Unitate de alimentare portabilă: 3 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Inspirația pentru acest proiect a venit din dorința unei metode de reîncărcare a bateriilor dronelor pe teren. Un alt moment bun de utilizare ar fi pentru camping. Această construcție nu este neapărat cea mai ieftină alternativă. Există multe produse disponibile în comerț care oferă multe la un preț rezonabil. Aveam aproximativ jumătate din componentele necesare doar să stau în jur. În plus, am vrut ceva de făcut în trecut, așa că am decis să construiesc mai degrabă decât să cumpăr. Dacă nu aveți niciunul dintre articolele din secțiunea materiale și costuri, așteptați să cheltuiți peste 400 de dolari SUA pentru total. Această sumă poate cumpăra o configurare decentă deja terminată. În caz contrar, dacă banii și timpul sunt ceva ce doriți să folosiți în schimbul unei surse de alimentare portabile proprii împreună cu experiența, atunci această construcție este perfectă.

Specificațiile construcției mele:

• 4S (Seria) 20P (Paralel) Banca de baterii 16,8V (93,6 W oră)
• 4S 40Amp BMS
• Invertor de 300 wați
• 6 porturi de încărcare USB
• 1 priza US 120V
• Panou solar de 100 de wați
• Controler de încărcare de 11 amperi

Acest dispozitiv poate îndeplini propriile specificații în funcție de modul în care doriți să îl construiți și de ceea ce doriți să includă. Dacă doriți o baterie de capacitate mai mare sau mai multe prize, o putere mai mare (invertor mai mare) și așa mai departe decât ar trebui să țineți cont de dimensiunea acestor obiecte înainte de a cumpăra carcasa. Cazul pe care l-am folosit l-am ales datorită prețului, disponibilității, precum și sigiliului impermeabil. Dacă intenționați să reproduceți totul exact decât să cumpărați ceea ce este listat mai jos.

Nu am nicio afiliere cu site-urile web conectate, ci doar un consumator al acestora. Tind să fac cumpărături pe internet pentru o vreme înainte de a face achiziții și am constatat că acestea sunt cea mai mare valoare pentru cea mai mică sumă de dolari în momentul în care le-am cumpărat, comparativ cu ce altceva era disponibil. Pentru a obține cele mai mici prețuri absolute pentru majoritatea articolelor, aș recomanda să cumpărați direct din China. Singurul dezavantaj este că se așteaptă ca livrarea să ajungă în medie în una sau două luni. Am făcut sute de comenzi de pe Aliexpress.com doar anul acesta și am primit exact ceea ce mă așteptam uneori în decurs de trei săptămâni

Materiale și cost

Baterii (80) 18650 Celule

Benzi de nichel grosime.1,.12, SAU.15

4S BMS

Sârmă din silicon de calibru 14

Sârmă de siliciu de calibru 26 Trebuie să aveți două culori diferite

(2) Comutatoarele basculante au nevoie de un singur comutator numai dacă doriți să instalați un senzor / controler de temperatură pentru a controla automat ventilatoarele.

Controler digital de temperatură

Conectori XT60 (nu sunt lipiți) SAU Conectori XT60 (sunt deja sudați)

Ventilatoare (2) 12V DC

Indicator de baterie

Contor digital

Încărcător USB cu șase porturi

Descărcați convertorul Buck

Carcasă Dacă mergeți cu o altă carcasă, aceste modele nu se potrivesc. Pelican are fișiere pe care le puteți descărca pentru software CAD pentru a încorpora propriile modele de plăci de față.

Izolant de silicon

Panou solar, controler de încărcare și invertor

1 KG de filament PETG sau ABS

Sortiment șurub M1-M5

Tuburi retractabile

Bandă VHB

Tuburi termocontractabile de 300 mm

(16) Magneți de 10 X 3 mm

Super-lipici

Cost total 550 $ +/-, inclusiv panoul solar, pe care majoritatea produselor comerciale îl vând separat și, în funcție de capacitatea bateriei pe care o cumpărați, poate fi redusă semnificativ. De asemenea, depinde de cerere și ofertă, astfel încât prețurile se pot modifica.

Instrumente necesare

Imprimanta 3D Fier de lipit

Solder

Pistol de căldură sau torță mică

Sudor de baterii

Dispozitive de decupare a firelor

Unealtă de sârmă cu mânere terminale

Cap mic plat

Chei hexagonale de 2,5 mm, 3 mm, 4 mm

Wowstick nu este necesar, dar este la îndemână dacă aveți multe proiecte cu șuruburi mici.

