Batterie Supersize 9 volts de travail fabriquée à partir d'anciennes piles au plomb : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Vous est-il déjà arrivé de grignoter des collations et de vous rendre compte soudainement que vous les avez trop consommées, bien plus que votre quota de régime quotidien ne le permet ou que vous ayez fait des courses et à cause d'une erreur de calcul, vous avez surstocké certains produits. Ces deux choses me sont arrivées plusieurs fois, mais seulement cette fois, c'était quelque chose de différent que j'ai surstocké. Il s'agissait de piles, et non de ces piles AA standard, mais de ces batteries plomb-acide encombrantes. Laissez-moi vous dire comment.

Avant, à l'époque où j'apprenais encore sur les microcontrôleurs et tout ça, je faisais beaucoup de projets basés sur les circuits intégrés et les circuits. Étant donné que tous ces projets pouvaient être facilement alimentés par une seule batterie au plomb ou avec différentes variantes de ces batteries, je les achetais en gros. Au fil du temps, j'ai commencé à remplacer les circuits par des microcontrôleurs et des batteries au plomb par de meilleures batteries Li-ion en raison de leur fiabilité et de leur efficacité.

Il y a quelques jours, j'ai regardé mon conteneur de batterie et j'ai trouvé un énorme morceau de batteries, qui traînaient et perdaient des heures supplémentaires. Je ne savais pas quoi en faire à ce moment-là, alors je les ai laissés tels quels. Récemment, ma batterie au plomb 12v que j'ai utilisée très facilement pour vérifier et prototyper les circuits, est morte pour une raison incertaine. Au lieu de dépenser de l'argent et d'acheter une nouvelle batterie, j'ai pensé à utiliser ces vieilles batteries 4v et à en faire une alimentation variable portable.

Au départ, j'avais prévu de mettre les batteries dans un groupe et d'y connecter un module régulateur de tension, mais j'ai ensuite pensé que je pouvais rendre ce projet beaucoup plus beau et beau. Je prévois de mettre ces piles dans un groupe et de les recouvrir d'un boîtier métallique pour qu'elles ressemblent à une pile 9v. Ayant donc les caractéristiques d'une alimentation variable portable enfermée dans un emballage de batterie 9V surdimensionnée. Ne serait-ce pas agréable et raviver tous ces souvenirs, lorsque les piles 9V étaient les plus importantes sur le marché.

Fournitures

• Vieilles batteries (j'utilise des batteries au plomb 4V. Si vous n'avez pas de batteries au plomb, vous pouvez récupérer les batteries Li-ion de vieux ordinateurs portables et appareils électroniques)
• Convertisseur Buck (LM2596)
• Voltmètre
• Potentiomètre 10K (choisissez un potentiomètre de taille moyenne et n'oubliez pas le bouton)
• Interrupteur marche / arrêt
• Prise d'alimentation CC
• Feuille d'aluminium
• panneau MDF
• quelques couleurs (la peinture en aérosol fonctionnerait bien)

Étape 1: Charger les anciennes batteries

Mes batteries sont restées très longtemps dans le placard et à cause de cela, elles ont perdu une partie de leur charge. Généralement les batteries au plomb perdent 4% à 5% de leur charge totale en un an mais ce pourcentage peut différer selon la durée de vie de votre batterie. Donc avant d'aller plus loin, je devais m'assurer que toutes mes batteries étaient chargées à un niveau de tension similaire, c'est-à-dire autour de 4V. Pour la charge, je n'ai utilisé aucun chargeur équilibré ni aucune charge spécialisée. Ci-dessous, j'ai mentionné deux méthodes de charge. Les deux sont tout aussi efficaces et faciles à utiliser.

MÉTHODE 1:

Personnellement, j'avais l'habitude de charger mes batteries. J'ai simplement branché la batterie à une alimentation variable et augmenté sa tension à environ 4,2V. Étant donné que beaucoup de mes batteries étaient à des niveaux de tension similaires, je les ai rassemblées en groupe (les ont connectées en parallèle) et les ai chargées à partir d'une seule alimentation. Vous ne devez pas pratiquer cette méthode si l'écart de tension entre les batteries est élevé, car cela peut provoquer une charge déséquilibrée ou une augmentation soudaine du courant et peut entraver ou endommager leur chimie interne.

