DIY: Robimy własny przewód do ładowania baterii

Musiałem dziś naładować wreszcie baterię od aparatury. Tak się akurat składa, że ogniwo Turnigy 2650 mAh, 11.1V (3S), którego używam, nie posiada końcówki XT60. Takową z kolei dysponuje ładowarka Turnigy Accucell 6, której od niedawna używam. Nie ma wyboru – trzeba przygotować przejściówkę, która pozwoli na doładowanie baterii.

Producent baterii celowo nie chciał zwiększać jej rozmiarów – stąd brak wtyku XT60, ponieważ ma ona specjalne zastosowanie. Jest to ogniwo o maksymalnym prądzie rozładowania 1C, czyli 2.65A. Nie jest to więc bateria do quadrocopterów, ale dedykowana specjalnie aparaturze – w tym przypadku Turnigy 9X.

Spośród dostępnych złącz, które ma wyprowadzone bateria mamy: JST-SH (JR) – żeńskie, JR/Spektrum – żeńskie oraz złącze balansera JST-XH. Żadne z tych złącz nijak ma się do XT60, wobec czego trzeba skonstruować jakąś przejściówkę, która pozwoli na ładowanie baterii.

Oczywiście najrozsądniej byłoby użyć wtyków bananowych, takich które podłącza się do ładowarki z jednej strony, a do męskiego złącza JST-SH z drugiej, aby bezpośrednio podłączyć baterię.

Akurat takimi złączami nie dysponowałem, więc poszedłem inną drogą. Stwierdziłem, że skonstruuję przejściówkę XT60 (od strony ładowarki) na JST-SH, choć takiej wtyczki nie posiadałem. W zamian zdecydowałem się wykorzystać goldpiny, które mam w domu. Różnią się one od złącza JST-SH tym, że nie są osłonięte wokoło plastikiem. Dopóki jednak nie podkusi mnie zwieranie tych pinów ze sobą podczas ładowania – mogę bezpiecznie skorzystać z takiego, gotowego rozwiązania.

Teraz pora zebrać części, które będą mi potrzebne. Na pewno przyda się przewód. Maksymalny prąd ładowania, który mnie interesuje to 2.6A, ponieważ taką pojemność ma bateria, a jak wiecie, nie ładujemy li-po prądem większym niż 1C. Wygląda więc na to, że wystarczyłoby użyć przewodu rzędu AWG 26-24. Aha, nie wiemy jeszcze co to za oznaczenie. Otóż AWG to skrót od American Wire Gauge i jest to standard w jakim wyraża się parametry danego przewodu w kontekście jego grubości i prądu, jaki jest w stanie bezpiecznie przenosić. Zbyt cienki przewód może się niebezpiecznie grzać, a nawet stopić. Jeśli puścimy przez niego zbyt duży prąd, zachowa się jak drut oporowy. Z kolei używanie zbyt grubych przewodów po prostu mija się z celem, bo są masywniejsze. Tabelę określeń przewodów przedstawiam poniżej. Robiąc zakupy w sklepach internetowych i szukając przewodów zasilających do koptera warto ją mieć pod ręką.


[Źródło: Blog Oscarliang – https://oscarliang.com/ctt/uploads/2014/05/wire-awg-amp-diameter-resistance-chart.jpg]

W moim przypadku kompromis polegał na znalezieniu przewodu, który będzie pasował zarówno do wtyku XT60 (dość gruby) i do goldpinów (raczej cienki). Padło na taki, który idealnie pasował w złącze XT60 mieszczący się gdzieś z zakresie AWG16, czyli ze sporym naddatkiem. Z drugiej strony zbyt cienki przewód głupio wyglądałby w masywnym złączu. W zamian będzie nieco więcej zabawy po stronie goldpinów, gdyż tam odstęp między pinami jest dość niewielki.
Oprócz przewodu potrzebuję oczywiście obu wtyków oraz folii termokurczliwej, którą zabezpieczę miejsca po lutowaniu i zapewnię separację obu przewodów, aby przypadkiem się nie zwarły.

Po pierwsze należy oczywiście ściągnąć izolację z przewodów po obu stronach.

Następnie pora przygotować XT60. Ja korzystam akurat z podstawki, która trzyma mi wtyk w pionie i ułatwia lutowanie. W przypadku tej końcówki należy ją wstępnie nieco wypełnić cyną. Dzięki temu dużo łatwiej jest poprawnie i wystarczająco głęboko przylutować przewód.
Przypominam też o tym, żeby sprawdzić, czy przewód czarny łaczymy z ‚-‚ na wtyku, a czerwony z ‚+’. W przypadku XT60 odpowiednie symbole są nadrukowane na bokach wtyku.

