Prenosná jednotka napájania: 3 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Inšpirácia pre tento projekt pochádza z toho, že som chcel metódu dobitia batérií dronu v teréne. Ďalším vhodným časom použitia by bolo kempovanie. Táto konštrukcia nemusí byť nutne najlacnejšou alternatívou. Existuje mnoho komerčne dostupných produktov, ktoré ponúkajú veľa za rozumnú cenu. Len polovicu sediacich komponentov som mal asi polovicu. Navyše som v poslednom čase chcel niečo robiť, a tak som sa rozhodol radšej stavať ako kupovať. Ak v sekcii materiálov a nákladov nemáte žiadnu z položiek, počítajte s celkovým vynaložením 400 a viac dolárov. Za túto sumu sa dá kúpiť slušné nastavenie už hotové. V opačnom prípade, ak hľadáte peniaze a čas, ktoré musíte použiť ako náhradu za vlastný funkčný prenosný zdroj energie, potom je táto zostava perfektná.

Špecifikácia mojej zostavy:

• 4S (séria) 20P (paralelná) 16,8V batéria (93,6 watthodín)
• 4S 40 Amp BMS
• 300 W menič
• 6 nabíjacích portov USB
• 1 Zásuvka 120 V USA
• 100 W solárny panel
• 11 Amp regulátor nabíjania

Toto zariadenie môže spĺňať vaše vlastné špecifikácie podľa toho, ako ho chcete postaviť a čo má obsahovať. Ak chcete batériu s vyššou kapacitou alebo viac zásuviek, väčší výkon (väčší menič) a podobne, mali by ste pred kúpou kufra zohľadniť rozmery týchto predmetov. Puzdro, ktoré som použil, som si vybral kvôli cenovému bodu, dostupnosti a vodotesnému tesneniu. Ak máte v úmysle replikovať všetko presne, než len kúpiť to, čo je uvedené nižšie.

K prepojeným webovým stránkam nemám žiadny vzťah, iba ich konzumujem. Pred nákupmi mám tendenciu chvíľu nakupovať na internete a zistil som, že to je najväčšia hodnota za najmenšiu dolárovú čiastku v čase, keď som ich kúpil, v porovnaní s tým, čo bolo ešte k dispozícii. Ak chcete získať absolútne najnižšie ceny väčšiny položiek, odporúčam nákup priamo z Číny. Jedinou nevýhodou je, že dodávka príde v priemere o jeden až dva mesiace. Len za tento rok som urobil stovky objednávok z Aliexpress.com a niekedy do troch týždňov som dostal presne to, čo som očakával

Materiál a náklady

Batérie (80) 18650 článkov

Niklové pásiky hrúbky.1,.12, ALEBO.15

4S BMS

14 silikónový silikónový drôt

26 Gauge Silicon Silicon Musíte mať dve rôzne farby

(2) Kolískové spínače Potrebujete iba jeden spínač, ak chcete nainštalovať snímač/regulátor teploty na automatické ovládanie ventilátorov.

Digitálny regulátor teploty

Konektory XT60 (nie sú spájkované) ALEBO konektory XT60 (už spájkované)

Ventilátory (2) 12V DC

Indikátor batérie

Digitálny merač

Šesťportová USB nabíjačka

Step Down Buck Converter

Puzdro Ak idete s iným puzdrom, tieto prevedenia sa do neho nezmestia. Pelican má súbory, ktoré si môžete stiahnuť pre softvér CAD, a integruje tak vaše vlastné návrhy čelných dosiek.

Silikónový tmel

Solárny panel, regulátor nabíjania a invertor

1 kg PETG alebo ABS vlákna

Skrutkový sortiment M1-M5

Zmršťovacie hadičky

VHB páska

300 mm zmršťovacia hadička

(16) Magnety 10 x 3 mm

Super lepidlo

Celkové náklady 550 +/- vrátane solárneho panelu, ktorý väčšina komerčných produktov predáva samostatne, a v závislosti od toho, akú kapacitu batérie si kúpite, je možné výrazne znížiť. Závisí to aj od ponuky a dopytu, takže ceny sa môžu meniť.

Potrebné nástroje

3D tlačiareň Spájkovačka

Spájka

Tepelná pištoľ alebo malá pochodeň

Bodová zváračka na batérie

Odizolovače drôtov

Drôtený krimpovací nástroj s koncovými objímkami

Malá plochá hlava

Šesťhranné kľúče 2,5 mm, 3 mm, 4 mm

Wowstick nie je potrebný, ale je praktický, ak robíte veľa projektov s malými skrutkami.

