Přenosný napájecí zdroj AC DC Listrik L585 585 Wh AC: 17 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Pro svůj první Instructable vám ukážu, jak jsem vytvořil tento přenosný napájecí zdroj. Pro tento druh zařízení existuje mnoho výrazů, jako je napájecí banka, elektrárna, solární generátor a mnoho dalších, ale já dávám přednost názvu „Přenosný napájecí zdroj Listrik L585“.

Listrik L585 má vestavěnou lithiovou baterii 585 Wh (6S 22,2 V 26, 364 mAh, testováno), která opravdu může vydržet. Je to také docela lehké pro danou kapacitu. Chcete -li jej porovnat s typickou zákaznickou powerbankou, můžete to snadno provést vydělením hodnocení mAh 1 000 a jeho vynásobením 3,7. Například PowerHouse (jedna z největších známých spotřebitelských energetických bank) má kapacitu 120 000 mAh. Pojďme si to spočítat. 120 000 /1 000 * 3,7 = 444 Wh. 444 Wh vs 585 Wh. Snadné, že?

Všechno je zabaleno uvnitř této pěkné hliníkové aktovky. Tímto způsobem lze Listrik L585 snadno přenášet a horní kryt bude chránit citlivé nástroje uvnitř, aniž by byl používán. Tenhle nápad jsem dostal poté, co jsem viděl, jak někdo staví solární generátor pomocí skříňky na nářadí, ale skříňka na nářadí nevypadá tak skvěle, že? Tak jsem to vyrazil do zářezu hliníkovým kufříkem a vypadá to mnohem lépe.

Listrik L585 má více výstupů, které mohou pokrýt téměř všechna zařízení spotřební elektroniky.

Prvním z nich je výstup střídavého proudu, který je kompatibilní s téměř 90% síťových zařízení pod 300 W, ne všechny kvůli nesinusovému výstupu, ale můžete to opravit pomocí čistého sinusového měniče, který je mnohem dražší než standardní modifikovaný Zde jsem použil sinusový měnič. Jsou také obecně větší.

Druhým výstupem je výstup USB. K dispozici je 8 portů USB, které jsou přehnané. Dvojice z nich může dodávat maximální proud 3A nepřetržitě. Synchronní náprava je velmi účinná.

Třetí je pomocný I/O. Lze jej použít k nabíjení nebo vybíjení interní baterie maximální rychlostí 15 A (300 W+) nepřetržitě a 25 A (500 W+) okamžitě. Nemá žádnou regulaci, v podstatě jen obyčejné napětí baterie, ale má několik ochran, včetně zkratu, nadproudu, přebití a přebití.

Poslední a můj oblíbený je nastavitelný stejnosměrný výstup, který může vydávat 0-32V, 0-5A ve všech napěťových rozsazích. Může napájet velmi širokou škálu stejnosměrných spotřebičů, jako je typický notebook s výstupem 19 V, internetový router na 12V a mnoho dalšího. Tento nastavitelný stejnosměrný výstup eliminuje potřebu používat střídavé napájení, což mimochodem zhorší účinnost, protože celý systém převádí stejnosměrné na střídavé a poté opět na stejnosměrné. Může být také použit jako stolní napájecí zdroj s funkcí konstantního napětí a konstantního proudu, což je velmi užitečné pro lidi jako já, kteří často pracují s elektronikou.

Krok 1: Materiály a nástroje

Hlavní materiály:

* 1X hliníkový kufřík DJI Spark

*60X 80*57*4,7 mm prizmatické lithiové články (můžete nahradit běžnějšími 18650, ale zjistil jsem, že tento článek má perfektní tvar a rozměr)

* 1X 300W střídač 24V DC na střídavý proud

* 1X programovatelný napájecí zdroj DPH3205

* 2X 4portové USB buck převodníky

* 1X Kontrola baterie Cellmeter 8

* 1X 6S 15A BMS

* 1X 6S vyvažovací konektor

* 12X šrouby M4 10 mm

* 12x matice M4

* 6X držáky z nerezové oceli

* 1X 6A jednopólový přepínač

* 1X 6A dvoupólový přepínač

* 1X 15A jednopólový přepínač

* 4X 3mm držák LED z nerezové oceli

* 4X samice konektory XT60

* 4X M3 mosazné podložky

* 4x strojní šrouby M3 30 mm

* 2 x šrouby M3 8 mm do stroje

* 6x matice M3

* 1 x 25A 3pinový terminál

* 4 x 4,5 mm kabelové rýče

* Vlastní řezaný 3mm přístrojový panel

-

Spotřební materiál:

