Batería de gran tamaño de funcionamiento de 9 voltios fabricada con pilas de plomo y ácido viejas: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

¿Le sucedió alguna vez que estaba comiendo algunos bocadillos y de repente se dio cuenta de que los consumió en exceso, mucho más de lo que su cuota de dieta diaria permite o fue a comprar comestibles y debido a un error de cálculo, se quedó en exceso de algún producto? Ambas cosas me han sucedido, varias veces, pero solo esta vez, fue algo diferente que me sobrestimé. Eran baterías, y no esas baterías AA estándar, sino esas voluminosas baterías de plomo-ácido. Déjame decirte cómo.

Antes, en los días, cuando todavía estaba aprendiendo sobre microcontroladores y esas cosas, solía hacer muchos proyectos basados en circuitos y circuitos integrados. Dado que todos esos proyectos podrían funcionar fácilmente con una sola batería de plomo-ácido o con diferentes variaciones de esas baterías, solía comprarlas al por mayor. Con el paso del tiempo, comencé a reemplazar circuitos con microcontroladores y baterías de plomo ácido con mejores baterías de iones de litio debido a su confiabilidad y eficiencia.

Hace unos días, miré el contenedor de mi batería y encontré una gran cantidad de baterías, simplemente tiradas y desperdiciando horas extras. No sabía en ese momento qué hacer con ellos, así que los dejé como están. Recientemente, mi batería de plomo-ácido de 12v, que utilicé muy fácilmente para verificar y hacer prototipos de los circuitos, murió por alguna razón incierta. En lugar de gastar dinero y comprar una batería nueva, pensé en usar estas baterías viejas de 4v y hacer una fuente de alimentación variable portátil con ellas.

Inicialmente, planeé, solo poner las baterías en un grupo y conectarle un módulo regulador de voltaje, pero luego pensé que podía hacer este proyecto mucho más mejor y atractivo. Estoy planeando poner estas baterías en un grupo y cubrirlas con una carcasa metálica para que se parezcan a una batería de 9v. Por lo tanto, tiene las características de una fuente de alimentación variable portátil incluida en un paquete de batería de gran tamaño de 9V. ¿No sería bueno y traer todos esos recuerdos, cuando las baterías de 9V solían ser las más prominentes en el mercado?

Suministros

• Baterías viejas (estoy usando baterías de plomo-ácido de 4V. Si no tiene baterías de plomo-ácido, puede recuperar las baterías de iones de litio de computadoras portátiles y dispositivos electrónicos viejos)
• Convertidor Buck (LM2596)
• Voltímetro
• Potenciómetro de 10K (elija un potenciómetro de tamaño mediano y no olvide la perilla)
• Interruptor encendido / apagado
• Toma de corriente CC
• Hoja de aluminio
• Tablero de MDF
• algunos colores (la pintura en aerosol funcionaría bien)

Paso 1: carga de las baterías viejas

Mis baterías se mantuvieron en el armario durante mucho tiempo y debido a esto, habían perdido parte de su carga. Generalmente, las baterías de plomo-ácido pierden del 4% al 5% de su carga total en un año, pero este porcentaje puede diferir según la vida útil de la batería. Entonces, antes de continuar, tuve que asegurarme de que todas mis baterías estuvieran cargadas a un nivel de voltaje similar, es decir, alrededor de 4V. Para la carga, no utilicé ningún cargador balanceado ni ningún cargo especializado. A continuación, mencioné dos métodos de carga. Ambos son igualmente eficientes y fáciles de usar.

MÉTODO 1:

Yo personalmente utilicé un método para cargar mis baterías. Simplemente conecté la batería a una fuente de alimentación variable y subí su voltaje a alrededor de 4.2V. Como muchas de mis baterías tenían niveles de voltaje similares, las apreté en un grupo (las conecté en paralelo) y las cargué con una sola fuente de alimentación. No debe practicar este método si la brecha de voltaje entre las baterías es alta, ya que puede causar una carga desequilibrada o un aumento repentino de la corriente y puede obstaculizar o dañar su química interna.