Nabíjačka batérií C4 18650

Digitálny multimetr

Vŕtačka

Sada vrtákov

Krok 1: Batéria

Tento krok je sám o sebe úplne iným projektom. Kúpil som použité batérie, ktoré mali predchádzajúce jazvy po bodovom zváraní, takže som na ich vybrúsenie použil rotačný nástroj a malé oddeľovacie koliesko. Po vyčistení oboch koncov na všetkých článkoch sa odporúča nabiť ich pomocou inteligentnej nabíjačky, ako je C4, uvedenej v sekcii nástrojov.

Odporúčam Jehu Garcia a školské kanály Ebike, aby ste získali dobré návody na zostavenie vlastných batériových bánk a pripojenie BMS. Ak ste urobili montáž batérie, skúsenosti s bodovým zváraním batérií a zapojenie BMS, pravdepodobne môžete prejsť na tlač a montáž.

Akonáhle sú všetky články nabité, otestujte napätie každého článku. Všetko, čo je pod 3,6 voltu, by malo byť zlikvidované. V priemere som mal články okolo 4 voltov. Multimetre sa výrazne líšia v tom, ako vyzerajú. Presnú ikonu, symbol alebo písmeno na testovanie jednosmerného napätia nájdete v príručke. Na svojom merači som skontroloval napätie a prepol som digitálny multimetr na nastavenie DC 6V a aplikoval čiernu na zápornú a červenú na kladnú.

Na usporiadanie článkov vložte batérie do jednej z vytlačených platní 18650 4S 10P. Jeden riadok po celej ceste by však mal mať rovnaký koniec smerom nahor (kladný alebo záporný). Nasledujúci riadok by mal mať opačný koniec smerom nahor (kladný alebo záporný). Pozrite si priložené obrázky.

Potom, čo sú všetky bunky usporiadané a zatlačené do spodnej dosky. Druhú dosku umiestnite na batérie. Ak sa vám to zdá tesné, začnite na jednom konci a zľahka ho priklepte na batérie naraz alebo na dva články a postupne sa presuňte na druhý koniec bloku batérií. Dva taniere by ich mali držať všetky na mieste bez ohybu.

POZOR:

Buďte veľmi opatrní a urobte si čas s týmto ďalším krokom, môže vás to šokovať a prípadne skratovať batérie. Vyčistite všetok vodivý materiál v okolí, aby ste na neho omylom nepoložili batériu a vytvorili elektrické pripojenie.

Ak ste s tehlou batérií spokojní, je čas na bodové zváranie. Ak používate rovnakú bodovú zváračku ako ja, budete musieť dosiahnuť hrúbku 0,1 až 0,15, táto zváračka nemôže zvárať hrubšie. Dôležité je umiestnenie niklových pásikov. Najľahšie sa to vysvetľuje pomocou presného rozloženia na obrázkoch, ktoré som pridal. Odrežte a položte niklové pásy na batériu. Podržte batériu pri zváračke poriadnym tlakom a priložte ju raz, skontrolujte ju a ešte raz ju prilepte a prejdite do ďalšej bunky.

Nakoniec budete mať hotové bodové zváranie. Teraz je čas na zapojenie systému správy batérie (BMS). BMS monitoruje a distribuuje prúd rovnomerne do všetkých pripojených buniek. Hrubší (14-18 gauge) drôt, ktorý je červený a čierny, bol, aby som mohol zmeniť 10P na 20P batériu. Normálne by sa to robilo bodovým zváraním viacerých pásov v rovnakom vzore, ale aby som sa zmestil do tohto konkrétneho prípadu, potreboval som, aby boli dve tehly vedľa seba a nie jeden dlhý obdĺžnik.

Namontujte (horúce lepidlo) BMS na materiál typu izolátora, ako je tvrdý plast, pena alebo lepenka. Neupevňujte ho priamo na bočnú stranu batérií.

Ostatné tenšie drôty (28-30 gauge) sú všetky spojené s rôznymi bodmi BMS. Na rovnaký bod v BMS som použil rovnaké farebné kódy. Čierna je 0 V, žltá je 4,2 V, zelená je 8,4 V, červená je 12,6 V a ružovkastá je 16,8 V. Každé číslo má dva vodiče, pretože musí byť pripojené k prvým článkom a posledným článkom paralelne. Ak by ste urobili jednu dlhú obdĺžnikovú batériu, vaše vodiče by začali na konci banky a druhé vodiče by sa natiahli na druhý bočný koniec bloku. Na niklové pásy som použil spájkovačku, aby som nepoškodil článok.