* Heatshrinks

* Pájka

* Flux

* 2,5 mm pevný měděný drát

* Oboustranná páska pro vysokou zátěž (získejte tu nejvyšší kvalitu)

* Tenká oboustranná páska

* Kaptonská páska

* Epoxid

* Černá barva

* 26 AWG vodič pro LED indikátory

* 20 AWG stříbrný lankový vodič pro slaboproudé vedení

* 16 AWG stříbrný lankový vodič pro silnoproudé vedení (upřednostňuje se nižší AWG. Důl je dimenzován na 17A souvislé zapojení šasi, jen stěží stačí)

-

Nástroje:

* Páječka

* Kleště

* Šroubovák

* Nůžky

* Hobby nůž

* Pinzeta

* Vrták

Krok 2: Schéma

Schéma by mělo být samozřejmé. Omlouvám se za špatnou kresbu, ale mělo by to být víc než dost.

Krok 3: Přístrojový panel

Nejprve jsem navrhl přístrojovou desku. Soubor PDF si můžete zdarma stáhnout. Materiálem může být dřevo, hliníkový plech, akryl nebo cokoli s podobnými vlastnostmi. V tomto „kufříku“jsem použil akryl. Tloušťka by měla být 3 mm. Můžete jej vyříznout CNC, nebo jen vytisknout na papír v měřítku 1: 1 a oříznout ručně.

Krok 4: Pouzdro (malířské a montážní držáky)

Pro případ jsem použil hliníkový kufřík pro DJI Spark, má správný rozměr. Přicházelo to s pěnou, která držela letadlo, tak jsem ho vytáhl a natřel vnitřní část černou barvou. Vyvrtal jsem 6 otvorů 4 mm podle vzdálenosti otvorů na svém zakázkově řezaném přístrojovém panelu a nainstaloval jsem tam držáky. Poté jsem na každý držák nalepil matice M4, abych mohl šrouby přišroubovat zvenčí, aniž bych matice přidržoval.

Krok 5: Sada baterií, část 1 (testování článků a vytváření skupin)

Pro baterii jsem použil odmítnuté prizmatické lithiové články LG, které jsem dostal za méně než 1 $ za kus. Důvodem, proč jsou tak levné, je jen to, že mají spálenou pojistku a jsou označeny jako vadné. Vyndal jsem pojistky a jsou jako nové. Může to být trochu nebezpečné, ale za méně než babku si nemohu stěžovat. Koneckonců pro ochranu použiji systém správy baterie. Pokud budete používat použité nebo neznámé články, mám zde dobrý návod, jak testovat a třídit použité lithiové články zde: (PŘIPRAVUJEME).

Viděl jsem mnoho lidí, kteří pro tento typ zařízení používají olověnou baterii. Jistě se s nimi snadno pracuje a jsou levné, ale používání olověné baterie pro přenosné aplikace je pro mě velké ne-ne. Ekvivalent olověné kyseliny bude vážit asi 15 kilogramů! To je o 500% těžší než baterie, kterou jsem vyrobil (3 kilogramy). Mám vám připomenout, že bude mít také větší objem?

Koupil jsem jich 100 a testoval je jeden po druhém. Mám tabulku s výsledky testu. Filtroval jsem to, třídil a skončil s nejlepšími 60 buňkami. Rozdělím je rovnoměrně podle kapacity, takže každá skupina bude mít podobnou kapacitu. Tímto způsobem bude baterie vyvážena.

Viděl jsem spoustu lidí, kteří si stavěli baterii bez dalšího testování na každém článku, což je podle mě povinné, pokud se chystáte vyrobit baterii z neznámých článků.

Test ukázal, že průměrná vybíjecí kapacita každého článku je 2636 mAh při 1,5A vybíjecím proudu. Při nižším proudu bude kapacita vyšší kvůli menším ztrátám energie. Podařilo se mi získat 2700mAh+ při vybíjecím proudu 0,8A. Získám dalších 20% větší kapacity, když nabiji článek na 4,35 V/článek (článek povolí nabíjecí napětí 4,35 V), ale BMS to neumožňuje. Také nabíjení článku na 4,2 V prodlouží jeho životnost.

Zpět k pokynu. Nejprve jsem spojil 10 buněk dohromady pomocí tenké oboustranné pásky. Poté jsem to vyztužil kaptonovou páskou. Při práci s lithiovou baterií buďte velmi opatrní. Tyto prizmatické lithiové články mají extrémně blízkou pozitivní a negativní část, takže je snadné ji zkrátit.

