Przenośny zasilacz Listrik L585 585Wh AC DC: 17 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

W moim pierwszym Instructable pokażę, jak stworzyłem ten przenośny zasilacz. Istnieje wiele określeń dla tego typu urządzeń, takich jak power bank, elektrownia, generator słoneczny i wiele innych, ale ja wolę nazwę „Przenośny zasilacz Listrik L585”.

Listrik L585 ma wbudowaną baterię litową 585 Wh (6S 22,2 V 26, 364 mAh, przetestowana), która może naprawdę wytrzymać. Jest też dość lekki jak na daną pojemność. Jeśli chcesz to porównać z typowym power bankiem klienta, możesz to łatwo zrobić, dzieląc pojemność mAh przez 1000, a następnie pomnóż ją przez 3,7. Na przykład PowerHouse (jeden z największych dobrze znanych konsumenckich banków energii) ma pojemność 120 000 mAh. Teraz zróbmy matematykę. 120 000 / 1000 * 3,7 = 444 Wh. 444 Wh w porównaniu z 585 Wh. Proste, prawda?

Wszystko jest zapakowane w tę ładną aluminiową teczkę. W ten sposób Listrik L585 można łatwo przenosić, a górna pokrywa chroni wrażliwe instrumenty wewnątrz, gdy nie są używane. Wpadłem na ten pomysł po tym, jak zobaczyłem, jak ktoś zbudował generator słoneczny za pomocą skrzynki narzędziowej, ale skrzynka narzędziowa nie wygląda tak wspaniale, prawda? Podbiłem go więc aluminiową teczką i wygląda znacznie lepiej.

Listrik L585 ma wiele wyjść, które mogą obsługiwać prawie wszystkie konsumenckie urządzenia elektroniczne.

Pierwszym z nich jest wyjście AC, które jest kompatybilne z prawie 90% urządzeń sieciowych poniżej 300W, nie wszystkie z powodu wyjścia niesinusoidalnego, ale można to naprawić za pomocą falownika czysto sinusoidalnego, który jest znacznie droższy niż standardowy zmodyfikowany falownik sinusoidalny, którego tu użyłem. Są też na ogół większe.

Drugie wyjście to wyjście USB. Jest 8 portów USB, co jest przesadą. Para z nich może dostarczać ciągły prąd o natężeniu 3A. Prostowanie synchroniczne sprawia, że jest bardzo wydajny.

Trzecie to pomocnicze wejścia/wyjścia. Może być używany do ładowania lub rozładowywania wewnętrznego akumulatora przy maksymalnym prądzie ciągłym 15 A (300 W+) i chwilowym 25 A (500 W+). Nie ma żadnej regulacji, w zasadzie tylko zwykłe napięcie akumulatora, ale ma wiele zabezpieczeń, w tym zwarcie, przetężenie, przeładowanie i nadmierne rozładowanie.

Ostatnim i moim ulubionym jest regulowane wyjście DC, które może wyprowadzać 0-32V, 0-5A w każdym zakresie napięć. Może zasilać bardzo szeroką gamę urządzeń DC, takich jak typowy laptop z wyjściem 19V, router internetowy na 12V i wiele innych. To regulowane wyjście DC eliminuje potrzebę stosowania zasilacza AC na DC, co przy okazji pogorszy wydajność, ponieważ cały system konwertuje DC na AC, a następnie ponownie na DC. Może być również używany jako zasilacz stołowy ze stałym napięciem i funkcją stałego prądu, co jest bardzo przydatne dla osób takich jak ja, które często pracują z elektroniką.