MÉTHODE 2:

Si vous n'avez pas d'alimentation variable, vous pouvez simplement charger les batteries en les branchant à un chargeur de téléphone portable. Aujourd'hui, presque tous les chargeurs de smartphones délivrent un courant constant de 5V (la charge rapide est négligée). Si nous connectons une diode silicone en série avec le chargeur, nous obtenons 4,3 volts en sortie. En effet, la diode au silicium a un potentiel de barrière de 0,7 V et son utilisation en série entraînera une chute de tension. Comme la charge des batteries au plomb avec 4,3 V va de pair, vous pouvez très facilement les charger avec cette méthode. Assurez-vous simplement que la diode est polarisée en direct, sinon aucun courant ne la traversera. Pour polariser en direct la diode, connectez sa cathode au positif du chargeur et l'anode au positif de la batterie. Connectez le négatif du chargeur au négatif de la batterie.

Étape 2: fabrication d'un bloc-batterie

Lorsque toutes les batteries ont été chargées, j'ai commencé à les regrouper. Lors de l'intégration des batteries, je devais garder trois aspects à l'esprit, qui étaient:

1. Dimension de la batterie. Lorsque tout serait terminé, l'ensemble devrait ressembler à une batterie 9V (le rapport volumétrique d'une batterie 9V et de notre batterie devrait être similaire). Étant donné que la plupart de l'espace est acquis par les batteries, elles doivent être positionnées correctement.
2. Les bornes des batteries doivent être correctement alignées afin que les fils de connexion ne soient pas un problème et qu'il ne devrait y avoir aucune tension dans les fils une fois le câblage terminé.
3. Il devrait avoir un espace ou un vide pour l'électronique, de sorte que la structure fournisse également un support et une protection en dehors de l'hébergement.

J'utilisais neuf de ces batteries 4V et j'ai décidé de les casser par groupe de deux. Le premier groupe aura six batteries et le second en aura trois. Le plus petit groupe de trois batteries reposera sur le plus grand groupe. Le plus grand pack aura la forme d'un rectangle et servira de base au système et le plus petit pack sera en forme de « L » et reposera dessus. Le vide ou l'espace de la 4ème batterie accueillera l'électronique et les protégera.

Pour coller les piles ensemble, j'ai utilisé du ruban adhésif double face épais. Il a une forte adhérence et offre également un amorti contre les affrontements. Pour le moment, je ne ferai que les deux batteries. Je les relierai une fois la partie électronique terminée, car il est plus facile de travailler lorsqu'ils sont séparés.

Étape 3: Connecter les bornes de la batterie ensemble

Les bornes de la batterie au plomb sont également en plomb. Lorsqu'ils sont exposés à l'air pendant une longue période, le plomb métallique s'oxyde et forme un revêtement protecteur autour de lui. Ce revêtement empêche une oxydation supplémentaire et ne permet pas à la soudure de coller sur le plomb. Donc, avant de connecter des fils aux bornes, nous devons nous débarrasser de ce revêtement. Une bonne façon de le faire est de poncer. Vous pouvez utiliser un papier de verre à grain fin ou une lime. Ne poncez pas toute la surface, faites-en juste assez pour pouvoir y connecter des fils. Avec deux trois coups de lime sur les bornes, j'ai pu les souder facilement.

Comme vous le savez, j'ai 9 batteries au total. En passant par diverses combinaisons, j'ai découvert que mettre trois batteries en parallèle et former un groupe, puis connecter ces trois groupes en série me convient le mieux. Cette combinaison produit 12V à 4,5Ah, ce qui est suffisant pour mon travail quotidien.

Donc, comme mentionné ci-dessus, j'ai fait la même chose. La connexion de 3 batteries en parallèle m'a donné trois batteries de sortie 4V 4,5Ah, puis en connectant ces trois batteries en série, j'ai gagné une sortie nette de 12V à 4,5Ah.

