Sursă de alimentare DIY pentru pană: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Întotdeauna mi-am dorit o sursă de alimentare portabilă special concepută pentru panouri. Din moment ce nu-l găsesc de vânzare, a trebuit să-mi fac al meu. Vă invit să faceți la fel.

PCB sponsorizat de JLCPCB. 2 USD pentru PCB-uri și livrare gratuită Prima comandă:

Caracteristici:

• Iesiri 5V 1A.
• Se conectează la orice panou standard de 400 sau 830 de puncte.
• Încărcător cu suprasarcină, suprasarcină și protecție la supracurent.
• Indicator de baterie cu LED bicolor (verde 50-100%, galben 20-50%, roșu 0-20%).
• Ieșire redusă de zgomot / zgomot cu diodă de suprimare.

Pasul 1: Materiale

Materiale principale:

• Baterie litiu-ion 18650. Am luat-o pe a mea de pe un laptop spart. Am folosit una pentru acest proiect pentru a face totul cât mai compact / ușor, dar puteți folosi două baterii în paralel pentru a crește capacitatea. Dacă utilizați două baterii, asigurați-vă că sunt 100% aceeași marcă, model, vârstă / uzură și capacitate și că au o încărcare similară în momentul în care le conectați. Cumpărați aici:
• Modul încărcător TP4056 cu protecție a bateriei. Există o versiune fără protecție a bateriei pe care nu ar trebui să o cumpărați. Asigurați-vă că ați cumpărat cea care are 6 conexiuni, la fel ca în imagine. Cumpărați aici:
• Modul convertor boost MT3608. Are un potențiometru pentru a selecta tensiunea. Pe acest caz aleg 5V. Cumpărați aici:
• Buton autoblocant de 3A / 125V cu diametrul orificiului de 12mm. Cumpărați aici:
• Condensator electrolitic 470µF 25V. Acest lucru reduce căderea de tensiune atunci când introducem o sarcină considerabilă. Cumpărați aici:
• Condensator ceramic 100nF. Reduce ondularea / zgomotul de înaltă frecvență. Cumpărați aici:
• Condensator ceramic 1nF. Reduce ondularea / zgomotul de frecvență foarte înaltă. Cumpărați aici:
• Diodă Schottky 1A 40V. Acest lucru este pentru a proteja componentele conectate pe placa de pană de vârfuri de înaltă tensiune cauzate de orice bobină din circuit. Cumpărați aici:
• 2x8cm perfboard. Cumpărați aici:
• X2 dublu rând 2x3 2,54mm pini masculin. Unele nano arduino ieftine vin cu acestea și de obicei nu le lipesc, așa că le-am luat pentru acest proiect. Le puteți cumpăra cu un unghi de 90 de grade, care ar putea fi o opțiune mai bună pentru a facilita instalarea. Cumpărați aici:

• Epoxy:

Notă: Ca asociat Amazon câștig din achiziții eligibile.

Materiale pentru indicatorul bateriei (opțional):

• LED bicolor de 3 mm (roșu-verde). Am pus diagrame și fișiere Gerber PCB pentru anodul comun și LED-urile comune catodice, astfel încât oricare ar funcționa. Doar asigurați-vă că are suficientă difuzie care, atunci când rotiți ambele LED-uri în același timp, ar duce la o culoare galbenă uniformă. Există multe LED-uri bicolore de calitate proastă în care ambele culori nu se amestecă bine. Cumpărați aici:
• NE5532P op-amp. Cumpărați aici:
• S8050 tranzistor NPN. Practic, orice tranzistor NPN ar funcționa, totuși. Cumpărați aici:

• Rezistoare (1% din 1 / 4W sau 1 / 8W):

  • R1: 6,2K pentru partea negativă a divizorului de tensiune pentru op-amp 2IN + care controlează când LED-ul roșu se aprinde. Cumpărați aici:
  • R2: 2.2K pentru partea pozitivă a divizorului de tensiune pentru op-amp 2IN + care controlează când LED-ul roșu se aprinde. Cumpărați un kit de rezistență care include această valoare și cele mai multe altele:
  • R3: 51K pentru feedback pentru a modifica tensiunea de referință atunci când LED-ul roșu se aprinde pentru a avea o tranziție solidă.
  • R4: 2K pentru LED roșu. Această valoare poate fi diferită în funcție de LED-ul dvs.
  • R5: 6,8K pentru partea negativă a divizorului de tensiune pentru amplificatorul op 1IN- care controlează când LED-ul verde se stinge.
  • R6: 2,7K pentru partea pozitivă a divizorului de tensiune pentru op-amp 1IN- care controlează când LED-ul verde se stinge. Cumpărați aici:
  • R7: 100K pentru feedback pentru a modifica tensiunea de referință atunci când LED-ul verde se stinge pentru a avea o tranziție solidă.
  • R8: 100 pentru LED-ul verde. Această valoare poate fi diferită în funcție de LED-ul dvs.
  • R9: 5,1K pentru intrarea tranzistorului. Tranzistorul NPN funcționează ca un invertor pentru ieșire, astfel încât feedback-ul să aibă polaritatea corectă.
  • R10: 2K pull-down pentru intrarea tranzistorului.