Podczas przylutowywania przewodu przytyka się lutownicę możliwie dużą powierzchnią styku roztapiając jednocześnie spoiwo zarówno na końcówce przewodu, jak i to we wtyku. Wtedy zanurzamy końcówkę przewodu wewnątrz płynnej cyny i wkładamy możliwie głęboko. Istotne jest tutaj, aby przewód możliwie dużą powierzchnią połączył się z wtykiem XT60. W przypadku mojej przejściówki to mniej istotne, bo prąd będzie niewielki, ale gdybyśmy przygotowywali tą dla quadrocoptera (mówimy o prądach 40-80A) to połączenie musi być nie tylko pewne, ale też wystarczająco dobre, aby nie blokować przepływu prądu. Gruby przewód nie wystarczy, jeśli tylko niewielkim fragmentem będzie się stykał z końcówką wtyku. Po przylutowaniu przewodu będzie to wyglądało mniej więcej tak.

Tak samo postępujemy z drugim przewodem. W moim przypadku cyny było odrobinę za dużo i po zlutowaniu jej część wydostała się bokiem poza obrys wtyku (czarny przewód). Nie jest to wielki kłopot, o ile uda nam się nałożyć na to folię termokurczliwą. Póki co mój wtyk wygląda w ten sposób.

Z racji tego, że zabieramy się za chwilę za lutowanie drugiej strony, trzeba teraz nałożyć folie termokurczliwe. Tutaj zwracam uwagę na to, żeby w ramach możliwości używać tych o średnicy pasującej do wtyku. Rzecz w tym, że jeśli przyjrzycie się z góry na wtyk, to ma on wycięcie, które jest nieco szersze, niż metalowe złącze, do którego przylutowaliśmy przewód. Dobrze dobrana folia termokurczliwa powinna się dać wsunąć w głąb samej wtyczki. Jest to parę milimetrów, ale daje większą gwarancję, że folia nie zsunie się podczas podłączania i odłączania wtyku.

Teraz byłby dobry moment, żeby podgrzać folie termokurczliwe, aby zawinęły się wokół skończonej końcówki. Ja jednak zabrałem się za drugą stronę i odłożyłem to na drugi rzut. Trzeba tylko pamiętać, że termokurczki potrafią „siąść” podczas lutowania od samego nagrzanego przewodu (co i mnie się przy okazji tej operacji zdarzyło). Lepiej wtedy, jeśli będą już tam, gdzie być powinny, a nie gdzieś w połowie długości przewodu.
Wspomniałem już, że zabrałem się za trudniejszą część, czyli lutowanie przewodu do goldpinów. Przypominam, że jedną końcówkę już mamy skończoną, więc folie termokurczliwe musimy założyć przed lutowaniem. Potem będzie za późno :). Jak widać na poniższym zdjęciu, tutaj mamy dużo mniej przestrzeni na oba przewody i są one bliżej siebie. Ważne jest, aby zagwarantować, że nigdy się ze sobą nie zetkną. Zacząłem od pierwszej końcówki starając się włożyć ostry koniec złącza w sam przewód i następnie lutując tak, aby część cyny znalazła się na pinie, a część na przewodzie skutecznie je ze sobą łącząc.
Aha, jeszcze jedna uwaga – dobrze jest sprawdzić, gdzie ma znaleźć się `+`, a gdzie `-`. W przypadku mojej baterii czerwony przewód miał się znaleźć na środkowym pinie.

Teraz pora na założenie folii termokurczliwej. W tym przypadku musiałem zadbać przede wszystkim o to, żeby folia dochodziła aż do krawędzi wtyku. Inaczej ryzykujemy, że wyginając przewody przypadkiem doprowadzimy do zetknięcia ich odsłoniętej części.

Końcówka czarnego przewodu została połączona z jednym z pozostałych pinów. Drugi z nich (wolny) potem wyjmę całkowicie, aby nie było żadnych odsłoniętych przewodników, nawet jeśli w samym gnieździe po jego stronie nic nie jest podłączone. Przed lutowaniem pozwoliłem sobie wyciągnąć sam pin z plastikowego mocowania i trzymając go w obcęgach (gorący!) dolutowałem do niego przewód. Do takich operacji polecam posiadać przynajmniej 3 ręce 🙂

Jak widać na zdjęciu, przewód przylutowałem nieco z boku, ponieważ chciałem zagwarantować odrobinę przestrzeni pomiędzy nim, a sąsiednim pinem. Po zakończeniu lutowania wsunąłem pin z powrotem na miejsce uzyskując efekt podobny jak na zdjęciu poniżej. To, że wysunąłem go wcześniej z plastikowego mocowania pozwoliło na nałożenie termokurczki już po samym połączeniu z użyciem cyny.

