Listrik L585 585Wh AC DC prijenosno napajanje: 17 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Za svoj prvi Instructable pokazat ću vam kako sam napravio ovo prijenosno napajanje. Postoji mnogo izraza za ovu vrstu uređaja, poput banke napajanja, elektrane, solarnog generatora i mnogih drugih, ali više volim naziv "Listrik L585 prijenosno napajanje".

Listrik L585 ima ugrađenu litijumsku bateriju od 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, testirano) koja zaista može izdržati. Također je prilično lagan za dati kapacitet. Ako ga želite usporediti s tipičnom korisničkom bankom napajanja, to možete učiniti jednostavno tako da ocjenu mAh podijelite s 1000, a zatim je pomnožite s 3,7. Na primjer, PowerHouse (jedna od najvećih dobro poznatih potrošačkih energetskih banaka) ima kapacitet od 120 000 mAh. Idemo sada računati. 120, 000 /1, 000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh VS 585Wh. Lako zar ne?

Sve je upakovano u ovu lijepu aluminijsku aktovku. Na ovaj način Listrik L585 može se lako nositi, a gornji poklopac će zaštititi osjetljive instrumente iznutra dok se ne koristi. Na ovu sam ideju došao nakon što sam vidio da je netko izgradio solarni generator pomoću kutije za alate, ali kutija za alat ne izgleda tako sjajno, zar ne? Pa sam ga razbio aluminijskom aktovkom i izgleda mnogo bolje.

Listrik L585 ima više izlaza koji mogu pokriti gotovo sve potrošačke elektroničke uređaje.

Prvi je izlaz naizmjenične struje koji je kompatibilan s gotovo 90% mrežnih uređaja ispod 300 W, nisu svi zbog nesinusoidnog izlaza, ali to možete popraviti korištenjem čistog pretvarača sinusnog vala, koji je mnogo skuplji od standardno modificiranog pretvarač sinusnog vala koji sam ovdje koristio. Općenito su i veći.

Drugi izlaz je USB izlaz. Postoji 8 USB portova, koji pomalo pretjeruju. Par njih može isporučiti kontinuiranu maksimalnu struju od 3A. Sinhrono ispravljanje čini ga vrlo efikasnim.

Treći je pomoćni I/O. Može se koristiti za punjenje ili pražnjenje interne baterije maksimalnom brzinom od 15A (300W+) neprekidno i 25A (500W+) trenutno. On nema nikakvu regulaciju, u osnovi samo običan napon baterije, ali ima višestruke zaštite, uključujući kratki spoj, nadstruju, prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje.

Posljednji i meni najdraži je podesivi istosmjerni izlaz, koji može izlaziti 0-32V, 0-5A u svim rasponima napona. Može napajati širok spektar istosmjernih uređaja poput tipičnog laptopa sa 19V izlazom, internetskog usmjerivača na 12V i još mnogo toga. Ovaj podesivi istosmjerni izlaz eliminira potrebu za korištenjem izmjeničnog u istosmjerno napajanje, što će usput pogoršati efikasnost jer cijeli sistem pretvara istosmjerni u izmjenični, a zatim u istosmjerni. Može se koristiti i kao izvor napajanja sa stalnim naponom i konstantnom strujom, što je vrlo korisno za ljude poput mene koji često rade s elektronikom.

Korak 1: Materijali i alati

Glavni materijali:

* 1X DJI Spark aluminijska aktovka

*60X 80*57*4,7 mm prizmatične litijumske ćelije (možete ih zamijeniti uobičajenim 18650, ali otkrio sam da ova ćelija ima savršeni faktor oblika i dimenzije)

* 1X 300W 24V DC in AC pretvarač

* 1X DPH3205 programabilno napajanje

* USB pretvarači s 4 porta sa 4 porta

* 1X alatka za proveru baterije Cellmeter 8

* 1X 6S 15A BMS

* 1X 6S konektor za balans

* 12X vijci M4 10 mm

* 12X M4 matice

* 6X držači od nehrđajućeg čelika

* 1X 6A jednopolni prekidač

* 1X 6A dvopolni prekidač

* 1X 15A jednopolni prekidač

* 4X 3 mm LED držač od nerđajućeg čelika

* 4X ženski XT60 konektori

* 4X M3 odstojnici od mesinga od 20 mm

* 4 x M3 vijci za stroj 30 mm

* 2 x M3 vijci za stroj 8 mm

* 6X M3 matice

* 1X 25A 3 -polni terminal

* 4X 4,5 mm kablovske lopatice

* Instrument tabla od 3 mm po meri

-

Potrošni materijal:

* Heatshrinks

* Lemljenje

* Tok

* 2,5 mm puna bakrena žica

* Dvostrana traka za teške uslove rada (nabavite najkvalitetniju)