Étape 4: Ajout d'un régulateur de tension et d'un interrupteur d'alimentation

À partir de maintenant, notre batterie peut être utilisée telle quelle et elle produira un courant constant de 12 V, mais je veux qu'elle soit plus flexible et qu'elle s'adapte également à différents niveaux de tension. Pour y parvenir, j'ai ajouté un convertisseur buck variable à la batterie. Ce faisant, je peux maintenant obtenir des tensions comme 5V et 3,3V qui sont très courantes dans l'électronique numérique et les microcontrôleurs. Si vous travaillez avec des tensions supérieures à 12 V, vous pouvez brancher un convertisseur boost au lieu d'un convertisseur buck et obtenir les résultats souhaités. Le processus est presque le même, assurez-vous simplement que votre voltmètre est conçu pour ce roi des hautes tensions.

J'utilise le convertisseur buck LM2596 car ils sont assez bon marché et peuvent également avoir une tension stable avec une bonne efficacité. Selon la fiche technique du circuit intégré, il peut produire 5 ampères de courant et peut descendre jusqu'à 1 V lorsqu'il est alimenté à partir d'une alimentation 12 V. À ce convertisseur buck, j'ai également ajouté un interrupteur ON/OFF à usage général car il n'a pas d'interrupteur intégré ni de mode d'économie d'énergie. Si vous remarquez, le potentiomètre (généralement de couleur bleue) sur le convertisseur buck est très petit et doit être ajusté à l'aide d'un tournevis. Pour surmonter cette restriction, j'ai dessoudé le potentiomètre d'origine et soudé un nouveau potentiomètre de taille moyenne 10K. Maintenant, nous pouvons facilement changer les niveaux de tension. Voici les étapes de câblage:

• Connectez l'entrée négative du convertisseur buck directement à la batterie
• Connectez l'entrée positive du convertisseur abaisseur à la broche 1 d'un commutateur
• Connectez la broche 2 de l'interrupteur au +12V de la batterie
• Soudez une paire de fils à la borne de sortie du convertisseur abaisseur et laissez l'autre extrémité telle quelle. Nous les connecterons plus tard

ASTUCE: Pour dessouder le potentiomètre, vous pouvez utiliser une mèche à dessouder mais si vous n'en possédez pas, vous pouvez la retirer par une méthode de soudure excessive. Faites fondre du fil à souder sur les bornes jusqu'à ce que la soudure forme des pistes fondues. Une fois que la piste de soudure en fusion est suffisamment chaude, tirez doucement le potentiomètre par le bas. Il devrait sortir tout de suite. Donnez un petit coup au module et tout le surplus de soudure tombera.

Étape 5: Installation du voltmètre

Notre alimentation variable est installée et fonctionne parfaitement. Maintenant, pour voir combien de tension il produit, nous aurons besoin d'un voltmètre. Pour cela, nous pouvons utiliser notre multimètre convivial de confiance, mais pour une telle tâche, un multimètre serait exagéré. De plus, la plupart d'entre nous n'avons qu'un seul multimètre et s'il est engagé dans notre alimentation, nous ne pouvons pas l'utiliser à d'autres fins. Donc, l'installation d'un voltmètre qui peut toujours nous donner une lecture de sortie en direct semble un bon choix.

Personnellement, j'aime ce petit voltmètre numérique que j'utilise actuellement. Il fonctionne sur 12V et peut fonctionner à des niveaux de tension allant de 0V à 99V. Il a une forme très compacte et donne des lectures assez précises. Pour connecter votre voltmètre, procédez comme suit:

• Connectez la puissance positive du voltmètre à l'entrée du convertisseur buck
• Connectez la puissance négative du voltmètre à l'entrée négative du convertisseur abaisseur
• Connectez le signal du voltmètre à la sortie positive du convertisseur abaisseur
• (Facultatif) Si votre voltmètre a une broche ou un fil de signal négatif, connectez-le à la sortie négative du convertisseur buck

Étape 6: Comment charger la batterie ?

Une fois que le projet est fait et que nous l'utilisons pendant un certain temps, nous aurons besoin d'une source pour recharger les batteries épuisées. Sortir l'ensemble de l'assemblage et recharger chaque cellule individuellement est vraiment mouvementé. Nous avons besoin d'un chargeur qui puisse recharger les batteries tout en gardant l'ensemble intact. Étant donné que nos batteries au plomb sont flexibles en termes de recharge, j'utiliserai un chargeur spécialisé 12V pour la charge.

