Listrik L585 585Wh AC DC prenosný zdroj: 17 krokov (s obrázkami)

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

Pre môj prvý Instructable vám ukážem, ako som vyrobil tento prenosný napájací zdroj. Existuje mnoho výrazov pre tento druh zariadení, ako je napájacia banka, elektráreň, solárny generátor a mnoho ďalších, ale ja dávam prednosť názvu „prenosný napájací zdroj Listrik L585“.

Listrik L585 má vstavanú lítiovú batériu 585 Wh (6S 22,2 V 26, 364 mAh, testované), ktorá skutočne vydrží. Na danú kapacitu je tiež veľmi ľahký. Ak ho chcete porovnať s bežnou zákazníckou power bankou, môžete to urobiť jednoducho tak, že hodnotenie mAh vydelíte 1 000 a potom ho vynásobíte 3,7. Napríklad PowerHouse (jedna z najväčších známych spotrebiteľských energetických bánk) má kapacitu 120 000 mAh. Teraz poďme na matematiku. 120 000 /1 000 000 * 3,7 = 444 Wh. 444 Wh vs 585 Wh. Jednoduché nie?

Všetko je zabalené v tejto peknej hliníkovej aktovke. Listrik L585 sa tak dá ľahko prenášať a horný kryt ochráni citlivé nástroje, ktoré sa vo vnútri nepoužívajú. Tento nápad som dostal potom, čo som videl, ako niekto zostrojil slnečný generátor pomocou skrinky na náradie, ale skrinka na náradie nevyzerá tak skvele, však? Vykopol som to teda hliníkovým kufríkom a vyzerá to oveľa lepšie.

Listrik L585 má viacero výstupov, ktoré môžu pokryť takmer všetky zariadenia spotrebnej elektroniky.

Prvým z nich je výstup striedavého prúdu, ktorý je kompatibilný s takmer 90% zariadení v sieti pod 300 W, nie všetky z dôvodu nesínusového výstupu, ale môžete to opraviť pomocou čistého sínusového invertora, ktorý je oveľa drahší ako štandardne upravený Tu som použil sínusový invertor. Spravidla sú aj väčšie.

Druhým výstupom je výstup USB. K dispozícii je 8 portov USB, ktoré sú prebytočné. Pár z nich môže dodávať maximálny prúd 3A nepretržite. Synchrónna náprava je veľmi efektívna.

Tretí je pomocný vstup/výstup. Môže sa použiť na nabíjanie alebo vybíjanie vnútornej batérie maximálnou rýchlosťou 15 A (300 W+) nepretržite a 25 A (500 W+) okamžite. Nemá žiadnu reguláciu, v podstate iba obyčajné napätie batérie, ale má viacnásobnú ochranu vrátane skratu, nadprúdu, prebitia a prebitia.

Posledný a môj obľúbený je nastaviteľný jednosmerný výstup, ktorý môže vydávať 0-32V, 0-5A vo všetkých napäťových rozsahoch. Dokáže napájať najrozmanitejšie spotrebiče DC, ako napríklad typický prenosný počítač s výstupom 19 V, internetový smerovač na 12 V a mnoho ďalších. Tento nastaviteľný jednosmerný výstup eliminuje potrebu používať napájanie striedavým prúdom, čo mimochodom zhorší účinnosť, pretože celý systém prevádza jednosmerný prúd na striedavý prúd a potom znova na jednosmerný prúd. Môže byť tiež použitý ako stolný zdroj s funkciou konštantného napätia a konštantného prúdu, čo je veľmi užitočné pre ľudí ako ja, ktorí často pracujú s elektronikou.