C4 18650 Încărcător de baterie

Multimetru digital

Burghiu

Set de burghie

Pasul 1: Banca bateriei

Acest pas este într-adevăr un alt proiect în sine. Am cumpărat baterii uzate care aveau cicatrici anterioare de sudare prin puncte, așa că am folosit un instrument rotativ și o roată mică de tăiere pentru a le măcina. După ce ambele capete sunt curățate pe toate celulele, este recomandat să le încărcați folosind un încărcător inteligent, cum ar fi C4 listat în secțiunea de instrumente.

Pentru tutoriale bune despre cum să vă asamblați propriile bănci de baterii, precum și despre cum să conectați BMS-urile, vă recomand că sunt canalele școlare Jehu Garcia și Ebike. Dacă ați realizat asamblarea băncii bateriilor, experimentată cu bateriile de sudare prin puncte și cablarea BMS-urilor, probabil că puteți trece la Tipărire și asamblare.

Odată ce toate celulele sunt încărcate, testați tensiunea fiecărei celule. Orice lucru sub 3,6 volți trebuie eliminat. În medie, am avut celule în jur de 4 volți fiecare. Multimetrul variază foarte mult în ceea ce privește modul în care apar. Poate că consultați manualul pentru a găsi pictograma exactă, simbolul sau litera pentru testarea tensiunii DC. Pe contorul meu pentru a verifica tensiunea, am comutat multimetrul digital la o setare DC 6V și aplic negru la negativ și roșu la pozitiv.

Pentru a aranja celulele, așezați bateriile într-una dintre plăcile tipărite 18650 4S 10P. Un rând până la capăt ar trebui să aibă același cap orientat în sus (pozitiv sau negativ). Următorul rând ar trebui să aibă capătul opus orientat în sus (pozitiv sau negativ). Consultați imaginile incluse.

După ce toate celulele sunt aranjate și apăsați în placa inferioară. Puneți cealaltă placă deasupra bateriilor. Dacă pare o potrivire strânsă, începeți de la un capăt și ciocăniți-l ușor pe baterii una sau două celule odată și treceți treptat spre celălalt capăt al bateriei bateriei. Cele două plăci ar trebui să le țină pe toate în poziție, fără flex.

AVERTIZARE:

Fiți foarte atenți și luați-vă timp cu acest pas următor, vă poate șoca și eventual scurta bateriile. Scoateți orice material conductiv din apropiere, astfel încât să nu puneți accidental bateria deasupra acestuia, făcând o conexiune electrică.

Dacă sunteți mulțumit de cărămida dvs. de baterii, atunci este timpul pentru sudarea prin puncte. Dacă utilizați același sudor la față ca și mine, va trebui să obțineți o grosime de.1-.15, acest sudor nu se poate suda mai gros decât atât. Așezarea benzilor de nichel contează. Cel mai simplu mod de a explica este să vă referiți la imaginile pe care le-am inclus pentru aspectul exact. Tăiați și așezați benzile de nichel pe baterie. Țineți bateria până la sudor cu o cantitate echitabilă de presiune și prindeți-o o dată, verificați-o și prindeți-o încă o dată și treceți la celula următoare.

În cele din urmă, veți fi terminat sudarea prin puncte. Acum este timpul pentru conectarea sistemului de gestionare a bateriei (BMS). Un BMS monitorizează și distribuie curentul în mod egal pe toate celulele conectate. Cablul mai gros (ecartament 14-18), care este roșu și negru, a fost astfel încât să pot transforma 10P într-o baterie de 20P. În mod normal, acest lucru se va face prin sudarea prin puncte a mai multor benzi în același model, dar pentru a se potrivi în acest caz specific, aveam nevoie ca cele două cărămizi să fie una lângă alta, mai degrabă decât un dreptunghi lung.

Montați (lipici fierbinți) BMS pe un material de tip izolator, cum ar fi un plastic dur, spumă sau carton. Nu-l montați direct pe partea bateriilor.

Celelalte fire mai subțiri (calibru 28-30) sunt toate conectate la diferite puncte de pe BMS. Am folosit aceleași coduri de culoare pentru același punct de pe BMS. Negrul este 0V, galbenul este 4.2V, verde este 8.4V, roșu este 12.6V, iar roz este 16.8V. Fiecare număr are două fire pentru că trebuie conectat la primele celule și la ultimele celule în paralel. Dacă ați face o baterie dreptunghiulară lungă de baterii, firele dvs. ar începe de la capătul băncii, iar cele de-a doua fire s-ar întinde până la celălalt capăt lateral al blocului. Am folosit un fier de lipit pe benzile de nichel pentru a nu deteriora celula.

