Baterije in akumulatorji
Pri napajanju radijske opreme iz baterij in akumulatorjev je koristno poznati običajne sheme povezovanja baterij in akumulatorjev. Dejstvo je, da ima vsak tip akumulatorja dovoljen tok praznjenja.
Tok praznjenja - najbolj optimalna vrednost toka, ki se porabi iz baterije. Če porabite tok iz baterije, ki presega tok praznjenja, potem ta baterija ne bo zdržala dolgo, ne bo se mogla popolnoma odpovedati nazivni moči.
Verjetno ste opazili, da se za elektromehanske ure uporabljajo “prstne” (format AA) ali “mezinec” (format AAA) baterije, za svetilko prenosne svetilke pa večje baterije (format R14 oz R20), ki lahko oddajo velik tok in imajo veliko kapacitivnost. Velikost baterije je pomembna!
Včasih je treba instrumentu, ki porablja precejšen tok, vendar standardne baterije (npr. R20, R14) ne morejo zagotoviti zahtevanega toka, je zanje višji od toka praznjenja. Kaj storiti v tem primeru?
Odgovor je preprost!
Potrebno je vzeti več baterij istega tipa in jih povezati z 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 domače DIY domače zasilno napajanje, 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 baterije 18650 spajkati?
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 ena od možnosti, mnogi ljubitelji DIY obrti razmišljajo o spajkanju.
Ne pozabite, da se litij-ionske baterije (18650 in vse druge Li-Ion) pri segrevanju iz spajkalne postaje (in 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. Ali pa se boste morali sprijazniti s spremembo kemična sestava in poslabšanje zmogljivosti. Poleg tega je spoj s spajkanjem nezanesljiv v primeru pregrevanja baterije. Metol je tudi nepraktičen za kompaktno montažo zaradi naključnih oblik spajk in občutljivosti na zunanji vpliv.
Sami monterji v komentarjih upravičeno ugotavljajo, da pri izpostavljenosti temperaturi, litij-ionska baterija obstaja nevarnost deformacije in varnostni ventil . Ključni varnostni element te baterije 18650 se nahaja pod pozitivnim polom in je izdelan iz polimera, ki prenese najvišje delovne temperature. max 120°C.
Kaj strokovnjaki uporabljajo za pravilno povezavo 18650?
Da bi dosegli zanesljivost in varnost pri sestavljanju baterije iz več baterij, lahko uporabite profesionalne metode ali vsaj tiste, ki so dokazale svojo praktičnost in varnost.
Kako pravilno priključiti baterije 18650:
kontaktno varjenje (točkovno);
z uporabo tovarniških držal (držal);
neodimovi magneti (močni trajni magneti);
lepljenje;
tekoča plastika.
Profesionalci uporabljajo metodo točkovnega varjenja - ta metoda je priporočljiva tudi za industrijsko montažo izdelkov z baterijami 18650. Primer proračunskega točkovnega varjenja za dom je bil ne tako dolgo nazaj podrobno preučen na Geektimesu.
Magneti iz redkih zemeljskih neodimovih zlitin so priljubljeni v skupnosti DIY, saj tesno držijo stike in omogočajo hitro izdelavo začasnih ali majhnih gospodinjskih predmetov. Na dolgi rok in kompaktni projekti najboljša je 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 nekaterih primerih, ko druge možnosti niso primerne ali nepraktične (odvisno od pogojev), naj spajkanje opravijo strokovnjaki. Izbira nizkotemperaturne spajke je njihova odgovornost, pa tudi jamstvo za delovanje in varnost baterije med nadaljnjim delovanjem.
Pri delu z napravami za mobilno hišo ali posebnim orodjem z vgrajenim virom napajanja je pogosto potrebno spajkati žico na baterijo.
Preden se lotite tega na videz preprostega postopka, se morate skrbno pripraviti, kar zagotavlja zanesljivo in kakovostno povezavo na koncu dela.
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 pole baterije, na katero naj bi prispajkali priključno žico. 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) podvrženi oksidaciji in so nenehno prekriti z oblogo, ki moti spajkanje.
Za njihovo odstranjevanje in kasnejšo izolacijo iz zraka boste potrebovali:
- brusni papir;
- medicinski skalpel ali dobro nabrušen nož;
- taljive spajke in nevtralni aditiv za fluks;
- ne zelo "močno" spajkalno železo (ne več kot 25 vatov).
Ko so vse te komponente pripravljene, je potrebno izvesti naslednje operacije. Najprej morate skrbno očistiti mesto predlaganega spajkanja, najprej s skalpelom ali nožem, nato pa s fino smirkovo krpo (zagotovilo bo boljšo odstranitev oksidnega filma s kontaktnega območja).
Vzporedno s tem je treba enako odstraniti goli del spajkane žice.
Takoj po pripravi se odpravite na zaščitno zdravljenje terminali prstne ali katere koli druge baterije.
Obdelava fluksa
Da bi preprečili kasnejšo oksidacijo kontakta, je treba površino baterije, očiščeno od oblog, takoj obdelati z mešanico talila na osnovi navadne kolofonije.
