2019年4月6日土曜日

3Dプリンタ その32(リチウムイオン電池BOX)

断捨離したて古いカーナビを分解(もちろん使えるパーツは回収)したら
このリチウムイオン電池が残り
充電器もあるので何かに流用したいな~と

前回のブログのVOX Mini AMPは、9Vの乾電池で動かしているので
この7.2Vのリチウムイオン電池を昇圧して9Vにして
乾電池の代わりの充電式にしたいと思ったのです。

これが、充電器にリチウムイオン電池x2を装着した状態。
リチウムイオン電池は、これです。
7.2V 1700mA/hです。
昔のなので、この図体でこの容量かあ!って感じです。
品番:CGRB242Aとあるけど、もう売ってないですね~
電池を外した充電器。
2個同時に独立で充電できます。
端子カバーを押すと、端子が見えます。
3本並んだ端子は、センシング端子です。
こっちは、2個直列アダプター、7.2V x2 = 14.4Vにして
カーナビの背中に合体させることができるものだったのです。
端子カバーを押すと、同じ様に端子が見えます。
電池との接点をどうしようか悩みながら
2日がかりでFusion360と戦って、ひとまずモデル完成!

基本的な構造は、本物の2個直列アダプターを採寸しました。
右の四角い穴は、後ほど。
裏蓋と、電池を接触させる接点ピン。
左下は、板バネ構造になっています。
裏側から
裏蓋を取った所
接点ピンは、昔~しモノタロウで買ってた、Φ4の銅棒があったので
右側は、Φ3に細く、左は、先端にテーパーの加工して
分解コレクションの中から見つけたバネを使います。
銅は錆びるので、ホントは黄銅が欲しかったのですが...
接点ピンは、この様に取り付きます。
裏から。
バネは、縮めてから隙間に入れ込むことにします。
ケースを非表示
この接点のお尻(上側)にリード線をハンダ付けする予定です。
こんな断面になっています。
Φ4の銅棒 1m品、気休めですが、ラップで巻いて保存しています。
接点用のピンが上手くできないことには、ものにならないので先に作ります!
銅棒を長さ22mmで2本カットします。
電動ドリルのチャックに挟んでドリルを回しながら
グラインダーでの目測加工で先を細くします。
Φ3を僅かに下回ったので目標達成です。
いい感じです。
ほぼ均等に細くできました。
2つできました。
先っぽにテーパー付けて接点用ピンの完成です!
こんな感じでバネが付きます。
これで要のパーツ、なんとか予定通りのものができたので
ケースのプリントにいきます。
ここんとこ、斜め信者になっております(-_-;)
いつもの0.2mm積みにすると、7h23m
0.25mmでも、5h53m
箱になってればいいので、えいっ!0.3mm  4h54mでいいでしょう!
Repetier-Host  V.1.6.0に読み込んで、4h 23m 22s
プリント開始!
Geeetech PLA White 1.75mm 200℃です。
かなり積みが荒めですが、まあ大丈夫でしょう。
半分くらいかな。
まあなんとか積んでるようです。
あと少し
最後の一積み!
終わりました。
必要な形状はできているようですが、結構汚いです。
横から
ベッドには、TM氏に教えていただたコレ!
百均の「ガラス飛散防止安全シート」をヒートベッドのガラス板に貼ってます。
40cm x 30cm 厚さ188μm PET樹脂、アクリル粘着剤です。
PLAだと40℃位に下がるとパリパリッと音がした後、滑るように取れます。
薄いBrimもきれいにポロッと外せました。
斜めは、どうしてもサポートの量が多くなりますね~
サポートは、真ん中と右、もったいないな~
薄いのでイカの甲みたいなのが取れました。
続いて、裏蓋
キレイにはならないけど、これも斜めで時間かかるので
Layer 0.3mm、2h20m でいきます。
Repetier-Host  V.1.6.0に読み込んで
2h 8m 27s
Geeetech PLA White 1.75mm 200℃です。
右下のBrimは、失敗していますが、何とかいけるだろうと続行!(-_-;)
中央のサポートの上の方に隙間が見えます。
造形物本体とは、糸引きで繋がっている程度です。
右下のBrimは、失敗したまま続行したので
最後の方は、ややグラグラしてヒヤヒヤでした。
後ろ側から
赤丸部は、完全に見落としで、垂れています(-_-;)
まあ、見えないし、支障がない所なのでよかった~
つい調子に乗って裏蓋も斜めでやってしまいましたが
この様にして、部分的にサポートつけた方が、フィラメントの無駄も少なく
早くキレイにできたと思います。
次は、もうちょっと考えようっと^^;
上下揃いました!
今回は、赤丸部を板バネ機構としているのが初の試みですが
押して見ると結構いい感じのバネになってます。
裏蓋をつけてみます。
電池をつけます。
結構ピッタシです。
もう少し縮んでいたらギチギチだったかも?
装着時は、電池の窪みにノブが引っかるようになっています。
手前を指で押すとノブが下がって電池を取り外すことができます。
PLAでの板バネもなかなか思い通りにできています。
接点用のバネを入れます。
バネを縮めた状態で押し込みます。
接点ピンを挿してみると、バネの強さもなかなかいい感じです。
裏側から
電池を装着してみます。
接点ピンはいい感じで当たっているようです。
で四角い穴にパーツを取り付けます。
完成品のボードで、
表は、これ!
このリチウムイオン電池 2セル用の容量表示モジュールです。
US$ 0.90