MÉTODO 2:

Si no tiene un suministro variable, simplemente puede cargar las baterías conectándolas a un cargador de teléfono móvil. Hoy en día, casi todos los cargadores de teléfonos inteligentes emiten una corriente constante de 5 V (se descuida la carga rápida). Si conectamos un diodo de silicona en serie con el cargador, obtenemos 4,3 voltios en la salida. Esto se debe a que el diodo de silicio tiene un potencial de barrera de 0,7 V y su uso en serie provocará una caída de voltaje. Como la carga de baterías de plomo-ácido con 4,3 V va de la mano, puede cargarlas muy fácilmente con este método. Solo asegúrese de que el diodo tenga polarización directa; de lo contrario, no fluirá corriente a través de él. Para desviar el diodo, conecte su cátodo al positivo del cargador y el ánodo al positivo de la batería. Conecte el negativo del cargador al negativo de la batería.

Paso 2: hacer un paquete de baterías

Cuando todas las baterías estuvieron cargadas, comencé a agruparlas. Al integrar las baterías, tuve que tener en cuenta tres aspectos, que eran:

1. Dimensión del paquete de baterías. Cuando todo esté listo, todo el paquete debe parecerse a una batería de 9V (la relación volumétrica de una batería de 9V y nuestro paquete de baterías debe ser similar). Dado que la mayor parte del espacio lo ocupan las baterías, es necesario colocarlas correctamente.
2. Los terminales de las baterías deben estar alineados correctamente para que conectar el cable a ellos no sea una molestia y no debe haber tensión en los cables una vez que se realiza el cableado.
3. Debe tener un espacio o vacío para la electrónica, de manera que la estructura también brinde soporte y protección además del alojamiento.

Estaba usando nueve de estas baterías de 4V y decidí dividirlas en grupos de dos. El primer grupo tendrá seis baterías y el segundo tendrá tres. El grupo más pequeño de tres baterías descansará sobre el grupo más grande. El paquete más grande tendrá la forma de un rectángulo y actuará como la base del sistema y el paquete más pequeño tendrá forma de 'L' y descansará sobre él. El vacío o espacio de la cuarta batería acomodará los componentes electrónicos y los protegerá.

Para pegar las pilas, utilicé cinta adhesiva gruesa de doble cara. Tiene un agarre fuerte y también proporciona amortiguación contra choques. En este momento, solo haré los dos paquetes de baterías. Los uniré una vez que la parte electrónica esté lista, ya que es más fácil trabajar cuando están separados.

Paso 3: Conexión de los terminales de la batería juntos

Los terminales de la batería de plomo ácido también están hechos de plomo. Cuando se exponen al aire durante mucho tiempo, el metal de plomo se oxida y forma una capa protectora a su alrededor. Este recubrimiento evita una mayor oxidación y no permite que la soldadura se adhiera al plomo. Entonces, antes de conectar cualquier cable a los terminales, tenemos que deshacernos de este recubrimiento. Una buena forma de hacerlo es lijando. Puede utilizar un papel de lija de grano fino o una lima. No lijes toda la superficie, solo haz lo suficiente para poder conectarles cables. Con dos tres trazos de lima en la parte superior de los terminales, pude soldarlos fácilmente.

Como sabes, tengo 9 baterías en total. Al pasar por varias combinaciones, descubrí que poner tres baterías en paralelo y formar un grupo, luego conectar esos tres grupos en serie funciona mejor para mí. Esta combinación emite 12V a 4.5Ah, que es suficiente para mi trabajo diario.

Entonces, como se mencionó anteriormente, hice lo mismo. Conectar 3 baterías en paralelo me dio tres paquetes de baterías de 4V 4.5Ah de salida y luego, al conectar esos tres paquetes de baterías en serie, obtuve una salida neta de 12V a 4.5Ah.