Krok 1: Materiały i narzędzia

Główne materiały:

* 1X aluminiowa teczka DJI Spark

* Pryzmatyczne ogniwa litowe 60X 80 * 57 * 4,7 mm (można zastąpić bardziej popularnym 18650, ale odkryłem, że ta komórka ma idealną formę i wymiary)

* 1X300 W 24 V DC na falownik AC

* 1X programowalny zasilacz DPH3205

* 2X4 portowe konwertery USB buck

* 1X sprawdzanie baterii Cellmeter 8

* 1X6 S 15A BMS

* Złącze balansu 1X 6 S

* Śruby 12X M4 10mm

* 12X nakrętki M4

* 6X wsporniki ze stali nierdzewnej

* Przełącznik jednobiegunowy 1X 6A;

* Przełącznik dwubiegunowy 1X 6A;

* Przełącznik jednobiegunowy 1X15A;

* Uchwyt LED ze stali nierdzewnej 4X3mm

* 4X żeńskie złącza XT60

* 4X mosiężne przekładki M3 20mm

* Śruby maszynowe 4X M3 30mm

* Śruby maszynowe 2X M3 8mm

* 6X nakrętki M3

* 1X 25A 3 pinowy zacisk

* Widełki kablowe 4X 4,5 mm

* Niestandardowy panel przyrządów o grubości 3 mm

-

Materiały eksploatacyjne:

* Termokurczliwe

* Lutowane

* Strumień

* Drut miedziany o średnicy 2,5 mm

* Wytrzymała dwustronna taśma (uzyskaj najwyższą jakość)

* Cienka taśma dwustronna

* Taśma kaptonowa

* Żywica epoksydowa

* Czarna farba

* Przewód 26 AWG do wskaźników LED

* Srebrny drut linkowy 20 AWG do okablowania niskoprądowego

* Srebrny drut 16 AWG do okablowania wysokoprądowego (preferowany jest niższy AWG. Mój jest oceniany na 17A ciągłego okablowania obudowy, ledwo wystarczającej)

-

Narzędzia:

* Lutownica

* Obcęgi

* Śrubokręt

* Nożyce

* Hobby nóż

* Pęseta

* Wiertarka

Krok 2: Schemat

Schemat powinien być oczywisty. Przepraszam za kiepski rysunek, ale to powinno wystarczyć.

Krok 3: Panel przyrządów

Najpierw zaprojektowałem deskę rozdzielczą. Możesz pobrać plik PDF za darmo. Materiałem może być drewno, blacha aluminiowa, akryl lub cokolwiek o podobnych właściwościach. W tym „przypadku” użyłem akrylu. Grubość powinna wynosić 3mm. Możesz go wyciąć CNC lub po prostu wydrukować na papierze w skali 1:1 i wyciąć ręcznie.

Krok 4: Sprawa (wsporniki do malowania i montażu)

Do obudowy użyłem aluminiowej teczki do DJI Spark, ma akurat odpowiedni wymiar. Przyszedł z pianką do trzymania samolotu, więc wyjąłem go i pomalowałem wewnętrzną część na czarno. Wywierciłem 6 otworów o średnicy 4 mm zgodnie z odległością otworów na moim niestandardowym panelu przyrządów i zainstalowałem tam wsporniki. Następnie przykleiłem nakrętki M4 na każdym wsporniku, abym mógł przykręcać śruby od zewnątrz bez trzymania nakrętek.

Krok 5: Pakiet baterii, część 1 (testowanie ogniw i tworzenie grup)

Do zestawu baterii użyłem odrzuconych pryzmatycznych ogniw litowych LG, które otrzymałem za mniej niż 1 dolara za sztukę. Powodem, dla którego są tak tanie, jest to, że przepalili się bezpieczniki i oznaczyli jako wadliwe. Wyjąłem bezpieczniki i są jak nowe. To może być trochę niebezpieczne, ale za mniej niż złotówkę każdy, naprawdę nie mogę narzekać. W końcu do ochrony użyję systemu zarządzania baterią. Jeśli zamierzasz używać używanych lub nieznanych ogniw, mam dobre instrukcje, jak testować i sortować zużyte ogniwa litowe tutaj: (WKRÓTCE).

Widziałem wiele osób używających akumulatorów kwasowo-ołowiowych do tego typu urządzeń. Jasne, że są łatwe w obsłudze i tanie, ale używanie akumulatorów kwasowo-ołowiowych do zastosowań przenośnych to dla mnie duże nie. Ekwiwalent kwasowo-ołowiowy waży około 15 kilogramów! To o 500% cięższe niż akumulator, który zrobiłem (3 kilogramy). Czy powinienem przypomnieć, że będzie też większy?