Krok 1: Materiály a nástroje

Hlavné materiály:

* 1X hliníkový kufrík DJI Spark

*60X 80*57*4,7 mm prizmatické lítiové články (môžete nahradiť bežnejšími 18650, ale zistil som, že tento článok má perfektný tvarový faktor a rozmer)

* 1 x 300 W menič 24 V DC na striedavý prúd

* 1X programovateľný napájací zdroj DPH3205

* 2 x 4 portové USB prevodníky

* 1 x Kontrola batérie Cellmeter 8

* 1X 6S 15A BMS

* 1 x vyvažovací konektor 6S

* 12 x skrutky M4 10 mm

* 12x matice M4

* 6X konzoly z nehrdzavejúcej ocele

* 1 x 6A jednopólový prepínač

* 1 x 6A dvojpólový prepínač

* 1 x 15A jednopólový prepínač

* 4X 3mm držiak LED z nehrdzavejúcej ocele

* 4x konektory XT60 female

* 4 x 20 mm mosadzné rozpery

* 4x strojné skrutky M3 30 mm

* 2 x skrutky M3 8 mm

* 6x matice M3

* 1 x 25A 3 -pólový terminál

* 4x káblové lopatky 4,5 mm

* Prispôsobený 3 mm prístrojový panel

-

Spotrebný materiál:

* Tepelné zmršťovanie

* Spájka

* Tok

* 2,5 mm pevný medený drôt

* Obojstranná páska pre vysoké zaťaženie (získajte tú najvyššiu kvalitu)

* Tenká obojstranná páska

* Kaptonova páska

* Epoxid

* Čierna farba

* 26 AWG drôt pre LED indikátory

* 20 AWG strieborný lankový drôt pre slaboprúdové vedenie

* 16 AWG strieborný lankový vodič pre silnoprúdové vedenie (uprednostňuje sa nižší AWG. Môj je dimenzovaný na nepretržité zapojenie šasi 17 A, čo je sotva dosť)

-

Náradie:

* Spájkovačka

* Kliešte

* Skrutkovač

* Nožnice

* Hobby nôž

* Pinzeta

* Vŕtačka

Krok 2: Schéma

Schéma by mala byť samovysvetľujúca. Ospravedlňujeme sa za zlú kresbu, ale malo by to byť viac ako dosť.

Krok 3: Prístrojový panel

Prístrojový panel som navrhol ako prvý. Súbor PDF si môžete stiahnuť zadarmo. Materiál môže byť drevo, hliníkový plech, akryl alebo čokoľvek s podobnými vlastnosťami. V tomto „kufríku“som použil akryl. Hrúbka by mala byť 3 mm. Môžete ho vystrihnúť CNC, alebo len vytlačiť na papier v mierke 1: 1 a orezať ručne.

Krok 4: Puzdro (maliarske a montážne konzoly)

Na puzdro som použil hliníkový kufrík pre DJI Spark, ktorý má akurátny rozmer. Prišlo lietadlo, ktoré držalo lietadlo, tak som ho vytiahol a namaľoval vnútornú časť na čierno. Vyvŕtal som 6 4 mm otvorov podľa vzdialenosti otvorov na svojom špeciálne vyrezanom prístrojovom paneli a nainštaloval som tam konzoly. Potom som na každú konzolu nalepil matice M4, aby som mohol skrutky zvonku zaskrutkovať bez toho, aby som matice držal.

Krok 5: Batéria, časť 1 (testovanie článkov a vytváranie skupín)

Na batériu som použil odmietnuté prizmatické lítiové články LG, ktoré som dostal za menej ako 1 dolár za kus. Dôvod, prečo sú tak lacné, je ten, že majú vybitú poistku a sú označené ako chybné. Odstránil som poistky a sú ako nové. Môže to byť trochu nebezpečné, ale za menej ako dolár každý sa nemôžem sťažovať. Koniec koncov, na ochranu použijem systém správy batérie. Ak sa chystáte používať použité alebo neznáme články, mám tu dobrý návod na testovanie a triedenie použitých lítiových článkov: (PRIPRAVUJEME).

