克隆森海塞尔 BA2015 电池组

# 克隆森海塞尔 BA2015 电池包 来源：https://blog.brixit.nl/cloning-a-sennheiser-ba2015-accu-pack/ 克隆森海塞尔 BA2015 电池包电子设备中令人烦恼的一点是，太多公司都要制造自家不兼容的电池包。对于许多产品来说，这些电池包价格昂贵，但某种程度上还算合理——电池包里包含保护电路和某些质量有保证的锂离子电芯。 但这个设备不属于那一类。森海塞尔很大一部分无线麦克风都使用同一种 BA2015 电池包。这些设备也可以使用两节普通 AA 电池，但使用 AA 电池时无法在充电底座中充电。那么，你会为包裹两节标准镍氢 AA 电池的那点塑料付多少钱呢？ 下面这个是价格较低的官方正品之一。小经销商要价 80-100 美元我认为这绝对是你买到的最贵的 AA 电池包装，而且我有几个麦克风需要更换这些电池。 根据森海塞尔官方页面 (https://www.sennheiser.com/en-nl/catalog/products/wireless-systems/ba-2015/ba-2015-009950) 关于这些电池的描述： > 它包含两节可充电镍氢电芯，可插入电池仓替代两节标准 AA 电芯。电池包内置一个集成传感器，可指示电池状态、在充电过程中监测温度，并防止对不可充电电池进行充电。 这个赋予电池包所有功能的集成传感器，实际上是一个价值 0.02 美元的 NTC 温度传感器。他们列出的多数功能其实是麦克风内部的电池管理芯片提供的，而不是电池包本身。 这些东西存在的唯一真正理由是为了防止对不可充电电池进行充电，因为你可以把碱性 AA 电池放进麦克风里用上几小时。这样就避免了那种边缘情况：有人既拥有超级昂贵的充电底座，又取出原装电池换上了便宜的一次性电池。 我理解这可能是个问题，我也想不出更好的解决方案，但这并不意味着你非得要价这么高。看来第三方电池制造商也是这么想的。这就是为什么能找到更便宜的替换件。 荷兰某网店自有品牌的第三方替换电池包这样好多了！一个理性的人会把这种电池装进麦克风，心满意足。但我不是个理性的人。 这些电池包里只是两节松下电芯，你可以直接买到。如果追求极便宜，每节电芯 0.95 美元；如果匹配原装森海塞尔电池包的规格，大约每节 2.50 美元。NTC 温度传感器如果是 SMT 封装，最便宜可以到 0.02 美元；但为了更容易制作并匹配原装，可以使用更贵的通孔元件，0.20 美元一个。所以制作 5 个这样的电池包： 价格来自 Mouser，如果使用 markup 更低的店铺，可以便宜很多。## 制作电池包 我麦克风里的电池已经换成了第三方产品，所以我手头有些旧的官方森海塞尔电池可以拆解，用来做一个像样的复制品。 在暴力拆解电池包之前，我做的第一件事是用 OpenSCAD 粗略建模电池，因为原来的尺寸还很精确。 3D 打印测试外壳尺寸和原装对比这个设计很简单，但不够坚固，因为壁必须很薄才能同时装下电池并符合原装外壳的大小。 之后我拆开了它，这必须是破坏性的，因为塑料件似乎是摩擦焊接封死的。电芯本身也粘在塑料壳里。 这是原装电池包的背面，清晰显示了我应该订购哪些电芯来替换内部电芯。两节电芯方向相同，标记显示哪个触点是正极、哪个是负极。 负极端子只是外壳上的一个孔，直接露出其中一个电芯的负极 正极端子是电池包中另一节电芯的按钮顶。为了实现这一点，这两节电芯实际上是不同的：一个是平顶（这样电芯不会凸出），另一个是按钮顶。在我的设计中，我改用两个平顶电芯，按钮触点实际上是一块小磁铁。 现在来看看让电池包工作的神奇部分： 电池包顶部有第三个触点。这个触点用于检测插入的是电池包还是两节可能不可充电的单独 AA 电池。如果这个触点被一段胶带挡住，麦克风就会表现得像插了两节普通电池，充电底座则会亮红灯闪烁，表示无法充电。 经过一番努力，我成功破坏了塑料外壳，将其拆开并打破了胶层。 两节电芯通过一条金属带焊接在一起，连接正负极；第三个触点只是连接到一个 NTC 温度传感器，另一端通过刮掉电芯塑料外皮的一部分，焊接到其中一节电芯的侧面。 这个 NTC 似乎是一个小型 SMT NTC，封装在一个塑料块里，带着引线，而不是那种更常见的通孔 NTC 电阻。我还没找到完全相同的零件。但测量后发现，这是一个 10kΩ 的 NTC，B 值约为 3200k。 ## 外壳设计 与拆解原装之前我做的初稿相比，我决定将打印方向旋转 90 度，侧着打印。这样固定电池两端的很薄的小卡扣就不容易断裂，因为应力方向不再与层纹对齐。而且可以在没有支撑的情况下打印更多的特征。 这里有一些小改动，比如正极端子上的卡扣现在有一个 45 度倒角，这样可以在悬空状态下打印。