Baterije in akumulatorji
Pri napajanju radijske opreme iz baterij in akumulatorjev je koristno poznati običajne sheme povezav baterij in akumulatorjev. Dejstvo je, da ima vsak tip akumulatorja dovoljen tok praznjenja.
Tok praznjenja je najbolj optimalna vrednost toka, porabljenega iz baterije. Če porabite tok iz baterije, ki presega tok praznjenja, potem ta baterija ne bo zdržala dolgo, ne bo mogla v celoti zagotoviti svoje izračunane moči.
Verjetno ste opazili, da elektromehanske ure uporabljajo “prstne” (format AA) ali “mezinec” (format AAA) baterije, za prenosno svetilko pa večje baterije (format R14 oz R20), ki lahko oddajo velik tok in imajo veliko zmogljivost. Velikost baterije je pomembna!
Včasih je treba baterijsko napajati napravo, ki porabi precejšen tok, vendar standardne baterije (npr R20, R14) ne morejo zagotoviti zahtevanega toka, zanje je višji od toka praznjenja. Kaj storiti v tem primeru?
Odgovor je preprost!
Vzeti morate več baterij istega tipa in jih združiti v baterijo.
Torej, na primer, če je treba zagotoviti znaten tok za napravo, se uporablja vzporedna povezava baterij. V tem primeru bo skupna napetost kompozitne baterije enaka napetosti ene baterije, tok praznjenja pa bo tolikokrat večji od števila uporabljenih baterij.
Slika prikazuje sestavljeno baterijo treh 1,5-voltnih baterij G1, G2, G3. Če upoštevamo, da je povprečna vrednost toka praznjenja za 1 baterijo AA 7-7,5 mA (z uporom obremenitve 200 Ohmov), bo tok praznjenja kompozitne baterije 3 * 7,5 = 22,5 mA. Torej morate vzeti količino.
Zgodi se, da je treba z 1,5-voltnimi baterijami zagotoviti napetost 4,5 - 6 voltov. V tem primeru morate baterije povezati zaporedno, kot je prikazano na sliki.
Tok praznjenja takšne kompozitne baterije bo vrednost za eno celico, skupna napetost pa bo enaka vsoti napetosti treh baterij. Za tri elemente formata AA ("prstni tip") bo tok praznjenja 7-7,5 mA (z obremenitvenim uporom 200 Ohmov), skupna napetost pa 4,5 volta.
Ko gre za pretvorbo baterije 18650 (za Ni-Cd/Ni-MH izvijač ali domačo domačo domačo električno energijo, kot je Tesla Powerwall), številni priročniki in navodila ne govorijo o tem, kako priključiti baterije. Niso vsi primerni za vzdržljivost in celo varnost.
Ali je mogoče spajkati baterije 18650?
Pri sestavljanju več celic za prenosni računalnik ali kot del velike baterije (za različne namene, zagotavljanje avtonomije do Vozilo) naloga je povezati baterije 18650. In mnogi ljubitelji DIY obrti razmišljajo o spajkanju kot eni od možnosti.
Ne pozabite, da se litij-ionske baterije (18650 in vse druge Li-Ion) pri segrevanju iz spajkalne postaje (ali celo spajkalnika nizke moči) uničijo v svoji strukturi in nepovratno izgubijo del svoje zmogljivosti!
To je spajkajte baterije 18650 ne bi smeli izvajati, razen če je to nujno potrebno. Bodisi se moraš sprijazniti s spremembo kemična sestava in poslabšanje delovanja. Poleg tega je spajkalna povezava nezanesljiva, če se baterija pregreje. Kovina je tudi nepraktična za kompaktno montažo zaradi naključnih oblik spajkanja in ranljivosti za zunanji vpliv.
Sami monterji v komentarjih pravilno ugotavljajo, da pri izpostavljenosti temperaturi litij-ionska baterija tvegate tudi deformacijo varnostni ventil . Ta ključni varnostni element baterije 18650 se nahaja pod pozitivnim polom in je izdelan iz polimera, ki lahko prenese najvišje delovne temperature. ne več kot 120°C.
Kaj strokovnjaki uporabljajo za pravilno povezavo 18650?
Zanesljivost in varnost lahko dosežete pri sestavljanju baterije iz več baterij s profesionalnimi metodami ali vsaj s tistimi, ki so se izkazale za praktičnost in varnost.
