Power Stacker: System akumulatorów USB do układania w stosy: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Kliknij poniżej, aby odwiedzić naszą stronę projektu Hackaday

hackaday.io/project/164829-power-stacker-s…

Power Stacker to przenośny, modułowy akumulator litowo-jonowy z możliwością ładowania przez USB. Układaj je razem w przypadku projektów energochłonnych lub rozdzielaj je w przypadku mniejszych projektów dzięki temu modułowemu systemowi. Pliki Gerber, BOM i. STL są dostępne poniżej.

Power Stacker robi to, czego nie potrafiły inne akumulatory USB, a to jest możliwość łączenia ze sobą w celu zwiększenia pojemności baterii lub rozdzielenia na wiele małych baterii w przypadku mniejszych projektów. Możesz używać dosłownie tych samych akumulatorów Power Stacker przez wiele lat w wielu zastosowaniach!

Kolejną unikalną cechą Power Stackera jest to, że każda bateria otrzymuje własny kontroler ładowania, który gwarantuje prawdziwe zrównoważenie ogniw i zapewnia, że każda bateria jest ładowana do odpowiedniego napięcia w czasie rzeczywistym, nawet podczas ładowania i/lub rozładowywania.

Po uruchomieniu udanego projektu Kickstarter o nazwie Solderdoodle Pro, zdałem sobie sprawę, że ta sama technologia baterii używana do topienia lutu może zostać wykorzystana do rozwiązania problemu znalezienia odpowiedniej baterii i konieczności ciągłego kupowania nowych baterii do każdego nowego projektu. W połączeniu z moją wiedzą na temat drukowania 3D stworzyłem etui na baterię, które można drukować, modyfikować i udostępniać!

Power stacker jest również kompatybilny z konwerterami DC-DC Open Source, takimi jak Power Boost 1000 firmy Adafruit.

Jak działa stos baterii?

Diody niskiego napięcia przewodzenia/wysokiego prądu na płytce kontrolera ładowania są zainstalowane na wejściu i wyjściu obwodu, co zapobiega wzajemnej rozmowie między wieloma źródłami zasilania i między wyjściem kontrolerów ładowania. Dzięki temu połączenia między pinami wejściowymi i wyjściowymi każdej płyty kontrolera ładowania stają się szynami zbiorczymi, umożliwiając utrzymanie tego samego napięcia i zwielokrotnienie prądu. Akumulator o najwyższym napięciu w stosie rozładuje się najbardziej, dopóki pozostałe akumulatory nie osiągną tego samego napięcia i one również zaczną się rozładowywać w tym samym tempie, co zwielokrotnia prąd wyjściowy pakietu akumulatorów.

Specyfikacja Power Stacker: * Czas do pełnego naładowania: @5 W 3350mAh: 3 godziny | @ 8 W 13400 mAh: 7 godzin

* Pojemność: 3350 mAh, 6700 mAh lub 13400 mAh / 3,6 V

* Typ: Panasonic NCR18650B litowo-jonowy

* Wejście - prąd: 450 do 2600mA | Napięcie: od 5 do 6 woltów

* Ilość portów USB: 1 (w zależności od ilości modułów adapterów 5V)

* Wyjście - standardowe żeńskie i męskie złącza w stylu Arduino

* Wyjście - prąd: do 2000mA | Napięcie: 3,6 V bezpośrednio lub 5 V z modułem konwertera DC-DC

* Materiał obudowy: materiał drukowany 3D

* Żywotność baterii przy typowym użytkowaniu: 5 lat * Wymienna bateria

* Zapewnia do 320% ładowania iPhone'a lub 160% ładowania Galaxy S5 z dwoma ogniwami 6700mAh

* Kompatybilny z Arduino, iPhone, Android, Windows Phone i innymi z modułem konwertera 5 V DC-DC

*OSTRZEŻENIE: Zachowaj ostrożność podczas obchodzenia się z jakąkolwiek baterią litowo-jonową, ponieważ zwarcie baterii może spowodować oparzenia. Zawsze noś okulary ochronne. Należy używać zalecanych akumulatorów i elementów obwodu ze względu na wyższy maksymalny prąd ładowania akumulatora 2000 mA. Części drukowane w 3D mogą się odkształcać w wysokich temperaturach.

Zgodność z FCC: NIE jest wymagana, ponieważ częstotliwości obwodu są poniżej 1,7 MHz

Krok 1: Wymagane materiały, narzędzia i pliki

Oto lista wymaganych materiałów, narzędzi i plików.

MATERIAŁY:

ILOŚĆ Opis

1 obwód kontrolera ładowania litowo-jonowego (schemat, pliki Gerber itp. można pobrać z poprzedniej strony. Głównym elementem układu scalonego jest kontroler ładowania Maxim MAX8903G.)

