Listrik L585 585Wh Sursă de alimentare portabilă AC: 17 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Pentru primul meu instructabil, vă voi arăta cum am realizat această sursă de alimentare portabilă. Există mulți termeni pentru acest tip de dispozitiv, cum ar fi banca de alimentare, centrala electrică, generator solar și mulți alții, dar prefer numele „Listrik L585 Portable Power Supply”.

Listrik L585 are o baterie cu litiu încorporată de 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, testată), care poate dura cu adevărat. De asemenea, este destul de ușor pentru capacitatea dată. Dacă doriți să o comparați cu banca tipică de energie a clienților, o puteți face cu ușurință împărțind ratingul mAh la 1 000, apoi înmulțiți-l cu 3,7. De exemplu, PowerHouse (una dintre cele mai cunoscute bănci de energie pentru consumatori) are o capacitate de 120 000 mAh. Acum, să facem calculele. 120, 000/1, 000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh VS 585Wh. Ușor, nu-i așa?

Totul este împachetat în această servietă frumoasă din aluminiu. În acest fel, Listrik L585 poate fi transportat cu ușurință, iar capacul superior va proteja instrumentele sensibile din interior în timp ce este neutilizat. Am avut această idee după ce am văzut pe cineva construind un generator solar folosind cutia de instrumente, dar cutia de instrumente nu arată atât de bine, nu? Așa că l-am lovit cu o servietă din aluminiu și arată mult mai bine.

Listrik L585 are mai multe ieșiri care pot acoperi aproape toate dispozitivele electronice de consum.

Primul este o ieșire de curent alternativ, care este compatibilă cu aproape 90% din dispozitivele de sub 300W, nu toate datorită ieșirii non-sinusoidale, dar puteți remedia acest lucru utilizând invertor cu undă sinusoidală pură, care este mult mai scump decât standardul modificat invertor de unde sinusoidale pe care l-am folosit aici. În general, sunt și mai mari.

A doua ieșire este ieșirea USB. Există 8 porturi USB, care cam depășesc. O pereche dintre ele poate furniza curent maxim de 3A continuu. Rectificarea sincronă o face foarte eficientă.

Al treilea este I / O auxiliar. Poate fi folosit pentru a încărca sau descărca bateria internă la o rată maximă de 15A (300W +) continuu și 25A (500W +) instantanee. Nu are nicio reglementare, practic doar tensiune simplă a bateriei, dar are protecții multiple, inclusiv scurtcircuit, supracurent, suprasarcină și suprasarcină.

Ultima și cea preferată de mine este ieșirea DC reglabilă, care poate produce 0-32V, 0-5A pe toată gama de tensiune. Poate alimenta o gamă foarte largă de aparate de curent continuu, cum ar fi laptopuri tipice cu ieșire de 19V, router de internet la 12V și multe altele. Această ieșire DC reglabilă elimină necesitatea utilizării sursei de curent alternativ, care, de altfel, va înrăutăți eficiența, deoarece întregul sistem convertește curent continuu în curent alternativ, apoi în curent continuu. Poate fi folosit și ca sursă de alimentare pe bancă cu funcție de tensiune constantă și curent constant, ceea ce este foarte util pentru oamenii ca mine care lucrează adesea cu electronice.

Pasul 1: Materiale și instrumente

Materiale principale:

* 1X servietă din aluminiu DJI Spark

* 60X 80 * 57 * 4.7mm celule de litiu prismatice (puteți înlocui cu 18650 mai comune, dar am găsit că această celulă are doar factorul de formă și dimensiunea perfecte)

* Invertor 1X 300W 24V DC la AC

* Sursa de alimentare programabilă 1X DPH3205

* Convertoare USB 2X 4 porturi

* 1x verificator baterie Cellmeter 8

* 1X 6S 15A BMS

* Conector de echilibru 1X 6S

* Șuruburi 12X M4 10mm

* Piulițe M4 12X

* Suporturi din oțel inoxidabil 6X

* Comutator 1X 6A cu un singur pol

* Comutator 1X 6A cu două comutatoare

* Comutator 1X 15A cu un singur pol

* Suport LED 4X 3mm din oțel inoxidabil

* Conectori XT60 de sex feminin 4X

* Distanțieri de alamă 4X M3 20mm

* Șuruburi 4X M3 30mm

* Șuruburi 2X M3 8mm

* 6X nuci M3

* 1X 25A terminal cu 3 pini

* Pică de cablu 4X 4,5 mm

* Tablou de instrumente personalizat de 3 mm

-

Consumabile:

* Termorezistente

* Lipit

* Flux

* Sârmă de cupru solidă de 2,5 mm

* Bandă dublă pentru grele (obțineți cea mai înaltă calitate)

* Banda dublă subțire

* Bandă Kapton

* Epoxidic

* Vopsea neagră

* 26 AWG fir pentru indicatoare LED

* 20 AWG sârmă torsadată argintie pentru cabluri de curent redus

* Sârmă torsadată argintie de 16 AWG pentru cabluri cu curent ridicat (este preferat AWG mai mic. Al meu este evaluat la cablarea continuă a șasiului de 17A, doar abia)

-

Instrumente:

* Ciocan de lipit

* Plier

* Șurubelniță

* Foarfece

* Cuțit hobby

* Penseta

* Burghiu

Pasul 2: Schema

Schema ar trebui să fie auto-explicativă. Îmi pare rău pentru desenul sărac, dar ar trebui să fie mai mult decât suficient.

