van het batterijpakket. Als alles klaar zou zijn, zou het hele pakket op een 9V-batterij moeten lijken (volumeverhouding van een 9V-batterij en ons batterijpakket zou vergelijkbaar moeten zijn). Aangezien de meeste ruimte wordt ingenomen door de batterijen, moeten ze correct worden geplaatst.
2. De polen van de batterijen moeten goed worden uitgelijnd, zodat het aansluiten van de draad erop geen gedoe is en er geen spanning in de draden mag staan als de bedrading eenmaal is voltooid.
3. Het moet een ruimte of leegte hebben voor de elektronica, zodat de structuur naast huisvesting ook ondersteuning en bescherming biedt.

Ik gebruikte negen van deze 4V-batterijen en besloot ze in een groep van twee te breken. De eerste groep heeft zes batterijen en de tweede drie. De kleinere groep van drie batterijen zal bovenop de grotere groep rusten. Het grotere pakket heeft de vorm van een rechthoek en zal fungeren als de basis van het systeem en het kleinere pakket heeft de vorm van een 'L' en rust erop. De leegte of opening van de 4e batterij zal de elektronica herbergen en beschermen.

Om de batterijen aan elkaar te plakken heb ik dik dubbelzijdig plakband gebruikt. Het heeft een sterke grip en biedt ook demping tegen botsen. Op dit moment zal ik alleen de twee batterijpakketten maken. Ik zal ze samenbinden zodra het elektronische gedeelte klaar is, omdat het gemakkelijker is om te werken als ze uit elkaar zijn.

Stap 3: De aansluitingen van de batterij met elkaar verbinden

De klemmen van de loodzuuraccu zijn ook gemaakt van lood. Wanneer ze lange tijd aan de lucht worden blootgesteld, wordt het loodmetaal geoxideerd en vormt het een beschermende laag om zich heen. Deze coating voorkomt verdere oxidatie en zorgt ervoor dat het soldeer niet aan lood blijft plakken. Dus voordat we draden op de terminals aansluiten, moeten we deze coating verwijderen. Een goede manier om dit te doen is door te schuren. U kunt een fijn schuurpapier of een vijl gebruiken. Schuur niet het hele oppervlak, maar doe genoeg dat je er draden op kunt aansluiten. Met twee drie slagen vijl bovenop de terminals kon ik ze gemakkelijk solderen.

Zoals je weet heb ik in totaal 9 batterijen. Toen ik door verschillende combinaties ging, ontdekte ik dat het het beste voor mij werkt om drie batterijen parallel te zetten en een groep te vormen, en vervolgens die drie groepen in serie te verbinden. Deze combinatie levert 12V bij 4,5 Ah, wat voldoende is voor mijn dagelijkse werk.

Dus zoals hierboven vermeld, deed ik hetzelfde. Door 3 accu's parallel aan te sluiten, kreeg ik drie accu's met een output van 4V 4,5Ah en door die drie accu's in serie aan te sluiten, kreeg ik een netto-output van 12V bij 4,5Ah.

Stap 4: Een spanningsregelaar en aan / uit-schakelaar toevoegen

Vanaf nu kan ons batterijpakket worden gebruikt zoals het is en zal het een constante 12V-stroom afgeven, maar ik wil dat het flexibeler is en ook geschikt is voor verschillende spanningsniveaus. Om dit te bereiken, heb ik een variabele buck-converter aan het batterijpakket toegevoegd. Door dit te doen, kan ik nu spanningen krijgen zoals 5V en 3,3V die heel gebruikelijk zijn in digitale elektronica en microcontrollers. Als je werkt met spanningen hoger dan 12V, kun je een boost-converter aansluiten in plaats van buck-converter en het gewenste resultaat krijgen. Het proces is bijna hetzelfde, zorg er gewoon voor dat uw voltmeter geschikt is voor die koning van hoge spanningen.