Če jih npr mastne lise iz olj - le obrišite jih z mehko flanelo, namočeno v amoniak.
Nato bo treba po dobrem segrevanju spajkalnika z nekaj hitrimi dotiki spajkati kontaktno območje. Na tej pripravi za spajkanje se lahko šteje za popolno.
postopek spajkanja
Ko je vsak od povezanih delov očiščen in obdelan s talilom, nadaljujejo z neposrednim spajkanjem žice s kontaktno površino baterije.
Za ta končni postopek lahko uporabite isti 25-vatni spajkalnik, ki je bil uporabljen za pripravo sponk baterije iz NI ali CD.
Kot spajko bi morali izbrati taljivo sestavo, za dobro širjenje pa uporabiti 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 le-ta lahko temeljito poškoduje. Možnost tega popolno uničenje(vrzel) med postopkom spajkanja.
Ko razmišljamo o spajkanju žice in baterije, je treba opozoriti, da je ta situacija veliko bolj pogosta, kot se zdi. Najprej se to nanaša na posebne gradbeno orodje(če je potrebno, na primer spajkanje baterij za izvijače).
Neredko se zgodi, da je bil vgrajeni napajalnik orodja, ki je bil prej, iz nekega razloga popolnoma uničen, tega izvijača pa 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 namesto spajkanja v proizvodnji za baterije uporablja točkovno varjenje. A aparata za to vrsto povezave nimajo vsi, medtem ko je spajkalnik bolj pogosta naprava. Zato doma spajkanje pride na pomoč.
V življenju vsakega "radio uničevalca" je trenutek, ko morate zvariti skupaj več litijeve baterije- bodisi pri popravilu baterije prenosnika, ki se je izpraznila, bodisi pri sestavljanju napajanja za naslednje plovilo. Spajkanje "litija" s 60-vatnim spajkalnikom je neprijetno in strašljivo - malo se pregrejete - v rokah pa imate dimno granato, ki jo je neuporabno gasiti z vodo.
Kolektivna izkušnja ponuja dve možnosti - ali greste v smeti in poiščete staro mikrovalovno pečico, jo raztrgate in dobite transformator, ali pa zapravite veliko denarja.
Nisem hotel iskati transformatorja zaradi več varjenj na leto, ga žagati in previjati. Želel sem najti ultra poceni in ultra preprost način za varjenje baterij z električnim tokom.
Močan nizkonapetostni vir enosmernega toka, ki je na voljo vsem, se pogosto uporablja. akumulator iz avta. Stavim, da ga že imate nekje v shrambi ali pa ga najdete pri sosedu.
Predlagam - Najboljši način dobiti staro baterijo brezplačno je
počakajte na zmrzal. Približajte se revežu, čigar avto noče zagnati - kmalu bo tekel v trgovino po novo svežo baterijo, staro pa vam bo dal kar tako. V mrazu lahko stara svinčena baterija ne bo dobro delovala, po polnjenju doma na toplem pa bo dosegla svojo polno zmogljivost.
Za varjenje baterij s tokom iz baterije bomo morali oddajati tok v kratkih impulzih v nekaj milisekundah - sicer ne bomo dobili varjenja, temveč goreče luknje 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 večji. Obstaja nevarnost, da bo armatura releja preprosto varjena. In potem sem na odprtih prostorih Aliexpressa naletel na releje za zagon motornih koles. Mislil sem, da če bodo ti releji zdržali tok zaganjalnika in to več tisočkrat, bo to ustrezalo mojim namenom. Končno me je prepričal ta video, kjer avtor preizkuša podoben rele:
Moj rele je bil kupljen za 253 rubljev in je prispel v Moskvo v manj kot 20 dneh. Značilnosti releja s spletnega mesta prodajalca:
- Zasnovan za motorna kolesa s 110 ali 125 cc motorjem
- Nazivni tok - 100 amperov do 30 sekund
- Vzbujevalni tok navitja - 3 ampera
- Zasnovan za 50 tisoč ciklov
- Teža - 156 gramov
Enota je zadovoljna s kakovostjo - pod kontakti sta nameščeni dve bakreni navojni povezavi, vse žice so napolnjene s spojino za vodotesnost.
Na naglo sestavil "testno stojalo", ročno zaprl kontakte releja. Uporabljena žica je bila enožilna, s prečnim prerezom 4 kvadratov, ogoljene konice so bile pritrjene s sponkami. Zaradi varnosti sem enega od terminalov akumulatorja opremil z "varnostno zanko" - če bi se sidro releja odločilo zagoreti in povzročilo kratek stik, bi mi uspelo potegniti terminal iz akumulatorja za to vrv:
Preizkusi so pokazali, da stroj deluje med prvih pet. Armatura trka zelo glasno, elektrode pa jasno utripajo; rele ne gori. Da ne bi zapravil traku iz niklja in ne bi vadil na nevarnem litiju, je mučil rezilo klerikalnega noža. Na fotografiji lahko vidite nekaj visokokakovostnih pik in nekaj preosvetljenih:
Preosvetljene pike so vidne tudi na spodnji strani rezila:
Najprej nakopičeno preprosto vezje na močnem tranzistorju, vendar se je hitro spomnil, da hoče solenoid v releju pojesti kar 3 ampere. Pobrskal sem po predalu in namesto njega našel 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, ko je rele brez napetosti.
