Портативный блок питания: 3 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Вдохновение для этого проекта пришло из того, что мне понадобился способ подзарядки батарей моего дрона в полевых условиях. Еще одно хорошее время использования - это кемпинг. Эта сборка не обязательно самая дешевая альтернатива. Есть много коммерчески доступных продуктов, которые предлагают много по разумной цене. У меня было около половины необходимых компонентов, чтобы просто сидеть сложа руки. К тому же в прошлом мне хотелось чем-нибудь заняться, поэтому я решил строить, а не покупать. Если у вас нет ни одного из предметов в разделе материалов и стоимости, рассчитывайте потратить 400+ долларов США на общую сумму. На эту сумму можно купить уже готовую приличную установку. В противном случае, если вы хотите потратить деньги и время взамен на собственный рабочий портативный источник питания и опыт, то эта сборка идеальна.

Технические характеристики моей сборки:

• 4S (серия) 20P (параллельный) Блок батарей 16,8 В (93,6 Вт · ч)
• 4S 40А BMS
• Инвертор на 300 Вт
• 6 USB-портов для зарядки
• 1 розетка 120 В для США
• Солнечная панель мощностью 100 Вт
• Контроллер заряда на 11 ампер

Это устройство может соответствовать вашим требованиям в зависимости от того, как вы хотите его построить и что вы хотите включить. Если вам нужна батарея большей емкости или больше розеток, большая выходная мощность (больший инвертор) и т. Д., Вы должны учитывать размер этих объектов перед покупкой корпуса. Кейс, который я использовал, я выбрал из-за цены, доступности, а также из-за водонепроницаемости. Если вы собираетесь воспроизвести все в точности, чем просто купите то, что указано ниже.

Я не имею отношения к сайтам, на которые есть ссылки, я являюсь их потребителем. Я, как правило, некоторое время ходил по магазинам в Интернете, прежде чем делать покупки, и обнаружил, что это самая большая ценность для самой маленькой суммы в долларах на то время, когда я их купил, по сравнению с тем, что было доступно еще. Чтобы получить самые низкие цены на большинство товаров, я бы рекомендовал покупать напрямую из Китая. Единственным недостатком является то, что доставка будет доставлена в среднем через один-два месяца. Я сделал сотни заказов на Aliexpress.com только в этом году и получил именно то, что иногда ожидал, в течение трех недель.

Материалы и стоимость

Аккумуляторы (80) 18650 ячеек

Никелевые полосы.1,.12, OR.15 толщиной

4S BMS

Силиконовый провод 14 калибра

Кремниевая проволока калибра 26 Требуется два разных цвета

(2) Кулисные переключатели Нужен только один переключатель, если вы хотите установить датчик / контроллер температуры для автоматического управления вентиляторами.

Цифровой регулятор температуры

Разъемы XT60 (не припаяны) ИЛИ разъемы XT60 (уже припаяны)

Вентиляторы (2) 12 В постоянного тока

Индикатор заряда батареи

Цифровой измеритель

Зарядное устройство USB на шесть портов

Понижающий понижающий преобразователь

Кейс Если вы возьмете другой футляр, эти конструкции в него не поместятся. У Pelican есть файлы, которые вы можете загрузить для программного обеспечения САПР, чтобы включить ваши собственные конструкции лицевых панелей.

Силиконовый герметик

Солнечная панель, контроллер заряда и инвертор

1 кг нити ПЭТГ или АБС

Ассортимент винтов M1-M5

Термоусадочная трубка

Лента VHB

Термоусадочная трубка 300 мм

(16) Магниты 10 х 3 мм

Супер клей

Общая стоимость 550 долларов США +/-, включая солнечные панели, которые большинство коммерческих продуктов продаются отдельно, и в зависимости от емкости батареи, которую вы покупаете, может быть значительно снижена. Также зависит от спроса и предложения, поэтому цены могут измениться.

Необходимые инструменты

3D-принтерПаяльник

Припой

Тепловая пушка или небольшой факел

Аккумуляторная точечная сварка

Инструмент для зачистки проводов

Инструмент для обжима проводов с клеммными втулками

Маленькая плоская голова

Шестигранные ключи 2,5 мм, 3 мм, 4 мм

Wowstick не требуется, но он пригодится, если вы делаете много проектов с маленькими винтами.