Kako pravilno priključiti baterije 18650:
kontaktno varjenje (točkovno);
z uporabo tovarniških držal (držal);
neodimovi magneti (močni večni magneti);
lepljenje;
tekoča plastika.
Profesionalci uporabljajo metodo točkovnega varjenja - ta metoda je priporočljiva tudi za industrijsko sestavljanje izdelkov z baterijami 18650. Primer proračunskega točkovnega varjenja za dom je bil pred kratkim podrobno obravnavan na Geektimesu.
V skupnosti DIY so priljubljeni neodimovi magneti redkih zemelj, ki tesno držijo zatiče in vam omogočajo hitro sestavo začasnih ali majhnih gospodinjskih predmetov. Na dolgi rok in kompaktni projekti Najbolje deluje tekoča plastika ali celo lepilo.
Za hitro sestavljanje konfiguracije več baterij 18650 lahko kupite držala s plastičnim ohišjem in tovarniškimi kontakti za ročno spajkanje brez strahu pred pregrevanjem litij-ionskih baterij.
Samo v določenih primerih, ko druge možnosti niso primerne ali nepraktične (odvisno od pogojev), naj spajkanje opravijo strokovnjaki. Njihova odgovornost je izbira nizkotemperaturne spajke, pa tudi zagotavljanje delovanja in varnosti baterije med nadaljnjim delovanjem.
Pri delu z mobilnimi gospodinjskimi napravami ali posebnimi orodji z vgrajenim virom napajanja je pogosto treba spajkati žico na baterijo.
Preden začnete s tem na videz preprostim postopkom, se morate skrbno pripraviti, kar bo zagotovilo, da boste na koncu dela prejeli zanesljivo in kakovostno povezavo.
Pripraviti je treba tako samo alkalno ali litijevo baterijo kot priključni vodnik, ki je prispajan nanjo.
Ti postopki vključujejo tudi pripravo potrebnega potrošnega materiala, vključno s tako pomembnimi komponentami, kot so spajka, kolofonija in mešanica talila.
Najtežji in najodločnejši trenutek prihajajočega dela je odstranjevanje priključka akumulatorja, na katerega naj bi bila prispajkana povezovalna žica. Ta postopek se morda zdi preprost le tistim, ki tega še nikoli niso poskusili.
Težava v tem primeru je, da so aluminijasti kontakti napajalnikov (prst ali druga vrsta - ni pomembno) dovzetni za oksidacijo in so nenehno prekriti s premazom, ki moti spajkanje.
Za njihovo čiščenje in naknadno izolacijo od zraka boste potrebovali:
- brusni papir;
- medicinski skalpel ali dobro nabrušen nož;
- spajka z nizkim tališčem in dodatek nevtralnemu talilu;
- ne zelo "zmogljiv" spajkalnik (ne več kot 25 vatov).
Ko so pripravljene vse navedene komponente, je treba izvesti naslednje operacije. Najprej morate skrbno očistiti območje predvidenega spajkanja, najprej s skalpelom ali nožem, nato pa s fino smirkovo krpo (to bo zagotovilo boljše odstranjevanje oksidnega filma s kontaktnega območja).
Istočasno mora biti goli del spajkane žice podvržen enakemu odstranjevanju.
Takoj po pripravi morate nadaljevati zaščitno zdravljenje priključke AA ali katere koli druge baterije.
Zdravljenje fluksa
Da bi preprečili kasnejšo oksidacijo kontakta, je treba površino baterije, očiščeno plaka, takoj obdelati z mešanico talila iz navadne kolofonije.
Če na primer manjkajo kontakti baterije telefona mastne lise iz olj - le obrišite jih z mehko flanelo, namočeno v amoniaku.
Po tem boste morali spajkalnik dobro segreti in z nekaj hitrimi dotiki spajkati kontaktno površino. Na tej točki se priprava za spajkanje lahko šteje za zaključeno.
Postopek spajkanja
Ko je vsak od povezanih delov očiščen in obdelan s fluksom, nadaljujejo z neposrednim spajkanjem žic na kontaktno površino baterije.
Za izvedbo tega končnega postopka lahko uporabite isti 25-vatni spajkalnik, ki je bil uporabljen za pripravo akumulatorskih sponk iz NI ali CD.
