Listrik L585 585Wh AC DC prenosni napajalnik: 17 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Za moj prvi Instructable vam bom pokazal, kako sem naredil ta prenosni napajalnik. Za to vrsto naprav obstaja veliko izrazov, kot so napajalnik, elektrarna, sončni generator in mnogi drugi, vendar imam raje ime "prenosni napajalnik Listrik L585".

Listrik L585 ima vgrajeno litijevo baterijo 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, preizkušeno), ki lahko resnično zdrži. Prav tako je glede na zmogljivost precej lahek. Če ga želite primerjati s tipično bančno enoto za stranke, lahko to preprosto storite tako, da oceno mAh delite z 1000, nato pa pomnožite s 3,7. Na primer, PowerHouse (ena največjih dobro znanih potrošniških baterij) ima zmogljivost 120 000 mAh. Zdaj pa naredimo matematiko. 120 000 /1 000 * 3,7 = 444 Wh. 444Wh VS 585Wh. Enostavno kajne?

V tej lepi aluminijasti aktovki je vse zapakirano. Na ta način lahko Listrik L585 enostavno nosite, zgornji pokrov pa zaščiti občutljive instrumente v notranjosti, medtem ko jih ne uporabljate. To idejo sem dobil, potem ko sem videl, da je nekdo zgradil solarni generator z uporabo škatle za orodje, a škatla z orodjem ne izgleda tako dobro, kajne? Zato sem ga z aluminijasto aktovko brcnil navzgor in izgleda veliko bolje.

Listrik L585 ima več izhodov, ki lahko pokrijejo skoraj vse potrošniške elektronske naprave.

Prvi je AC izhod, ki je združljiv s skoraj 90% omrežnih naprav pod 300 W, ne vse zaradi nesinusoidnega izhoda, vendar lahko to odpravite s čistim sinusnim pretvornikom, ki je veliko dražji od standardno spremenjenega sinusni pretvornik, ki sem ga tukaj uporabil. Na splošno so tudi večji.

Drugi izhod je USB izhod. Na voljo je 8 vrat USB, ki jih je precej preveč. Par lahko oddaja največji tok 3A neprekinjeno. Zaradi sinhronega popravljanja je zelo učinkovit.

Tretji je pomožni V/I. Uporablja se lahko za polnjenje ali praznjenje notranje baterije pri največji hitrosti 15A (300W+) neprekinjeno in 25A (500W+) v trenutku. Nima nobene regulacije, v bistvu samo navadna napetost akumulatorja, vendar ima več zaščit, vključno s kratkim stikom, prekomernim tokom, prekomernim polnjenjem in prekomernim praznjenjem.

Zadnji in moj najljubši je nastavljiv enosmerni izhod, ki lahko oddaja 0-32V, 0-5A v vseh napetostnih območjih. Lahko napaja zelo široko paleto enosmernih naprav, kot so tipični prenosni računalniki z 19V izhodom, internetni usmerjevalnik na 12V in še veliko več. Ta nastavljiv enosmerni izhod odpravlja potrebo po napajanju z izmeničnim / enosmernim napajanjem, kar bo mimogrede poslabšalo učinkovitost, ker celoten sistem pretvori enosmerni tok v izmenični in nato spet v enosmerni tok. Lahko se uporablja tudi kot klop za napajanje s konstantno napetostjo in funkcijo konstantnega toka, kar je zelo uporabno za ljudi, kot sem jaz, ki pogosto delajo z elektroniko.

1. korak: Materiali in orodja

Glavni materiali:

* 1X aluminijasta aktovka DJI Spark

*60X 80*57*4,7 mm prizmatične litijeve celice (lahko jih zamenjate z bolj običajnimi 18650, vendar sem ugotovil, da ima ta celica ravno popoln faktor oblike in dimenzije)

* 1X 300W 24V DC pretvornik v izmenični tok

* 1X programiran napajalnik DPH3205

* 2 -kratni pretvornik USB z 4 vrati

* 1X naprava za preverjanje baterije Cellmeter 8

* 1X 6S 15A BMS

* 1X 6S priključek za tehtanje

* 12X vijaki M4 10 mm

* 12X matice M4

* 6X nosilci iz nerjavečega jekla

* 1 -polno preklopno stikalo 6A

* Dvopolno stikalo 1X 6A

* 1X 15A enopolno stikalo

* 4X 3 mm LED držalo iz nerjavečega jekla

* 4X ženski priključki XT60

* 4X M3 20 mm distančniki iz medenine

* 4X M3 30 mm vijaki za stroj

* 2 x M3 8 mm strojni vijaki

* 6X matice M3

* 1X 25A 3 -polni priključek

* 4 x 4,5 mm lopatice za kable

* 3 mm armaturna plošča po meri

-

Potrošni material:

* Vročinski vložki

* Spajkanje

* Flux

* 2,5 mm polna bakrena žica

* Dvostranski trak za težke obremenitve (dobite najkakovostnejšega)

* Tanek dvostranski trak

* Kapton trak

* Epoksi

* Črna barva

* 26 AWG žica za LED indikatorje

* 20 AWG srebrna žica za ožičenje z nizkim tokom

* 16 AWG srebrna navojena žica za ožičenje z visokim tokom (prednost je nižja AWG. Moja je ocenjena na 17A neprekinjeno ožičenje ohišja, komaj dovolj)

-

Orodja:

* Spajkalnik

* Klešče

* Izvijač

* Škarje

* Hobi nož

* Pinceta

* Vrtalnik

2. korak: Shema

Shema mora biti samoumevna. Oprostite za slabo risbo, vendar bi moralo biti več kot dovolj.

3. korak: Instrumentna plošča

Najprej sem oblikoval armaturno ploščo. PDF datoteko lahko brezplačno prenesete. Material je lahko les, aluminijasta pločevina, akril ali kaj podobnega. V tem "primeru" sem uporabil akril. Debelina mora biti 3 mm. Lahko ga izrežete s CNC ali pa ga natisnete na papir v merilu 1: 1 in ga izrežete ročno.

4. korak: Ohišje (slikarski in montažni nosilci)

Za ohišje sem uporabil aluminijasto aktovko za DJI Spark, Ima ravno pravo dimenzijo. Priloženo je bilo peno za držanje letala, zato sem ga vzel ven in notranji del pobarval v črno. Izvrtal sem 6 4 mm lukenj glede na razdaljo lukenj na svoji armaturni plošči po meri in tam namestil nosilce. Nato sem na vsak nosilec prilepil matice M4, da lahko vijake privijem od zunaj, ne da bi držal matice.

5. korak: 1. del baterije (testiranje celic in ustvarjanje skupin)

Za baterijo sem uporabil zavrnjene LG -jeve prizmatične litijeve celice, ki sem jih dobil za manj kot 1 dolar. Razlog, zakaj so tako poceni, je v tem, da so pregorele varovalke in označene kot okvarjene. Odstranil sem varovalke in so kot nove. Morda je nekoliko nevarno, a za manj kot en dolar se ne morem pritoževati. Konec koncev bom za zaščito uporabil sistem za upravljanje baterij. Če boste uporabljali rabljene ali neznane celice, imam tukaj dobre navodila za testiranje in razvrščanje rabljenih litijevih celic: (Kmalu).

Videl sem veliko ljudi, ki uporabljajo svinčeno-kislinsko baterijo za tovrstne naprave. Seveda je z njimi enostavno delati in so poceni, vendar je uporaba svinčeve kisline za prenosno aplikacijo zame velik ne-ne. Svinčevo-kislinski ekvivalent tehta približno 15 kilogramov! To je 500% težje od akumulatorja, ki sem ga naredil (3 kilograme). Naj vas spomnim, da bo tudi po obsegu večji?

Kupil sem jih 100 in jih preizkusil enega po enega. Imam preglednico rezultatov testa. Filtriral sem ga, razvrstil in na koncu imel najboljših 60 celic. Razdelim jih enako glede na zmogljivosti, tako da bo imela vsaka skupina podobne zmogljivosti. Tako bo akumulator uravnotežen.

Videl sem, da je veliko ljudi zgradilo svoj akumulator brez dodatnega testiranja na vsaki celici, kar je po mojem mnenju obvezno, če boste baterijo naredili iz neznanih celic.

Test je pokazal, da je povprečna zmogljivost praznjenja vsake celice 2636 mAh pri 1,5A izhodnem toku. Pri manjšem toku bo zmogljivost višja zaradi manjše izgube energije. Uspelo mi je doseči 2700mAh+ pri 0,8A izhodnem toku. Če napolnim celico na 4,35 V/celico (celica dopušča 4,35 V napetost polnjenja), bom dobil dodatnih 20% več zmogljivosti, vendar BMS tega ne dovoljuje. Tudi polnjenje celice na 4,2 V bo podaljšalo njeno življenjsko dobo.

Nazaj na navodila. Najprej sem združil 10 celic skupaj s tankim dvostranskim trakom. Nato sem ga okrepil s kaptonskim trakom. Pri ravnanju z litijevo baterijo bodite še posebej previdni. Te prizmatične litijeve celice imajo zelo blizu pozitiven in negativen del, zato ga je enostavno skrajšati.