入力電圧が6.50V以下では、回りの赤だけが点灯します。
6.51Vで一番下のブルーが点灯。
7.00Vで下から2つのブルーが点灯。
7.27Vで3つのブルーが点灯。
7.69V以上で4つのブルーが点灯。
んで、折角なので一番下のブルーLEDが消えたら
リチウムイオン電池からの給電をカットする回路を追加したいのです。
基板の裏に「XW228DKFR4」とありますが、
右端のICの品番は、消されていて、回路図を探すも見つかりません。
左上のU3は、431タイプの基準電圧用です。
ちょっといじって調べると
赤丸が一番下のLED端子、青枠がその抵抗、黄色枠の14pinに繋がっています。
たぶん、4個入りのオペアンプだと思われます。
LM324/LM2902がよく使われるので、Datasheetを見ると
14pinが出力になっていて同型と思って間違いないようです。
LM324/LM2902の等価回路は、これで、
プッシュプル/トーテムポール出力です。
14pinの電圧を測ると
・左:VBATTERY:6.50V    14pin:5.05V
・右:VBATTERY:6.51V    14pin:0.66V
やはり出力段は、プッシュプル/トーテムポールのようです。
たまたまPchのPower MOS-FET IRFU9024Nを持ってました!
VGS:-2Vmin ~ -4Vmax
この回路にすることにします。
47KΩなしで、Gateと14pinを直結しても動くと思うのですが、
14pin:HIGHの時、VGS:-1.45Vでちと不安なので
47KΩを入れて分圧します。
VBATTERY:6.51V    14pin:0.66V    VGS:-3.98V
VBATTERY:6.50V    14pin:5.05V    VGS:-0.99V
逆にON時:-3.98で低くなりますが、
ID:150mA程なので、大丈夫でしょう。
Drainの先に、この昇圧DC-DCコンバータを入れて9Vにします。
入力:2~24V、出力:5~28V、2Amaxの仕様で、US$ 0.45
MT3608(6pin)で外付け部品がとても少ないです。
最初の火入れでは、入力=出力になってて、不良品かと思いましたが、
ポテンショメータを時計方向に回していくと正常になりました。
更に時計方向に回すと電圧が上がっていきます。

それと
リチウムイオン電池の出力にヒューズ
DC-DCコンバータ出力に電解コンを追加して
実体配線図を作ります。
これ書いとかないと間違えるからですね~^^;
接点ピンにリード線をハンダ付けします。
もう一方も
2本できました。
リード線を付けた接点ピンを本体に入れて
スリーブを切って輪っかを2つ作ります。
接点ピンの後ろにカシメて抜け防止します。
ヒューズと、電圧低下で自動OFFする回路を
ユニバーサル基板に組みます。
ひとまず、回路は完成!
こんなに太いリードを使わなくてもよかったなあ~
まあ、隠れるからいいや^^;
DC-DCコンバータも所定の場所に入れ込みます。
実は、抵抗をチェックするの忘れてたら
100KΩが100Ωになってたので、100KΩに直しています(-_-;)
(上の写真は交換前)
で、VOX Mini AMPと接続に移ろうと思いましたが
電池 ~ DC-DCコンバータ入力ラインを長々と引き回したくないな~
と思い始め、
もう一個、Pch MOS-FETを追加して、Gateを引き伸ばすことにしました。
今回のは、昔~し秋月電子で買ってたやつですが
なかなか便利なPch MOS-FETなので、追加でポチっと!
丁度セール中! US$ 1.2(11% OFF)

思い付きの変更なので若干空中配線であります(-_-;)
ユニバーサル基板にしてたので助かった~
外への配線引き出し、頭からスッポリ抜けていたので(-_-;)
太い線は、ヤスリで溝掘り、細い線は、ドリルで穴あけして
裏蓋を締めます。
 上側から
リチウムイオン電池を装着して、右上の黄・黒リードをショートすると
電池が回路へ接続されます。
満充電なのでレベルは全部点灯しています。
さて、VOX Mini AMPの裏蓋を全部外して
電源切替基板(スピーカー下の基板)も裏蓋から外します。
ACアダプタと電池駆動を切り替える基板です。
+-両ラインにビーズコアとコンデンサのノイズフィルタがあります。
ダイオードは、ACアダプタ ~ 電池間の逆流防止。
右端の電池から来るコネクタは、持ってないタイプです。
そのパターン面。
幸い、主電源SWは、片方の回路が余っているので
そこにリチウムイオン電池BOXからのON/OFF制御線
(後から追加したMOS-FETのGate線)を平型端子で接続します。
リチウムイオン電池BOXからの9Vのリードは、基板にハンダ付けすることにして
この中継コネクタセット(2、3、4、5pin)を買ってたので、
US$ 10.27(送料込み)

2pinのオスメスセットを使います。
カシメは、ここの高い方の「SN-01BM」を使います。

「SN-01BM」は、歯幅が4mmなのです。
安いのは、大抵、この幅が広いのです。
上のピンや、下のやつには、この4mm幅のじゃないと合いません。
よく使うターミナル/ハウジング

これは、歯幅が広いやつです。
上の2種類のピンには、合いません。
サイトの下の方には、何と!ピンをカットして使ってくれと説明があるのです。

で、ちょっと線の被覆が太くてやや難航しましたが、
無地カシメることができました。
VOX Mini AMPの電源SWを入れてテスト!
バッチリです!
何度もテストしているので、残量表示は、3つ点灯に下がっています。
残量表示は、アンプ筐体の表に出したかったのですが
筐体に傷をつけたくなくて、中に入れております。
これでリチウムイオン電池が、また活躍できるでしょう!