1 NCR18650B 3350 mAh Niezabezpieczona bateria litowo-jonowa Panasonic www.ebay.com (Jeśli konieczny jest niższy koszt, wypróbuj baterię Panasonic NCR18650A o nieco mniejszej pojemności 3070 mAh. Upewnij się, że nie jest zabezpieczona i dokładnie sprawdź numer części baterii. Chronione baterie mają zwiększoną długość z wbudowanym obwodem, który może wpływać na wydajność. Odniesienie https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Baterie innych marek NIE są zalecane, ponieważ prąd kontrolera ładowania do akumulatora może wynosić nawet 2000 mA, a chemia Panasonic NCR18650 może sobie z tym poradzić. 2 A prądu ładowania. Używanie baterii, które nie spełniają tych specyfikacji, może prowadzić do niebezpiecznego uszkodzenia baterii.)

2 2-stykowe złącze Hirose DF3-2S-2C

2 gniazdo Hirose 24-28 AWG Zacisk DF3-2428SCC

1 Rolka z szeroką taśmą Kapton 1" https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 Dysk z taśmą 1" Kapton

1 Kawałek rurki termokurczliwej o średnicy 1 cala 2,7 cala o długości 2 1/16 cala Kawałek rurki termokurczliwej o długości 1,0 cala 1 Rolka drutu lutowniczego 1 Pudełko z nadrukiem 3D (plik dostępny na poprzedniej stronie.)

1 żeński nagłówek 2X4

1 5 V konwerter DC-DC

1 Protoboard

1 żeński nagłówek 1X2

1 męski pasek nagłówka

Różne długości 26 AWG Standardowy czerwony i czarny linkowy 4 A maks. przewód wymieniony poniżej: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 6.10 czarny przewód.06 pasek jeden koniec 0,20 pasek drugi koniec

1 8.00 czerwony drut.06 pasek na jednym końcu 0,20 pasek na drugim końcu

NARZĘDZIA: ILOŚĆ Opis

1 Oprawa akumulatora rdzenia zasilania

1 szczypce do ściągania izolacji 24-26 gage

1 Zaciskarka do drutu o zakresie 20-24 gage

1 taśma miernicza

1 lutownica

1 opalarka

1 Nożyczki

Krok 2: Montaż baterii

Włóż baterię NCR18650B do uchwytu baterii stroną dodatnią skierowaną do góry. Oprawa dopasuje czerwone i czarne przewody podczas lutowania. Nie dotykaj lutownicy do urządzenia, ponieważ może się stopić. Możesz być w stanie przylutować baterię bez osprzętu, ale jest to znacznie trudniejsze i nadal potrzebujesz czegoś, aby bateria się nie przewróciła. Oprawa może być również używana do innych projektów baterii.

Umieść pozbawiony izolacji koniec.20" długiego czerwonego przewodu w rowku oznaczonym +CZERWONY i przylutuj czerwony przewód do akumulatora. Spróbuj szybko przylutować do akumulatora, ponieważ zbyt dużo ciepła do akumulatora może go uszkodzić. Jeśli jest jakiś lut wystający, wygładź go lutownicą. Po zlutowaniu przechyl oprawę i palcem wypchnij baterię od spodu. Odwróć baterię do góry nogami i włóż baterię do oprawy z czerwonym przewodem w rynnie +RED a ujemnym końcem baterii skierowanym do góry. Zaciśnij koniec czerwonego przewodu za pomocą szpilki Hirose i włóż szpilkę do portu 1 złącza 2-stykowego Hirose. Chcesz podłączyć złącze w tym miejscu, ponieważ jest to niebezpieczne aby pozostawić wiszący bosy koniec przewodu akumulatora odsłonięty i może potencjalnie spowodować zwarcie lub oparzenia, jeśli zetknie się z ujemnym końcem akumulatora. Umieść pozbawiony izolacji koniec.20" długiego czarnego przewodu w rowie oznaczonym -BLK i przylutuj Czarny przewód do akumulatora. Ujemny koniec tej baterii zwykle wymaga więcej ciepła do lutowania, ponieważ ma większą powierzchnię stykającą się z masą baterii, ale spróbuj szybko lutować. Jeśli wystaje jakiś lut, wygładź go lutownicą. Po lutowaniu zaciśnij koniec czarnego przewodu za pomocą szpilki Hirose i włóż szpilkę do portu 2 złącza Hirose 2-Pin. Przechyl uchwyt i wyciągnij baterię od spodu palcem. Zagnij czarny przewód prosto w dół nad krawędzią ujemnego końca akumulatora i poprowadź czerwony przewód, aby zapętlił się wzdłuż boku akumulatora. Efekt powinien być taki, że czerwony przewód wychodzący z dodatniego końca akumulatora jest oddalony o 120º od miejsca, w którym spotykają się czarne i czerwone przewody. Ta geometria drutu pozwala na wyprowadzenie dodatniego i ujemnego drutu z tej samej strony i zapewnia dokładne dopasowanie. Owiń jeden kawałek taśmy kaptonowej o szerokości 1 cala wokół środka baterii, aby przytrzymać przewody w dół. Umieść krążki z taśmy kaptonowej 1" na każdym końcu baterii i zagnij krawędzie na bokach baterii. Następnie nasuń rurkę termokurczliwą 1" na akumulator, tak aby rurka była wyrównana z dodatnim końcem akumulatora. Wszystkie luzy rurki powinny wystawać z ujemnego końca. Teraz użyj opalarki, aby obkurczyć rurkę, aby dokończyć zespół akumulatora.