6. korak: 2. del baterije (pridružitev skupinam)

Ko končam ustvarjanje skupin, je naslednji korak, da se jim pridružim. Za njihovo povezovanje sem uporabil tanek dvostranski trak in ga ponovno okrepil s kaptonskim trakom. Zelo pomembno, poskrbite, da bodo skupine med seboj izolirane! V nasprotnem primeru boste pri spajanju skupaj v zaporedju dobili zelo neprijeten kratek stik. Telo prizmatične celice se nanaša na katodo baterije in obratno za 18650 celic. Prosim, imejte to v mislih.

7. korak: Baterija 3. del (spajkanje in zaključna obdelava)

To je najtežji in najnevarnejši del, ki spaja celice skupaj. Za enostavno spajkanje boste potrebovali vsaj 100 W spajkalnika. Moj je bil 60 W in to je bilo skupno PITA za spajkanje. Ne pozabite na tok, peklensko tono fluksa. Res pomaga.

** Pri tem koraku bodite zelo previdni! Litijeva baterija z visoko zmogljivostjo ni nekaj, s čimer bi radi bili nerodni. **

Najprej sem 2,5 mm trdne bakrene žice odrezal na želeno dolžino, nato pa odlepil izolacijo. Nato sem spajkal bakreno žico na jeziček celice. To naredite dovolj počasi, da spajka teče, vendar dovolj hitro, da preprečite kopičenje toplote. Resnično zahteva spretnost. Priporočam, da se preizkusite v nečem drugem, preden poskusite s pravo stvarjo. Po nekaj minutah spajkanja dajte bateriji počitek, da se ohladi, ker toplota ni dobra za vse vrste baterij, zlasti za litijevo baterijo.

Za zaključek sem BMS nalepil s 3 plastmi dvostranskih penastih trakov in vse povezal po shemi. Na izhod akumulatorja sem spajkal kabelske pike in jih takoj namestil na glavni napajalni terminal, da preprečim, da bi se pike med seboj dotikale in povzročile kratek stik.

Ne pozabite spajkati žice z negativne strani priključka za tehtnico in žice z negativne strani BMS. To vezje moramo prekiniti, da deaktiviramo merilnik Celica 8 (indikator baterije), da se ne vklopi večno. Drugi konec gre kasneje na en pol stikala.

8. korak: Baterija 4. del (namestitev)

Za namestitev sem uporabil dvostranski trak. Priporočam, da v tem primeru uporabite visokokakovosten, trpežen dvostranski trak, ker je baterija precej težka. Uporabil sem 3M VHB dvostranski trak. Doslej trak zelo dobro drži baterijo. Nobenega problema.

Baterija se tam zelo lepo prilega, eden od razlogov, zakaj sem izbrala to prizmatično litijevo celico namesto cilindrične litijeve celice. Zračna reža okoli akumulatorja je zelo pomembna za odvajanje toplote.

Glede odvajanja toplote me to ne skrbi preveč. Za polnjenje bom uporabil svoj IMAX B6 Mini, ki lahko odda le 60 W. To ni nič v primerjavi z baterijo 585Wh. Polnjenje je trajalo več kot 10 ur, tako počasi, da ne nastaja toplota. Počasno polnjenje je dobro tudi za vse vrste baterij. Za praznjenje je največji tok, ki ga lahko črpam iz akumulatorja, precej pod 1C (26A) pri samo 15A neprekinjenih, 25A v trenutku. Moj akumulator ima notranji upor okoli 33mOhm. Enačba razpršene moči je I^2*R. 15*15*0,033 = 7,4 W energije, izgubljene s toploto pri izhodnem toku 15A. Za nekaj tako velikega to ni nič posebnega. Preskusi v resničnem svetu kažejo, da se pri visoki obremenitvi temperatura akumulatorja dvigne na okoli 45-48 stopinj Celzija. Ni ravno prijetna temperatura za litijevo baterijo, vendar je še vedno v območju delovnih temperatur (največ 60 °)

9. korak: Pretvornik 1. del (demontaža in namestitev hladilnika)

Za pretvornik sem ga odstranil iz ohišja, tako da se prilega v aluminijasto aktovko in namestil par hladilnikov, ki sem jih dobil iz pokvarjenega napajalnika računalnika. Za poznejšo uporabo sem vzel še hladilni ventilator, vtičnico za izmenični tok in stikalo.

Pretvornik deluje do 19 V, preden se vklopi zaščita pred prenapetostjo. To je dovolj dobro.

Nenavadna stvar je, da na oznaki jasno piše 500 W, na sitotisku na tiskanem vezju pa 300 W. Prav tako ima ta pretvornik resnično zaščito pred obratno polariteto, za razliko od večine pretvornikov, ki za zaščito pred povratno polarnostjo uporabljajo neumne diode + varovalke. Lepo, a v tem primeru ne preveč uporabno.