Paso 4: agregar un regulador de voltaje y un interruptor de encendido

A partir de ahora, nuestro paquete de baterías se puede usar tal como está y generará una corriente constante de 12 V, pero quiero que sea más flexible y también se adapte a diferentes niveles de voltaje. Para lograr esto, agregué un convertidor de dólar variable al paquete de baterías. Al hacerlo, ahora puedo obtener voltajes como 5V y 3.3V que son muy comunes en la electrónica digital y los microcontroladores. Si trabaja con voltajes superiores a 12V, puede conectar un convertidor elevador en lugar de un convertidor reductor y obtener los resultados deseados. El proceso es casi el mismo, solo asegúrese de que su voltímetro esté calificado para ese rey de los altos voltajes.

Estoy usando el convertidor buck LM2596 porque son bastante baratos y también pueden tener un voltaje estable con buena eficiencia. De acuerdo con la hoja de datos del IC, puede generar 5 amperios de corriente y puede bajar hasta 1 V cuando se alimenta con una fuente de 12 V. A este convertidor buck, también agregué un interruptor de ENCENDIDO / APAGADO de uso general ya que no tiene ningún interruptor incorporado o modo de ahorro de energía. Si lo nota, el potenciómetro (generalmente de color azul) en el convertidor reductor es muy pequeño y debe ajustarse con un destornillador. Para superar esta restricción, desolé el potenciómetro original y soldé un nuevo potenciómetro de tamaño mediano de 10K. Ahora podemos cambiar fácilmente los niveles de voltaje. A continuación se muestran los pasos de cableado:

• Conecte la entrada negativa del convertidor buck directamente al paquete de baterías
• Conecte la entrada positiva del convertidor reductor al pin 1 de un interruptor
• Conecte el pin 2 del interruptor a + 12V del paquete de baterías
• Suelde un par de cables al terminal de salida del convertidor reductor y deje el otro extremo como está. Los conectaremos más tarde

SUGERENCIA: Para desoldar el potenciómetro, puede usar una mecha desoldadora, pero si no tiene una, puede quitarla mediante un método de soldadura excesiva. Derrita un poco de alambre de soldadura en los terminales hasta que la soldadura forme pistas fundidas. Una vez que la pista de soldadura fundida esté lo suficientemente caliente, tire suavemente del potenciómetro desde la parte inferior. Debería salir bien. Da un pequeño toque al módulo y todo el exceso de soldadura se caerá.

Paso 5: Instalación del voltímetro

Nuestra fuente de alimentación variable está instalada y funciona perfectamente. Ahora, para ver cuánto voltaje emite, necesitaremos un voltímetro. Para eso, podemos usar nuestro multímetro amigable de confianza, pero para tal tarea, un multímetro sería una exageración. Además, la mayoría de nosotros solo tenemos un multímetro y si está conectado a nuestra fuente de alimentación, no podemos usarlo para otros fines. Por lo tanto, la instalación de un voltímetro que siempre nos pueda dar una lectura de salida en vivo parece una buena opción.

Personalmente, me gusta este pequeño voltímetro digital que estoy usando actualmente. Funciona con 12V y puede operar en niveles de voltaje que van desde 0V hasta 99V. Tiene una forma muy compacta y da lecturas bastante precisas. Para conectar su voltímetro, siga estos pasos:

• Conecte la potencia positiva del voltímetro a la entrada del convertidor reductor
• Conecte la potencia negativa del voltímetro a la entrada negativa del convertidor buck
• Conecte la señal del voltímetro a la salida positiva del convertidor reductor
• (Opcional) Si su voltímetro tiene un pin o cable de señal negativa, conéctelo a la salida negativa del convertidor buck

Paso 6: ¿Cómo cargar la batería?