现在唯一需要支撑的部分是电池包顶部放置温度传感器触点的那个卡扣。但使用树状支撑打印效果很好。 另一个重要部分是电气连接。我在外壳上开了一个孔，足以在壳内穿过一个弯折的回形针，用来连接两节电芯。这样组装起来，就能产生一个相当坚固的电池包，与麦克风外壳一起形成牢固的连接。我在本文末尾附上了外壳的 OpenSCAD 代码。 ## 结论 这样做完全可行，但最终的电池包不会像市面上的第三方电池包那样坚固。考虑到需要花时间摆弄连接回形针和将温度传感器引线绕在小塑料卡扣上，自己打印电池可能不太划算。 但令人恼火的是，官方电池包贵得离谱。森海塞尔不是打印机公司，麦克风并没有被电池的巨大成本所补贴；如果森海塞尔的制造成本真的接近这个价格，他们应该和供应商谈谈了…… 显然，第三方电芯证明，不宰客户是可行的。 ### 代码 ``` outer_x=51; outer_y=28; outer_z=15; channel=0.5; module cell(terminal=0, terminal_r=2.5) { color("orange") cylinder(h=49.5, r=14/2, $fn=90); color("orange") translate([0, 0.3, 0]) cylinder(h=49.5, r=14/2, $fn=90); if(terminal>0) { translate([0, 0, -terminal+0.01]) cylinder(h=terminal, r=terminal_r, $fn=90); translate([0, 0.4, -terminal+0.01]) cylinder(h=terminal, r=terminal_r, $fn=90); } } module triangle(short_edge, long_edge, length) { linear_extrude(length) { polygon([ [0, 0], [long_edge, 0], [0, short_edge] ]); } } difference() { union() { cube([outer_x, outer_y, outer_z]); // 正极端子卡扣 translate([-2, outer_y-4-6, 0]) cube([2, 6, 1]); } // 使正极端子可从侧面打印 translate([-2, outer_y-4-6, 0]) rotate([0, 0, 0]) triangle(2,2, outer_x+2); // 前部空间的主要开孔 difference() { translate([1, -0.5, 6]) cube([outer_x-2, outer_y+1, 10]); // 温度传感器连接卡扣 translate([outer_x-5, outer_y/2-1.5, outer_z-2]) cube([5, 3, 2]); translate([outer_x-5-2, outer_y/2-2, outer_z-2]) cube([2, 4, 2]); } // 底部倒角 1 translate([-1, outer_y, 0]) rotate([-90, 270, -90]) triangle(2,3, outer_x+2); // 底部倒角 2 translate([-1, 0, 0]) rotate([90, 0, 90]) triangle(3,8, outer_x+2); // 电芯 1（负极端子） translate([-0.75+outer_x, 7, 8]) rotate([180, 90, 0]) cell(terminal=10, terminal_r=4); // 电芯 2（正极端子） translate([0.75, 7+14, 8]) rotate([0, 90, 0]) cell(terminal=10); // 电芯交叉连接线的通道 translate([0.75,outer_y/2+3,1.5]) cube([outer_x-1.5, channel+0.2, 10]); translate([1.4+(channel/2), outer_y/2+3, 1.8]) rotate([75, 0, 0]) cylinder(h=12, r=channel/2+0.6, $fn=90); translate([1.8+(channel/2), outer_y/2+3, 1.5]) cylinder(h=12, r=channel/2+1, $fn=90); } ```