Pasul 3: Panoul de instrumente

Am proiectat mai întâi tabloul de bord. Puteți descărca gratuit fișierul PDF. Materialul poate fi lemn, tablă de aluminiu, acrilic sau orice altceva cu proprietăți similare. Am folosit acrilic în acest „caz”. Grosimea trebuie să fie de 3 mm. Puteți să o tăiați CNC sau să o imprimați pe hârtie cu o scară 1: 1 și să o tăiați manual.

Pasul 4: Carcasa (Vopsirea și montarea consolelor)

Pentru caz, am folosit o servietă din aluminiu pentru DJI Spark, are doar dimensiunea potrivită. A venit cu spumă pentru a ține aeronava, așa că am scos-o și am vopsit partea interioară în negru. Am forat 6 găuri de 4 mm în funcție de distanța găurilor de pe panoul meu de instrumente personalizate și am instalat consolele acolo. Apoi am lipit piulițe M4 pe fiecare consolă, astfel încât să pot înșuruba șuruburile din exterior fără a ține piulițele.

Pasul 5: Acumulatorul Partea 1 (Testarea celulelor și formarea grupurilor)

Pentru pachetul de baterii, am folosit celule de litiu prismatice LG respinse pe care le-am obținut pentru mai puțin de 1 USD fiecare. Motivul pentru care sunt atât de ieftine este doar pentru că au ars siguranța și au fost etichetate ca defecte. Am scos siguranțele și sunt bune ca noi. Ar putea fi puțin nesigur, dar pentru mai puțin de un dolar fiecare, nu mă pot plânge cu adevărat. La urma urmei, voi folosi un sistem de gestionare a bateriei pentru protecții. Dacă aveți de gând să utilizați celule uzate sau necunoscute, am o bună Instrucțiuni despre cum să testați și să sortați celulele de litiu folosite aici: (CURENT).

Am văzut o mulțime de oameni care folosesc baterie plumb-acid pentru acest tip de dispozitiv. Sigur, sunt ușor de lucrat și sunt ieftine, dar utilizarea bateriei plumb-acid pentru aplicații portabile este un mare nu-nu pentru mine. Un echivalent plumb-acid cântărește aproximativ 15 kilograme! Este cu 500% mai greu decât acumulatorul pe care l-am făcut (3 kilograme). Ar trebui să vă reamintesc că și volumul va fi mai mare?

Am cumpărat 100 dintre ele și le-am testat pe rând. Am foaia de calcul a rezultatului testului. L-am filtrat, l-am sortat și am ajuns cu cele mai bune 60 de celule. Îi împart în mod egal după capacitate, astfel încât fiecare grup să aibă o capacitate similară. În acest fel, acumulatorul va fi echilibrat.

Am văzut o mulțime de oameni care și-au construit acumulatorul fără teste suplimentare pe fiecare celulă, ceea ce cred că este obligatoriu dacă aveți de gând să faceți un acumulator din celule necunoscute.

Testul a arătat că capacitatea medie de descărcare a fiecărei celule este de 2636mAh la 1,5A curent de descărcare. La un curent mai mic, capacitatea va fi mai mare datorită pierderii mai reduse de energie. Am reușit să obțin 2700mAh + la 0,8A curent de descărcare. Voi obține o capacitate suplimentară cu 20% mai mare dacă încarc celula la 4.35V / celulă (celula permite o tensiune de încărcare de 4.35V), dar BMS nu permite acest lucru. De asemenea, încărcarea celulei la 4,2V îi va prelungi durata de viață.

Înapoi la instrucțiuni. În primul rând, am unit 10 celule împreună folosind bandă subțire pe două fețe. Apoi, l-am întărit folosind bandă kapton. Nu uitați să fiți foarte atenți atunci când vă ocupați de bateria cu litiu. Aceste celule prismatice de litiu au o parte extrem de strânsă pozitivă și negativă, deci este ușor de scurtat.