C4 18650 Зарядное устройство

Цифровой мультиметр

Дрель

Набор сверл

Шаг 1: аккумуляторная батарея

Этот шаг - совершенно другой проект сам по себе. Я купил использованные батареи, на которых были следы точечной сварки, поэтому я использовал вращающийся инструмент и небольшой отрезной круг, чтобы стереть их. После того, как оба конца очищены на всех элементах, рекомендуется зарядить их с помощью интеллектуального зарядного устройства, такого как C4, перечисленное в разделе инструментов.

Для получения хороших руководств о том, как собрать свои собственные аккумуляторные батареи, а также о том, как подключить BMS, я рекомендую Jehu Garcia и Ebike School Channels. Если вы выполнили сборку батарейного блока, имели опыт работы с батареями точечной сварки и подключения BMS, вы, вероятно, можете перейти к печати и сборке.

Как только все элементы будут заряжены, проверьте напряжение каждой ячейки. Все, что ниже 3,6 вольт, следует утилизировать. В среднем у меня были элементы около 4 вольт каждая. Мультиметры сильно различаются по внешнему виду. Возможно, обратитесь к руководству, чтобы найти точный значок, символ или букву для проверки напряжения постоянного тока. На моем измерителе, чтобы проверить напряжение, я переключил цифровой мультиметр на настройку постоянного тока 6 В и применил черный цвет к отрицательному, а красный - к положительному.

Чтобы расположить элементы, поместите батареи в одну из напечатанных пластин 18650 4S 10P. Однако один ряд должен иметь один и тот же конец, обращенный вверх (положительный или отрицательный). В следующем ряду противоположный конец должен быть направлен вверх (положительный или отрицательный). См. Прилагаемые изображения.

После того, как все ячейки уложены и вдавите в нижнюю пластину. Установите вторую пластину поверх батарей. Если кажется, что он плотно прилегает, начните с одного конца и слегка ударьте им по батареям, по одной или двум ячейкам за раз, и постепенно продвигайтесь к другому концу батарейного блока. Две пластины должны удерживать их все на месте без изгиба.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ:

Будьте очень осторожны и не торопитесь с этим следующим шагом, он может шокировать вас и, возможно, вывести из строя батареи. Уберите все находящиеся поблизости проводящие материалы, чтобы случайно не поставить на него батарею, чтобы выполнить электрическое соединение.

Если вы довольны своим кирпичом батарей, то пора точечной сварки. Если вы используете тот же аппарат для точечной сварки, что и я, вам придется получить толщину от 0,1 до 0,15, этот сварщик не сможет сваривать более толстую. Расположение никелевых полос имеет значение. Самый простой способ объяснить - обратиться к фотографиям, которые я включил, чтобы получить точный макет. Отрежьте и поместите никелевые полоски на аккумулятор. Поднесите аккумулятор к сварочному аппарату с достаточным усилием и один раз прихватите его, проверьте, прихватите еще раз и переходите к следующей ячейке.

В конце концов у вас будет законченная точечная сварка. Теперь пора подключить систему управления батареями (BMS). BMS контролирует и распределяет ток равномерно по всем подключенным ячейкам. Более толстый (14-18 калибр) провод, красный и черный, был таким, чтобы я мог превратить 10P в батарею 20P. Обычно это делается путем точечной сварки большего количества полос по одному и тому же шаблону, но для того, чтобы соответствовать этому конкретному случаю, мне нужно, чтобы два кирпича были рядом, а не один длинный прямоугольник.

Закрепите (приклейте горячим клеем) BMS на материале изоляционного типа, например, на твердом пластике, пенопласте или картоне. Не устанавливайте его прямо сбоку от батарей.