Ik gebruik LM2596 buck-converter omdat ze vrij goedkoop zijn en ook een stabiele spanning kunnen hebben met een goede efficiëntie. Volgens de datasheet van het IC kan het 5 Ampère stroom leveren en kan het zo laag worden als 1V wanneer het wordt gevoed door een 12V-voeding. Aan deze buck-converter heb ik ook een AAN / UIT-schakelaar voor algemeen gebruik toegevoegd, omdat deze geen ingebouwde schakelaar of energiebesparende modus heeft. Als u merkt dat de potentiometer (meestal blauw gekleurd) op de buck-convertor erg klein is en moet worden afgesteld met een schroevendraaier. Om deze beperking te overwinnen, heb ik de standaard potentiometer gedesoldeerd en een nieuwe 10K middelgrote potentiometer gesoldeerd. Nu kunnen we eenvoudig de spanningsniveaus wijzigen. Hieronder staan de bedradingsstappen:

• Sluit de negatieve ingang van de buck-converter rechtstreeks aan op het batterijpakket
• Sluit de positieve ingang van de buck-converter aan op pin 1 van een schakelaar
• Sluit pin 2 van de schakelaar aan op +12V van het batterijpakket
• Soldeer een paar draden aan de uitgangsklem van de buck-converter en laat het andere uiteinde zoals het is. We zullen ze later aansluiten

TIP: Om de potentiometer te desolderen, kunt u een desoldeerlont gebruiken, maar als u er geen heeft, kunt u deze verwijderen door middel van een overmatige soldeermethode. Smelt wat soldeerdraad op de klemmen totdat het soldeer gesmolten sporen vormt. Zodra het gesmolten soldeerspoor heet genoeg is, trekt u voorzichtig aan de potentiometer vanaf de onderkant. Het zou er zo uit moeten komen. Geef een klein tikje op de module en al het overtollige soldeer valt eraf.

Stap 5: Voltmeter installeren

Onze variabele voeding is geïnstalleerd en werkt perfect. Om te zien hoeveel spanning het levert, hebben we een voltmeter nodig. Daarvoor kunnen we onze vertrouwde vriendelijke multimeter gebruiken, maar voor zo'n taak zou een multimeter een overkill zijn. Ook hebben de meesten van ons slechts één multimeter en als deze in onze stroomvoorziening is betrokken, kunnen we deze niet voor andere doeleinden gebruiken. Dus het installeren van een voltmeter die ons altijd live output kan geven, lijkt een goede keuze.

Ik hou persoonlijk van deze kleine digitale voltmeter die ik momenteel gebruik. Het werkt op 12V en kan werken in spanningsniveaus van 0V tot 99V. Het heeft een zeer compacte vorm en geeft redelijk nauwkeurige metingen. Volg deze stappen om uw voltmeter aan te sluiten:

• Sluit het positieve vermogen van de voltmeter aan op de ingang van de buck-converter;
• Sluit het negatieve vermogen van de voltmeter aan op de negatieve ingang van de buck-converter;
• Sluit het signaal van de voltmeter aan op de positieve uitgang van de buck-converter:
• (Optioneel) Als uw voltmeter een negatieve signaalpen of draad heeft, sluit u deze aan op de negatieve uitgang van de buck-converter:

Stap 6: Hoe de batterij op te laden?

Nadat het project is gemaakt en we het een tijdje gebruiken, hebben we een bron nodig om de lege batterijen op te laden. De hele assemblage eruit halen en elke cel afzonderlijk opladen is echt hectisch. We hebben een oplader nodig die de batterijen kan opladen terwijl het geheel intact blijft. Omdat onze loodzuuraccu's flexibel kunnen worden opgeladen, zal ik voor het opladen een speciale 12V-oplader gebruiken.

Ik gebruikte deze lader om mijn oude 12V loodaccu op te laden. Het levert ongeveer 14,4 V en kan ons batterijpakket heel gemakkelijk opladen. Het detecteert automatisch het laadniveau en schakelt de stroom uit wanneer de batterij volledig is opgeladen. Het opladen van de batterijen met een gespecialiseerde oplader geeft ons een maximale levensduur en efficiëntie van de batterij. Maar als u geen gespecialiseerde oplader heeft, kunt u ze direct aansluiten op een 14,4V constante spanningsvoeding en ze opladen.