Kupiłem ich 100 i przetestowałem jeden po drugim. Mam arkusz kalkulacyjny z wynikiem testu. Przefiltrowałem to, posortowałem i skończyłem z najlepszymi 60 komórkami. Dzielę je równo ze względu na pojemność, aby każda grupa miała podobną pojemność. W ten sposób akumulator będzie zrównoważony.

Widziałem, jak wiele osób budowało akumulatory bez dalszych testów na każdej komórce, co moim zdaniem jest obowiązkowe, jeśli zamierzasz zrobić akumulator z nieznanych ogniw.

Test wykazał, że średnia pojemność rozładowania każdego ogniwa wynosi 2636mAh przy prądzie rozładowania 1,5A. Przy niższym prądzie pojemność będzie wyższa ze względu na mniejsze straty mocy. Udało mi się uzyskać 2700mAh+ przy prądzie rozładowania 0,8A. Dostanę dodatkowe 20% pojemności, jeśli naładuję ogniwo do 4,35V/ogniwo (ogniwo pozwala na napięcie ładowania 4,35V), ale BMS na to nie pozwala. Również ładowanie ogniwa do 4,2V przedłuży jego żywotność.

Wróć do instrukcji. Najpierw połączyłem ze sobą 10 komórek za pomocą cienkiej dwustronnej taśmy. Następnie wzmocniłem go taśmą kaptonową. Pamiętaj, aby zachować szczególną ostrożność podczas obchodzenia się z baterią litową. Te pryzmatyczne ogniwa litowe mają bardzo blisko dodatnią i ujemną część, więc łatwo je skrócić.

Krok 6: Akumulator, część 2 (dołączanie do grup)

Po skończeniu tworzenia grup następnym krokiem jest ich połączenie. Do ich połączenia użyłem cienkiej taśmy dwustronnej i ponownie wzmocniłem taśmą kaptonową. Bardzo ważne, upewnij się, że grupy są od siebie odizolowane! W przeciwnym razie otrzymasz bardzo nieprzyjemne zwarcie podczas lutowania ich razem szeregowo. Korpus ogniwa pryzmatycznego nawiązuje do katody baterii i odwrotnie dla ogniw 18650. Proszę o tym pamiętać.

Krok 7: Akumulator, część 3 (lutowanie i wykończenie)

To najtrudniejsza i najbardziej niebezpieczna część, lutowanie ogniw. Do łatwego lutowania potrzebujesz lutownicy o mocy co najmniej 100 W. Mój miał 60W i to była totalna PITA do lutowania. Nie zapomnij o strumieniu, piekielnej tonie strumienia. To naprawdę pomaga.

** Bądź bardzo ostrożny na tym etapie! Bateria litowa o dużej pojemności nie jest czymś, z czym chcesz być niezdarny. **

Najpierw przycinam drut miedziany o średnicy 2,5 mm na żądaną długość, a następnie odklejam izolację. Następnie przylutowałem drut miedziany do wypustki ogniwa. Zrób to wystarczająco wolno, aby umożliwić przepływ lutowia, ale wystarczająco szybko, aby zapobiec gromadzeniu się ciepła. To naprawdę wymaga umiejętności. Polecam poćwiczyć na czymś innym, zanim spróbujesz tego z prawdziwym. Daj akumulatorowi przerwę po kilku minutach lutowania, aby ostygło, ponieważ ciepło nie jest dobre dla żadnego rodzaju baterii, szczególnie dla baterii litowej.

Do wykończenia przykleiłem BMS 3 warstwami dwustronnych taśm piankowych i drutem wszystko zgodnie ze schematem. Przylutowałem widełki kablowe na wyjściu akumulatora i natychmiast zainstalowałem je do głównego zacisku zasilania, aby zapobiec stykaniu się wideł i powodowaniu zwarcia.