Pasul 6: pachetul de baterii partea 2 (alăturarea grupurilor)

După ce am terminat de realizat grupurile, următorul pas este să le alăturăm împreună. Pentru a le uni, am folosit bandă dublă subțire și am întărit-o din nou cu bandă kapton. Foarte important, asigurați-vă că grupurile sunt izolate unele de altele! În caz contrar, veți obține un scurtcircuit foarte urât atunci când le lipiți împreună în serie. Corpul celulei prismatice este trimis la catodul bateriei și invers pentru 18650 de celule. Vă rugăm să rețineți acest lucru.

Pasul 7: pachetul de baterii partea 3 (lipire și finisare)

Aceasta este partea cea mai grea și periculoasă, lipind celulele împreună. Veți avea nevoie de un fier de lipit de cel puțin 100W pentru lipire ușoară. Al meu a fost de 60W și a fost un PITA total de lipit. Nu uitați fluxul, o tona infernă de flux. Chiar ajută.

** Fii extrem de atent la acest pas! Bateria cu litiu de mare capacitate nu este ceva cu care vrei să fii neîndemânatic. **

Mai întâi, mi-am tăiat firul de cupru solid de 2,5 mm la lungimea dorită, apoi am dezlipit izolația. Apoi, am lipit firul de cupru pe clema celulei. Faceți acest lucru suficient de lent pentru a permite curgerea lipirii, dar suficient de rapid pentru a preveni acumularea de căldură. Chiar necesită îndemânare. Aș recomanda să practicați altceva înainte de a încerca cu adevăratul lucru. Oferiți o pauză acumulatorului după câteva minute de lipire pentru a se răci, deoarece căldura nu este bună pentru niciun fel de baterie, în special pentru bateria cu litiu.

Pentru finisare, am lipit BMS cu 3 straturi de benzi din spumă pe două fețe și am sârmat totul conform schemei. Am lipit pică de cablu pe ieșirea bateriei și am instalat imediat acele pică pe terminalul principal de alimentare pentru a împiedica pică să se atingă și să provoace un scurtcircuit.

Nu uitați să lipiți un fir din partea negativă a conectorului de echilibru și un fir din partea negativă a BMS. Trebuie să deschidem acest circuit pentru a dezactiva Cellmeter 8 (indicator de baterie), astfel încât acesta să nu se aprindă definitiv. Celălalt capăt merge mai târziu la un stâlp al unui întrerupător.

Pasul 8: pachetul de baterii partea 4 (instalare)

Pentru instalare, am folosit bandă față-verso. Vă recomandăm să utilizați bandă dublă de înaltă calitate, pentru acest caz, deoarece bateria este destul de grea. Am folosit bandă dublă VHB 3M. Până în prezent, banda ține foarte bine bateria. Nicio problemă.

Acumulatorul se potrivește foarte bine acolo, un motiv pentru care am ales această celulă prismatică de litiu peste celulă cilindrică de litiu. Aerisirea din jurul acumulatorului este foarte importantă pentru disiparea căldurii.

Despre disiparea căldurii, nu mă preocupă prea mult. Pentru încărcare, voi folosi IMAX B6 Mini care poate livra doar 60W. Asta nu este nimic în comparație cu bateria de 585Wh. Încărcarea a durat mai mult de 10 ore, atât de lent încât nu se generează căldură. Încărcarea lentă este bună și pentru orice tip de baterie. Pentru descărcare, curentul maxim pe care îl pot extrage din acumulator este cu mult sub rata de descărcare 1C (26A) la doar 15A continuu, 25A instantaneu. Acumulatorul meu are o rezistență internă de aproximativ 33 mOhm. Ecuația puterii disipate este I ^ 2 * R. 15 * 15 * 0,033 = 7,4W de putere pierdută ca căldură la curent de descărcare de 15A. Pentru ceva atât de mare, asta nu este mare lucru. Testul din lumea reală arată că, la sarcină mare, temperatura acumulatorului se ridică la aproximativ 45-48 de grade Celsius. Nu este într-adevăr o temperatură confortabilă pentru bateria cu litiu, dar încă în intervalul de temperatură de lucru (maxim 60º)

Pasul 9: Invertorul Partea 1 (Demontarea și instalarea radiatorului)

Pentru invertor, l-am scos din carcasă, astfel încât să se potrivească în servieta din aluminiu și am instalat o pereche de radiatoare pe care le-am obținut de la o sursă de alimentare defectă a computerului. Am luat și ventilatorul de răcire, priza de curent alternativ și comutatorul pentru o utilizare ulterioară.

Invertorul funcționează până la 19V înainte ca protecția de subtensiune să intre. Este suficient de bun.

Un lucru neobișnuit este că etichetarea spune clar 500W, în timp ce serigrafia de pe PCB spune că este de 300W. De asemenea, acest invertor are o protecție reală împotriva polarității inversă, spre deosebire de majoritatea invertoarelor de acolo, care utilizează dispozitive cu diodă mută + siguranță pentru protecția inversă a polarității. Frumos, dar nu foarte util în acest caz.

