СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

   Главная - DIY (Радиолюбителям) - Бескорпусная аккумуляторная крона своими руками

Бескорпусная аккумуляторная "Крона" своими руками

Предисловие

Начать статью надо сразу с пояснения, почему аккумуляторная батарейка "Крона" будет бескорпусной. На это есть две причины.

Первая состоит в том, что применённую конструкцию с двумя параллельными аккумуляторами и платой электроники оказалось физически невозможно разместить в корпусе "Кроны". Для этого не хватало тех самых нескольких десятых долей миллиметра, которые составляет толщина стенок корпуса "Кроны".

А вторая причина состоит в том, что для стационарного расположения "Кроны" в каком-либо устройстве корпус и не нужен! Чаще всего сейчас "Кроны" используются в мультиметрах, где они лежат в своём отсеке, и отсутствие корпуса никак не помешает их функционированию. Их можно будет даже подзаряжать, просто открыв крышечку батарейного отсека.

(Кликнуть для увеличения, изображение откроется в новом окне)

На фото - настоящая батарейка "Крона" и основные компоненты для создания самодельной "Кроны" - плата электроники и литиевый аккумулятор.
 

Компоненты и принцип работы заряжаемой аккумуляторной "Кроны"

Все схемно-технические "навороты" создаваемого устройства происходят из несовпадения внутренних и внешних напряжений устройства: номинальное напряжение литий-ионного аккумулятора 3.7 В, на выходе нам требуется 9 В, а заряжаться это устройство должно от источника с напряжением 5 В. Кроме того, в схеме потребуется защита от перезаряда и переразряда аккумулятора: литиевые аккумуляторы очень не любят ни одно, ни другое (быстро выходят из строя от этого).

Таким образом, для формирования 9 В из 3.7 В в схеме потребуется повышающий DC-DC преобразователь. Для заряда аккумулятора, соответственно, потребуется плата контроллера заряда; а для его защиты от переразряда - плата защиты.

Ну, и, конечно, потребуется сам аккумулятор. В данном случае, исходя из принципа "не пропадать же добру", использовались два бесплатных аккумулятора, извлечённых из отработанных одноразовых вейпов плоской конструкции. Типоразмер аккумуляторов - 651642 (т.е. толщина 6.5 мм, ширина 16 мм, длина - 42 мм), ёмкость каждого - 420 мА*ч .

Вопрос с основной электронной схемой удалось решить очень просто: на бесконечных просторах Алиэкспресс нашлась плата, на которой одновременно расположен повышающий DC-DC преобразователь с контроллером заряда аккумулятора:

В качестве контроллера заряда аккумулятора используется популярный чип 4056, а в качестве повышающего DC-DC преобразователя - не менее популярный MT3608 (в данном случае применён его 100%-ный клон B628) с необходимой обвязкой.

Напряжение выхода преобразователя регулируется миниатюрным подстроечником, расположенным под надписью "OUT-".

Для подачи питания используется разъём micro-USB.

Состояние зарядки платы индицируется двумя светодиодами. Красный показывает, что идёт зарядка; зелёный - что она завершена.

Потребление платы на холостом ходу зависит от напряжения на выходе и составляет 182 мкА при напряжении выхода 5 В и 315 мкА - при 8.1 В. Почему именно 8.1 В, а не 9 В, будет объяснено далее. Токи измерялись при напряжении на входе 3.7 В.

Купить плату можно на Алиэкспресс, например, у этого продавца (и у многих других). Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Недостаток повышающего преобразователя в данном конкретном применении состоит в том, что чип MT3608 сохраняет свою работоспособность до очень низкого напряжения на входе: до 2 В и даже чуть ниже. Из этого проистекает, что при питании от аккумулятора он его "посадит" до состояния глубокого разряда, прежде чем отключится.

Казалось бы, сокращенный срок службы аккумуляторов проблемой не будет: они же - дармовые (в данном случае)! Но дело в том, что хотя аккумуляторы - дармовые, наш труд по их замене - не дармовой, его надо ценить, уважать и беречь!

