Funktionierende übergroße 9-Volt-Batterie aus alten Blei-Säure-Zellen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Ist es Ihnen schon einmal passiert, dass Sie ein paar Snacks gefressen haben und plötzlich festgestellt haben, dass Sie sie zu viel konsumiert haben, viel mehr, als Ihr tägliches Diätkontingent zulässt, oder Sie einkaufen gegangen sind und aufgrund einer Fehlkalkulation einige Produkte überlagert haben? Beides ist mir mehrmals passiert, aber nur dieses Mal war es etwas anderes, das ich überlagerte. Es waren Batterien und nicht diese Standard-AA-Batterien, sondern diese sperrigen Blei-Säure-Batterien. Lassen Sie mich Ihnen sagen, wie.

Früher, als ich noch etwas über Mikrocontroller und so lernte, habe ich viele IC- und schaltungsbasierte Projekte gemacht. Da all diese Projekte problemlos mit einer einzigen Blei-Säure-Batterie oder mit verschiedenen Variationen dieser Batterien betrieben werden konnten, kaufte ich sie in großen Mengen. Im Laufe der Zeit begann ich, Schaltkreise mit Mikrocontrollern und Blei-Säure-Batterien aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Effizienz durch bessere Li-Ionen-Batterien zu ersetzen.

Vor ein paar Tagen schaute ich auf meinen Batteriebehälter und fand einen riesigen Klumpen Batterien, die nur herumlagen und Überstunden verschwendet wurden. Ich wusste damals nicht, was ich mit ihnen anfangen sollte, also ließ ich sie so, wie sie sind. Vor kurzem ist meine 12-V-Blei-Säure-Batterie, die ich sehr gerne beim Überprüfen und Prototyping der Schaltungen verwendet habe, aus irgendeinem ungewissen Grund gestorben. Anstatt Geld auszugeben und eine neue Batterie zu kaufen, dachte ich daran, diese alten 4V-Batterien in Gebrauch zu nehmen und daraus eine tragbare variable Stromversorgung zu machen.

Ursprünglich hatte ich geplant, nur die Batterien in eine Gruppe zu legen und ein Spannungsreglermodul daran anzuschließen, aber dann dachte ich, ich kann dieses Projekt viel besser und schöner machen. Ich plane, diese Batterien in eine Gruppe zu legen und sie in ein Metallgehäuse zu hüllen, damit sie einer 9-V-Batterie ähneln. Daher mit den Merkmalen einer tragbaren variablen Stromversorgung, die in einem Paket mit übergroßen 9-V-Batterien enthalten ist. Wäre das nicht schön und wecken all diese Erinnerungen, als 9V-Batterien die bekanntesten auf dem Markt waren.

Lieferungen

• Alte Batterien (Ich verwende 4V Blei-Säure-Batterien. Wenn Sie keine Blei-Säure-Batterien haben, können Sie Li-Ionen-Batterien aus alten Laptops und elektronischen Geräten retten)
• Abwärtswandler (LM2596)
• Voltmeter
• 10K Potentiometer (wählen Sie ein mittelgroßes Potentiometer und vergessen Sie den Knopf nicht)
• Ein / Aus Schalter
• Gleichstrombuchse
• Aluminiumblech
• MDF-Platte
• einige Farben (Sprühfarbe würde gut funktionieren)

Schritt 1: Laden der alten Batterien

Meine Batterien wurden sehr lange im Schrank aufbewahrt und hatten dadurch etwas an Ladung verloren. Im Allgemeinen verlieren Blei-Säure-Batterien 4 bis 5 % ihrer Gesamtladung in einem Jahr, aber dieser Prozentsatz kann je nach Lebensdauer Ihrer Batterie variieren. Bevor ich also weitermachte, musste ich sicherstellen, dass alle meine Batterien auf ein ähnliches Spannungsniveau geladen waren, dh etwa 4 V. Zum Aufladen habe ich kein ausgewogenes Ladegerät oder spezielles Ladegerät verwendet. Unten habe ich zwei Methoden zum Aufladen erwähnt. Beide sind gleichermaßen effizient und einfach zu bedienen.