J'avais l'habitude d'utiliser ce chargeur pour charger mon ancienne batterie au plomb 12V. Il délivre environ 14,4 V et peut très facilement charger notre batterie. Il détecte automatiquement le niveau de charge et coupe l'alimentation lorsque la batterie est complètement chargée. Charger les batteries avec un chargeur spécialisé nous donnera une durée de vie et une efficacité maximales. Mais si vous n'avez pas de chargeur spécialisé, vous pouvez les brancher directement sur une alimentation à tension constante de 14,4 V et les charger.

Pour accéder aux bornes de la batterie de l'extérieur, j'ai simplement connecté une prise d'alimentation CC à la batterie.

• Connectez le positif de la borne de la prise d'alimentation au +12V de la batterie
• Masse de la prise d'alimentation à la borne négative de la batterie

Étape 7: emballer les piles ensemble

La partie électronique de ce projet est maintenant terminée. Comme je vous l'ai dit plus tôt, je placerai le plus petit groupe de batteries (de 3 batteries) au-dessus du plus grand groupe de batteries (de 6 batteries). Placer directement les batteries les unes sur les autres peut endommager les bornes et donc l'ensemble du système. Par conséquent, nous avons besoin d'une sorte de coussin entre les deux. Pour cela, j'utilise du coton médicamenteux à usage général. Ces cotons sont de nature douce et offrent un excellent amorti. Vous pouvez également placer une fine spongieuse à la place du coton, mais je n'en ai pas qui traînent, j'ai donc dû me débrouiller avec du coton uniquement. Utilisez des ciseaux pour couper le coton en forme de batterie et ne l'utilisez pas en excès. Le coton supplémentaire ne coulera que des côtés et gagnera de l'espace, augmentant ainsi inutilement la taille. Pour tenir tout cet assemblage ensemble, j'ai utilisé du ruban adhésif. Vous pouvez utiliser n'importe quel ruban à usage général tant qu'il a un bon pouvoir adhésif et une bonne résistance à la traction. Essayez d'y mettre une grosse quantité de ruban adhésif. Mettez également du ruban adhésif sur le coton car il peut essayer de couler et de fuir sur les côtés.

Étape 8: fabrication de l'enveloppe extérieure

Pour l'enveloppe extérieure, j'avais initialement prévu d'utiliser des panneaux MDF ou du contreplaqué. Ensuite, je suis passé aux feuilles d'acrylique car il était beaucoup plus facile de travailler avec de l'acrylique. Plus tard, j'ai rejeté toutes ces options et j'ai opté pour des feuilles d'aluminium minces. Ils étaient bon marché et ressemblaient beaucoup mieux au corps d'une pile 9V que les autres.

J'ai acheté cette feuille dans une quincaillerie locale il y a quelque temps. Bien qu'il ne soit pas complètement rigide et ne puisse pas fournir une grande résistance structurelle, il fonctionnera certainement dans notre cas car les batteries elles-mêmes ont une résistance structurelle suffisante pour maintenir l'ensemble de la structure ensemble.

J'ai commencé par faire une conception CAO du boîtier et l'ai dessiné sur la tôle à l'aide d'une règle et d'un marqueur. Vous pouvez le faire plus facilement en imprimant un dessin au pochoir. À l'aide d'une cisaille à métal, j'ai retiré la pièce requise de la tôle. J'ai localisé les points où la feuille devait être pliée et j'ai retiré les petits triangles équilatéraux des extremis de ces points. Ces vides triangulaires nous aideront à plier le métal facilement.

Pour plier la feuille, je l'ai glissée sous un grand panneau MDF et en appliquant une pression sur le bord de pliage à l'aide de ma main. Vous pouvez également utiliser un morceau de bois ou un marteau pour appliquer une pression. Pour joindre les deux extrémités, j'ai utilisé un joint à double couture. Si vous ne savez pas ce qu'est un joint de couture et comment en faire un, je vous recommande d'aller sur youtube et de regarder quelques vidéos. C'est assez facile à faire et c'est un processus d'assemblage très courant. Les trois segments de 10 mm à l'extrémité du pochoir sont utilisés pour réaliser ce joint. Une fois le joint fait, je l'ai fixé avec de la superglue. Le brasage peut également être fait pour sécuriser le joint mais je n'avais pas de soudure en aluminium donc j'ai dû le faire avec de la superglue.

