UC&NL for DIY with love
 |
|---|
| www.diy.unavlab.com support@unavlab.com |
| EN | RU |
Проект №3: Корпуса для подводных устройств - Батарейный блок
“Если бы мне дали шанс прожить жизнь заново, я стал бы сантехником” (C) Альберт Эйнштейн
Содержание
0. Дисклеймер
Мы не несем ответственности, если вы поранитесь или каким-то образом пострадаете во время выполнения этого туториала. Следуя этому туториалу, вы соглашаетесь с тем, что действуете на свой страх и риск. Строго соблюдайте правила и технику безопасности при работе с тем или иным инструментом или материалами.
1. Что получится в результате?
Начнем мы с самого основного - с питания. Корпусировать сегодня будем аккумуляторную сборку, на основе литий-ионных аккумуляторов. Вот такой подводный батарейный блок напряжением 12 Вольт и емкостью 3000 мА*ч, способный погружаться на 100 метров под воду, получится у нас в итоге:
| рисунок 1 - Подводный батарейный блок - конечная цель этого туториала |
Сматывать и разматывать длинные провода - удовольствие ниже среднего, а автономное питание - это модно, молодежно и современно.
В данном случае нам исключительно повезло: литий-ионные и литий-железофосфатные аккумуляторы типоразмера 18650 (Напомним, 18 - это диаметр, 650 - это длина) замечательно,
можно даже сказать, со свистом, пролезают в водопроводную полуипропиленовую трубу Ф32 мм.
Полипропилен относится к благородным пластикам, которые толком ничем не склеиваются, не разлагаются и достаточно устойчивы к ультрофиолету и агрессивным средам, а разных фитингов под него есть столько, что у нас точно не возникнет сложности подобрать что-нибудь для своих подводных нужд.
А самое главное, это будет максимально простое, дешевое и универсальное решение.
2. Что нам понадобится?
2.1. Материалы
Таблица 1 - Список материалов
| № | Материал | Количество | Примечания |
|---|---|---|---|
| 1 | Литий-ионный аккумулятор типоразмера 18650 | 3 шт | |
| 2 | Плата BMS Li-ion 3S | 1 шт | Чтобы влезла в трубу, например, такая |
| 3 | Провод монтажный НВ сечением 0.35 мм2 | ~1 м | Лучше иметь разных цветов |
| 4 | Труба ПП Ф32 мм | ~1 м | |
| 5 | Заглушка ПП Ф32 мм | 2 шт | |
| 6 | Ниппель латунный для кабеля до 8 мм | 1 шт | Например, такой |
| 7 | Кабель КГ 2х1.5 | ~1 м | КГ имеет резиновую изоляцию, очень важно чтобы изоляция кабеля была резиновой или полиуретановой, иначе кабель будет дубеть на морозе |
| 8 | Термоусадка Ф25 мм | ~1 м | |
| 9 | Паяльный набор - припой и флюс | ||
| 10 | Фум лента или аналог | ||
| 11 | Никелевая полоса | ~1 м | В принципе, если аппарат точечной сварки не используется, может быть заменена проводом |
Длины всех погонных материалов я округлил до метра - лучше всегда иметь небольшой запас.
2.2. Инструменты и оборудование
Таблица 2 - Список инструментов и оборудования
| № | Инструмент/Прибор | Назначение |
|---|---|---|
| 1 | Паяльник или паяльная станция с возможностью задания температуры 250 °С | |
| 2 | Бокорезы/кусачки | |
| 3 | Нож или скальпель | |
| 4 | Пинцет | |
| 5 | Аппарат для сварки полипропиленовых труб | |
| 6 | Ножницы для пластиковых труб | Лучше всего роликовые |
| 7 | Мультиметр | желателен для проверки |
| 8 | Аппаратр точечной сварки для АКБ | желателен, но аккумуляторы можно и спаять |
| 9 | Фен | Для нагрева термоусадочной трубки |
| 10 | Дрель | Для монтажа гермоввода |
| 11 | Сверло 3 мм | Чтобы наметить отверстие под гермоввод |
| 12 | Сверло Ф15 мм (на 1 мм меньше резьбы) | Для сверления отверстия под гермоввод |
3. Сборка
Начинаем, само собой, с примерки:
| рисунок 2 - Примеряем |
На картинке у меня уже припаяна заглушка с ниппелем (гермовводом), но по хорошему сначала нужно все примерить. Так или иначе, согласно рулетке, общая длина трубы, которая нам понадобится составляет 26 см. У вас может получиться незначительно отличающаяся длина: плата BMS может быть немного другой, расстояние между элементами тоже может немного варьироваться, например, из-за того, что вы можете использовать пайку вместо сварки и т.п. Всегда лучше иметь небольшой запас, особенно при сборке первого образца.
Теперь соберем аккумулятор, и уже по фактической получившейся длине скорректируем необходимую длину трубы.
Условно обозначим верхом акб место, куда подводится кабель, а низом - противоположную сторону. Итак, начинаем сборку снизу, привариваем (или припаиваем) никелевую полоску к “плюсу” нижнего элемента, оставлем небольшой промежуток и привариваем к этой полоске “минус” следующего элемента.
| рисунок 3 - Свариваем или спаиваем элементы |
Далее отрезаем ленту так, чтобы оставался хвостик примерно 5 мм длиной. Теперь, если сложить элементы так, чтобы они встали друг на друга, между ними окажется торчащий хвостик никелевой полоски - такие хвостики нам нужно сделать на каждом элементе, чтобы к ним можно было припаять провода и дотянуть их до соответствующих выводов BMS.
