Литий вместо двух ААА

Понадобилось мне поставить литий вместо двух ААА. То есть заменить две алкалиновые батарейки формата ААА (самые маленькие пальчиковые) на один литиевый аккумулятор. Да вот незадача, в одной литиевой банке напряжение малость великовато, вместо нужных 3 вольт почти четыре. Не говоря о том что места катастрофически мало. В конструкции должны присутствовать кроме самого литиевого аккумулятора еще и контроллер заряда и какой-никакой стабилизатор или преобразователь выходного напряжения в 3 вольта. А еще контактная группа обеспечивающая надежный контакт с входными пружинками устройства. Ну и что-то вроде корпуса или шасси удерживающего все элементы вместе. Да так чтобы конструкцию можно было вставить вместо батареек или вытащить (мало ли что) и поставить штатные батарейки. И все это надо вписать в отсек рассчитанный на два элемента AAA. Короче караул!

Как все начиналось

А началось все с того, что у любимой тещеньки в тонометре, приборе для измерения давления, уж больно часто батарейки менять нужно. А батарейки-то дорогие. Вот и придумал поставить долгоиграющий аккумулятор, который можно заряжать по сути любой телефонной зарядкой. Вместо пусть и довольно долгоиграющих, но одноразовых батареек.

Поискал аккумулятор, благо выбор весьма обширный и по размерам и по мощности.

И нашел вот такую батарейку с заявленной мощностью 300 мА (китайских), думаю реально там раза в два меньше, но и этого должно хватить.

Немного теории

Для того чтобы привести значение выходного напряжения к требуемым 3 вольтам применил AMS1117 — линейный стабилизатор с малым падением напряжения. Схему включения использовал из datasheet. В качестве контроллера заряда использовал китайский модуль TP4056, а так как в аккумуляторе уже стоял BMS контроллер то TP4056 взял урезанную, имеющую на борту только схему для заряда, за счет этого маленько выиграл места.

Вот схема устройства. Для экономии заряда аккумулятора я поставил переключатель которым можно подключить батарею либо к зарядному модулю либо к тонометру. Ток потребления зарядки в простое как пишут, составляет порядка 2 мкA, но мой тестер показал 1 мкA, поэтому при переключении батареи на заряд можно считать устройство выключенным.

Сборка

Ну вот с конструкцией и деталями практически определился.

В качестве контактов взял пружинный зонд, так оно называлось в магазине — отличные подпружиненные контакты. Собственно все детали разложены на фотографии. Модуль зарядки, аккумулятор, два зонда, кнопка и трехвольтовый стабилизатор. Правда стабилизатор который на фото не подошел, полярность входа выхода была сделана не с той стороны, так как я его делал для других целей и его придется переделать.

Вот схематичный рисунок всей конструкции с прорисованными платами, одна из которых является шасси, а вторая переработанным под данную конструкцию стабилизатором. Пружинные контакты торчат на разную длину, потому что я оставил в батарейном отсеке родные контакты, а они являются с одной стороны (+) плоская площадка, а с другой стороны (-) пружинка.

А здесь последовательно: готовые к монтажу элементы, частично собранное устройство, и наконец все готово — осталось только приклеить двусторонним скотчем снизу к плате аккумулятор. Модули (заряда и стабилизатор) припаял к базовой плате на проволочные штыри, получился своеобразный «бутерброд» из трех плат.

Проверка на работоспособность в сборе. Установка на место прошла успешно. Легкая дозарядка аккумулятора. В крышке батарейного отсека пришлось проделать отверстия под кнопку и разъем питания и еще просверлил дырочку для световода от светодиодов для индикации заряда — красный и окончания заряда — синий. Хотя можно было и не делать, светодиоды хорошо просвечивают сквозь крышку.

И наконец, работающий от новой батарейки тонометр. Тещенька довольна!