METHODE 1:

Ich persönlich habe die Methode verwendet, um meine Batterien aufzuladen. Ich habe die Batterie einfach an eine variable Stromversorgung angeschlossen und ihre Spannung auf etwa 4,2 V erhöht. Da sich viele meiner Batterien auf einem ähnlichen Spannungsniveau befanden, habe ich sie in einer Gruppe zusammengefasst (parallel geschaltet) und sie an einem einzigen Netzteil aufgeladen. Sie sollten diese Methode nicht anwenden, wenn die Spannungslücke zwischen den Batterien groß ist, da dies zu unausgeglichenem Laden oder einem plötzlichen Stromanstieg führen und ihre interne Chemie beeinträchtigen oder beschädigen kann.

METHODE 2:

Wenn Sie keine variable Versorgung haben, können Sie die Akkus einfach aufladen, indem Sie sie an ein Handy-Ladegerät anschließen. Heutzutage geben fast alle Smartphone-Ladegeräte einen konstanten 5V-Strom aus (Schnellladen wird vernachlässigt). Wenn wir eine Silikondiode in Reihe mit dem Ladegerät schalten, erhalten wir 4,3 Volt am Ausgang. Dies liegt daran, dass die Siliziumdiode ein Sperrpotential von 0,7 V hat und die Verwendung in Reihe zu einem Spannungsabfall führt. Da das Laden von Bleibatterien mit 4,3V Hand in Hand geht, können Sie diese mit dieser Methode ganz einfach aufladen. Stellen Sie nur sicher, dass die Diode in Durchlassrichtung vorgespannt ist, sonst fließt kein Strom durch sie. Um die Diode in Vorwärtsrichtung vorzuspannen, verbinden Sie ihre Kathode mit dem Plus des Ladegeräts und die Anode mit dem Plus der Batterie. Verbinden Sie den Minuspol des Ladegeräts mit dem Minuspol der Batterie.

Schritt 2: Erstellen eines Akkus

Als alle Batterien aufgeladen waren, begann ich sie zu gruppieren. Bei der Integration der Batterien musste ich drei Aspekte beachten, nämlich:

1. Abmessungen des Akkupacks. Wenn alles fertig wäre, sollte das gesamte Paket einer 9-V-Batterie ähneln (das Volumenverhältnis einer 9-V-Batterie und unseres Batteriepakets sollte ähnlich sein). Da der größte Teil des Platzes von den Batterien eingenommen wird, müssen diese richtig positioniert werden.
2. Die Anschlüsse der Batterien sollten richtig ausgerichtet sein, damit das Anschließen der Drähte an sie kein Problem darstellt und die Drähte nach der Verdrahtung nicht unter Spannung stehen.
3. Es sollte einen Platz oder Hohlraum für die Elektronik haben, so dass die Struktur neben der Aufnahme auch Halt und Schutz bietet.

Ich benutzte neun dieser 4V-Batterien und beschloss, sie in Zweiergruppen zu zerlegen. Die erste Gruppe hat sechs Batterien und die zweite drei. Die kleinere Gruppe von drei Batterien ruht auf der größeren Gruppe. Die größere Packung hat die Form eines Rechtecks und dient als Basis des Systems und die kleinere Packung hat die Form eines "L" und ruht darüber. Die Lücke oder Lücke der 4. Batterie nimmt die Elektronik auf und schützt sie.

Um die Batterien zusammenzukleben, habe ich dickes doppelseitiges Klebeband verwendet. Es hat einen starken Griff und bietet auch eine Dämpfung gegen Kollisionen. Im Moment werde ich nur die beiden Akkupacks machen. Ich werde sie zusammenbinden, sobald der Elektronikteil fertig ist, da es einfacher zu arbeiten ist, wenn sie getrennt sind.