Notă: Toate valorile rezistenței pentru divizoarele de tensiune și feedback-ul sunt foarte critice pentru a obține rezultatul dorit. Dacă schimbați o valoare a rezistenței, poate doriți să schimbați alte rezistențe pentru a compensa. Sau dacă doriți în mod intenționat să modificați tensiunea în care LED-urile se aprind / opresc, puteți face acest lucru schimbând aceste valori ale rezistențelor.

Materiale opționale:

• LED bi-color de 3 mm (roșu-verde) anod comun pentru indicatorul încărcătorului. Modulul încărcătorului are două LED-uri încorporate: unul roșu pentru a indica încărcarea; și unul albastru pentru a indica procesul de încărcare sa încheiat. Acest LED bicolor ar putea înlocui acele LED-uri dacă doriți. Cumpărați aici:
• Rezistor 2.2K pentru a înlocui R3 pe modulul încărcătorului pentru a seta curentul maxim de încărcare la aproximativ 500mA, în loc de 1A în mod implicit. Este un rezistor montat pe suprafață, dar din moment ce cumpăr doar rezistențe prin găuri, l-am folosit.

Pasul 2: Pregătirea

Înainte de a lipi ceva, testați toate componentele, în special modulele.

Convertorul boost are un potențiometru pentru a selecta tensiunea de ieșire. Asigurați-vă că îl lăsați la 5V înainte de a lipi cu alte componente, deoarece nu doriți să fie setat la tensiune ridicată atunci când îl porniți pentru prima dată cu tot ce este conectat. Puteți arunca condensatorul electrolitic sau arde op-amp-ul pe indicatorul bateriei. Pentru a regla convertorul boost trebuie să îl conectați la baterie și la un multimetru. Rotiți în sensul acelor de ceasornic pentru a reduce tensiunea; rotiți în sens invers ceasul pentru a crește tensiunea.

Dacă intenționați să faceți unele modificări la modulul încărcătorului, faceți-o acum înainte de a vă conecta la alte componente. Sunt trei modificări pe care le-am făcut. Mai întâi înlocuiesc rezistența R3 la 2,2K pentru a seta curentul maxim de încărcare la aproximativ 500mA, în loc de 1A care este implicit. Motivul este că IC-ul se încălzește foarte tare la încărcare. Am vrut să scad temperatura reducând curentul de încărcare. Desigur, durează mai mult pentru a încărca bateria, dar în opinia mea este suficient de rapid.

A doua modificare a fost înlocuirea celor două indicatoare LED-uri cu un LED bi-color (roșu-verde) anod comun. Am făcut asta pentru a arăta mai bine și a se potrivi cu designul meu, dar nu trebuie să faceți acest lucru.

Și ultimul lucru pe care l-am făcut modulului de încărcare este să întăresc lipirea pe părțile laterale ale conectorului micro USB. Acest conector este susceptibil de frânare, așa că vă recomand să adăugați mai multe lipiri între carcasa metalică a conectorului și PCB. Totuși, nu m-aș deranja cu conexiunile electrice reale de pe spate. Aveți grijă să nu adăugați prea mult lipire, deoarece ar putea pătrunde în conector.

Am văzut adaptoare de alimentare pentru panouri (fără baterii) care se conectează la capătul panoului și puteți lua acel design dacă doriți, dar de obicei pun arduino nanos pe ambele capete ale panourilor și nu am vrut orice le blochează conectorul USB.

Pasul 3: Indicator de baterie (opțional)

Proiectez un indicator al bateriei foarte simplu, cu un LED bicolor (roșu-verde) care luminează verde când bateria este la 50% (3,64 V) sau mai mult; devine galben când este între 50% și 20% (3,64 V - 3,50 V); și roșu când este sub 20% (3,50 V). Folosește un amplificator operațional pentru a crea două declanșatoare schmitt pentru a preveni LED-urile să pâlpâie în prag.