Pamiętaj, aby przylutować przewód od ujemnej strony złącza balansu i przewód od ujemnej strony BMS. Musimy przerwać ten obwód, aby dezaktywować Cellmeter 8 (wskaźnik baterii), aby nie włączał się na zawsze. Drugi koniec trafia później do jednego bieguna przełącznika.

Krok 8: Akumulator, część 4 (instalacja)

Do instalacji użyłem taśmy dwustronnej. Polecam do tego przypadku użyć wysokiej jakości, wytrzymałej taśmy dwustronnej, ponieważ bateria jest dość ciężka. Użyłem taśmy dwustronnej 3M VHB. Jak dotąd taśma bardzo dobrze trzyma akumulator. Żaden problem.

Akumulator pasuje tam naprawdę ładnie, jest to jeden z powodów, dla których wybrałem pryzmatyczne ogniwo litowe zamiast cylindrycznego ogniwa litowego. Szczelina powietrzna wokół akumulatora jest bardzo ważna dla rozpraszania ciepła.

Jeśli chodzi o odprowadzanie ciepła, nie przejmuję się tym zbytnio. Do ładowania użyję mojego IMAX B6 Mini, który może dostarczyć tylko 60 W. To nic w porównaniu z akumulatorem 585 Wh. Ładowanie trwało ponad 10 godzin, tak wolno, że nie jest generowane ciepło. Wolne ładowanie jest również dobre dla każdego rodzaju baterii. W celu rozładowania maksymalny prąd, jaki mogę pobierać z akumulatora, jest znacznie poniżej 1C szybkości rozładowania (26 A) przy zaledwie 15 A ciągłym, 25 A chwilowym. Mój akumulator ma rezystancję wewnętrzną około 33mOhm. Równanie mocy rozproszonej to I^2*R. 15*15*0,033 = 7,4 W mocy traconej w postaci ciepła przy prądzie rozładowania 15 A. Jak na coś tak wielkiego, to nic wielkiego. Test w świecie rzeczywistym pokazuje, że przy dużym obciążeniu temperatura akumulatora wzrasta do około 45-48 stopni Celsjusza. Niezbyt komfortowa temperatura dla baterii litowej, ale nadal w zakresie temperatury roboczej (maksymalnie 60°)

Krok 9: Falownik Część 1 (Demontaż i montaż radiatora)

W przypadku falownika wyjąłem go z obudowy, aby zmieścił się w aluminiowej teczce i zainstalowałem parę radiatorów, które dostałem z zepsutego zasilacza komputerowego. Zabrałem też wentylator chłodzący, gniazdo AC i włącznik do późniejszego użytku.

Falownik pracuje do 19 V, zanim zadziała zabezpieczenie podnapięciowe. To wystarczy.

Niezwykłą rzeczą jest to, że na etykiecie wyraźnie jest napisane 500 W, podczas gdy sitodruk na płytce drukowanej mówi, że to 300 W. Ponadto ten falownik ma prawdziwą ochronę przed odwrotną polaryzacją, w przeciwieństwie do większości falowników, które wykorzystują głupią diodę + bezpiecznik do ochrony przed odwrotną polaryzacją. Ładne, ale niezbyt przydatne w tym przypadku.

Krok 10: Falownik (instalacja i montaż)

Najpierw rozszerzyłem zasilanie wejściowe, wskaźniki LED, włącznik i przewód gniazdka AC, aby były wystarczająco długie. Następnie zainstalowałem falownik w obudowie za pomocą taśmy dwustronnej. Na drugim końcu przewodów zasilających przylutowałem widełki kablowe i podłączyłem je do głównego zacisku. Zamontowałem wskaźniki LED, wentylator i gniazdko AC do deski rozdzielczej.

Stwierdziłem, że falownik ma zerowy prąd spoczynkowy (<1mA) po podłączeniu do źródła zasilania, ale jest wyłączony, więc zdecydowałem się podłączyć przewód zasilający falownika bezpośrednio bez żadnego przełącznika. W ten sposób nie potrzebuję nieporęcznego przełącznika wysokoprądowego i mniej marnowanej mocy na przewodzie i przełączniku.