Después de que el proyecto esté hecho y lo usemos por un tiempo, necesitaremos alguna fuente para recargar las baterías agotadas. Sacar todo el conjunto y recargar cada celda individualmente es realmente agitado. Necesitamos un cargador que pueda recargar las baterías manteniendo intacto todo el conjunto. Dado que nuestras baterías de plomo-ácido son flexibles en términos de recarga, usaré un cargador especializado de 12V para cargar.

Solía usar este cargador para cargar mi vieja batería de plomo-ácido de 12V. Produce alrededor de 14,4 V y puede cargar muy fácilmente nuestra batería. Detecta automáticamente el nivel de carga y corta la energía cuando la batería está completamente cargada. Cargar las baterías con un cargador especializado nos dará la máxima duración y eficiencia de la batería. Pero si no tiene un cargador especializado, puede conectarlos directamente a un suministro de voltaje constante de 14,4 V y cargarlos.

Para acceder a los terminales de la batería desde el exterior, simplemente conecté un conector de alimentación de CC al paquete de baterías.

• Conecte el positivo del terminal de la toma de corriente a + 12V de la batería
• Toma de tierra de la toma de corriente al terminal negativo de la batería

Paso 7: Empaquetado de las baterías

La parte electrónica de este proyecto está completa ahora. Como le dije anteriormente, colocaré el grupo de baterías más pequeño (de 3 baterías) encima del grupo de baterías más grande (de 6 baterías). La colocación directa de las baterías una encima de la otra puede dañar los terminales y, por lo tanto, todo el sistema. Por lo tanto, necesitamos una especie de colchón entre los dos. Para eso, estoy usando un algodón de medicación de uso general. Estos algodones son de naturaleza suave y proporcionan una excelente amortiguación. También puede colocar un esponjoso fino en lugar de algodón, pero no tengo ninguno por ahí, así que tuve que trabajar solo con algodón. Usa tijeras para cortar el algodón en forma de tu batería y no lo uses en exceso. El algodón adicional solo fluirá por los lados y adquirirá espacio, por lo que aumentará el tamaño innecesariamente. Para unir todo este conjunto, utilicé un poco de cinta adhesiva. Puede utilizar cualquier cinta de uso general siempre que tenga un buen poder adhesivo y resistencia a la tracción. Trate de poner una gran cantidad de cinta allí. También coloque un poco de cinta en algodón, ya que puede intentar fluir y gotear por los lados.

Paso 8: Fabricación de la carcasa exterior

Para la carcasa exterior, inicialmente planeé usar tablero de MDF o madera contrachapada. Luego cambié a láminas acrílicas, ya que era mucho más fácil trabajar con acrílico. Más tarde rechacé todas estas opciones y opté por láminas delgadas de aluminio. Eran baratos y se parecían al cuerpo de una batería de 9V mucho mejor que otros.

Compré esta hoja en una ferretería local hace un tiempo. Aunque no es completamente rígido y no puede proporcionar una gran resistencia estructural, definitivamente funcionará en nuestro caso, ya que las baterías en sí tienen una resistencia estructural lo suficientemente buena como para mantener unida toda la estructura.

Comencé haciendo un diseño CAD de la carcasa y lo dibujé en la hoja de metal con una regla y un marcador. Puede hacer esto más fácilmente imprimiendo un diseño de plantilla. Usando una cizalla de metal, quité la parte requerida de la hoja de metal. Ubiqué los puntos donde se debía doblar la hoja y eliminé pequeños triángulos equiláteros de los extremos de esos puntos. Estos huecos triangulares nos ayudarán a doblar el metal fácilmente.

Para doblar la hoja, la deslicé debajo de una gran tabla de MDF y, mirando, apliqué presión en el borde de doblado con la mano. También puede utilizar un trozo de madera o un martillo para aplicar presión. Para unir los dos extremos, utilicé una junta de doble costura. Si no sabes qué es una junta de costura y cómo hacer una, te recomiendo que vayas a youtube y veas algunos videos. Es bastante fácil de hacer y es un proceso de unión muy común. Los tres segmentos de 10 mm en los extremos de la plantilla se utilizan para hacer esta unión. Una vez hecha la unión, la aseguré con pegamento. También se puede soldar para asegurar la unión, pero no tenía soldadura de aluminio, así que tuve que hacerlo con superglue.

