Napájací stohovač: stohovateľný USB systém dobíjateľných batérií: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Kliknite prosím nižšie a navštívte našu stránku projektu Hackaday

hackaday.io/project/164829-power-stacker-s…

Power Stacker je prenosná, modulárna, nabíjateľná lítium-iónová batéria USB. Skombinujte ich pre projekty náročné na energiu alebo ich oddeľte pre menšie projekty s týmto modulárnym systémom. Súbory Gerber, BOM a. STL sú k dispozícii nižšie.

Power Stacker robí to, čo iné nabíjateľné batérie USB nedokázali, a to je možnosť kombinovať ich spoločne pre zvýšenie kapacity batérií alebo ich rozdeliť na mnoho malých batérií pre menšie projekty. Rovnaké batérie Power Stacker môžete doslova používať mnoho rokov v mnohých aplikáciách!

Ďalšou unikátnou vlastnosťou Power Stackera je, že každá batéria dostane svoj vlastný regulátor nabíjania, ktorý zaručuje skutočné vyváženie článkov a zaisťuje, že každá batéria je nabitá na správne napätie v reálnom čase, dokonca aj počas nabíjania a/alebo vybíjania.

Po spustení úspešného projektu Kickstarter s názvom Solderdoodle Pro som si uvedomil, že rovnakú technológiu batérií použitú na tavenie spájky je možné použiť na vyriešenie problému pokusu nájsť správnu batériu a neustáleho nákupu nových batérií pre každý nový projekt. V kombinácii so svojimi znalosťami 3D tlače som vytvoril puzdro na batériu, ktoré je možné tlačiť, upravovať a zdieľať!

Výkonný stohovač je tiež kompatibilný s prevodníkmi DC-DC s otvoreným zdrojovým kódom, ako je Adafruit Power Boost 1000.

Ako funguje zásobník batérií?

Diódy nízkeho napätia/vysokého prúdu na doske regulátora nabíjania sú inštalované na vstupe a výstupe obvodu, ktoré zabraňujú krížovému hovoru medzi viacerými zdrojmi energie a medzi výstupom regulátorov nabíjania. To umožňuje, aby sa prepojenia medzi vstupnými a výstupnými kolíkmi každej dosky regulátora nabíjania stali zbernicami, ktoré umožňujú zachovanie rovnakého napätia a násobenie prúdu. Batéria s najvyšším napätím v súprave sa bude vybíjať najviac, kým sa ostatné batérie nebudú blížiť rovnakému napätiu a tiež sa začnú vybíjať rovnakou rýchlosťou, ktorá znásobí aktuálny výkon batérie.

Špecifikácia stohovača: * Čas na úplné nabitie: @5 W 3350 mAh: 3 hodiny | @8 Wattov 13400 mAh: 7 hodín

* Kapacita: 3350 mAh, 6700 mAh alebo 13400 mAh / 3,6 V.

* Typ: lítium-iónová batéria Panasonic NCR18650B

* Vstup - prúd: 450 až 2 600 mA | Napätie: 5 až 6 voltov

* Počet portov USB: 1 (v závislosti od počtu modulov 5V adaptéra)

* Výstup - Štandardné hlavičky Arduino pre ženy a pre mužov

* Výstup - prúd: až 2 000 mA | Napätie: 3,6 voltov priamo alebo 5 voltov s modulom prevodníka DC-DC

* Materiál puzdra: 3D tlačený materiál

* Životnosť batérie pri typickom použití: 5 rokov * Vymeniteľná batéria

* Poskytuje až 320% nabitie iPhonu alebo 160% nabitie Galaxy S5 s dvoma článkami 6 700 mAh

* Kompatibilné s Arduino, iPhone, Android, Windows Phone a ďalšími s 5-voltovým konvertorovým modulom DC-DC

*UPOZORNENIE: Pri manipulácii s akoukoľvek lítium-iónovou batériou buďte opatrní, pretože skratovanie batérie môže spôsobiť popáleniny. Vždy noste ochranné okuliare. Používajte odporúčané súčiastky batérií a obvodov, pretože je v nich zahrnutý vyšší maximálny nabíjací prúd batérie 2 000 mA. 3D tlačené diely sa môžu pri vysokých teplotách zdeformovať.

Zhoda FCC: NIE je vyžadovaná, pretože frekvencie obvodov sú nižšie ako 1,7 MHz

Krok 1: Potrebné materiály, nástroje a súbory

Tu je zoznam potrebných materiálov, nástrojov a súborov.

MATERIÁLY:

POČET Popis

1 Obvod ovládača nabíjania lítium-iónového zdroja (Schéma, súbory Gerber atď. Je možné stiahnuť z predchádzajúcej stránky. Hlavnou súčasťou IC je regulátor nabíjania Maxim MAX8903G.)