Schritt 3: Verbinden der Pole der Batterie miteinander

Die Pole der Blei-Säure-Batterie bestehen ebenfalls aus Blei. Wenn sie längere Zeit der Luft ausgesetzt sind, oxidiert das Bleimetall und bildet eine Schutzschicht um sich herum. Diese Beschichtung verhindert eine weitere Oxidation und verhindert, dass das Lot auf dem Blei haften bleibt. Bevor wir also irgendwelche Drähte an die Klemmen anschließen, müssen wir diese Beschichtung entfernen. Eine gute Möglichkeit, dies zu tun, ist das Schleifen. Sie können ein feines Sandpapier oder eine Feile verwenden. Schleifen Sie nicht die gesamte Oberfläche, sondern tun Sie nur so viel, dass Sie Drähte daran anschließen können. Mit zwei drei Feilenstrichen oben auf den Klemmen konnte ich sie leicht löten.

Wie Sie wissen, habe ich insgesamt 9 Batterien. Als ich verschiedene Kombinationen durchging, fand ich heraus, dass es für mich am besten funktioniert, drei Batterien parallel zu schalten und eine Gruppe zu bilden und dann diese drei Gruppen in Reihe zu schalten. Diese Kombination liefert 12V bei 4,5Ah, was für meine tägliche Arbeit ausreichend ist.

Also, wie oben erwähnt, habe ich es genauso gemacht. Durch das Parallelschalten von 3 Batterien erhielt ich drei Batteriepacks mit einer Ausgangsleistung von 4 V 4,5 Ah, und durch die Reihenschaltung dieser drei Batteriepacks erhielt ich eine Nettoleistung von 12 V bei 4,5 Ah.

Schritt 4: Hinzufügen eines Spannungsreglers und Netzschalters

Ab sofort kann unser Akku so verwendet werden, wie er ist und einen konstanten 12-V-Strom ausgibt, aber ich möchte, dass er flexibler ist und auch auf unterschiedliche Spannungsniveaus ausgelegt ist. Um dies zu erreichen, habe ich dem Akku einen variablen Abwärtswandler hinzugefügt. Auf diese Weise kann ich jetzt Spannungen wie 5 V und 3,3 V erhalten, die in digitaler Elektronik und Mikrocontrollern sehr verbreitet sind. Wenn Sie mit Spannungen über 12 V arbeiten, können Sie einen Aufwärtswandler anstelle eines Abwärtswandlers anschließen und die gewünschten Ergebnisse erzielen. Der Vorgang ist fast der gleiche, stellen Sie nur sicher, dass Ihr Voltmeter für diesen König der Hochspannungen ausgelegt ist.

Ich verwende den Abwärtswandler LM2596, weil sie ziemlich billig sind und auch eine stabile Spannung mit gutem Wirkungsgrad haben können. Laut Datenblatt des ICs kann er 5 Ampere Strom ausgeben und kann bis zu 1 V betragen, wenn er von einer 12-V-Versorgung gespeist wird. Zu diesem Abwärtswandler habe ich auch einen Allzweck-EIN/AUS-Schalter hinzugefügt, da er keinen eingebauten Schalter oder Energiesparmodus hat. Wenn Sie bemerken, dass das Potentiometer (im Allgemeinen blau) am Abwärtswandler sehr klein ist und mit einem Schraubendreher eingestellt werden muss. Um diese Einschränkung zu überwinden, habe ich das Serienpotentiometer entlötet und ein neues 10K-Potentiometer mittlerer Größe gelötet. Jetzt können wir die Spannungspegel leicht ändern. Nachfolgend sind die Verdrahtungsschritte aufgeführt:

• Schließen Sie den negativen Eingang des Abwärtswandlers direkt an den Akku an
• Verbinden Sie den positiven Eingang des Abwärtswandlers mit Pin 1 eines Schalters
• Verbinden Sie Pin 2 des Schalters mit +12V des Akkus
• Löten Sie ein Paar Drähte an den Ausgangsanschluss des Abwärtswandlers und lassen Sie das andere Ende so, wie es ist. Wir werden sie später verbinden

TIPP: Um das Potentiometer zu entlöten, können Sie einen Entlötdocht verwenden, aber wenn Sie keinen besitzen, können Sie ihn durch übermäßige Lötmethode entfernen. Schmelzen Sie etwas Lötdraht an den Anschlüssen, bis das Lot geschmolzene Spuren bildet. Sobald die geschmolzene Lötspur heiß genug ist, ziehen Sie das Potentiometer vorsichtig von unten. Es sollte gleich rauskommen. Geben Sie ein wenig auf das Modul und das überschüssige Lot fällt ab.