Am vrut să fiu foarte compact, așa că vă recomand să folosiți aspectul meu. Sau chiar mai bine, încărcați fișierul meu gerber și comandați-mi PCB-ul personalizat de pe un site web precum JLCPCB.com. În acest fel, trebuie doar să lipiți componentele fără a vă ocupa de conexiunile de pe PCB. În acest moment au o promoție în care puteți cumpăra 10 PCB mici pentru 2 USD și transport gratuit pentru prima comandă.

Proiectez PCB-urile pe easyEDA, prin urmare puteți încărca proiectul și chiar schimba aspectul așa cum doriți.

Catod comun LED cu două culori:

Anod comun LED cu două culori:

Pasul 4: Asamblare

Mai întâi lipiți cei 3 condensatori la ieșirea convertorului boost. Acești condensatori ajută la reducerea oricăror ondulații și zgomote cauzate de convertorul de impuls sau de sarcinile de pe ieșire. Vă recomand cu tărie să le instalați. Dacă nu aveți acele valori exacte, puneți valori similare.

După testarea circuitului principal, tăiați placa de perfecțiune de 2x8cm pentru a face spațiu pentru știfturile pe care unele panouri le au pe partea lor. Dacă nu faceți acest lucru, bateria dvs. nu ar fi compatibilă cu anumite tipuri de panouri, cel puțin nu fără a conecta șinele de alimentare înapoi. Nu toate panourile au știfturile pe aceeași parte, iar unele au chiar 4 știfturi în loc de cele 3. Tradiționale știfturile pe care unele panouri le au și pe acele capete.

Așezați știfturile 2x3 tată pe o placă pentru a le folosi ca ghid pentru a le lipi pe placa de perfecționare în poziția corectă.

Adăugați dioda schottky (1A 40V sau mai mult) la ieșire. Această diodă protejează orice componentă conectată pe șina de alimentare de vârfuri de înaltă tensiune cauzate de bobine precum relee, motoare, inductoare, solenoide etc. Asigurați-vă că partea negativă a diodei (linia albă) merge pe partea pozitivă a ieșirii.

Pentru carcasă / husă am folosit carton negru. Nu este cea mai bună alegere, deoarece este inflamabilă, dar puteți folosi orice doriți.

Pasul 5: Concluzie

Câteva sfaturi importante:

• Nu utilizați banca de alimentare în timp ce încărcați. Procesul de încărcare dezactivează câteva caracteristici de protecție care ar putea deteriora bateria, iar sarcina ar putea cauza o situație de supraîncărcare. De asemenea, dacă protecția la supracurent este dezactivată, ar putea deteriora chiar panoul de verificare.
• Protecția la supracurent reacționează foarte rapid, astfel încât întrerupe puterea atunci când detectează un scurtcircuit. Pentru a reseta acest lucru, opriți alimentarea timp de aproximativ 3 secunde.

Date relevante:

Acestea sunt rezultatele unora dintre testele mele. Poate fi diferit de al dvs., dar îl puteți folosi ca referință la ce să vă așteptați:

• Timp de încărcare de la gol la complet (la 560mA): 4:30 ore.
• Cu o încărcare de 50mA, o baterie plină a durat 23 de ore și 17 minute.
• Cu o încărcare de 500mA, o baterie plină a durat 2 ore și 21 de minute. Aceasta este de aproximativ 1630mAh la ieșire.
• Am observat o cădere de tensiune constantă maximă la ieșirea de 0,03V când sunt conectat la o sarcină de 500mA, deci, în general, produce un 5V foarte stabil. Am văzut alte convertoare de amplificare mai mici în care scad tensiunea cu 0,7V sub 5V (4,3V), ceea ce mi se pare inacceptabil.
• Tensiunile pentru indicatorul bateriei sunt setate la aproximativ 50% = 3,64V, 20% = 3,50V. Feedback-ul schimbă valoarea la +/- 0.7V. Puteți încerca diferite valori ale rezistenței pentru a modifica tensiunile în care LED-urile se aprind / opresc, dar valorile recomandate se bazează pe testele și calculele mele și ar trebui să se aplice pentru majoritatea bateriilor 18650.

Este posibil să utilizați două baterii în paralel pentru a dubla capacitatea. Am construit și versiunea respectivă, dar evident că este mai mare și mai grea, așa că nu este prima mea alegere. Tu decizi ce versiune să construiești.

Asta e. Dacă aveți o întrebare, anunțați-mă.

Noroc.