Таким образом, потребуется ещё и плата защиты аккумулятора. В данном случае она - тоже дармовая (снята с отслужившего свой срок аккумулятора со встроенной защитой):

Собственное потребление платы составляет всего лишь 3 мкА.

Те контакты платы защиты, которые раньше шли к аккумулятору, теперь тоже надо подсоединить к аккумулятору. А те, которые шли к схеме, теперь надо подсоединить к контактам "BAT+" и "BAT-" на главной плате. Следим за полярностью!

Поскольку литий-ионные аккумуляторы живут долго, то, конечно, не в каждом доме найдётся старый аккумулятор, с которого можно содрать плату защиты. Но её можно купить тоже на Алиэкспресс, и очень недорого. Пример такой платы - в этом обзоре. В принципе, для данной конструкции желательно применить плату защиты с как можно более малыми габаритами.

Ещё один компонент - разъём типа "Крона" для соединения нашего изделия с питаемым устройством. Для этого используем панель с разъемом, снятую с отработанной "Кроны". Теоретически, разъём типа "Крона" можно купить на том же Али, и даже уже с припаянными проводниками.

Но проблема в том, что они там стоят очень дёшево, и по этой причине поштучно не продаются. Продаются они там пучками минимум по 10 штук, а это получается уже не совсем дёшево.

Панель с разъёмом "Крона" снимаем со старой батарейки и припаиваем к ней гибкие проводники. Затем делаем небольшие отверстия в панели и продеваем сквозь них проводники (во избежание облома проводников в месте пайки). После этого контакты на внутренней стороне панели промазываем силиконовым клеем, или герметиком, или иным "объёмным" клеем, чтобы они впоследствии не коротили с основной платой электроники и контактами аккумуляторов.

Процесс доведения до нужной кондиции разъёма "Кроны" представлен на следующих фото:

Теперь все готовые компоненты, кроме панели с разъёмом, соединяем между собой. Панель с разъёмом оставляем висеть на гибком проводе, ни к чему её не прикрепляя (это даст потом нам больше свободы при соединении нашего изделия с тем устройством, в котором оно будет установлено).

Аккумуляторы соединяем параллельно (перед этим выравниваем напряжения на на них), затем скрепляем оба аккумулятора и главную плату "бутербородом". Для этого промазываем аккумуляторы силиконовым клеем по углам (полностью всю поверхность мазать не надо), соединяем с платой; и с умеренной силой этот "бутерброд" сжимаем, чтобы всё соединилось почти без зазоров (габариты в данном случае критичны).

После застывания клея (или герметика) производим соединение пайкой компонентов в готовое изделие. Пайку производим жестким одножильным проводом (из витой пары, к примеру).

Получаем основной  блок аккумуляторной кроны (аккумуляторы, главная плата, плата защиты) в таком виде :

Вид с противоположной стороны:

Теперь посмотрим на всю бескорпусную перезаряжаемую "Крону" в целом (включая "хвост" с разъёмом):

И тоже вид с противоположной стороны:

Габариты получившейся самодельной "Кроны" без учёта выступающей части разъёма оказались 45.6*23.3*17 мм, в то время как габариты настоящей "Кроны" - 45*26*17 мм (тоже без выступающей части разъёма). В результате габариты по длине оказались даже чуть больше, чем у настоящей "Кроны". Это будет немного мешать установке самодельной "Кроны" в мультиметры; но, тем не менее, миссия - выполнима, что и увидим на фотографиях далее.

Теперь осталось вращением построечного резистора установить на выходе требуемое напряжение, и вуаля - аккумуляторная "Крона" готова к употреблению!

Но при установке напряжения выхода применяем "военную хитрость": устанавливаем не номинальные 9 V, а на 10% ниже - 8.1 V.

Зачем и почему?!

Во-первых, при снижении напряжения на 10% успешно работают все устройства, в которых применяется "Крона".

А во-вторых, и это - главное, снижение напряжения на выходе снижает ток потребления на холостом ходу; иными словами - ток разряда аккумулятора. Это - важно!