Krok 6: Sada baterií, část 2 (Připojení ke skupinám)

Poté, co jsem dokončil vytváření skupin, je dalším krokem jejich spojení. Abych je spojil dohromady, použil jsem tenkou oboustrannou pásku a znovu jsem ji vyztužil kaptonovou páskou. Velmi důležité je zajistit, aby skupiny byly navzájem izolované! V opačném případě získáte velmi ošklivý zkrat, když je spojíte dohromady v sérii. Tělo prizmatického článku je vztaženo ke katodě baterie a naopak pro 18650 článků. Mějte to prosím na paměti.

Krok 7: Sada baterií, část 3 (pájení a konečná úprava)

Toto je nejtěžší a nejnebezpečnější část, která spojuje články dohromady. Pro snadné pájení budete potřebovat páječku s výkonem alespoň 100 W. Můj měl 60 W a bylo to celkem PITA na pájení. Nezapomeňte na tavidlo, pekelné množství tavidla. Opravdu to pomáhá.

** Buďte v tomto kroku velmi opatrní! Vysokokapacitní lithiová baterie není něco, s čím byste chtěli být nemotorní. **

Nejprve jsem nařezal 2,5mm pevný měděný drát na požadovanou délku a poté odlepil izolaci. Poté jsem připájel měděný drát na poutko cely. Udělejte to dostatečně pomalu, aby pájka proudila, ale dostatečně rychle, aby se zabránilo hromadění tepla. Opravdu to vyžaduje zručnost. Doporučil bych si vyzkoušet něco jiného, než to zkusíte se skutečností. Po několika minutách pájení dejte baterii pauzu, aby vychladla, protože teplo není vhodné pro žádný druh baterie, zejména pro lithiovou baterii.

Pro dokončení jsem BMS nalepil 3 vrstvami oboustranných pěnových pásků a vše spojil podle schématu. Pájel jsem kabelové piky na výstup baterie a okamžitě jsem je nainstaloval na hlavní napájecí terminál, abych zabránil vzájemnému dotyku patek a způsobení zkratu.

Nezapomeňte připájet vodič ze záporné strany konektoru váhy a vodič ze záporné strany BMS. Tento obvod musíme rozpojit, abychom deaktivovali Cellmeter 8 (indikátor baterie), aby se nezapnul navždy. Druhý konec přejde na jeden pól vypínače později.

Krok 8: Sada baterií, část 4 (instalace)

K instalaci jsem použil oboustrannou pásku. Pro tento případ doporučuji použít vysoce kvalitní oboustrannou pásku, protože baterie je poměrně těžká. Použil jsem oboustrannou pásku 3M VHB. Páska zatím velmi dobře drží baterii. Žádný problém.

Baterie se tam opravdu hodí, což je jeden z důvodů, proč jsem si vybral tento hranolový lithiový článek před válcovým lithiovým článkem. Vzduchová mezera kolem baterie je velmi důležitá pro odvod tepla.

O odvodu tepla se tím příliš nezabývám. K nabíjení použiji svůj IMAX B6 Mini, který může dodávat pouze 60 W. To není nic ve srovnání s 585 Wh baterií. Nabíjení trvalo déle než 10 hodin, tak pomalu, že nevzniklo žádné teplo. Pomalé nabíjení je také dobré pro jakýkoli druh baterie. Pro vybíjení je maximální proud, který mohu z akumulátoru odebírat, hluboko pod 1C rychlostí vybíjení (26A) při pouhých 15A nepřetržitých, 25A okamžitých. Moje baterie má vnitřní odpor kolem 33 mOhm. Rovnice rozptýlené síly je I^2*R. 15*15*0,033 = 7,4 W energie ztracené jako teplo při vybíjecím proudu 15 A. U něčeho tak velkého to není velký problém. Test ze skutečného světa ukazuje, že při vysokém zatížení teplota baterie stoupne na přibližně 45-48 stupňů Celsia. Není to zrovna příjemná teplota pro lithiovou baterii, ale stále v rozsahu pracovních teplot (maximálně 60 stupňů)

Krok 9: Měnič, část 1 (Demontáž a instalace chladiče)

U střídače jsem ho vyjmul z pouzdra, aby se vešel do hliníkové aktovky, a nainstaloval pár chladičů, které jsem získal z rozbitého napájecího zdroje počítače. Také jsem vzal chladicí ventilátor, AC zásuvku a vypínač pro pozdější použití.

Střídač pracuje až do 19 V, než se spustí podpěťová ochrana. To je dost dobré.

Jedna neobvyklá věc je, že označení jasně říká 500 W, zatímco sítotisk na desce plošných spojů říká, že je to 300 W. Tento střídač má také skutečnou ochranu proti přepólování na rozdíl od většiny měničů, které používají ochranu proti přepólování s hloupou diodou + pojistkou. Pěkné, ale v tomto případě ne příliš užitečné.