Om van buitenaf toegang te krijgen tot de batterijpolen, heb ik eenvoudig een gelijkstroomaansluiting op het batterijpakket aangesloten.

• Sluit de pluspool van de stroomaansluiting aan op +12V van de batterij
• Massa van de stroomaansluiting naar de negatieve pool van de batterij

Stap 7: de batterijen samen verpakken

Het elektronische deel van dit project is nu voltooid. Zoals ik al eerder vertelde, zal ik de kleinere batterijgroep (van 3 batterijen) bovenop de grotere batterijgroep (van 6 batterijen) plaatsen. Het direct op elkaar plaatsen van de batterijen kan de polen en daarmee het hele systeem beschadigen. Daarom hebben we een soort kussen nodig tussen de twee. Daarvoor gebruik ik wat katoen voor algemene doeleinden. Deze katoen is zacht van aard en zorgt voor een uitstekende demping. Je kunt ook een dunne spons in plaats van katoen plaatsen, maar ik heb er geen liggen, dus moest ik alleen met katoen naar buiten werken. Gebruik een schaar om het katoen in de vorm van je batterij te knippen en gebruik het niet te veel. Extra katoen vloeit alleen van de zijkanten en krijgt ruimte, waardoor de maat onnodig wordt vergroot. Om dit hele geheel bij elkaar te houden, heb ik wat plakband gebruikt. U kunt elke tape voor algemeen gebruik gebruiken, zolang deze maar een goede kleefkracht en treksterkte heeft. Probeer er een flinke hoeveelheid tape in te doen. Plak ook wat tape op katoen, want het kan proberen te vloeien en van de zijkanten te lekken.

Stap 8: Het maken van de buitenmantel

Voor de buitenmantel was ik aanvankelijk van plan om MDF-plaat of multiplex te gebruiken. Toen ben ik overgestapt op acrylplaten omdat het veel gemakkelijker was om met acryl te werken. Later wees ik al deze opties af en ging voor dunne aluminiumplaten. Ze waren goedkoop en leken veel beter op de behuizing van een 9V-batterij dan andere.

Ik kocht dit blad een tijdje terug bij een plaatselijke ijzerhandel. Hoewel het niet helemaal stijf is en geen grote structurele sterkte kan bieden, zal het in ons geval zeker werken, omdat de batterijen zelf voldoende structurele sterkte hebben om de hele structuur bij elkaar te houden.

Ik begon met het maken van een CAD-ontwerp van de behuizing en tekende dit op de metalen plaat met behulp van een liniaal en een stift. U kunt dit gemakkelijker doen door een stencilontwerp af te drukken. Met behulp van een metaalschaar heb ik het benodigde onderdeel van de metaalplaat verwijderd. Ik plaatste de punten waar het vel moest worden gevouwen en verwijderde kleine gelijkzijdige driehoeken van de uiteinden van die punten. Deze driehoekige holtes helpen ons om het metaal gemakkelijk te buigen.

Om het vel te buigen, gleed ik het onder een grote MDF-plaat en oefende starend druk uit op de buigrand met mijn hand. Je kunt ook een stuk hout of een hamer gebruiken om druk uit te oefenen. Voor het verbinden van de twee uiteinden heb ik een dubbele naadverbinding gebruikt. Als je niet weet wat een naadverbinding is en hoe je er een moet maken, raad ik je aan om naar youtube te gaan en enkele video's te bekijken. Het is vrij eenvoudig te maken en een veel voorkomend verbindingsproces. De drie segmenten van 10 mm aan het uiteinde van het sjabloon worden gebruikt voor het maken van deze verbinding. Nadat de verbinding was gemaakt, heb ik deze vastgezet met wat secondelijm. Solderen kan ook om de verbinding vast te zetten, maar ik had geen aluminiumsoldeer, dus moest ik het met secondelijm doen.