Остальные более тонкие (28-30 калибр) провода подключены к различным точкам BMS. Я использовал те же цветовые коды для одной и той же точки на BMS. Черный - 0 В, желтый - 4,2 В, зеленый - 8,4 В, красный - 12,6 В и розоватый - 16,8 В. Каждый номер имеет два провода, потому что он должен быть подключен к первой и последней ячейкам параллельно. Если вы сделаете одну длинную прямоугольную батарею, ваши провода будут начинаться с конца батареи, а вторые провода будут тянуться к другому концу блока. Я применил паяльник к никелевым полоскам, чтобы не повредить элемент.

Завершить работу с аккумулятором очень просто. Припаяйте один красный и один черный толстый (калибр 14) провод длиной не менее 6 дюймов с разъемом XT60 на конце. Это идет на символы + и - на BMS. Я применил каптоновую ленту, чтобы блок не смещался. Сдвиньте батарейный блок в термоусадочную пленку шириной 300 мм, срежьте излишки и приложите термофен или горелку на некотором расстоянии. Аккумуляторный блок теперь готов.

Шаг 2: Печать и сборка

Если вы совершенно не знакомы с 3D-печатью, я предлагаю вам прочитать ниже, иначе вы можете перейти к разделу настроек печати.

У меня есть два Эндер 3. Оба они действительно хорошего качества по своей цене и могут работать с PLA, ABS и PETG. Самой большой проблемой является использование станины, несмотря на то, что она справилась с выравниванием станины. То, что устранило эту проблему для меня, - это выбросить стандартные кровати и заменить их на закаленное стекло. Выровнять конечно пришлось еще раз, но только один раз. Перед каждым отпечатком я протираю его 70% изопропиловым спиртом. Дайте принтеру полностью прогреться. Храните принтер и нить в сухом месте. Чем больше влажность, тем больше проблем. Бусины, скорее всего, не будут ламинироваться должным образом, что приведет к легкому разделению двух слоев в середине готовой детали.

Если у вас еще нет 3D-принтера и вы подумываете о приобретении Ender 3, внимательно следуйте этому руководству по сборке. Я выполнил все шаги на обоих собранных мной принтерах и с первой попытки вышел безупречно. Я использую Cura для слайсера. Включено множество параметров настройки, плюс его можно использовать бесплатно.

Настройки печати

Эта ссылка предназначена для файлов STL

Рекомендуется ABS или PETG. Чем больше процент заполнения, тем лучше. Я выбрал 25% для всех четырех лицевых панелей. Я использовал сопло 0,8 с черновым качеством и получал прилично выглядящий продукт в среднем за пять часов на каждую деталь. Они нуждаются в опорах и должны быть ориентированы буквами, обращенными к небу.

Компоненты салона были напечатаны с использованием сопла 0,6 стандартного качества.

(1) Плоский кронштейн 100% заполнение

(4) Галстуки со 100% заполнением

(2) Магнитные стержни 75% - 100%

(1) Кронштейн контроллера заряда 75% - 100%

(1) Монтажный кронштейн понижающего преобразователя заполнен на 50%. Есть две версии. Вам нужно всего два болта, чтобы прикрепить его к корпусу, поэтому я разработал 2 отверстия, а также 4 отверстия. Но напечатать нужно только одно или другое.

18650 Батарея 4S 10P Пластины 100% заполнение с соплом 0,4 стандартного качества. Я сделал это с PLA, так как он будет упакован, а затем снова заключен в футляр. В зависимости от того, сколько батарей вы собираетесь использовать (40 ячеек = требуется всего 2 пластины 4S 10P) (80 ячеек = всего 4 необходимых пластины 4S 10P)

Их сборка в основном похожа на блоки лего. Галстуки-бабочки помогают удерживать пластины вместе, но в этом нет необходимости. Что лучше всего скрепляет вместе, так это магнитные стержни, а также давление плотной посадки корпуса. При вставке магнитов в детали у меня была стопка в руке, я нанес на нее немного суперклея и вдавил один магнит с стек поверх него. Это было так, чтобы полярность была обратной, и магниты были случайно приклеены неправильно.

После того, как к магнитной планке были приклеены четыре магнита, запрессованные до упора, я дал ему высохнуть в течение нескольких часов. Я дал каждому из четырех магнитов второй магнит, чтобы он оставался с ним соединенным. Таким образом, полярность уже правильная, когда лицевые панели приклеиваются и прижимаются к этим магнитам.