Krok 10: Střídač (instalace a montáž)

Nejprve jsem rozšířil vstupní výkon, LED indikátory, vypínač a drát AC zásuvky, aby byly dostatečně dlouhé. Poté jsem nainstaloval měnič do pouzdra pomocí oboustranné pásky. Na druhý konec napájecích vodičů jsem připájel kabelové rýče a připojil je k hlavnímu terminálu. Na přístrojovou desku jsem namontoval LED indikátory, ventilátor a zásuvku střídavého proudu.

Zjistil jsem, že měnič má nulový klidový proud (<1 mA), když je připojen ke zdroji energie, ale je deaktivován, a tak jsem se rozhodl připojit napájecí vodič měniče přímo bez jakéhokoli spínače. Tímto způsobem nepotřebuji objemný spínač vysokého proudu a méně plýtvání energií na vodiči a spínači.

Krok 11: Modul USB (instalace a zapojení)

Nejprve jsem rozšířil LED indikátory na obou modulech. Poté jsem moduly naskládal na mosazné distanční podložky M3 20 mm. Napájecí vodiče jsem připájel podle schématu a celou sestavu jsem přiložil k přístrojové desce a svázal zipy. 2 vodiče z baterie, o které jsem se zmínil dříve, jsem připájel na druhý pól spínače.

Krok 12: Modul DPH3205, část 1 (instalace a vstupní zapojení)

Do spodní desky jsem šikmo vyvrtal 2 3 mm otvory a poté jsem nainstaloval modul DPH3205 pomocí 8 mm šroubů M3, které jimi procházejí. Vstup jsem zapojil silnými 16 AWG dráty. Zápor jde přímo do modulu. Pozitivní přejde nejprve na přepínač a poté na modul. Na druhý konec jsem připájel kabelové rýče, které budou připojeny k hlavnímu terminálu.

Krok 13: Část 2 modulu DPH3205 (montáž displeje a výstupní zapojení)

Namontoval jsem displej na přední panel a připojil vodiče. Poté jsem pomocí dvoudílného epoxidu namontoval konektory XT60 na přístrojovou desku a zapojil je paralelně. Poté vodič přejde na výstup modulu.

Krok 14: Pomocné I/O (montáž a zapojení)

Namontoval jsem 2 konektory XT60 s 2dílným epoxidem a konektory jsem letoval paralelně se silnými 16 AWG dráty. Na druhém konci jsem připájel kabelové rýče, které vedou k hlavnímu terminálu. Sem vede také vodič z modulu USB.

Krok 15: QC (Rychlá kontrola)

Ujistěte se, že uvnitř nic nechrastí. Nežádoucí vodivé předměty mohou způsobit zkrat.

Krok 16: Dokončení a testování

Zavřel jsem kryt, zašrouboval šrouby a hotovo! Otestoval jsem všechny funkce a vše funguje, jak jsem doufal. Rozhodně pro mě velmi užitečné. Stálo mě to lehce přes 150 $ (pouze materiál, bez selhání), což je na něco takového velmi levné. Proces montáže trval přibližně 10 hodin, ale plánování a výzkum trvaly přibližně 3 měsíce.

I když jsem udělal dost výzkumu, než jsem postavil svůj napájecí zdroj, můj napájecí zdroj má stále mnoho nedostatků. S výsledkem opravdu nejsem spokojený. V budoucnu budu Listrik V2.0 stavět se spoustou vylepšení. Nechci zkazit celý plán, ale tady je něco z toho:

1. Přepněte na vysokokapacitní 18650 buněk
2. Mírně vyšší kapacita
3. Mnohem vyšší výstupní výkon
4. Mnohem lepší bezpečnostní funkce
5. Interní MPPT nabíječka
6. Lepší výběr materiálu
7. Automatizace Arduino
8. Vyhrazený indikátor parametrů (kapacita baterie, příkon, teplota atd.)
9. App ovládaný DC výstup a mnoho dalších, které vám prozatím neřeknu;-)

Krok 17: Aktualizace

Aktualizace č. 1: Přidal jsem ruční přepínací spínač chladicího ventilátoru, abych jej mohl zapnout ručně, pokud chci použít napájení při plném zatížení, aby části uvnitř zůstaly chladné.

Aktualizace č. 2: BMS začalo hořet, takže celý systém baterií předělávám lepším. Nový se může pochlubit konfigurací 7S8P namísto 6S10P. Trochu menší kapacita, ale lepší odvod tepla. Každá skupina je nyní rozdělena pro lepší bezpečnost a chlazení. Nabíjecí napětí 4,1 V/článek místo 4,2 V/článek pro lepší životnost.