Finalizarea bateriei este ușoară. Lipiți pe un fir roșu și unul negru gros (calibru 14) cu o lungime de cel puțin 6 inci, cu un conector XT60 la capăt. Aceasta merge pe simbolurile + și - de pe BMS. Am aplicat niște bandă kapton pentru a împiedica schimbarea blocului. Glisați bateria într-o folie termocontractabilă de 300 mm, tăiați excesul și aplicați pistolul sau torța cu o anumită distanță. Banca de baterii este acum completă.

Pasul 2: Tipărire și asamblare

Dacă sunteți complet nou în imprimarea 3D, vă sugerez să citiți mai jos, altfel puteți trece la secțiunea de setări de imprimare.

Am două Ender 3. Ambele sunt de o calitate foarte bună pentru preț și pot gestiona PLA, ABS și PETG. Adeziunea la pat este cea mai mare problemă, în ciuda stăpânirii nivelării patului. Lucrul care a eliminat această problemă pentru mine a fost aruncarea paturilor de stoc și înlocuirea cu sticlă călită. Desigur, a trebuit să o niveleze din nou, dar o singură dată. Înainte de fiecare tipărire, o șterg cu 70% alcool izopropilic. Lăsați imprimanta să se preîncălzească complet. Păstrați imprimanta și filamentul într-o zonă uscată. Mai multă umiditate înseamnă mai multe probleme. Margelele probabil nu se vor lamina corespunzător, provocând o separare ușoară între două straturi în mijlocul unei piese finite.

Dacă nu aveți încă o imprimantă 3D și aveți în vedere obținerea unei Ender 3, urmați cu atenție acest tutorial de construire. Am urmat toți pașii de pe ambele imprimante pe care le-am asamblat și am ieșit perfect la prima încercare. Utilizez Cura pentru feliat. Multe opțiuni de setare incluse, plus utilizarea gratuită.

Setări de imprimare

Acest link este pentru fișierele STL

Se recomandă ABS sau PETG. Cu cât procentul de umplere este mai mare, cu atât mai bine. Am ales 25% pentru toate cele patru plăci de față. Am folosit o duză de 0,8 la calitate de tiraj și am avut un produs cu aspect decent într-o medie de cinci ore pe piesă. Acestea au nevoie de suporturi și să fie orientate cu litere orientate spre cer.

Componentele interioare au fost tipărite folosind o duză de 0,6 la calitate standard.

(1) Suport plat 100% umplutură

(4) Bowtie 100% umplutură

(2) bare magnetice 75% - 100%

(1) Suport controler de încărcare 75% - 100%

(1) Suport de montare Buck Convertor 50% umplutură. Există două versiuni. Aveți nevoie doar de două șuruburi pentru a-l monta pe carcasă, așa că am proiectat o gaură cu 2 găuri, precum și cea cu 4 găuri. Dar trebuie doar să tipăriți una sau alta.

18650 Baterie 4S 10P Plăci 100% umplutură cu 0,4 duze la calitate standard. Am făcut acest lucru cu PLA, deoarece va fi înfășurat și apoi închis din nou într-o carcasă. În funcție de câte baterii intenționați să utilizați (40 de celule = 2 plăci totale 4S 10P necesare) (80 de celule = 4 plăci totale 4S 10P necesare)

Asamblarea acestora împreună este practic ca blocuri de lego. Papioanele trebuie să ajute la menținerea plăcilor împreună, dar nu sunt necesare. Ceea ce asigură cel mai bine totul împreună sunt barele magnetice, precum și presiunea de fixare strânsă din carcasă Când am introdus magneți în piese, am avut o stivă în mână, am aplicat niște super adeziv în piesă și am apăsat într-un singur magnet cu stiva deasupra ei. Acest lucru a fost așa încât polaritatea este inversă și magneții sunt lipiți accidental într-un mod greșit.

Odată ce o bară magnetică avea patru magneți lipiți într-o presă până la capăt, am lăsat-o să se usuce timp de câteva ore. Am dat fiecăruia dintre cei patru magneți un al doilea magnet pentru a rămâne conectat la el. În acest fel, polaritatea este deja corectă atunci când plăcile frontale sunt lipite și apăsați pe acești magneți.