Schritt 5: Voltmeter installieren

Unser variables Netzteil ist installiert und funktioniert einwandfrei. Um nun zu sehen, wie viel Spannung es ausgibt, benötigen wir ein Voltmeter. Dafür können wir unser bewährtes, freundliches Multimeter verwenden, aber für eine solche Aufgabe wäre ein Multimeter ein Overkill. Außerdem haben die meisten von uns nur ein Multimeter und wenn es mit unserer Stromversorgung verbunden ist, können wir es nicht für andere Zwecke verwenden. Daher scheint die Installation eines Voltmeters, das uns immer Live-Ausgangsmessungen liefert, eine gute Wahl.

Ich persönlich mag dieses kleine digitale Voltmeter, das ich derzeit verwende. Es arbeitet mit 12V und kann in Spannungspegeln von 0V bis 99V betrieben werden. Es hat eine sehr kompakte Form und liefert ziemlich genaue Messwerte. Um Ihr Voltmeter anzuschließen, gehen Sie folgendermaßen vor:

• Verbinden Sie die positive Leistung des Voltmeters mit dem Eingang des Abwärtswandlers
• Verbinden Sie die negative Leistung des Voltmeters mit dem negativen Eingang des Abwärtswandlers
• Verbinden Sie das Signal des Voltmeters mit dem positiven Ausgang des Abwärtswandlers
• (Optional) Wenn Ihr Voltmeter einen negativen Signalstift oder -draht hat, verbinden Sie ihn mit dem negativen Ausgang des Abwärtswandlers

Schritt 6: Wie lade ich den Akku auf?

Nachdem das Projekt fertig ist und wir es für einige Zeit verwenden, benötigen wir eine Quelle, um die erschöpften Batterien wieder aufzuladen. Die ganze Baugruppe herauszunehmen und jede Zelle einzeln aufzuladen, ist wirklich hektisch. Wir brauchen ein Ladegerät, das die Batterien aufladen kann, während die gesamte Baugruppe intakt bleibt. Da unsere Blei-Säure-Akkus flexibel beim Aufladen sind, verwende ich zum Aufladen ein 12-V-Spezialladegerät.

Ich habe dieses Ladegerät zum Laden meiner alten 12V Blei-Säure-Batterie verwendet. Es gibt etwa 14,4 V aus und kann unseren Akku sehr einfach aufladen. Es erkennt automatisch den Ladezustand und schaltet den Strom ab, wenn der Akku vollständig geladen ist. Das Aufladen der Batterien mit einem spezialisierten Ladegerät gibt uns maximale Batterielebensdauer und Effizienz. Wenn Sie jedoch kein spezielles Ladegerät haben, können Sie es direkt an eine 14,4 V Konstantspannungsversorgung anschließen und aufladen.

Um von außen auf die Batterieklemmen zugreifen zu können, habe ich einfach eine Gleichstrombuchse an den Akku angeschlossen.

• Verbinden Sie den Pluspol der Strombuchse mit +12V der Batterie
• Masse der Strombuchse zum Minuspol der Batterie