Najprej preizkusimo vezje na foliji (z veselimi kliki prežge luknje skozi več plasti), nato pa iz plinskega držala vzamemo nikljev trak za povezavo baterijskih sklopov. Na kratko pritisnemo na gumb, dobimo močan blisk in pregledamo ožgano luknjo. Dobil ga je tudi beležnica - zažgal je ne le nikelj, ampak tudi nekaj listov pod njim :)
Tudi traku, zvarjenega z dvema točkama, ni mogoče ločiti z roko.
Očitno je, da shema deluje, odvisno je od natančne nastavitve "izpostavljenosti in osvetlitve." Če verjamete poskusom z osciloskopom istega prijatelja iz YouTuba, od katerega sem zasledil idejo iz releja zaganjalnika, potem traja približno 21 ms, da se armatura zlomi - od tega časa bomo plesali.
Uporabnik YouTuba AvE na osciloskopu preizkuša hitrost proženja releja zaganjalnika v primerjavi s SSR Fotek
Shemo dopolnjujemo - namesto ročnega pritiska na gumb zaupamo štetje milisekund Arduini. Potrebovali bomo:
- Arduino sam - Nano, ProMini ali Pro Micro bodo zadostovali,
- Optični sklopnik Sharp PC817 z uporom za omejevanje toka 220Ω - za galvansko ločitev Arduina in releja,
- Modul za zmanjšanje napetosti, kot je XM1584, da spremeni 12 voltov iz baterije v arduino varnih 5 voltov
- rabimo še upore 1K in 10K, potenciometer 10K, kakšno diodo in kakršno koli brenčalo.
- In končno, potrebovali bomo nikljev trak, ki se uporablja za varjenje baterij.
Izpolnimo preprosto kodo Arduino:
Const int buttonPin = 11; // Sprožilec const int ledPin = 12; // Pin s signalno LED const int triggerPin = 10; // MOSFET z relejem const int buzzerPin = 9; // Brenčalo const int analogPin = A3; // Spremenljiv upor 10K za nastavitev dolžine impulza // Deklariranje spremenljivk: int WeldingNow = LOW; int buttonState; int lastButtonState = LOW; unsigned long lastDebounceTime = 0; unsigned long debounceDelay = 50; // najmanjši čas v ms za čakanje pred sprožitvijo. Narejen za preprečevanje lažnih pozitivnih rezultatov, ko kontakti gumba za sprostitev odskočijo int sensorValue = 0; // preberi vrednost, nastavljeno na potenciometru, v to spremenljivko... int weldingTime = 0; // ...in na podlagi tega nastavite 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 vrednosti, nastavljene na potenciometer weldingTime = map(sensorValue, 0, 1023, 15, 255); // pretvori v milisekunde med 15 in 255 Serial.print("Analog pot reads = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print( "\t zato bomo varili za = "); Serial.print(weldingTime); Serial.println("ms. "); // Da preprečite lažne pozitivne rezultate gumba, se najprej prepričajte, da je pritisnjen vsaj 50 ms, preden začetek varjenja: int reading = digitalRead(buttonPin); if (reading != lastButtonState) ( lastDebounceTime = millis(); ) if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) ( if (reading != buttonState) ( buttonState = branje; if (buttonState == HIGH) ( WeldingNow = !WeldingNow; ) ) ) // Če je ukaz prejet, potem zagon: if (WeldingNow == HIGH) ( Serial. println("== Varjenje se začne zdaj! =="); zakasnitev (1000); // Zvočniku izdajte tri kratke piske in en dolg: 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 povežemo z Arduinom s pomočjo serijskega monitorja in zavrtimo potenciometer, da nastavimo dolžino varilnega impulza. Empirično sem izbral dolžino 25 milisekund, vendar je v vašem primeru lahko zakasnitev drugačna.
S pritiskom na gumb za sprostitev bo Arduino večkrat zacvilil, nato pa bo za trenutek vklopil 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 varnosti:
- Pri varjenju se lahko mikroskopske brizganje kovine razpršijo ob straneh. Ne razkazujte se, nosite očala, stanejo tri kopejke.
- Kljub moči lahko rele teoretično "izgori" - armatura releja se bo stopila do kontaktne točke in se ne bo mogla vrniti nazaj. Dobili boste kratek stik in hitro segrevanje žic. Vnaprej pomislite, 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 pomislite, kaj boste storili, če naredite 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 posledice samovžiga 18650 raje se seznanite vnaprej. Pripravite vsaj kovinsko vedro s pokrovom.
- Nadzirajte napolnjenost avtomobilskega akumulatorja, ne dovolite, da bi bil močno izpraznjen (pod 11 voltov). To ni uporabno za akumulator in ne pomaga sosedu, ki mora pozimi nujno "prižgati" avto.