Videl som veľa ľudí, ktorí pre tento typ zariadenia používajú olovenú batériu. Iste sa s nimi ľahko pracuje a sú lacné, ale používanie olovenej batérie na prenosné aplikácie je pre mňa veľké nie. Oloveno-kyselinový ekvivalent bude vážiť asi 15 kilogramov! To je o 500% ťažšie ako batéria, ktorú som vyrobil (3 kilogramy). Mám vám pripomenúť, že bude mať aj väčší objem?

Kúpil som ich 100 a testoval som ich jeden po druhom. Mám k dispozícii tabuľku s výsledkami testu. Odfiltroval som to, roztriedil a nakoniec som získal 60 najlepších buniek. Rozdelím ich rovnomerne podľa kapacity, takže každá skupina bude mať podobnú kapacitu. Týmto spôsobom bude batéria vyvážená.

Videl som veľa ľudí, ktorí stavali svoj akumulátor bez ďalšieho testovania každého článku, ktorý je podľa mňa povinný, ak sa chystáte vyrobiť akumulátor z neznámych článkov.

Test ukázal, že priemerná vybíjacia kapacita každého článku je 2636 mAh pri 1,5A vybíjacom prúde. Pri nižšom prúde bude kapacita vyššia kvôli menším stratám energie. Podarilo sa mi získať 2 700 mAh+ pri vybíjacom prúde 0,8 A. Extra o 20% väčšiu kapacitu získam, ak nabijem článok na 4,35 V/článok (článok umožňuje nabíjacie napätie 4,35 V), ale BMS to neumožňuje. Nabíjanie článku na 4,2 V tiež predĺži jeho životnosť.

Späť k inštrukcii. Najprv som spojil 10 buniek dohromady pomocou tenkej obojstrannej pásky. Potom som to spevnil kaptonovou páskou. Pri práci s lítiovou batériou buďte obzvlášť opatrní. Tieto prizmatické lítiové články majú extrémne blízku pozitívnu i negatívnu časť, takže je ľahké ich skrátiť.

Krok 6: Batéria, časť 2 (Pripojenie k skupinám)

Keď som skončil s vytváraním skupín, ďalším krokom je spojiť ich dohromady. Aby som ich spojil, použil som tenkú obojstrannú pásku a opäť som ju vystužil kaptonovou páskou. Veľmi dôležité je zabezpečiť, aby boli skupiny navzájom izolované! V opačnom prípade dôjde k veľmi škaredému skratu, keď ich spojíte do série. Telo prizmatického článku je priradené ku katóde batérie a naopak pre 18 650 článkov. Majte to prosím na pamäti.

Krok 7: Batéria, časť 3 (spájkovanie a konečná úprava)

Toto je najťažšia a najnebezpečnejšia časť, spájkovanie článkov dohromady. Na ľahké spájkovanie budete potrebovať spájkovačku s výkonom najmenej 100 W. Môj mal 60 W a bolo to celkom na spájkovanie PITA. Nezabudnite na tok, pekelnú tonu taviva. Naozaj to pomáha.

** Buďte v tomto kroku mimoriadne opatrní! Vysokokapacitná lítiová batéria nie je niečo, s čím by ste chceli byť nemotorní. **

Najprv som odrezal môj 2,5 mm pevný medený drôt na požadovanú dĺžku a potom odlepil izoláciu. Potom som medený drôt spájkoval s pútkom bunky. Vykonajte to dostatočne pomaly, aby spájka mohla prúdiť, ale dostatočne rýchlo, aby sa zabránilo hromadeniu tepla. Naozaj to vyžaduje zručnosť. Odporúčam vám precvičiť si niečo iné, než to vyskúšate so skutočnou vecou. Po niekoľkých minútach spájkovania nechajte batériu vychladnúť, pretože teplo nie je vhodné pre žiadny druh batérie, obzvlášť pre lítiové batérie.

Na dokončenie som BMS nalepil 3 vrstvami obojstranných penových pások a všetko zapojil podľa schémy. Na výstup batérie som spájkoval káblové rydlá a okamžite som ich nainštaloval na hlavný napájací terminál, aby som sa nedotkol navzájom a nespôsobil skrat.