* Tanka dvostrana traka

* Kapton traka

* Epoksid

* Crna boja

* 26 AWG žica za LED indikatore

* 20 AWG srebrna žica za ožičenje slabe struje

* 16 AWG srebrna žica za ožičenje velike struje (poželjna je niža AWG. Moja je ocijenjena na 17A kontinuirano ožičenje šasije, samo jedva dovoljno)

-

Alati:

* Lemilica

* Klešte

* Šrafciger

* Makaze

* Hobi nož

* Pinceta

* Bušilica

Korak 2: Shema

Shema bi trebala biti sama po sebi razumljiva. Žao mi je zbog lošeg crteža, ali trebalo bi biti više nego dovoljno.

Korak 3: Instrument tabla

Prvo sam dizajnirao ploču s instrumentima. PDF datoteku možete besplatno preuzeti. Materijal može biti drvo, aluminijski lim, akril ili bilo što sa sličnim svojstvima. U ovom "slučaju" sam koristio akril. Debljina bi trebala biti 3 mm. Možete ga izrezati CNC -om ili jednostavno odštampati na papiru u mjerilu 1: 1 i ručno izrezati.

Korak 4: Kućište (nosači za slikanje i postavljanje)

Za kućište sam koristio aluminijsku aktovku za DJI Spark, ima pravu dimenziju. Došao je sa pjenom za držanje aviona pa sam ga izvadio i unutrašnji dio ofarbao u crno. Izbušio sam 6 rupa od 4 mm prema udaljenosti rupa na prilagođenoj instrument tabli i tamo postavio držače. Zatim sam zalijepio matice M4 na svaki držač tako da mogu zašrafiti vijke izvana bez držanja matica.

Korak 5: Baterija, 1. dio (Testiranje ćelija i stvaranje grupa)

Za bateriju sam koristio odbačene LG prizmatične litijumske ćelije koje sam dobio za manje od 1 USD. Razlog zašto su tako jeftini je samo zato što su pregoreli osigurači i označeni kao neispravni. Uklonio sam osigurače i kao novi su. Možda je to pomalo nesigurno, ali za manje od svakog dolara ne mogu se zaista požaliti. Uostalom, za zaštitu ću koristiti sistem za upravljanje baterijom. Ako ćete koristiti upotrijebljene ili nepoznate ćelije, ovdje imam dobre upute za testiranje i sortiranje korištenih litijevih ćelija: (USKORO).

Vidio sam mnogo ljudi koji koriste olovnu bateriju za ovu vrstu uređaja. Naravno da je s njima lako raditi i jeftino je, ali korištenje olovne baterije za prijenosnu aplikaciju za mene je veliko ne-ne. Ekvivalent olovne kiseline bit će težak oko 15 kilograma! To je 500% teže od baterije koju sam napravio (3 kilograma). Trebam li vas podsjetiti da će i on biti veći po volumenu?

Kupio sam ih 100 i testirao jednu po jednu. Imam proračunsku tablicu rezultata testa. Filtrirao sam ga, sortirao i na kraju dobio najboljih 60 ćelija. Podijelim ih jednako prema kapacitetu tako da će svaka grupa imati sličan kapacitet. Na ovaj način, baterija će biti uravnotežena.

Vidio sam da je mnogo ljudi izgradilo bateriju bez dodatnih testiranja na svakoj ćeliji, što je obavezno ako ćete napraviti bateriju od nepoznatih ćelija.

Test je pokazao da je prosječni kapacitet pražnjenja svake ćelije 2636mAh pri struji pražnjenja 1,5A. Na nižoj struji, kapacitet će biti veći zbog manjeg gubitka snage. Uspio sam dobiti 2700mAh+ pri struji pražnjenja 0,8A. Dobit ću dodatnih 20% više kapaciteta ako napunim ćeliju na 4,35 V/ćeliji (ćelija dopušta napon punjenja 4,35 V), ali BMS to ne dopušta. Također, punjenje ćelije na 4,2 V produžit će joj vijek trajanja.

Nazad na uputstvo. Prvo sam spojio 10 ćelija pomoću tanke dvostrane trake. Zatim sam ga ojačao pomoću kaptonske trake. Ne zaboravite biti posebno oprezni pri radu s litijumskom baterijom. Ove prizmatične litijeve ćelije imaju izuzetno bliske pozitivne i negativne strane pa ih je lako skratiti.