Kot spajko morate izbrati sestavo z nizkim tališčem, za dobro širjenje pa uporabite tok na osnovi kolofonije.
Končni postopek spajkanja ne sme trajati več kot 3 sekunde. To velja za vse vrste baterij (tako NI kot CD).
Najpomembneje je preprečiti pregrevanje končnega dela elementa, zaradi česar se lahko resno poškoduje. Možnost tega popolno uničenje(pretrganje) med postopkom spajkanja.
Ko razmišljamo o tem, kako spajkati žico in baterijo, je treba opozoriti, da se ta situacija pojavlja veliko pogosteje, kot se zdi. Najprej se to nanaša na posebne gradbena orodja(če je potrebno na primer spajkati baterije izvijačev).
Pogosto so primeri, ko je vgrajeno napajanje uporabljenega orodja iz nekega razloga popolnoma uničeno in tega izvijača ni s čim nadomestiti. V tem primeru so vodniki, ki napajajo napravo, spajkani na rezervno baterijo, zasnovano za isto napetost.
Obravnavano tehniko lahko uporabite, ko morate spajkati dve bateriji skupaj.
Treba je opozoriti, da se v proizvodnji baterij namesto spajkanja uporablja točkovno varjenje. Toda nimajo vsi naprave za to vrsto povezave, medtem ko je spajkalnik bolj pogosta naprava. Zato spajkanje pride na pomoč doma.
V življenju vsakega »radio morilca« pride trenutek, ko moraš zvariti več skupaj litijeve baterije- bodisi pri popravilu baterije prenosnega računalnika, ki se je izpraznila zaradi starosti, bodisi pri sestavljanju napajanja za drug obrtniški projekt. Spajkanje "litija" s 60-vatnim spajkalnikom je neprijetno in strašljivo - malo se boste pregreli - v rokah pa imate dimno granato, ki je neuporabna za gašenje z vodo.
Kolektivne izkušnje ponujajo dve možnosti - ali greste na smeti in poiščete staro mikrovalovno pečico, jo razstavite in dobite transformator ali pa zapravite veliko denarja.
Zaradi več zvarov na leto nisem hotel iskati transformatorja, ga žagati in previjati. Želel sem najti ultra poceni in ultra preprost način za varjenje baterij z električnim tokom.
Zmogljiv nizkonapetostni enosmerni vir, ki je na voljo vsem - to je navaden rabljen. Avtomobilski akumulator. Stavim, da ga že imate nekje v shrambi ali da ga ima vaš sosed.
Dal ti bom namig - Najboljši način dobiti staro baterijo brezplačno je
počakajte na zmrzal. Približajte se revežu, čigar avto noče vžgati - kmalu bo tekel v trgovino po nov akumulator, starega pa vam dal zastonj. V mrazu stara svinčena baterija morda ne bo dobro delovala, a po polnjenju v hiši na toplem bo dosegla svojo polno zmogljivost.
Za varjenje baterij s tokom iz baterije bomo morali dovajati tok v kratkih impulzih v nekaj milisekundah - sicer ne bomo dobili varjenja, temveč žganje lukenj v kovini. Najcenejši in dostopen način preklopite tok 12-voltne baterije - elektromehanski rele (solenoid).
Težava je v tem, da so običajni 12-voltni avtomobilski releji ocenjeni na največ 100 amperov, tokovi kratkega stika med varjenjem pa so večkrat višji. Obstaja nevarnost, da se armatura releja preprosto zvari. In potem sem v prostranosti Aliexpressa naletel na releje zaganjalnika motornih koles. Mislil sem, da bodo primerni za moje namene, če lahko ti releji prenesejo tok zaganjalnika, več tisočkrat. Dokončno me je prepričal tale video, kjer avtor preizkuša podoben rele:
Moj rele je bil kupljen za 253 rubljev in je v Moskvo prišel v manj kot 20 dneh. Značilnosti releja s spletnega mesta prodajalca:
- Zasnovan za motocikle s 110 ali 125 cc motorjem
- Nazivni tok - 100 amperov do 30 sekund
- Vzbujevalni tok navitja - 3 ampera
- Ocenjeno za 50 tisoč ciklov
- Teža - 156 gramov
Enota je bila zadovoljna s kakovostjo - pod kontakti sta bili nameščeni dve bakreni navojni povezavi, vse žice so bile napolnjene s spojino za vodoodpornost.