Krok 3: Montaż układarki mocy

Aby uzyskać konfigurację z pojedynczą komórką, po prostu przylutuj żeńskie złącze 2X4 do płyty kontrolera ładowania, podłącz akumulator, a następnie przylutuj męskie styki złącza do płyty 5 V DC-DC i podłącz ją do płyty kontrolera ładowania.

W przypadku konfiguracji wieloogniwowej przylutuj męskie nagłówki do płyty prototypowej w tej samej konfiguracji, co styki kontrolera ładowania i przylutuj żeńskie złącze 1X2 do płyty.

Z tyłu płyty prototypowej przylutuj wszystkie szpilki związane z portem SYS OUT z płyty kontrolera ładowania, przylutuj wszystkie styki związane z portem GND z płyty kontrolera ładowania i przylutuj wszystkie szpilki związane z portem IN6V z płyta kontrolera ładowania. Następnie przylutuj SYS OUT do żeńskiego pinu na płycie prototypowej i przylutuj GND do drugiego żeńskiego pinu na płycie prototypowej.

Wsuń płytkę prototypową do gniazda w obudowie wydrukowanej w 3D, a następnie podłącz baterie, płytki kontrolera ładowania i 5-woltowy konwerter DC-DC do płytki prototypowej.

Krok 4: Aplikacje

Wystarczy podłączyć baterię do płyty kontrolera ładowania, podłączyć konwerter DC-DC 5 V i naładować urządzenie USB.

Podłącz kabel ładujący micro USB, aby naładować akumulatory z dowolnego źródła zasilania od 5 do 6 woltów. Każda komórka ma swój własny kontroler ładowania, który zapewnia prawdziwe równoważenie komórek w czasie rzeczywistym. Każdy kontroler ładowania w pakiecie automatycznie rozpocznie ładowanie po wykryciu nadmiernej mocy.

Możesz także podłączyć wiele źródeł energii do Power Stackera, takich jak panele słoneczne, dynama i inne źródła zasilania USB, aby zwiększyć prąd ładowania do zestawu akumulatorów.

Niezależnie od tego, czy ładujesz smartfon, tablet, czy zdalnie sterowany robot, Power Stacker zapewni Ci moc, której potrzebujesz teraz, i dostosuje się do Twoich potrzeb w przyszłości.

GRATULACJE! Skończyłeś budować Power Stacker!

Krok 5: Rozwiązywanie problemów

BEZPIECZEŃSTWO

Nie zostawiaj Power Stackera na słońcu. Trzymaj to zakryte lub w cieniu. Ciepło słoneczne może spowodować nagrzewanie się obwodu ładowania i akumulatora, przerwanie ładowania, pogorszenie stanu akumulatora i skrócenie jego żywotności.

Dopuszczalne temperatury: Power Stacker jest przeznaczony do pracy w temperaturach od 0º do 45º C (32º do 149º F). Przechowywanie: Przechowuj Power Stacker w temperaturze pokojowej. Power Stacker należy ładować mniej więcej raz w roku, aby zapobiec nadmiernemu rozładowaniu.

Aby uzyskać najlepsze wyniki, przed użyciem w pełni naładuj Power Stacker.

ROZWIĄZYWANIE PROBLEMÓW

Dioda Power Stacker nie świeci się podczas ładowania z mojego laptopa

1) Może się to zdarzyć, jeśli Power Stacker jest całkowicie rozładowany i przechodzi w tryb ładowania podtrzymującego. Pozostaw Power Stacker podłączony przez około 15 minut, a dioda LED ładowania powinna się ponownie włączyć.

2) Niektóre starsze laptopy mają niskie ograniczenie prądu w portach USB i wyłączają port USB, jeśli prąd przekroczy limit. Spróbuj podłączyć Power Stacker do innego portu USB.