Теперь посмотрим, можно ли эту аккумуляторную батарею "Крона" затолкать в типовые мультиметры. Начнём с вечномолодого (уже четверть века) мультиметра DT-830B:

Здесь наша "Крона" на аккумуляторах из использованных вейпов уютно расположилась в батарейном отсеке. Затолкать её туда удалось без излишних усилий, повреждений нет. Излишки кабеля к панели с разъёмом обёрнуты вокруг аккумуляторов.

"Крона"  в отсеке расположена разъёмом микро-USB в сторону ближайшего края: так её удобнее будет подзаряжать, не вынимая из батарейного отсека.

Между аккумуляторной "Кроной" и предохранителем на плате мультиметра уложена прокладка из пористого листа пластика (во избежание замыканий).

Теперь попробуем затолкать эту "Крону" в мультиметр Aneng AN8205C. Главное отличие от предыдущего мультиметра в том, что "Крона" в батарейном отсеке должна лежать на ребре:

Здесь бескорпусная аккумуляторная "Крона" установлена разъёмом микро-USB для зарядки вверх. Опробование показало, что при таком положении разъёма тоже можно подключить кабель для зарядки, не извлекая "Крону" из батарейного отсека.
 

 Тест аккумуляторной "Кроны"

Начнём тест с проверки защиты от короткого замыкания, ибо в ходе сборки изделия этот тест по неаккуратности несколько раз был осуществлён. :)

Оказалось, что защита успешно работает; но не происходит самовосстановления напряжения на выходе после снятия короткого замыкания. Оно "застревает" на уровне 1.34 В. Для восстановления надо на несколько секунд включить устройство на подзарядку.

Расчетное время полного саморазряда аккумуляторов составляет 840 мАч / 315 мкА = 2667 часов (111 суток); где 840 мАч - суммарная ёмкость двух параллельных аккумуляторов.

Чтобы устройство с такой конфигурацией  аккумуляторной "Кроны" было в постоянной боевой готовности, желательно "Крону" раз в 1-2 месяца подзаряжать.
 

Другие варианты создания аккумуляторной батарейки "Крона"

Первый вопрос: можно ли таким путём сделать корпусную аккумуляторную "Крону"?

Да, можно. Плата электроники подходит по размерам для размещения в корпусе из-под отработанной "Кроны"; но придётся ограничиться только одним аккумулятором (с двумя аккумуляторами этот "бутерброд" не пройдёт по высоте). Также надо будет предусмотреть изоляцию платы электроники от металлического корпуса "Кроны".

И, разумеется, необходимо будет пропилить в корпусе отверстие для подключения зарядного кабеля к разъёму микро-USB.

В некоторых плоских вейпах используются аккумуляторы типоразмера 801640 (высота 8 мм, ширина 16 мм, длина 40 мм). У таких аккумуляторов немного выше ёмкость (500 мАч), и они лучше подойдут для применения в корпусной "Кроне".

Видимо, для сборки "Кроны" можно использовать и цилиндрические аккумуляторы с диаметром до 13 мм и длиной до 40 мм, но может оказаться более сложным процесс механического скрепления частей изделия между собой.

И, в конце концов, никто не заставляет использовать аккумулятор именно от вейпа. Можно на Али купить и более подходящий по ёмкости и габаритам аккумулятор, и, тем самым, получить "Крону" в более оптимальной конфигурации.
 

Окончательный диагноз

Итак, в результате применения умеренно-умелых рук и минимального применения покупных деталей получено изделие, вполне пригодное для полезного применения.

Конечно, наши китайские товарищи давно уже серийно выпускают аккумуляторные "Кроны" в красивых корпусах, сразу готовые к применению (обзор готовой аккумуляторной "Кроны").

Но такая "Крона" стоит дороже самодельной, хотя имеет такую же схемно-техническую архитектуру.

И, конечно же, не будем забывать об удовольствии, которое могут получить рукодельные мальчики от сборки полезной вещицы собственными руками! Под мальчиками имеются в виду лица мужского пола, не достигшие пенсионного возраста. :)

Купить применённую плату с контроллером заряда аккумулятора и повышающим преобразователем можно на Aliexpess, цена на дату обзора - чуть менее $1.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

  Ваш Доктор.
 28 января 2024 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них