10. korak: Pretvornik (namestitev in montaža)

Najprej sem podaljšal vhodno moč, LED indikatorje, stikalo in kabel vtičnice, tako da so dovolj dolgi. Nato sem pretvornik v ohišje namestil z dvostranskim trakom. Na drugem koncu vhodnih žic sem spajkal lopatice in jih priključil na glavni terminal. Na armaturno ploščo sem namestil LED indikatorje, ventilator in vtičnico.

Ugotovil sem, da ima pretvornik ničelni tok mirovanja (<1 mA), ko je priključen na vir napajanja, vendar je deaktiviran, zato sem se odločil, da napajalno žico pretvornika priključim neposredno brez stikala. Tako ne potrebujem obsežnega stikala z visokim tokom in manj zapravljene moči na žici in stikalu.

11. korak: Modul USB (namestitev in ožičenje)

Najprej sem razširil LED indikatorje na obeh modulih. Nato sem module zložil z medeninastimi distančniki M3 20 mm. Napajalne žice sem spajkal v skladu s shemo in celoten sklop položil na armaturno ploščo ter ga povezal z zadrgami. 2 žici iz baterije, ki sem jo omenil v prejšnjem paketu, sem spajkal na drugi pol stikala.

Korak: Modul DPH3205 1. del (namestitev in vhodno ožičenje)

Skozi spodnjo ploščo sem diagonalno izvrtal 2 luknji 3 mm in nato vgradil modul DPH3205 z 8 mm vijaki M3, ki gredo skozi te luknje. Vhod sem ožičil z debelimi 16 AWG žicami. Negativ gre naravnost v modul. Pozitivno gre najprej do stikala, nato do modula. Na drugem koncu sem spajkal kabelske lopatice, ki bodo priključene na glavni terminal.

Korak: Modul DPH3205, 2. del (Montaža zaslona in ožičenje izhoda)

Zaslon sem namestil na sprednjo ploščo in priključil žice. Nato sem priključke XT60 pritrdil na armaturno ploščo z uporabo dveh delov epoksida in te priključke povezal vzporedno. Nato žica gre na izhod modula.

Korak 14: Pomožni V/I (montaža in ožičenje)

Namestil sem 2 konektorja XT60 z 2 -delnim epoksidom in spoje spajkal vzporedno z debelimi 16 žicami AWG. Na drugem koncu sem spajkal lopatice, ki gredo do glavnega terminala. Tukaj pride tudi žica iz modula USB.

Korak: QC (hiter pregled)

Prepričajte se, da v notranjosti nič ne ropota. Neželeni prevodni elementi lahko povzročijo kratek stik.

Korak 16: Dokončanje in testiranje

Zaprl sem pokrov, privil vijake in končal! Preizkusil sem vse funkcije in vse deluje, kot sem upal. Vsekakor zame zelo koristno. Stalo me je nekaj več kot 150 USD (samo material, brez napak), kar je za kaj takega zelo poceni. Postopek sestavljanja je trajal približno 10 ur, načrtovanje in raziskave pa približno 3 mesece.

Čeprav sem pred izdelavo napajalnika opravil precej raziskav, ima moj napajalnik še vedno veliko pomanjkljivosti. Z rezultatom nisem zadovoljen. V prihodnosti bom zgradil Listrik V2.0 z veliko izboljšavami. Ne želim pokvariti celotnega načrta, vendar je nekaj od tega:

1. Preklopite na celice visoke zmogljivosti 18650
2. Nekoliko večja zmogljivost
3. Veliko večja izhodna moč
4. Veliko boljše varnostne funkcije
5. Notranji polnilec MPPT
6. Boljša izbira materiala
7. Arduino avtomatizacija
8. Namenski indikator parametrov (zmogljivost baterije, poraba energije, temperatura itd.)
9. DC izhod, ki ga nadzoruje aplikacija, in mnoge druge, ki vam jih za zdaj ne bom povedal;-)

17. korak: Posodobitve

Posodobitev #1: Za hladilni ventilator sem dodal ročno stikalo za preglasitev, tako da ga lahko ročno vklopim, če želim uporabiti napajanje pri polni obremenitvi, da bodo deli v notranjosti ostali hladni.

Posodobitev #2: BMS je zagorel, zato sem celoten akumulatorski sistem predelal v boljšega. Novi se ponaša s konfiguracijo 7S8P namesto s 6S10P. Nekoliko manjša zmogljivost, vendar boljši odvod toplote. Vsaka skupina je zdaj razporejena zaradi boljše varnosti in hlajenja. 4,1 V/polnilna napetost celice namesto 4,2 V/celico za boljšo dolgoživost.