Korak 6: Baterija, 2. dio (pridruživanje grupama)

Nakon što završim s stvaranjem grupa, sljedeći korak je njihovo pridruživanje. Da bih ih spojio, upotrijebio sam tanku dvostranu traku i ponovo je ojačao kaptonskom trakom. Vrlo važno, pobrinite se da grupe budu izolirane jedna od druge! U suprotnom ćete dobiti vrlo gadan kratki spoj ako ih spajate zajedno. Telo prizmatične ćelije se odnosi na katodu baterije i obrnuto za 18650 ćelija. Molimo vas da ovo imate na umu.

Korak 7: Baterija, dio 3 (lemljenje i završna obrada)

Ovo je najteži i najopasniji dio, lemljenje ćelija zajedno. Za jednostavno lemljenje trebat će vam lemilica od najmanje 100 W. Moj je bio 60 W i bio je to ukupan PITA za lemljenje. Ne zaboravite fluks, paklenu tonu fluksa. Zaista pomaže.

** Budite izuzetno oprezni u ovom koraku! Litijumska baterija velikog kapaciteta nije nešto s čime ne želite biti nespretni. **

Prvo sam prerezao čvrstu bakrenu žicu od 2,5 mm na željenu dužinu, a zatim odlijepio izolaciju. Zatim sam lemio bakrenu žicu na jezičak ćelije. Učinite to dovoljno sporo da lem teče, ali dovoljno brzo da spriječite nakupljanje topline. Zaista je potrebna vještina. Preporučio bih da vježbate na nečemu drugom prije nego što isprobate pravu stvar. Dajte bateriji pauzu nakon nekoliko minuta lemljenja da se ohladi jer toplina nije dobra za bilo koju vrstu baterije, posebno za litijumsku bateriju.

Za završnu obradu, zalijepio sam BMS sa 3 sloja dvostranih traka od pjene i sve ožičio prema shemi. Lemio sam kablovske lopatice na izlazu baterije i odmah sam ih postavio na glavni priključak za napajanje kako bih spriječio da se lopate međusobno dodiruju i uzrokuju kratki spoj.

Ne zaboravite lemiti žicu s negativne strane konektora vage i žicu s negativne strane BMS -a. Moramo prekinuti ovaj krug da bismo deaktivirali mjerač ćelije 8 (indikator baterije) kako se ne bi vječno uključivao. Drugi kraj kasnije ide na jedan pol prekidača.

Korak 8: Baterija, dio 4 (instalacija)

Za instalaciju sam koristio dvostranu traku. Preporučujem korištenje visokokvalitetne, izdržljive dvostrane trake za ovaj slučaj jer je baterija prilično teška. Koristio sam 3M VHB dvostranu traku. Do sada, traka jako dobro drži bateriju. Nema problema.

Baterija tamo odlično pristaje, jedan od razloga zašto sam izabrao ovu prizmatičnu litijumsku ćeliju umesto cilindrične litijumske ćelije. Zračni otvor oko baterije vrlo je važan za odvođenje topline.

Što se tiče odvođenja topline, ne brinem se previše oko toga. Za punjenje ću koristiti svoj IMAX B6 Mini koji može isporučiti samo 60W. To nije ništa u odnosu na bateriju od 585Wh. Punjenje je trajalo više od 10 sati, tako sporo da se ne stvara toplina. Sporo punjenje je takođe dobro za sve vrste baterija. Za pražnjenje, maksimalna struja koju mogu izvući iz baterije je znatno ispod 1C brzine pražnjenja (26A) pri samo 15A neprekidno, 25A trenutno. Moja baterija ima unutarnji otpor od 33mOhm. Jednačina raspršene snage je I^2*R. 15*15*0,033 = 7,4 W snage izgubljene kao toplina pri struji pražnjenja 15A. Za nešto ovako veliko, to nije velika stvar. Test u stvarnom svijetu pokazuje da se pri velikom opterećenju temperatura baterije povećava na oko 45-48 stepeni Celzijusa. Nije baš ugodna temperatura za litijumsku bateriju, ali je i dalje unutar radnog raspona temperature (maksimalno 60º)

Korak 9: Pretvarač, dio 1 (Rastavljanje i ugradnja hladnjaka)

Za pretvarač, uklonio sam ga iz kućišta tako da stane u aluminijsku aktovku i ugradio par hladnjaka koje sam dobio od pokvarenog napajanja računara. Uzeo sam i ventilator za hlađenje, utičnicu za izmjeničnu struju i prekidač za kasniju upotrebu.

Pretvarač radi na 19 V prije nego što se uključi zaštita od podnapona. To je dovoljno dobro.

Jedna neobična stvar je da označavanje jasno kaže 500 W, dok sitotisak na PCB -u kaže da je 300 W. Također, ovaj pretvarač ima stvarnu zaštitu od obrnutog polariteta za razliku od većine pretvarača koji koriste glupu diodu + osigurač za zaštitu od obrnutog polariteta. Lijepo, ali u ovom slučaju ne baš korisno.