Krok 11: Moduł USB (instalacja i okablowanie)

Najpierw rozszerzyłem wskaźniki LED na obu modułach. Następnie ułożyłem moduły w stos z mosiężnymi przekładkami M3 20mm. Przylutowałem przewody zasilające wg schematu i całość włożyłem do tablicy rozdzielczej i związałem opaskami. Do drugiego bieguna włącznika przylutowałem 2 przewody z akumulatora o którym wspominałem wcześniej.

Krok 12: Moduł DPH3205 część 1 (instalacja i okablowanie wejściowe)

Wywierciłem 2 otwory 3mm przez dolną płytę po przekątnej, a następnie zainstalowałem moduł DPH3205 za pomocą śrub M3 8mm, które przechodzą przez te otwory. Wejście okablowałem grubymi przewodami 16 AWG. Negatyw trafia prosto do modułu. Pozytywny trafia najpierw do przełącznika, a potem do modułu. Na drugim końcu przylutowałem widełki kablowe, które będą podłączone do głównego zacisku.

Krok 13: Moduł DPH3205 Część 2 (Montaż wyświetlacza i okablowanie wyjściowe)

Wyświetlacz zamontowałem na przednim panelu i podłączyłem przewody. Następnie zamontowałem złącza XT60 na desce rozdzielczej za pomocą dwuczęściowej żywicy epoksydowej i połączyłem te złącza równolegle. Następnie przewód trafia na wyjście modułu.

Krok 14: Pomocnicze we/wy (montaż i okablowanie)

Zamontowałem 2 złącza XT60 z 2-częściową żywicą epoksydową i przylutowałem złącza równolegle grubymi przewodami 16 AWG. Na drugim końcu przylutowałem widełki kablowe, które idą do głównego zacisku. Tutaj też trafia przewód z modułu USB.

Krok 15: Kontrola jakości (szybka kontrola)

Upewnij się, że w środku nic nie grzechocze. Niechciane elementy przewodzące mogą wywołać zwarcie.

Krok 16: Wykańczanie i testowanie

Zamknąłem pokrywę, przykręciłem śruby i gotowe! Testowałem wszystkie funkcje i wszystko działa tak, jak się spodziewałem. Zdecydowanie bardzo mi się przyda. Kosztowało mnie to nieco ponad 150 USD (tylko materiał, nie licząc awarii), co jest bardzo tanie jak na coś takiego. Proces montażu trwał około 10 godzin, ale planowanie i badania trwały około 3 miesięcy.

Mimo że zrobiłem sporo badań zanim zbuduję swój zasilacz, mój zasilacz wciąż ma wiele wad. Nie jestem zadowolony z wyniku. W przyszłości zbuduję Listrik V2.0 z wieloma ulepszeniami. Nie chcę zepsuć całego planu, ale oto niektóre z nich:

1. Przełącz się na komórki o wysokiej pojemności 18650
2. Nieco wyższa pojemność
3. Znacznie wyższa moc wyjściowa
4. Znacznie lepsze funkcje bezpieczeństwa
5. Wewnętrzna ładowarka MPPT
6. Lepszy wybór materiałów
7. Automatyka Arduino
8. Dedykowany wskaźnik parametrów (pojemność baterii, pobór mocy, temperatura itp.)
9. Wyjście DC sterowane aplikacją i wiele innych, o których na razie nie powiem;-)

Krok 17: Aktualizacje

Aktualizacja #1: Dodałem przełącznik ręcznego obejścia dla wentylatora chłodzącego, abym mógł go włączyć ręcznie, jeśli chcę korzystać z zasilacza przy pełnym obciążeniu, aby części wewnątrz pozostały chłodne.

Aktualizacja #2: BMS zapalił się, więc przerabiam cały system baterii na lepszy. Nowy może pochwalić się konfiguracją 7S8P zamiast 6S10P. Nieco mniejsza pojemność, ale lepsze odprowadzanie ciepła. Każda grupa jest teraz rozstawiona dla lepszego bezpieczeństwa i chłodzenia. Napięcie ładowania 4,1 V/ogniwo zamiast 4,2 V/ogniwo dla lepszej żywotności.