Pasul 3: Montare și cablare

Consultați diagramele de flux incluse pentru modul în care am conectat lucrurile.

Cablarea totul împreună nu este foarte complicată, așa apare. Pentru majoritatea componentelor, acestea implică doar fire pozitive și negative. Întrerupătoarele devin puțin dificile. Dacă intenționați să aveți un control automat al ventilatorului utilizând un controler / senzor digital de temperatură, atunci nu aveți nevoie decât de un comutator basculant pentru a porni și opri dispozitivul. Dacă doriți alte utilitare, cum ar fi o bară de lumină cu LED-uri sau ceva similar, în acest caz, probabil că doriți să utilizați un al doilea comutator.

Înainte de a lipi ceva împreună, amintiți-vă să plasați mai întâi contoarele și comutați în plăcile de față imprimate. Sau va trebui să o faci de două ori. Am învățat asta greu. Atunci când montați ventilatoarele în mod ideal, doriți ca circulația aerului pe unul să tragă aer și pe celălalt să scoată aer. Invertorul are, de asemenea, un ventilator care suflă aerul din spatele acestuia.

Pentru invertor l-am dezasamblat temporar doar pe placa de circuit. Nu trebuie să faceți atât de mult, dar pentru a extinde acoperirea prizei de 120V va trebui să efectuați o dezasamblare. Nu faceți acest lucru în timp ce este conectat la nimic. Patru șuruburi pe placa inferioară expun totul. Încă patru șuruburi de pe placa frontală (cu prizele) trebuie anulate. Împingeți dopurile de priză din placa frontală. Placa nu a putut fi detașată decât dacă firele au fost tăiate sau placa frontală a fost tăiată. Probabil că puteți tăia firele, deoarece următorul pas implică tăierea lor oricum pentru a extinde întinderea.

Am ales o rută diferită și am tăiat cu grijă mici crestături în placă, folosind un instrument rotativ. Apoi am luat cleștele și le-am îndoit pentru a putea strecura prizele de ieșire. Apoi mi-am dat seama că trebuie să îmbin și să lipesc aproximativ sase centimetri de sârmă. Are doar un total de trei fire de extins. Vă sugerez ca acestea să fie tăiate, îmbinate, lipite și să se retragă câte un fir la rând. Acest lucru permite extinderea prizei de ieșire pentru a ajunge la placa frontală a carcasei. După ce a fost făcută această modificare, va trebui să repuneți panoul inferior pe invertor și să pregătiți suporturile de montare.

Am folosit unghiul de extrudare din aluminiu. Poziție marcată pentru găuri, găuri forate și tăiat piesa din stocul barei. Am proiectat parantezele astfel încât să poată fi imprimate 3D pentru a vă ușura viața. Consultați imaginile pentru a vedea cum le-am montat pe carcasă. Înainte de a face găuri, asigurați-vă că sunteți mulțumit de aspectul dvs. și că bateria nu alunecă prea mult. Mi-am împins banca de baterii în sus până la colțul din dreapta al carcasei, invertorul chiar lângă acesta și apoi am forat găurile. Când găuriți gaurile, suportul de montare al convertorului buck trebuie montat mai întâi pentru că nu există suficient spațiu pentru a face găuri pentru acesta cu invertorul montat în cale.

Forez găuri numai prin carcasă pentru aceste două consolă și două găuri pentru suportul de montare desemnat pentru convertorul buck DC-DC. Înainte de a plasa un șurub / șurub prin gaura menționată, aș aplica etanșant siliconic pe interior și exterior pentru a-l păstra impermeabil. De asemenea, am folosit șaibe la ambele capete ale șuruburilor. Am proiectat barele magnetice pentru a avea posibilitatea de a fi fixate de carcasă și cu șuruburi.

Pe PPSU, am folosit bandă VHB pentru a lipi controlerul de încărcare pe partea laterală a carcasei. În timp ce am creat acest instructable, mi-am luat timp să creez o paranteză pe care o puteți imprima și găuri 3D pentru a le înșuruba, dacă doriți. Singura altă zonă pe care am folosit o mică cantitate de bandă VHB a fost între suportul plat și fișa solară pentru a nu aluneca atunci când se conectează la conectorul panoului solar.

Sper că acest lucru a fost inspirațional, informativ sau oarecum distractiv pentru tine. Mulțumesc pentru vizionarea proiectului meu.