Korak 10: Pretvarač (instalacija i montaža)

Prvo sam produžio ulaznu snagu, LED indikatore, prekidač i žicu utičnice naizmjenične struje tako da su dovoljno dugi. Zatim sam instalirao pretvarač u kućište pomoću dvostrane trake. Lemio sam kablovske lopatice na drugom kraju ulaznih žica i spojio ih na glavni terminal. Montirao sam LED indikatore, ventilator i utičnicu za izmjeničnu struju na ploču s instrumentima.

Otkrio sam da pretvarač nema nultu struju mirovanja (<1mA) kada je spojen na izvor napajanja, ali je deaktiviran pa sam odlučio priključiti mrežnu žicu pretvarača izravno bez prekidača. Na ovaj način, ne trebam glomazan prekidač velike struje i manje uzalud potrošene energije na žici i prekidaču.

Korak 11: USB modul (instalacija i ožičenje)

Prvo sam proširio LED indikatore na oba modula. Zatim sam module složio s razmaknicama od mesinga M3 od 20 mm. Zalemio sam žice za napajanje prema shemi i stavio cijeli sklop na ploču s instrumentima i vezao ga patentnim zatvaračima. Lemio sam 2 žice iz baterije koju sam ranije spomenuo na drugi pol prekidača.

Korak 12: Modul DPH3205, dio 1 (Instalacija i ožičenje ulaza)

Izbušio sam 2 rupe od 3 mm dijagonalno kroz donju ploču, a zatim sam ugradio modul DPH3205 s vijcima M3 od 8 mm koji prolaze kroz te rupe. Ožičio sam ulaz debelim 16 AWG žicama. Negativno ide direktno u modul. Pozitivna vrijednost prvo ide na prekidač, a zatim na modul. Lemio sam kablovske lopatice na drugom kraju koji će biti spojen na glavni terminal.

Korak 13: Modul DPH3205, dio 2 (Montaža ekrana i izlazno ožičenje)

Montirao sam ekran na prednju ploču i spojio žice. Zatim sam spojio konektore XT60 na ploču s instrumentima koristeći dvodijelni epoksid i povezao te konektore paralelno. Zatim žica odlazi na izlaz modula.

Korak 14: Pomoćni U/I (montaža i ožičenje)

Montirao sam 2 XT60 konektora sa 2 dijela epoksida i lemio konektore paralelno sa debelih 16 AWG žica. Lemio sam kablovske lopatice na drugom kraju koje idu do glavnog terminala. Žica iz USB modula također ide ovdje.

Korak 15: QC (brza inspekcija)

Pazite da unutra ništa ne zvecka. Neželjeni provodljivi predmeti mogu izazvati kratki spoj.

Korak 16: Završetak i testiranje

Zatvorio sam poklopac, zavrnuo vijke i gotovo! Testirao sam sve funkcije i sve radi kako sam se nadao. Definitivno jako korisno za mene. Koštalo me nešto više od 150 USD (samo materijal, ne uključujući kvarove), što je vrlo jeftino za ovako nešto. Proces sastavljanja trajao je oko 10 sati, ali je planiranje i istraživanje trajalo oko 3 mjeseca.

Iako sam dosta istraživao prije nego što sam izgradio napajanje, moje napajanje i dalje ima mnogo nedostataka. Nisam baš zadovoljan rezultatom. U budućnosti ću izgraditi Listrik V2.0 s mnogo poboljšanja. Ne želim pokvariti cijeli plan, ali evo nekih od njih:

1. Prebacite se na ćelije velikog kapaciteta 18650
2. Nešto veći kapacitet
3. Mnogo veća izlazna snaga
4. Mnogo bolje sigurnosne karakteristike
5. Interni MPPT punjač
6. Bolji izbor materijala
7. Arduino automatizacija
8. Namjenski indikator parametara (kapacitet baterije, potrošnja energije, temperatura itd.)
9. DC izlaz kontroliran aplikacijom i mnoge druge koje vam za sada neću reći;-)

Korak 17: Ažuriranje

Ažuriranje #1: Dodao sam ručni prekidač za ventilator za hlađenje tako da ga mogu ručno uključiti ako želim koristiti napajanje pri punom opterećenju kako bi dijelovi unutra ostali hladni.

Ažuriranje #2: BMS se zapalio, pa sam cijeli sistem baterije preradio s boljim. Novi se može pohvaliti konfiguracijom 7S8P umjesto 6S10P. Nešto manji kapacitet, ali bolje odvođenje topline. Svaka grupa je sada raspoređena radi bolje sigurnosti i hlađenja. Napon punjenja 4,1 V/ćeliji umjesto 4,2 V/ćeliji radi boljeg vijeka trajanja.