Nezabudnite spájkovať drôt zo zápornej strany konektora váhy a vodič zo zápornej strany BMS. Tento obvod musíme prerušiť, aby sa deaktivoval Cellmeter 8 (indikátor batérie), aby sa nezapínal navždy. Druhý koniec prejde na jeden pól vypínača neskôr.

Krok 8: Batéria, časť 4 (inštalácia)

Na inštaláciu som použil obojstrannú pásku. V tomto prípade odporúčam použiť vysoko kvalitnú obojstrannú pásku, pretože batéria je dosť ťažká. Použil som obojstrannú pásku 3M VHB. Páska zatiaľ veľmi dobre drží batériu. Žiadny problém.

Batéria sa tam skutočne hodí, čo je jeden z dôvodov, prečo som vybral tento prizmatický lítiový článok pred cylindrickým lítiovým článkom. Vzduchová medzera okolo akumulátora je veľmi dôležitá pre odvod tepla.

O odvode tepla sa tým príliš nezaoberám. Na nabíjanie použijem IMAX B6 Mini, ktorý môže dodávať iba 60 W. To je nič v porovnaní s batériou 585 Wh. Nabíjanie trvalo viac ako 10 hodín tak pomaly, že sa nevytváralo žiadne teplo. Pomalé nabíjanie je vhodné aj pre akýkoľvek druh batérie. Na vybitie je maximálny prúd, ktorý môžem čerpať z akumulátora, hlboko pod 1C rýchlosťou vybíjania (26A) pri iba 15A kontinuálnom, 25A okamžitom. Moja batéria má vnútorný odpor približne 33 mOhm. Rovnica rozptýleného výkonu je I^2*R. 15*15*0,033 = 7,4 W energie stratenej ako teplo pri vybíjacom prúde 15 A. Pre niečo také veľké to nie je veľký problém. Test z reálneho sveta ukazuje, že pri vysokom zaťažení teplota batérie stúpa na približne 45-48 stupňov Celzia. Nie je to príjemná teplota pre lítiovú batériu, ale stále v rámci rozsahu pracovných teplôt (maximálne 60 stupňov)

Krok 9: Menič, časť 1 (demontáž a inštalácia chladiča)

V prípade meniča som ho vybral z puzdra, aby sa zmestil do hliníkového kufríka, a nainštaloval som pár chladičov, ktoré som získal z rozbitého napájania počítača. Na neskoršie použitie som zobral aj chladiaci ventilátor, zásuvku striedavého prúdu a vypínač.

Striedač pracuje až do 19 V predtým, ako sa spustí ochrana proti podpätiu. To je dosť dobré.

Jedna neobvyklá vec je, že na štítku je jasne 500 W, zatiaľ čo na sieťotlači na doske plošných spojov je uvedené 300 W. Tento menič má tiež skutočnú ochranu proti opačnej polarite, na rozdiel od väčšiny meničov, ktoré používajú ochranu proti obrátenej polarite s tupou diódou a poistkou. Pekné, ale v tomto prípade nie príliš užitočné.

Krok 10: Invertor (inštalácia a montáž)

Najprv som predĺžil vstupný výkon, LED indikátory, vypínač a drôt sieťovej zásuvky, aby boli dostatočne dlhé. Potom som nainštaloval menič do puzdra pomocou obojstrannej pásky. Na druhý koniec vodičov napájania som spájkoval spájkovače káblov a spojil ich s hlavným terminálom. Na prístrojovú dosku som namontoval LED indikátory, ventilátor a elektrickú zásuvku.

Zistil som, že menič má pri pripojení k zdroju energie nulový pokojový prúd (<1 mA), ale je deaktivovaný, a tak som sa rozhodol pripojiť napájací vodič meniča priamo bez akéhokoľvek prepínača. Takto nepotrebujem objemný spínač vysokého prúdu a menej plytvania energiou na drôte a prepínači.