Stap 9: Het maken van de terminals en de basis van de behuizing

Voor de zijkanten werkte aluminiumplaat prima, maar voor de basis konden ze het gewicht van de batterijen niet dragen. Ik had iets stevigs en hards nodig voor de basis, dus ik gebruikte 4 mm dikke MDF-plaat. Het was hard genoeg om alle batterijen te ondersteunen en het bewoog niet eens. Ik heb twee stukken van de MDF-plaat verwijderd, een voor de bovenkant en een voor de onderkant. De afmetingen van de stukken waren hetzelfde als die van de buitenmantel, die 102 mm x 50 mm is.

Op de bovenste MDF-plaat heb ik gaten geboord voor de uitgangsdraden van de buck-converter, de potentiometer en de schakelaar. Ik gebruikte een combinatie van boor en Dremel om perfecte gaten te maken. Voor voltmeter en DC power jack heb ik gaten gemaakt in de aluminium behuizing. Voor de schakelaar plaatste ik hem in de positieve voedingsklem, omdat hij daar perfect paste.

Voor het maken van de klemmen van de grote batterij heb ik dezelfde aluminium plaat gebruikt die ik voor de buitenbehuizing heb gebruikt. Omdat aluminium een geleidend metaal is, kan het elektriciteit doorlaten, daarom kunnen we onze showcase-terminals gebruiken als daadwerkelijke outputterminals en er stroom doorheen kanaliseren.

• Voor het maken van de positieve pool heb ik eenvoudig een dunne strook in een cirkel opgerold en vervolgens met wat superlijm de twee uiteinden met elkaar verbonden. Ik heb ook de randen van de bovenkant van de terminals opgerold, zodat ze bot worden en onze huid niet snijden.
• Voor de negatieve pool heb ik twee concentrische cirkels gemaakt op een aluminiumplaat met een straal van de buitenste die twee keer zo groot is als die van de binnenste cirkel. Toen maakte ik drie diameters, elk onder een hoek van 120 graden van de andere. Vanaf de punten waar dimeter de binnenste cirkel snijdt, projecteerde ik rechte lijnen op de buitenste cirkel. Hierdoor kreeg ik een sterachtige structuur. Ik verwijderde die sterstructuur van het grootzeil en boog de armen loodrecht op de basis. Zo heb ik de minpool gemaakt.

Stap 10: Schilderen

Inmiddels begon de batterij vorm te krijgen, maar hij zag er een beetje saai en onafgemaakt uit. Ik besloot om het een paar lagen kleur te geven, om het beeld en de gelijkenis naar voren te brengen. Ik had een oude 9V-batterij rondslingeren die ik als referentie gebruikte. Met behulp van een stift tekende ik de nodige tussenschotten op de behuizing en schilderde ik de carrosserie met spuitverf. Aangezien de miniatuurbatterij die ik heb de meest gebruikte batterij in mijn land is, heb ik voor mijn ontwerp exact dezelfde kleurencombinatie van rood, wit en blauw gebruikt. Voor de bovenste en onderste MDF-stukken heb ik alleen zwarte verf gebruikt. Nadat de kleur was gedroogd, tekende ik wat details en tekst om het er realistischer uit te laten zien.

Stap 11: Het project samenvatten

Alles is nu klaar, we hoeven het alleen nog maar in elkaar te zetten. Ik begon met het plaatsen van de buitenste kap op de elektronica. Vervolgens heet de voltmeter en de gelijkstroomaansluiting op de aluminium behuizing gelijmd. Ik heb eerst de schakelaar losgekoppeld van de elektronica, hem warm op het MDF-bord gelijmd en weer aangesloten op de buck-convertor.

Je herinnert je die uitgangsdraden die we niet hebben aangesloten, neem ze en sluit ze aan op de terminals die we een paar minuten geleden hebben gemaakt. Doe wat hete lijm op de terminals en plak ze op de MDF-plaat. Zet alles bij elkaar en sluit de metalen deksels van de buitenmantel.

Hé, het project is nu voltooid. Bedankt dat je zo lang bent gebleven en je tijd hebt besteed aan dit project. Ik hoop dat je het leuk vind. Like en abonneer je op mijn YouTube-kanaal en abonneer je ook op instructables om nooit een door mij gemaakt project te missen.