Шаг 3: Монтаж и подключение

Обратитесь к прилагаемым блок-схемам, чтобы узнать, как я все устроил.

Соединить все вместе не очень сложно, вот как кажется. Для большинства компонентов используются только положительные и отрицательные провода. С переключателями становится немного сложнее. Если вы собираетесь использовать автоматическое управление вентилятором с помощью цифрового контроллера / датчика температуры, то все, что вам нужно, - это один тумблер для включения и выключения устройства. Если вам нужны другие утилиты, такие как светодиодная полоса или что-то в этом роде, в этом случае вы, вероятно, захотите использовать второй переключатель.

Прежде чем паять что-либо вместе, не забудьте сначала поместить измерители и переключатели на печатные лицевые панели. В противном случае вам придется сделать это дважды. Я усвоил это на собственном горьком опыте. При установке вентиляторов в идеале вы хотите, чтобы воздух циркулировал так, чтобы один втягивал воздух, а другой выдувал воздух. Инвертор также имеет вентилятор, который выдувает воздух через его заднюю часть.

Что касается инвертора, я временно разобрал его до монтажной платы. Вам не нужно так много делать, но для увеличения досягаемости розетки на 120 В вам придется выполнить некоторую разборку. Не делайте этого, если он ни к чему не подключен. Четыре винта на нижней пластине открывают все. Необходимо открутить еще четыре винта на передней панели (с выходными отверстиями). Вытолкните заглушки из передней панели. Пластина не снималась, если не были разрезаны провода или передняя пластина. Вероятно, вы можете просто разрезать провода, потому что следующий шаг все равно будет включать их обрезание, чтобы расширить зону действия.

Я выбрал другой маршрут и аккуратно вырезал небольшие зазубрины на пластине с помощью вращающегося инструмента. Затем взял плоскогубцы и согнул их, чтобы я мог вставить розетки. Затем я понял, что мне нужно срастить и припаять примерно шесть дюймов провода. Всего нужно удлинить всего три провода. Я предлагаю их разрезать, сращивать, паять и усаживать по одному проводу за раз. Это позволяет удлинить розетку до лицевой панели корпуса. После внесения изменений вам нужно будет снова установить нижнюю панель на инвертор и подготовить монтажные кронштейны.

Я использовал алюминиевый уголок для экструзии. Отметил положение отверстий, просверлил отверстия и отпилил кусок от прутка. Я разработал кронштейны так, чтобы их можно было распечатать на 3D-принтере, чтобы облегчить вам жизнь. Обратитесь к фотографиям, чтобы увидеть, как я установил их на корпус. Перед тем, как просверлить отверстия, убедитесь, что вас устраивает макет и что аккумулятор не скользит слишком сильно. Я подтолкнул аккумуляторную батарею к правому углу корпуса, инвертор прямо рядом с ним, а затем просверлил отверстия. Когда вы просверливаете отверстия, сначала следует установить монтажный кронштейн понижающего преобразователя, так как зазора недостаточно для просверливания отверстий с инвертором, установленным на пути.

Я просверливаю отверстия в корпусе только для этих двух кронштейнов и два отверстия для монтажного кронштейна, предназначенного для понижающего преобразователя постоянного тока. Перед тем, как вставить винт / болт в указанное отверстие, я нанесу силиконовый герметик на внутренние и внешние поверхности, чтобы они были водонепроницаемыми. Я также использовал шайбы на обоих концах болтов. Я спроектировал магнитные стержни так, чтобы их можно было прикрепить к корпусу болтами.

На своем PPSU я использовал ленту VHB, чтобы приклеить контроллер заряда к боковой стороне корпуса. При создании этого руководства я потратил время на создание кронштейна, который вы можете распечатать на 3D-принтере и просверлить отверстия для крепления, если хотите. Единственная другая область, которую я использовал небольшую часть ленты VHB, была между плоским кронштейном и вилкой солнечной батареи, чтобы она не соскользнула при подключении к разъему солнечной панели.

Я надеюсь, что это было для вас вдохновляющим, информативным или немного забавным. Спасибо за просмотр моего проекта.