Dokončenie batérie je jednoduché. Spájkujte jeden červený a jeden čierny hrubý drôt (14 gauge) dlhý najmenej 6 palcov s konektorom XT60 na konci. To sa týka symbolov + a - na BMS. Použil som kaptonovú pásku, aby sa blok neposunul. Zasuňte batériu do 300 mm zmršťovacej fólie, odstráňte prebytočné množstvo a v určitej vzdialenosti naneste tepelnú pištoľ alebo horák. Banka batérií je teraz kompletná.

Krok 2: Tlač a montáž

Ak ste úplnou novinkou v oblasti 3D tlače, odporúčame vám prečítať si nižšie, inak môžete prejsť na časť s nastaveniami tlače.

Mám dva Endery 3. Oba sú za dobrú cenu skutočne kvalitné a zvládajú PLA, ABS a PETG. Priľnavosť lôžka je najväčším problémom napriek zvládnutiu vyrovnania lôžka. Vec, ktorá pre mňa tento problém odstránila, bolo vyhodenie zásobných postelí a nahradenie tvrdeným sklom. Samozrejme, musel som to znova vyrovnať, ale iba raz. Pred každým výtlačkom ho zotriem 70% izopropylalkoholom. Nechajte tlačiareň úplne predhriať. Tlačiareň a vlákno uchovávajte na suchom mieste. Viac vlhkosti znamená viac problémov. Korálky sa pravdepodobne nebudú správne laminovať, čo spôsobí ľahké oddelenie dvoch vrstiev uprostred hotovej časti.

Ak ešte nemáte 3D tlačiareň a uvažujete o kúpe Ender 3, dôsledne sa riaďte týmto návodom na zostavenie. Nasledoval som všetky kroky na oboch tlačiarňach, ktoré som zostavil a vyšli perfektne na prvý pokus. Používam Cura na krájač. Zahrnuté sú mnohé možnosti nastavenia a navyše je ich používanie bezplatné.

Nastavenia tlače

Tento odkaz je pre súbory STL

Odporúča sa ABS alebo PETG. Čím vyššie je percento výplne, tým lepšie. Vybral som 25% pre všetky štyri čelné dosky. Použil som trysku 0,8 pri kvalite ťahu a mal slušne vyzerajúci výrobok v priemere za päť hodín na jednu časť. Potrebujú podpery a musia byť orientované písmenami obrátenými k oblohe.

Vnútorné komponenty boli vytlačené pomocou trysky 0,6 v štandardnej kvalite.

(1) Rovná zátvorka 100% výplň

(4) Mašličky 100% výplň

(2) Magnetické tyče 75% - 100%

(1) Konzola ovládača nabíjania 75% - 100%

(1) Montážna konzola prevodníka Buck 50% výplň. Existujú dve verzie. Na montáž na puzdro potrebujete iba dva skrutky, takže som navrhol 2 aj 4 diery. Stačí však vytlačiť jedno alebo druhé.

18650 Batéria 4S 10P platne 100% výplň s 0,4 tryskou v štandardnej kvalite. Urobil som to s PLA, pretože bude zabalené a potom opäť uzavreté v puzdre. V závislosti od toho, koľko batérií máte v úmysle použiť (40 článkov = potrebné sú celkom 2 platne 4S 10P) (80 článkov = potrebných sú celkom 4 platne 4S 10P)

Ich zostavenie je v podstate ako lego bloky. Motýliky majú pomôcť držať taniere pohromade, ale nie sú potrebné. To, čo všetko najlepšie zaisťuje dohromady, sú tyče magnetov a tlak tesného priliehania k puzdru Pri vkladaní magnetov do dielov som mal v ruke stoh, do časti som naniesol super lepidlo a v jednom magnete stlačil stoh na jeho vrchole. Bolo to tak, že polarita je opačná a magnety boli omylom prilepené nesprávnym spôsobom.

Akonáhle mala magnetická tyč vlepené štyri magnety úplne zatlačené dovnútra, nechal som niekoľko hodín zaschnúť. Každému zo štyroch magnetov som dal druhý magnet, aby s ním zostal spojený. Týmto spôsobom je polarita už správna, keď sú predné dosky prilepené a pritlačené na tieto magnety.