Étape 9: fabrication des bornes et de la base du boîtier

Pour les côtés, la tôle d'aluminium a bien fonctionné mais pour la base, ils n'ont pas pu supporter le poids des batteries. J'avais besoin de quelque chose de solide et de dur pour la base, j'ai donc utilisé un panneau MDF de 4 mm d'épaisseur. Il était assez dur pour supporter toutes les batteries et ne fléchissait même pas. J'ai retiré deux morceaux du panneau MDF, un pour le haut et un pour le bas. La dimension des pièces était la même que celle du boîtier extérieur, qui est de 102 mm X 50 mm.

Sur la carte MDF supérieure, j'ai percé des trous pour les fils de sortie du convertisseur buck, du potentiomètre et du commutateur. J'ai utilisé une combinaison de perceuse et de Dremel pour faire des trous parfaits. Pour le voltmètre et la prise d'alimentation CC, j'ai fait des trous dans le boîtier en aluminium. Pour l'interrupteur, je l'ai placé à l'intérieur de la borne d'alimentation positive car il s'y adapte parfaitement.

Pour faire les bornes de la grosse batterie, j'ai utilisé la même feuille d'aluminium que j'ai utilisé pour le boîtier extérieur. L'aluminium étant un métal conducteur peut transmettre l'électricité, nous pouvons donc utiliser nos bornes de vitrine comme bornes de sortie réelles et canaliser l'énergie à travers elles.

• Pour faire la borne positive, j'ai simplement enroulé une fine bande en cercle, puis en utilisant de la superglue, j'ai connecté les deux extrémités. J'ai également enroulé les bords de la face supérieure des bornes afin qu'elles soient émoussées et ne coupent pas notre peau.
• Pour la borne négative, j'ai fait deux cercles concentriques sur une feuille d'aluminium avec un rayon extérieur double de celui du cercle intérieur. Ensuite, j'ai fait trois diamètres, chacun étant à un angle de 120 degrés l'un de l'autre. A partir des points où dimeter coupe le cercle intérieur, j'ai projeté des lignes droites sur le cercle extérieur. Faire cela m'a donné une structure en forme d'étoile. J'ai retiré cette structure en étoile de la feuille principale et j'ai plié ses bras perpendiculairement à la base. C'est comme ça que j'ai fait la borne négative.

Étape 10: Peindre

À présent, la batterie a commencé à prendre forme mais elle avait l'air un peu terne et inachevée. J'ai décidé de lui passer quelques couches de couleur, pour faire ressortir l'image et la ressemblance. J'avais une vieille pile 9V qui traînait que j'utilisais comme référence. À l'aide d'un marqueur, j'ai dessiné les cloisons nécessaires sur le boîtier et peint la carrosserie avec des peintures en aérosol. Étant donné que la batterie miniature que j'ai est la plus couramment utilisée dans mon pays, j'ai utilisé exactement la même combinaison de couleurs rouge, blanc et bleu pour ma conception. Pour les pièces en MDF du haut et du bas, j'ai utilisé uniquement de la peinture noire. Une fois la couleur séchée, j'ai dessiné quelques détails et du texte pour la rendre plus réaliste.

Étape 11: Résumer le projet

Tout est fait maintenant, il ne nous reste plus qu'à assembler. J'ai commencé par mettre le couvercle extérieur au-dessus de l'électronique. Puis collé à chaud le voltmètre et la prise d'alimentation CC au boîtier en aluminium. J'ai d'abord déconnecté l'interrupteur de l'électronique, je l'ai collé à chaud sur la carte MDF et je l'ai reconnecté au convertisseur buck.

Vous vous souvenez de ces fils de sortie que nous avons laissés non connectés, prenez-les et connectez-vous aux bornes que nous avons faites quelques minutes en arrière. Mettez de la colle chaude sur les bornes et collez-les sur le panneau MDF. Assemblez le tout et fermez les couvercles métalliques de l'enveloppe extérieure.

Hé, le projet est terminé maintenant. Merci d'être resté si longtemps et d'avoir consacré de votre temps à ce projet. J'espère que tu l'as aimé. S'il vous plaît aimez et abonnez-vous à ma chaîne YouTub et abonnez-vous également à moi sur instructables pour ne manquer aucun projet réalisé par moi.