Vklopljeno hitra rešitev Sestavil sem "testno stojalo" in ročno zaprl kontakte releja. Žica je bila enožilna, s prečnim prerezom 4 kvadratov, ogoljeni konci pa so bili pritrjeni s sponkami. Zaradi varnosti sem enega od sponk akumulatorja opremil z "varnostno zanko" - če bi armatura releja pregorela in povzročila kratek stik, bi imel čas, da s tem izvlečem terminal iz akumulatorja vrv:
Testi so pokazali, da se stroj dobro obnese. Sidro trka zelo glasno, elektrode pa jasno utripajo; rele ne izgori. Da ne bi zapravljal traku iz niklja in ne bi vadil na nevarnem litiju, sem mučil rezilo pisarniškega noža. Na fotografiji vidite več kakovostnih točk in več preosvetljenih:
Preosvetljene pike so vidne tudi na spodnji strani rezila:
Najprej se je nabral preprost diagram na močnem tranzistorju, a se je hitro spomnil, da hoče solenoid v releju porabiti kar 3 ampere. Pobrskal sem po škatli in našel nadomestni tranzistor MOSFET IRF3205 ter z njim skiciral preprosto vezje:
Vezje je precej preprosto - pravzaprav MOSFET, dva upora - 1K in 10K ter dioda, ki ščiti vezje pred tokom, ki ga inducira solenoid v trenutku, ko je rele brez napetosti.
Najprej preizkusimo vezje na foliji (z veselimi kliki prežge luknje skozi več plasti), nato pa iz zaloge vzamemo nikljev trak za povezovanje baterijskih sklopov. Na kratko pritisnemo na gumb, dobimo močan blisk in pregledamo ožgano luknjo. Poškodovan je bil tudi zvezek - ni zgorel le nikelj, ampak tudi nekaj listov pod njim :)
Tudi traku, zvarjenega na dveh točkah, ni mogoče ločiti z roko.
Očitno shema deluje, gre za fino nastavitev "hitrosti zaklopa in osvetlitve". Če verjamete poskusom z osciloskopom istega prijatelja iz YouTuba, od katerega sem zasledil idejo z relejem zaganjalnika, potem traja približno 21 ms, da zlomi armaturo - od tega časa bomo plesali.
Uporabnik YouTuba AvE na osciloskopu preizkusi hitrost proženja zaganjalnega releja v primerjavi s SSR Fotek
Dopolnimo vezje - namesto ročnega pritiska na gumb bomo štetje milisekund zaupali Arduinu. Potrebovali bomo:
- Arduino sam - Nano, ProMini ali Pro Micro bodo zadostovali,
- Optični sklopnik Sharp PC817 z uporom za omejevanje toka 220 Ohmov - za galvansko izolacijo Arduina in releja,
- Modul za znižanje napetosti, na primer XM1584, za pretvorbo 12 voltov iz baterije v 5 voltov, varnih za Arduino
- Potrebovali bomo tudi upore 1K in 10K, potenciometer 10K, kakšno diodo in morebitno brenčalo.
- In končno, potrebovali bomo nikljev trak, ki se uporablja za varjenje baterij.