Krok 3: Montáž a zapojenie

Informácie o tom, ako som veci zapojil, nájdete v priložených vývojových diagramoch.

Zapojenie všetkého dohromady nie je veľmi zložité, tak to len vyzerá. Vo väčšine komponentov obsahujú iba kladné a záporné vodiče. Prepínače sú miesto, kde je to trochu zložité. Ak máte v úmysle mať automatické ovládanie ventilátora pomocou digitálneho regulátora/senzora teploty, potom stačí jeden kolískový vypínač na zapnutie a vypnutie zariadenia. Ak chcete ďalšie nástroje, ako napríklad svetelnú lištu LED alebo niečo iné, v takom prípade pravdepodobne budete chcieť použiť druhý spínač.

Predtým, ako budete spájať čokoľvek dohromady, umiestnite merače a najskôr sa prepnite na tlačené predné dosky. V opačnom prípade to budete musieť urobiť dvakrát. Naučil som sa to tvrdo. Pri ideálnej montáži ventilátorov chcete, aby do jedného prúdil vzduch a do druhého vháňal vzduch. Menič má tiež ventilátor, ktorý vyfukuje vzduch zozadu.

V prípade meniča som ho dočasne rozložil iba na dosku s plošnými spojmi. Nemusíte toho veľa robiť, ale na predĺženie dosahu zásuvky 120 V budete musieť vykonať niekoľko demontáží. Nerobte to, ak ste pripojení k čomukoľvek. Štyri skrutky na spodnej doske všetko odhalia. Je potrebné uvoľniť ďalšie štyri skrutky na prednej doske (s výstupmi). Vytlačte výstupné zátky z prednej dosky. Doska nebola odnímateľná, pokiaľ neboli prerezané drôty alebo nebola odrezaná predná doska. Pravdepodobne môžete drôty iba prestrihnúť, pretože ďalší krok zahŕňa ich rezanie, aby sa predĺžil dosah.

Zvolil som inú trasu a pomocou rotačného nástroja opatrne odrezal do plechu malé zárezy. Potom vzal kliešte a ohnul ich, aby som cez ne mohol prevliecť zásuvky. Potom som si uvedomil, že musím zvárať a spájkovať asi šesť palcov drôtu. Má iba tri predĺžené vodiče. Navrhujem, aby boli rezané, spájané, spájkované a zmršťovacie hadičky po jednom drôte. To umožňuje predĺženie výstupnej zásuvky na prednú dosku puzdra. Po vykonaní tejto úpravy budete musieť spodný panel nasadiť späť na menič a pripraviť montážne konzoly.

Použil som uholník vytláčania hliníka. Označená poloha pre otvory, vyvŕtané otvory a odpílený kus z tyčového materiálu. Držiaky som navrhol tak, aby bolo možné ich vytlačiť 3D, aby vám trochu uľahčili život. Na obrázkoch zistíte, ako som ich namontoval do puzdra. Pred vŕtaním akýchkoľvek otvorov sa uistite, že ste s rozložením spokojní a že sa batéria príliš neposúva. Vytlačil som batériu do pravého rohu skrinky, invertor hneď vedľa a potom som vyvŕtal diery. Keď vŕtate diery, najskôr by ste mali namontovať montážnu konzolu prevodníka dolára, pretože pri inštalácii meniča do nej nie je dostatok miesta na vyvŕtanie otvorov.

Do týchto dvoch konzol vŕtam do skrine iba otvory a do montážnej konzoly určenej pre prevodník DC-DC Buck dva otvory. Predtým, ako som cez tento otvor umiestnil skrutku/skrutku, nanesiem silikónový tmel na interiér a exteriér, aby bol vodotesný. Tiež som použil podložky na oboch koncoch skrutiek. Magnetické tyče som navrhol tak, aby bolo možné ich k puzdru zaistiť aj skrutkami.

Na mojom PPSU som pomocou pásky VHB prilepil regulátor nabíjania na bočnú stranu puzdra. Pri vytváraní tohto návodu som venoval čas vytvoreniu konzoly, ktorú môžete 3D vytlačiť a vyvŕtať otvory, ak chcete, skrutkovať. Jedinou ďalšou oblasťou, v ktorej som použil malú časť pásky VHB, bola medzi plochým držiakom a solárnou zástrčkou, aby sa pri zapojení do konektora solárneho panelu neposúvali.

Dúfam, že to pre vás bolo inšpiratívne, poučné alebo trochu zábavné. Ďakujem, že ste si pozreli môj projekt.