Paso 9: Hacer los terminales y la base del gabinete

Para los lados, la lámina de aluminio funcionó bien, pero para la base, no pudieron sostener el peso de las baterías. Necesitaba algo resistente y duro para la base, así que utilicé un tablero de MDF de 4 mm de grosor. Ya era bastante difícil soportar todas las baterías y ni siquiera se doblaba. Quité dos piezas del tablero de MDF, una para la parte superior y otra para la parte inferior. La dimensión de las piezas era la misma que la de la carcasa exterior, que es de 102 mm X 50 mm.

En la placa de MDF superior, hice agujeros para los cables de salida del convertidor reductor, el potenciómetro y el interruptor. Usé una combinación de taladro y Dremel para hacer agujeros perfectos. Para el voltímetro y el conector de alimentación de CC, hice agujeros en la carcasa de aluminio. Para el interruptor, lo coloqué dentro del terminal de alimentación positivo, ya que encajaba perfectamente allí.

Para hacer los terminales de la batería grande, utilicé la misma lámina de aluminio que usé para la carcasa exterior. El aluminio, que es un metal conductor, puede pasar electricidad, por lo que podemos usar nuestros terminales de exhibición como terminales de salida reales y canalizar la energía a través de ellos.

• Para hacer el terminal positivo, simplemente enrollé una tira delgada en un círculo y luego, usando un poco de pegamento, conecté los dos extremos. También enrollé los bordes de la parte superior de los terminales para que se rompan y no nos corten la piel.
• Para el terminal negativo, hice dos círculos concéntricos en una hoja de aluminio con un radio de ser exterior dos veces mayor que el del círculo interior. Luego hice tres diámetros, cada uno en un ángulo de 120 grados del otro. Desde los puntos donde el dimeter corta el círculo interior, proyecté líneas rectas en el círculo exterior. Hacer esto me dio una estructura de estrella. Quité esa estructura de estrella de la hoja principal y doblé sus brazos perpendiculares a la base. Así es como hice el terminal negativo.

Paso 10: ¡Pintura

A estas alturas, la batería comenzó a tomar forma, pero se veía un poco aburrida e inacabada. Decidí darle algunas capas de color, para resaltar la imagen y el parecido. Tenía una batería vieja de 9V por ahí que usé como referencia. Usando un marcador, dibujé las particiones necesarias en la caja y pinté el cuerpo con pinturas en aerosol. Dado que la batería en miniatura que tengo es la más común que se usa en mi país, utilicé exactamente la misma combinación de colores de rojo, blanco y azul para mi diseño. Para las piezas de MDF superior e inferior, utilicé solo pintura negra. Una vez que se secó el color, dibujé algunos detalles y texto para que pareciera más realista.

Paso 11: Resumen del proyecto

Todo está hecho ahora, solo tenemos que armarlo. Comencé colocando la cubierta exterior encima de la electrónica. Luego pegue en caliente el voltímetro y el conector de alimentación de CC a la carcasa de aluminio. Primero desconecté el interruptor de la electrónica, lo pegué en caliente en la placa de MDF y lo volví a conectar al convertidor Buck.

Te acuerdas de esos cables de salida que dejamos sin conectar, tómalos y conéctalos a los terminales que hicimos hace unos minutos. Ponga un poco de pegamento caliente en los terminales y péguelos al tablero de MDF. Junta todo y cierra las tapas metálicas de la carcasa exterior.

Oye, el proyecto está completo ahora. Gracias por quedarse tanto tiempo y dedicar su tiempo a este proyecto. Espero que les haya gustado. Por favor, suscríbete a mi canal de YouTub y suscríbete a mí en instructables para no perderte ningún proyecto hecho por mí.