Schritt 7: Zusammenpacken der Batterien

Der elektronische Teil dieses Projekts ist jetzt abgeschlossen. Wie ich Ihnen bereits sagte, werde ich die kleinere Batteriegruppe (3 Batterien) auf die größere Batteriegruppe (6 Batterien) legen. Das direkte Aufeinanderlegen der Batterien kann die Pole und damit das gesamte System beschädigen. Deshalb brauchen wir eine Art Polster zwischen den beiden. Dafür verwende ich etwas Allzweck-Medikamentenbaumwolle. Diese Baumwolle ist von Natur aus weich und bietet eine hervorragende Dämpfung. Anstelle von Watte kann man auch einen dünnen Schwamm legen, aber ich habe keine davon herumliegen, also musste ich mich nur mit Baumwolle herausarbeiten. Schneide die Watte mit einer Schere in die Form deines Akkus und verwende sie nicht im Übermaß. Zusätzliche Baumwolle fließt nur von den Seiten und nimmt Platz ein, wodurch die Größe unnötig erhöht wird. Um diese gesamte Baugruppe zusammenzuhalten, habe ich etwas Abdeckband verwendet. Sie können jedes Universalband verwenden, solange es eine gute Klebkraft und Zugfestigkeit hat. Versuchen Sie, eine große Menge Klebeband hineinzulegen. Legen Sie auch etwas Klebeband auf Baumwolle, da es versuchen könnte, zu fließen und an den Seiten auszulaufen.

Schritt 8: Herstellung des äußeren Gehäuses

Für die Außenhülle wollte ich zunächst MDF-Platten oder Sperrholz verwenden. Dann bin ich auf Acrylplatten umgestiegen, da es viel einfacher war, mit Acryl zu arbeiten. Später habe ich all diese Optionen verworfen und mich für dünne Aluminiumbleche entschieden. Sie waren billig und ähnelten dem Körper einer 9-V-Batterie viel besser als andere.

Ich habe dieses Blatt vor einiger Zeit in einem örtlichen Baumarkt gekauft. Obwohl es nicht vollständig starr ist und keine große strukturelle Festigkeit bieten kann, wird es in unserem Fall definitiv funktionieren, da die Batterien selbst eine ausreichende strukturelle Festigkeit aufweisen, um die gesamte Struktur zusammenzuhalten.

Ich begann mit einem CAD-Design des Gehäuses und zeichnete es mit einem Lineal und einem Marker auf das Blech. Sie können dies einfacher tun, indem Sie ein Schablonendesign ausdrucken. Mit einer Blechschere habe ich das benötigte Teil vom Blech entfernt. Ich lokalisierte die Punkte, an denen das Blatt gefaltet werden sollte, und entfernte kleine gleichseitige Dreiecke von den Enden dieser Punkte. Diese dreieckigen Hohlräume helfen uns, das Metall leicht zu biegen.

Um das Blech zu biegen, schob ich es unter eine große MDF-Platte und übte mit der Hand Druck auf die Biegekante aus. Sie können auch ein Stück Holz oder einen Hammer verwenden, um Druck auszuüben. Zum Verbinden der beiden Enden habe ich eine Doppelnahtverbindung verwendet. Wenn Sie nicht wissen, was eine Nahtverbindung ist und wie man eine macht, empfehle ich Ihnen, auf YouTube zu gehen und einige Videos anzusehen. Es ist ziemlich einfach herzustellen und ein sehr üblicher Verbindungsprozess. Die drei 10-mm-Segmente am äußersten Ende der Schablone werden für die Herstellung dieser Verbindung verwendet. Sobald die Verbindung hergestellt war, befestigte ich sie mit Sekundenkleber. Löten kann auch zum Sichern der Verbindung durchgeführt werden, aber ich hatte kein Aluminiumlot und musste es mit Sekundenkleber tun.

Schritt 9: Herstellen der Anschlüsse und des Gehäusebodens

Für die Seiten funktionierte Aluminiumblech gut, aber für die Basis konnten sie das Gewicht der Batterien nicht halten. Ich brauchte etwas Robustes und Hartes für die Basis, also habe ich 4 mm dicke MDF-Platten verwendet. Es war schwer genug, alle Batterien zu unterstützen und beugte sich nicht einmal. Ich entfernte zwei Stücke von der MDF-Platte, eine für die Oberseite und eine für die Unterseite. Die Abmessungen der Teile waren die gleichen wie die des Außengehäuses, das 102 mm x 50 mm beträgt.