В итоге должно получиться примерно так:
| рисунок 4 - Готовая сборка аккумуляторов |
Самое время примерить и отрезать провода, крайне рекомендую использовать провода разных цветов и вообще взять за привычку на “общий” всегда применять провод с черной изоляцией а на “плюс” - с красной.
| рисунок 5 - Примеряем и отрезаем провода нужной длины |
Провода припаиваем к оставленным “хвостикам” и обязательно отмываем флюс спиртом:
| рисунок 6 - Не забываем отмывать флюс |
Припаиваем провода к плате, самый “нижний” к выводу платы “0 V”, следующий к “3.7 V” и так далее. Выход и он же вход батареи - контактные площадки “P+” и “P-“ - к ним припаиваем недлинные (~5 см) отрезки монтажного провода, а уже к ним припаиваем кабель КГ.
С концом кабеля обращаемся очень бережно: короткое замыкание в наши планы не входит.
Обязательно проверяем мультиметром, что на выходе BMS у нас есть соответствующее напряжение:
| рисунок 7 - Проверяем, что аккумуляторная сборка работает |
Перед тем, как усадить термоусадку, загибаем все торчащие хвостики, чтобы не возникло проблем при проталкивании всего пакета в трубу. Провода так же стараемся расправить таким образом, чтобы ничего нигде не торчало.
| рисунок 8 - Все готово к упаковке в термоусадочкую трубку |
Теперь самое время заняться сваркой (или пайкой?) полипропилена. Очередность должна быть такая:
- сначала ввариваем заглушку с гермовводом
- проталкиваем аккумулятор, убеждаемся, что аккумулятор не торчит из трубы
- выпускаем кабель через гермоввод
- завариваем всю конструкцию второй заглушкой.
Для вставки гермоввода в заглушку, эту заглушку необходимо просверлить и нарезать резьбу (хотя бы номинально).
Так как придется паять заглушку с уже вставленным гермовводом, его нужно поставить максимально ровно по центру, иначе он может задевать нагревательный элемент сварочного аппарата. Поэтому удобнее всего сначала просверлить тонким сверлом заглушку изнутри, так как там проще определить центр.
Дальше можно сверлить уже с внешней стороны, например, ступенчатым сверлом, диаметром на 1 мм меньше диаметра гермоввода. В моем случае резьба у гермоввода М16х1.5, это значит, что необходимо просверлить отверстие диаметром 15 мм.
Если у вас есть соответствующий метчик - вам повезло, а мы нарезали резьбу самим гермовводом, аккуратно зажав последний в тиски. Главное не торопиться.
После того, как резьба будет готова, вкручиваем гермоввод на фум ленту или ее аналог. Комплектный О-ринг предварительно удаляем. Закручиваем до упора: чтобы гайка гермоввода касалась торца заглушки.
| рисунок 9 - Вкручиваем гермоввод на фум ленту. В конце не должно оставаться зазора между гайкой гермоввода и торцом заглушки |
Ввариваем заглушку с гермовводом:
| рисунок 10 - Ввариваем заглушку |
Самое время подумать над тем, где потенциально могут быть слабые места в нашей конструкции, за исключением разрушения вследствие превышения предельного давления, некачественной сварки полипропилена и протечки сквозь кабель.
Итак, вода может пойти:
- между гермовводом и материалом заглушки
- между изоляцией кабеля и сальником гермоввода
- между сальником гермоввода и самим гермовводом
В первом случае мы стараемся избежать протечки при помощи фум ленты (или ее аналога), в двух других стоит в указанные места добавить немного герметика. Герметик надо использовать нейтральный, потому что высока вероятность, что до конца он не полимеризуется и может стать причиной коррозии.
После того, как мы все места промазали герметиком и осталось закрутить обжимную гайку гермоввода имеет смысл подождать некоторое время, чтобы герметик немного подсох: 30-60 минут вполне достаточно. Далее без фанатизма закручиваем обжимную гайку: кабель не должен оказаться перетянутным, как сосиска, но в то же время должен быть прочно зафиксирован.
Собственно, на этом все. Вы великолепны! А с новой самодельной подводной батарейкой вы великолепны вдвойне!
4. Заключение
Как вы наверное догадались, необязательно повторять все до мелочей: нам важно было показать сам принцип. Вы можете собрать батарею с другим количеством элементов и соединив их другим способом, тем самым получить другое, нужное для ваших задач напряжение и/или емкость. Можно взять трубу и фитинги другого диаметра, элементы другого типоразмера и/или основанные на другой химии, например, литий-титанатные или литий-железофосфатные. Более того, в таком корпусе можно собирать не только батареи, но и какую-то электронику.
Конечно, для того, чтобы такой батареей можно было пользоваться, на конец кабеля необходимо установить герметичный разъем. Для небольших глубин (~10 м) можно использовать разъемы IP68, например, такие или такие.
Можно, конечно, купить, но если вас манит путь джедая, то можно и сделать самостоятельно. Об этом расскажем в следующей части этого туториала.