Teraz pora na przesunięcie folii termokurczliwych na swoje miejsce i podgrzanie ich. Najskuteczniejsze jest chyba użycie opalarki, ale suszarka do włosów też się sprawdza. Jeżeli nie przeszkadzają wam osmalenia to można też obkurczyć folie nad płomieniem zapałki, czy zapalniczki. Ja preferuję jednak suszarkę, która nie zostawia śladów na foliach i końcówki przez to wyglądają jak fabryczne.

Nie zawsze walka z suszarką okazuje się jednak skuteczna i w tym przypadku pomogłem sobie zapałką, nad której płomieniem obkurczałem folie. Osmalenie, o którym pisałem wcześniej widać na zdjęciu.

Jeżeli chcecie dodatkowo zabezpieczyć i usztywnić nieco przewody to można jeszcze włożyć je w oplot. Takowy można kupić na metry. W zapasie posiadam parę o różnych średnicach, ale przyznaję, że rzadko z nich korzystam. Dodajmy jednak, edukacyjnie, dodatkowy bajer do naszego przewodu. Sam oplot to jakieś tworzywo polimerowe, które jest odpowiednio splecione i rozszerza się, gdy się go ściśnie wzdłuż, a staje się cieńszy, gdy go rozciągamy. Ten, który wybrałem jest na tyle szeroki, że mogłem spokojnie przełożyć końcówkę od strony goldpinów przez niego tak, aby nałożyć go na przewody. Dwie folie termokurczliwe, które widzicie na zdjęciu zabezpieczają oba końce oplotu, aby się nie strzępił i nie rozchodził. Akurat nie miałem czarnych o takiej średnicy, więc wybrałem przezroczyste. Należy je nałożyć w taki sposób, aby zachodziły poza obrys oplotu.

W tym momencie gratulowałem sobie świetnie wykonanej roboty, ale dobrym podsumowaniem tego, co zrobiłem dotychczas jest bajka „Sąsiedzi”, która inspiruje dalsze wydarzenia.

Oczywiście okazało się, że wziąłem nie tą końcówkę XT60, co trzeba. Oczywiście potrzebna była żeńska (taka jak w baterii), a nie męska – taka jest w ładowarce. Poniżej zdjęcie – moje złącze po lewej i końcówka od ładowarki po prawej. Trudno je ze sobą połączyć prawda ? 😀

No nic, za głupotę się płaci, więc notujemy następującą informację – zawsze najpierw sprawdzaj wszystkie elementy, które użyjesz do montażu. Planowanie jest ważniejsze niż właściwe wykonanie.
Nie chciałem już robić całego przewodu po raz drugi, wiec zerwałem tylko oplot i uciąłem końcówkę XT60. Tym razem wybrałem tą właściwą.

Po kwadransie ekwilibrystyki związanym z wlutowaniem dobrej końcówki i nałożeniem termokurczek operację mogłem uznać za skończoną. Finał inny, niż u Sąsiadów pokazanych powyżej :).

Teraz jeszcze najważniejszy test na koniec. Trzeba sprawdzić, czy nic nie zwarliśmy oraz czy pomiędzy każdą parą końcówek popłynie prąd. Do tego użyłem miernika ustawionego w tryb sprawdzania ciągłości przewodów. Jeśli pomiędzy dwoma punktami jest połączenie to miernik piszczy. Jeśli nie ma, nie wydaje żadnego dźwięku. Najpierw sprawdziłem `+` po obu stronach, a następnie `-`. Miernik piszczał, czyli przewody są dobrze dolutowane. Zweryfikowałem także, czy przyłożenie sond od miernika do `+` i `-` danego wtyku nie spowoduje, że miernik się odezwie – nie powinien. Gdyby się tak stało, to znaczy, że zwarłem oba bieguny co wykluczałoby użycie złącza. Na szczęście termokurczki skutecznie izolują oba przewody, szczególnie przy goldpinach i takiego problemu nie było.

Oczywiście warto jeszcze sprawdzić, czy kolory przewodów po obu stronach pasują i czy przypadkiem nie podłączyliśmy czegoś na odwrót. W tym celu położyłem obok siebie końcówki ładowarki oraz baterii, a pomiędzy nimi moją przejściówkę. Jak widać – przewody się zgadzają, więc mogę podłączyć całość do ładowania i sprawdzić.

Pora na ostateczny test, czyli próba ładowania baterii.

Ładowarka działa, przewody się nie grzeją, bateria jest ładowana. Pełny sukces! Pora na herbatę!

Powodzenia i do następnego wpisu!