Auf der oberen MDF-Platte habe ich Löcher für die Ausgangsdrähte des Abwärtswandlers, des Potentiometers und des Schalters gebohrt. Ich habe eine Kombination aus Bohrer und Dremel verwendet, um perfekte Löcher zu machen. Für Voltmeter und Gleichstrombuchse habe ich Löcher in das Aluminiumgehäuse gemacht. Für den Schalter habe ich ihn in den positiven Stromanschluss gelegt, da er dort perfekt passte.

Für die Anschlüsse der großen Batterie habe ich das gleiche Aluminiumblech verwendet, das ich für das Außengehäuse verwendet habe. Da Aluminium ein leitfähiges Metall ist, kann Strom durchgeleitet werden, daher können wir unsere Vorzeigeterminals als tatsächliche Ausgangsanschlüsse verwenden und Strom durch sie leiten.

• Für den Pluspol habe ich einfach einen dünnen Streifen zu einem Kreis aufgerollt und dann mit etwas Sekundenkleber die beiden Enden verbunden. Ich habe auch die Kanten der Oberseite der Terminals aufgerollt, damit sie stumpf werden und unsere Haut nicht schneiden.
• Für den Minuspol habe ich zwei konzentrische Kreise auf einem Aluminiumblech gemacht, wobei der äußere Radius doppelt so groß ist wie der des inneren Kreises. Dann machte ich drei Durchmesser, die jeweils in einem Winkel von 120 Grad zueinander standen. Von den Punkten, an denen Dimeter den inneren Kreis schneidet, projizierte ich gerade Linien auf den äußeren Kreis. Dadurch bekam ich eine sternähnliche Struktur. Ich entfernte diese Sternstruktur von der Großschot und beugte ihre Arme senkrecht zur Basis. So habe ich den Minuspol gemacht.

Schritt 10: Malerei

Inzwischen nahm die Batterie Form an, aber sie sah ein wenig langweilig und unfertig aus. Ich beschloss, ihm ein paar Farbschichten zu geben, um das Bild und die Ähnlichkeit hervorzuheben. Ich hatte eine alte 9V-Batterie herumliegen, die ich als Referenz verwendet habe. Mit einem Marker habe ich die notwendigen Trennwände auf das Gehäuse gezogen und die Karosserie mit Sprühfarben lackiert. Da die Miniaturbatterie, die ich habe, die in meinem Land am häufigsten verwendete ist, habe ich für mein Design genau die gleiche Farbkombination aus Rot, Weiß und Blau verwendet. Für die oberen und unteren MDF-Stücke habe ich nur schwarze Farbe verwendet. Nachdem die Farbe getrocknet war, zeichnete ich einige Details und Text, um sie realistischer aussehen zu lassen.

Schritt 11: Das Projekt zusammenfassen

Jetzt ist alles fertig, wir müssen es nur noch zusammenstellen. Ich begann damit, die äußere Abdeckung auf die Elektronik zu legen. Dann das Voltmeter und die Gleichstrombuchse heiß auf das Aluminiumgehäuse geklebt. Ich trenne zuerst den Schalter von der Elektronik, klebe ihn auf die MDF-Platte und verbinde ihn wieder mit dem Abwärtswandler.

Sie erinnern sich an die Ausgangskabel, die wir nicht angeschlossen haben, nehmen Sie sie und verbinden Sie sie mit den Anschlüssen, die wir vor einigen Minuten hergestellt haben. Geben Sie etwas Heißkleber auf die Klemmen und kleben Sie sie auf die MDF-Platte. Setzen Sie alles zusammen und schließen Sie die metallischen Deckel des Außengehäuses.

Hallo, das Projekt ist jetzt abgeschlossen. Vielen Dank, dass Sie so lange geblieben sind und sich Zeit für dieses Projekt genommen haben. Hoffe es hat dir gefallen. Bitte mögen und abonnieren Sie meinen YouTube-Kanal und abonnieren Sie mich auch auf instructables, um kein Projekt von mir zu verpassen.