Pasul 10: Invertorul (instalare și montare)

În primul rând, am extins puterea de intrare, indicatoarele LED, comutatorul și firul prizei de curent alternativ, astfel încât acestea să fie suficient de lungi. Apoi, am instalat invertorul în carcasă folosind bandă dublă. Am lipit pică de cablu la celălalt capăt al firelor de intrare și le-am conectat la terminalul principal. Am montat indicatoarele LED, ventilatorul și priza de curent alternativ pe panoul de instrumente.

Am constatat că invertorul are curent de repaus zero (<1mA) atunci când este conectat la sursa de alimentare, dar este dezactivat, așa că am decis să conectez cablul de alimentare al invertorului direct fără niciun comutator. În acest fel, nu am nevoie de un comutator de mare curent voluminos și mai puțină energie pierdută pe fir și comutator.

Pasul 11: Modulul USB (instalare și cablare)

În primul rând, am extins indicatorii LED pe ambele module. Apoi, am stivuit modulele cu distanțierele de alamă M3 20mm. Am lipit firele de alimentare conform schemei și am pus întregul ansamblu pe panoul de instrumente și l-am legat cu fermoare. Am lipit cele 2 fire de la bateria de care am menționat anterior pachetul la celălalt pol al comutatorului.

Pasul 12: Modulul DPH3205 Partea 1 (Instalare și cablare de intrare)

Am forat 2 găuri de 3 mm prin placa inferioară în diagonală și apoi am instalat modulul DPH3205 cu șuruburi M3 de 8 mm care trec prin aceste găuri. Am conectat intrarea cu 16 fire groase AWG. Negativul merge direct la modul. Pozitivul merge mai întâi la un comutator apoi la modul. Am lipit pică de cablu pe celălalt capăt, care va fi conectat la terminalul principal.

Pasul 13: Modulul DPH3205 Partea 2 (Montarea afișajului și cablarea de ieșire)

Am montat afișajul pe panoul frontal și am conectat firele. Apoi, am montat conectorii XT60 pe panoul de instrumente folosind două părți epoxidice și am conectat acei conectori în paralel. Apoi firul merge la ieșirea modulului.

Pasul 14: I / O auxiliară (montare și cablare)

Am montat 2 conectori XT60 cu 2 părți epoxidice și am lipit conectorii în paralel cu fire groase de 16 AWG. Am lipit pică de cablu pe celălalt capăt care merge la terminalul principal. Cablul de la modulul USB merge de asemenea aici.

Pasul 15: QC (inspecție rapidă)

Asigurați-vă că nu este nimic zdruncinat în interior. Elementele conductoare nedorite pot induce un scurtcircuit.

Pasul 16: finisare și testare

Am închis capacul, am înșurubat șuruburile și gata! Am testat toate funcțiile și totul funcționează așa cum speram. Cu siguranță foarte util pentru mine. M-a costat puțin peste 150 USD (numai material, fără a include eșecurile), ceea ce este foarte ieftin pentru așa ceva. Procesul de asamblare a durat aproximativ 10 ore, dar planificarea și cercetarea au durat aproximativ 3 luni.

Chiar dacă am făcut destul de multe cercetări înainte de a-mi construi sursa de alimentare, sursa mea de alimentare are încă multe defecte. Nu sunt foarte mulțumit de rezultat. În viitor, voi construi Listrik V2.0 cu multe îmbunătățiri. Nu vreau să stric întregul plan, dar iată câteva dintre ele:

1. Treceți la 18650 de celule de mare capacitate
2. Capacitate ceva mai mare
3. Putere de ieșire mult mai mare
4. Caracteristici de siguranță mult mai bune
5. Încărcător MPPT intern
6. O selecție mai bună a materialelor
7. Automatizare Arduino
8. Indicator de parametri dedicat (capacitatea bateriei, puterea consumată, temperatura și așa mai departe)
9. Ieșire DC controlată de aplicație și multe altele pe care nu vi le spun deocamdată;-)

Pasul 17: Actualizări

Actualizare # 1: Am adăugat un comutator manual de suprascriere pentru ventilatorul de răcire, astfel încât să îl pot porni manual dacă vreau să folosesc sursa de alimentare la sarcină maximă, astfel încât părțile din interior să rămână reci.

Actualizare # 2: BMS a luat foc, așa că refac întregul sistem de baterii cu unul mai bun. Noua se laudă cu configurarea 7S8P în loc de 6S10P. Capacitate puțin mai mică, dar o disipare mai bună a căldurii. Fiecare grup este acum distanțat pentru o mai bună siguranță și răcire. Tensiune de încărcare 4.1V / celulă în loc de 4.2V / celulă pentru o longevitate mai bună.