V Arduino naložimo nekaj preproste kode:
Const int buttonPin = 11; // Sprožilec const int ledPin = 12; // Pin s signalno LED const int triggerPin = 10; // MOSFET z relejem const int buzzerPin = 9; // Visokotonec const int analogPin = A3; // Spremenljiv 10K upor za nastavitev dolžine impulza // Deklariraj spremenljivke: int WeldingNow = LOW; int buttonState; int lastButtonState = LOW; unsigned long lastDebounceTime = 0; unsigned long debounceDelay = 50; // najmanjši čas v ms, ki ga je treba počakati pred sprožitvijo. Narejeno za preprečevanje lažnih alarmov, ko se stiki gumba za sprostitev odbijejo int sensorValue = 0; // preberi vrednost, nastavljeno na potenciometru, v to spremenljivko... int weldingTime = 0; // ...in na podlagi tega nastavimo zakasnitev void setup() ( pinMode(analogPin, INPUT); pinMode(buttonPin, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(triggerPin, OUTPUT); pinMode(buzzerPin, OUTPUT); digitalWrite(ledPin, LOW); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(buzzerPin, LOW); Serial.begin(9600); ) void loop() (sensorValue = analogRead(analogPin); // branje nastavljene vrednosti na potenciometru weldingTime = map(sensorValue, 0, 1023, 15, 255); // pretvori v milisekunde v območju od 15 do 255 Serial.print("Analog pot reads = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print( "\t torej bomo varili za = "); Serial.print(weldingTime); Serial.println("ms. "); // Da preprečite lažne pozitivne rezultate gumba, se najprej prepričajte, da je pritisnjen vsaj 50 ms pred začetkom varjenja: int reading = digitalRead(buttonPin); if (reading != lastButtonState) ( lastDebounceTime = millis(); ) if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) ( if (reading != buttonState) ) (butonState = branje; if (buttonState == HIGH) ( WeldingNow = !WeldingNow; ) ) ) // Če je ukaz prejet, potem začnemo: if (WeldingNow == HIGH) ( Serial.println("== Varjenje se začne zdaj! ==" ); delay (1000); // Zvočniku izdamo tri kratke in eno dolgo piskanje: int cnt = 1; medtem ko (cnt<= 3) {
playTone(1915, 150); // другие ноты на выбор: 1915, 1700, 1519, 1432, 1275, 1136, 1014, 956
delay(500);
cnt++;
}
playTone(956, 300);
delay(1);
// И сразу после последнего писка приоткрываем MOSFET на нужное количество миллисекунд:
digitalWrite(ledPin, HIGH);
digitalWrite(triggerPin, HIGH);
delay(weldingTime);
digitalWrite(triggerPin, LOW);
digitalWrite(ledPin, LOW);
Serial.println("== Welding ended! ==");
delay(1000);
// И всё по-новой:
WeldingNow = LOW;
} else {
digitalWrite(ledPin, LOW);
digitalWrite(triggerPin, LOW);
digitalWrite(buzzerPin, LOW);
}
lastButtonState = reading;
}
// В эту функцию вынесен код, обслуживающий пищалку:
void playTone(int tone, int duration) {
digitalWrite(ledPin, HIGH);
for (long i = 0; i < duration * 1000L; i += tone * 2) {
digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
delayMicroseconds(tone);
digitalWrite(buzzerPin, LOW);
delayMicroseconds(tone);
}
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
Nato se s serijskim monitorjem povežemo z Arduinom in zavrtimo potenciometer, da nastavimo dolžino varilnega impulza. Empirično sem izbral dolžino 25 milisekund, vendar je v vašem primeru lahko zakasnitev drugačna.
Ko pritisnete gumb za sprostitev, Arduino večkrat zapiska in nato za trenutek vklopi rele. Preden izberete optimalno dolžino impulza, boste morali popariti majhno količino traku - tako da zvari in ne prežge lukenj.
Kot rezultat imamo preprosto, nezahtevno varilno instalacijo, ki jo je enostavno razstaviti:
Nekaj pomembnih besed o varnostnih ukrepih:
- Pri varjenju lahko mikroskopski brizgi kovine letijo ob straneh. Ne razkazujte se, nosite zaščitna očala, stanejo tri kopejke.
- Kljub moči lahko rele teoretično "izgori" - armatura releja se bo stopila do točke stika in se ne bo mogla vrniti nazaj. Dobili boste kratek stik in hitro segrevanje žic. Vnaprej razmislite, kako boste v takšni situaciji odstranili terminal iz baterije.
- Glede na napolnjenost baterije lahko dobite različne stopnje varjenja. Da bi se izognili presenečenjem, nastavite dolžino varilnega impulza na popolnoma napolnjen akumulator.
- Vnaprej razmislite, kaj boste storili, če boste naredili luknjo v litijevo baterijo 18650 - kako boste zgrabili vroč element in kam ga boste vrgli, da izgori. Najverjetneje se to ne bo zgodilo vam, ampak z video Bolje je, da se vnaprej seznanite s posledicami samovžiga 18650. Pripravite vsaj kovinsko vedro s pokrovom.
- Spremljajte napolnjenost avtomobilskega akumulatorja, ne dovolite, da bi bil močno izpraznjen (pod 11 voltov). To ni dobro za akumulator, prav tako ne bo pomagalo sosedu, ki mora pozimi nujno "prižgati" avto.