1 nechránená lítium -iónová batéria Panasonic NCR18650B 3350 mAh www.ebay.com (Ak sú potrebné nižšie náklady, vyskúšajte batériu Panasonic NCR18650A s o niečo menšou kapacitou 3070 mAh. Uistite sa, že je nechránená a starostlivo skontrolujte číslo súčasti batérie. Chránené batérie majú predĺženú dĺžku. so vstavaným obvodom, čo môže ovplyvniť výkon. Odkaz https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Ostatné značky batérií sa neodporúčajú, pretože prúd regulátora nabíjania batérie môže byť až 2 000 mA a chémia Panasonic NCR18650 to zvládne. Ak potrebujete použiť iné značky, zaistite, aby spĺňali rovnaké špecifikácie, chémiu a zvládli až 2 ampéry nabíjacieho prúdu. Používanie batérií, ktoré nespĺňajú tieto špecifikácie, môže viesť k nebezpečnému poškodeniu batérie.)

2 Hirose 2-kolíkový konektor DF3-2S-2C

2 Hirose zásuvka 24-28 AWG Krimpovací kolík DF3-2428SCC

1 1 "širokouhlá páska s páskou Kapton https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 1" páska s páskou Kapton

1 kus zmršťovacích bužírok s priemerom 2 palce, dlhý 2,7 palca, kus zmršťovacej bužírky 1/16 palca, 1,0 palca, dlhý 1 kotúč spájkovacieho drôtu 1 puzdro s 3D tlačou (súbor k dispozícii na predchádzajúcej strane)

1 hlavička 2X4

1 5voltový menič DC-DC

1 Protoboard

1 1X2 hlavička ženy

1 páskový kolíkový konektor

Rôzne dĺžky 26 AWG Štandardný červený a čierny lankový 4 A zosilňovač, max. Drôt uvedený nižšie: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 6,10 čierny drôt.06 pásik jeden koniec.20 pásik druhý koniec

1 8,00 červený drôt.06 prúžok jeden koniec.20 prúžok druhý koniec

NÁSTROJE: POČET Popis

1 Držiak batérie Power Core

1 Odizolovacie kliešte s rozsahom 24-26 g

1 drôtový krimpovač s rozsahom 20-24 g

1 Zvinovací meter

1 spájkovačka

1 tepelná pištoľ

1 nožnice

Krok 2: Zostavenie batérie

Vložte batériu NCR18650B do držiaka batérie kladnou stranou nahor. Pri spájkovaní zariadenie zarovná červený a čierny vodič. Nedotýkajte sa spájkovačky zariadenia, pretože sa môže roztaviť. Batériu možno dokážete spájkovať aj bez upínacieho prípravku, ale je to oveľa ťažšie a stále by ste potrebovali niečo, aby sa batéria neprevrhla. Svietidlo je možné použiť aj na iné projekty batérií.

Umiestnite odizolovaný koniec dlhého červeného drôtu.20 "do výkopu označeného +ČERVENÝ a červený vodič spájajte s batériou. Skúste k batérii rýchlo spájkovať, pretože príliš veľké teplo batérie ju môže poškodiť. Ak existuje spájka vyčnievajte, vyhlaďte ho spájkovačkou. Po spájkovaní nakloňte prípravok a prstom batériu vysuňte zospodu. Otočte batériu hore dnom a vložte batériu do prípravku červeným vodičom v +ČERVENOM žľabe a záporný koniec batérie smerom nahor. Uzemnite koniec červeného vodiča pinom Hirose a zasuňte kolík do portu 1 2-kolíkového konektora Hirose. V tomto mieste chcete konektor pripojiť, pretože je to nebezpečné ponechajte visiaci holý koniec drôtu batérie odkrytý a môže potenciálne spôsobiť skrat alebo popáleniny, ak sa dotkne záporného konca batérie. Vložte 20 mm odizolovaný koniec dlhého čierneho drôtu do výkopu označeného -BLK a spájkujte Čierny vodič k batérii. Negatívny koniec tejto batérie zvyčajne vyžaduje viac tepla na spájkovanie, pretože s hmotnosťou batérie je v kontakte väčší povrch, ale skúste spájkovať rýchlo. Ak z nej trčí nejaká spájka, vyhlaďte ju spájkovačkou. Po spájkovaní zalisujte koniec čierneho vodiča pomocou kolíka Hirose a zasuňte kolík do portu 2 2-kolíkového konektora Hirose. Nakloňte zariadenie a prstom vysuňte batériu zospodu. Ohnite čierny drôt priamo cez okraj záporného konca batérie a veďte červený vodič tak, aby sa obtočil po boku batérie. Výsledkom bude, že červený vodič zostupujúci z kladného konca batérie bude vzdialený 120 ° od miesta, kde sa stretávajú čierny a červený vodič. Táto geometria drôtu umožňuje, aby kladné a záporné vodiče vychádzali z tej istej strany a priliehajú. Jedenkrát zabaľte kus 1 "širokej pásky Kapton okolo stredu batérie, aby držal vodiče nadol. Na každý koniec batérie umiestnite 1" pásmo Kapton s páskou a preložte okraje cez bočnú stranu batérie. Potom nasuňte 1 "tepelne zmršťovaciu trubicu na batériu tak, aby bola trubica v jednej rovine s kladným koncom batérie. Všetky vôle rúrky by mali vyčnievať z negatívneho konca. Teraz pomocou tepelnej pištole zmršťujte trubicu a dokončite zostavu batérie.

