2020. január 2., csütörtök

Elemtartó CR-2032 elemekhez

ELEMTARTÓ CR-2032 ELEMEKHEZ


A szuperkondenzátorral működtetett repülőmodellekhez nagyon hasznos segédeszköz az ellenőrzött töltőberendezés. Ez a legegyszerűbb kiépítésben, egy elemcsomagból, nyomógombból, feszültségmérő műszerből és töltőcsatlakozóból áll. Viszont a gyakorlati tapasztalatok rámutattak, hogy a töltés megkezdésekor a szuperkondenzátor igen nagy áramfelvétele miatt az elemcsomag kapocsfeszültsége leesik, és ennek következtében a digitális feszültségmérő kikapcsol. A töltés folyamata nem kísérhető figyelemmel, igy a berendezés nem látja el feladatát.


1.ábra.
A töltő alapkapcsolása. Ahol E1: 3 db. AA elemből álló 4,5 [Volt] kapocsfeszültségű elemcsomag; K1: töltést aktiváló nyomógomb; M1: feszültségmérő műszer; CS1:  csatlakozódugó.  

A problémának két lehetséges megoldása van:


1.)   Analóg feszültségmérő alkalmazása, aminek a méréstartománya 0 – 5…6[Volt] nagyságrendbe esik.


2.)   A digitális feszültségmérő külön áramforrásról táplálása. (!! csak külön tápfeszültségről táplálható,3 vezetékes kialakítású készülékkel oldható meg! Erre a beszerzéskor figyelni kell (1) )

2.ábra.
A töltő kibővített kapcsolása a jellemző vezetékszínekkel. Ahol E1:  3 db. AA elemből álló 4,5 [Volt] kapocsfeszültségű elemcsomag; E2:  2 db. CR-2032 elemből álló 6 [Volt] kapocsfeszültségű elemcsomag; K1: töltést aktiváló nyomógomb; K2: üzemi kapcsoló;  M1:  3 vezetékes, digitális feszültségmérő műszer; CS1: a csatlakozódugó.


A led-kijelzős, digitális feszültségmérő gyártó által megadott működési feszültsége 4,5 és 30 Volt között van. 4,5 Volt alatt kikapcsolt, 30 Volt felett pedig károsodik az áramkör. Mivel a szuperkondenzátor töltéséhez 3 db. egyenként 1,5 Volt-os AA elemcellát használunk, az elemcsomag eredő feszültsége 4,5 Volt. Ez éppen a mérőműszer működési tartományának alsó határa. Ez a terhelés okozta feszültségesés miatt már nem elégséges a műszer táplálására. Ezért a töltőkészülékbe be kell építeni egy második, a terheléstől függetlenül működő, áramforrást is. A digitális feszültségmérő áramfelvétele igen kicsiny( I < 23 mA), így elégséges egy gombelemekből kialakított elemcsomag is. A kereskedelemben kapható, olcsó Líthium-Mangán CR-sorozatú gombelemek 3 Volt-ot adnak le, ami szintén túl alacsony érték, ezért két cella soros kapcsolásával alakítjuk ki a műszer meghajtására már megfelelő 6 Volt-os elempakkot.


Nagyon sokféle CR sorozatú elem létezik, ezek közül a CR2032 jelűt választottam ki, mivel ez általánosan elterjedt, könnyen beszerezhető, és a gombelemek közül a  közepes kapacitásúak közé tartozik. Az elem kódolása (CR2032) egyben megadja méreteit is, ami 20 mm átmérőt és 3,2 mm magasságot jelent. (3. ábra) 

3.ábra.
A CR2032 gombelem és méretei

A két gombelemet össze is lehet forrasztani, de ez esetben a cseréje nehézkes lesz és csak műhelyben oldható meg. Lényegesen praktikusabb megoldás az elemtartó alkalmazása. A kereskedelmi forgalomban kaphatóak 2 cellás gombelemtartók isBoxBatteryHolder CR2032 ButtonCoinCell 6V néven), de ezek általában vagy panelre forrasztható kivitelűek, vagy az elemek elhelyezési módja miatt (sorban egymás mellé fektetve)túlságosan nagyméretűek. A kondenzátoros repülőmodell töltőt célszerű a lehető legkisebbre, kéziműszernek építeni, a nagyméretű elemtartó nem használható fel benne,ezért terveztem egy nagyon könnyen elkészíthető, kisméretű elemtartó szerkezetet.