Krok 11: Modul USB (inštalácia a zapojenie)

Najprv som rozšíril LED indikátory na oboch moduloch. Potom som moduly poskladal do mosadzných rozperiek M3 20 mm. Napájacie vodiče som spájkoval podľa schémy a celú zostavu som priložil k prístrojovej doske a previazal zipsami. 2 vodiče z batérie, o ktorej som sa zmienil v predchádzajúcom balení, som spájkoval na druhý pól spínača.

Krok 12: Časť 1 modulu DPH3205 (inštalácia a vstupné vedenie)

Do spodnej dosky som diagonálne prevŕtal 2 3 mm otvory a potom som nainštaloval modul DPH3205 pomocou 8 mm skrutiek M3, ktoré týmito otvormi prechádzajú. Vstup som zapojil hrubými 16 AWG vodičmi. Negatív ide priamo do modulu. Pozitíva idú najskôr na prepínač a potom na modul. Na druhý koniec som spájkoval káblové rydlá, ktoré budú pripojené k hlavnému terminálu.

Krok 13: Časť 2 modulu DPH3205 (montáž a zapojenie displeja)

Namontoval som displej na predný panel a zapojil vodiče. Potom som pomocou dvojdielneho epoxidu namontoval konektory XT60 na prístrojovú dosku a zapojil ich paralelne. Potom drôt prejde na výstup modulu.

Krok 14: Pomocné I/O (montáž a zapojenie)

Namontoval som 2 konektory XT60 s 2 -dielnym epoxidom a konektory som spájkoval paralelne s hrubými 16 vodičmi AWG. Na druhý koniec som spájkoval káblové rydlá, ktoré smerujú k hlavnému terminálu. Sem smeruje aj drôt z modulu USB.

Krok 15: QC (rýchla kontrola)

Uistite sa, že vo vnútri nič nechrastí. Nežiaduce vodivé predmety môžu spôsobiť skrat.

Krok 16: Dokončenie a testovanie

Zavrel som kryt, zaskrutkoval skrutky a hotovo! Otestoval som všetky funkcie a všetko funguje, ako som dúfal. Pre mňa určite veľmi užitočné. Stálo ma to niečo vyše 150 dolárov (iba materiál, bez porúch), čo je na niečo také veľmi lacné. Proces montáže trval asi 10 hodín, ale plánovanie a výskum trvali asi 3 mesiace.

Napriek tomu, že som pred zostavením napájania vykonal veľa výskumu, má stále veľa nedostatkov. S výsledkom nie som naozaj spokojný. V budúcnosti budem stavať Listrik V2.0 s množstvom vylepšení. Nechcem pokaziť celý plán, ale tu je niekoľko z nich:

1. Prepnite na vysokokapacitné 18 650 článkov
2. Mierne vyššia kapacita
3. Oveľa vyšší výstupný výkon
4. Oveľa lepšie bezpečnostné funkcie
5. Interná nabíjačka MPPT
6. Lepší výber materiálu
7. Automatizácia Arduino
8. Vyhradený indikátor parametrov (kapacita batérie, príkon, teplota a podobne)
9. Aplikácia ovláda DC výstup a mnoho ďalších, ktoré vám teraz nepoviem;-)

Krok 17: Aktualizácie

Aktualizácia č. 1: Pridal som manuálny prepínač pre chladiaci ventilátor, aby som ho mohol manuálne zapnúť, ak chcem použiť napájanie pri plnom zaťažení, aby časti vo vnútri zostali chladné.

Aktualizácia č. 2: BMS sa vznietil, a tak celý batériový systém prerobím na lepší. Nový sa môže pochváliť konfiguráciou 7S8P namiesto 6S10P. Trochu menšia kapacita, ale lepší odvod tepla. Každá skupina je teraz rozmiestnená kvôli lepšej bezpečnosti a chladeniu. 4,1 V/článok nabíjacie napätie namiesto 4,2 V/článok pre lepšiu životnosť.