Krok 3: Zostava stohovača napájania

V prípade nastavenia jedného článku jednoducho spájkujte zásuvku 2X4 female s doskou regulátora nabíjania, pripojte batériu, potom spájkujte kolíkové kolíky samice s 5-voltovou doskou DC-DC a pripojte ju k doske regulátora nabíjania.

V prípade viacčlánkového usporiadania spájkujte zástrčky konektora s protoboardom v rovnakej konfigurácii ako kolíky ovládača nabíjania a spájkujte zásuvku 1X2 Female s doskou.

Na zadnú stranu protoboardu spájajte všetky piny spojené s portom SYS OUT z dosky regulátora nabíjania, všetky piny spojené s portom GND spájkujte z dosky regulátora nabíjania a všetky piny spojené s portom IN6V spájkujte z doska regulátora nabíjania. Potom spájkujte SYS OUT so zásuvkovým kolíkom samice na protoboarde a spájkujte GND s druhým kolíkovým konektorom samice na protoboarde.

Zasuňte protoboard do otvoru v puzdre s 3D tlačou a potom k protoboardu pripevnite batérie, dosky regulátora nabíjania a 5-voltový menič DC-DC.

Krok 4: Aplikácie

Jednoducho pripojte batériu k doske regulátora nabíjania, pripojte 5-voltový prevodník DC-DC a nabite svoje zariadenie USB.

Pripojte nabíjací kábel micro USB a nabite batérie z akéhokoľvek zdroja 5 až 6 voltov. Každá bunka má svoj vlastný regulátor nabíjania na vyváženie buniek v reálnom čase. Každý regulátor nabíjania v balení sa automaticky začne nabíjať, akonáhle zistí prebytočný výkon.

K Power Stacker môžete tiež pripojiť niekoľko zdrojov energie, ako sú solárne panely, dynamá a ďalšie zdroje energie USB, aby sa zvýšil nabíjací prúd k batérii.

Či už nabíjate chytrý telefón, tablet alebo diaľkovo ovládaného robota, Power Stacker vám poskytne potrebný výkon teraz a prispôsobí sa vašim energetickým požiadavkám v budúcnosti.

GRATULUJEME! Dokončili ste stavbu Power Stackera!

Krok 5: Riešenie problémov

BEZPEČNOSŤ

Nenechávajte zariadenie Power Stacker na priamom slnku. Udržujte ho zakrytý alebo v tieni. Teplo zo slnka môže spôsobiť, že sa nabíjací obvod a batéria veľmi zahriajú, prestanú sa nabíjať, degradujú batériu a skrátia jej životnosť.

Prijateľné teploty: Zariadenie Power Stacker je navrhnuté tak, aby fungovalo pri teplotách medzi 0 ° a 45 ° C (32 ° a 149 ° F). Skladovanie: Prístroj Power Stacker skladujte pri izbovej teplote. Power Stacker by sa mal nabíjať približne raz za rok, aby sa zabránilo nadmernému vybitiu.

Ak chcete dosiahnuť najlepšie výsledky, pred použitím Power Stacker úplne nabite.

RIEŠENIE PROBLÉMOV

LED dióda Power Stacker sa pri nabíjaní z prenosného počítača nerozsvieti

1) K tomu môže dôjsť, ak je Power Stacker úplne vybitý a prejde do režimu udržiavacieho nabíjania. Nechajte Power Stacker zapojený asi 15 minút a kontrolka LED nabíjania by sa mala znova rozsvietiť.

2) Niektoré staršie notebooky majú vo svojich USB portoch obmedzenie nízkeho prúdu a deaktivujú USB port, ak prúd prekročí limit. Skúste zapojiť Power Stacker do iného portu USB.