Az elemtartó fődarabja3D nyomtatással készül, az alkatrész 3-dimenziós leíró STL fájlja innen letölthető:  Dupla CR-2032 elemtartó STL fájl letöltése >>>  

4.ábra.
A 2 darabos CR2032 elemtartó doboz axonometrikus rajza

Az alkatrész környezetbarát PLA anyagból nyomtatható az alábbi beállításokkal:
Alapanyag : PLA 
Fúvókaméret : 0,4 mm
Rétegvastagság : 0,1 mm
Határolósíkok vastagsága : 0,8 mm
Kitöltés : 50%
Support : nincs 

A kinyomtatott alkatrészen kívül szükség lesz még 2 db. normál gemkapocsra, vezetékekre és zsugorcsőre. A gemkapcsokat egyengessük ki egyenes drótszállá, majd laposfogóval hajlítsunk rá egy kívül mérve 6 mm széles, szögletes „U” alakot. (5. ábra) 

5.ábra.
A kinyomtatott elemtartó dobozka és a szögletes „U” alakban meghajtott gemkapocs.

6.ábra.
Az elemtartó dobozkára feljelölt furathelyek.

A kinyomtatott elemtartó dobozkára ragasszunkpapír maszkolószalag darabot (erre sokkal könnyebb ceruzával szerkeszteni, mint a műanyag felületre) és mindkét végére jelöljük fel a furathelyeket a 6. ábrának megfelelően. A furathelyeket kihegyezett szeggel, vagy karctűvel pontozzuk be. Ez nagyon fontos, mert csak így végezhető el kellő pontosággal a fúrás. Az így megszerkesztett és kijelölt furathelyeken fúrjuk ki az elemtartó dobozkát Ø 1mm-es fúróval.

A  furatokon dugjuk át az „U” alakúra hajlított drótokat. A kilógó végek közül a felsőt csípjük le, az alsót pedig hajtsuk fel, ezek lesznek az elemtartó elektromos érintkezői.

7.ábra.
Az elemtartó dobozkán átfűzött „U” alakúra hajlított drót.


8.ábra.
A drótvégek eldolgozása.

A drótokat egy kis csepp pillanatragasztóval rögzítsük a furatokban. A felhajtott drótvégekre forraszuk rá az elektromos vezetékeket, és a kötéseket zsugorcsővel szigeteljük. Mivel a gombelemeket fordított polaritással is be lehet helyezni a tartóba, célszerű megfelülni, az elemtartó oldalára felírni, hogy melyik a pozitív és melyik a negatív pólusú oldal.

9.ábra.
A kész elemtart, benne a 2 db. CR-2032 gombelemmel.

Ezzel el is készült a kisméretű 6 Volt-os elempakk, amit a kondenzátoros repülőmodell töltőkészülékébe beépíthetünk. Akár a töltőkészülék dobozába be is ragaszthatjuk, de külön rögzítés nélkül is elhelyezhető a készülékházban, mivel ekkor sem esnek ki belőle az elemek.  Természetesen a kis 6 Volt-os elempakk más célokra is felhasználható.

JEGYZETEK:

1    1.)    A kereskedelmi forgalomban külsőre teljesen egyforma kivitelben kapható 2 vezetékes bekötésű ( pl. DC 2 Wires Mini LED Display Digital Voltmeter néven) és 3 vezetékes bekötésű  (pl. ThreeWires Mini LED Display Panel Meter néven) led kijelzős, digitális feszültségmérő. Hogy éppen melyik verziót kínálják eladásra, azt a termék leírása tartalmazza. A 2 vezetékes készülék a mért áramkörről kapja a tápellátást is, ezért a már ismertetett okok miatt nem alkalmas a kondenzátoros repülőmodell töltőjéhez. A három vezetékes viszont egy külön áramforrásról is táplálható (beköthető „2 vezetékesként” is), így a működését nem befolyásolja az éppen mért áramkörfeszültségénekértéke. Ez utóbbi felel meg céljainknak, ezért a vásárláskor erre oda kell figyelni.

Surman Zsolt (SRY)
Gomba, 2020.01.02.







Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése