Power Stacker: наращиваемая система аккумуляторных батарей USB: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Нажмите ниже, чтобы перейти на страницу нашего проекта Hackaday

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

Power Stacker - это портативный модульный литий-ионный аккумулятор с перезарядкой через USB. Сложите их вместе для энергоемких проектов или разделите их для небольших проектов с помощью этой модульной системы. Файлы Gerber, BOM и. STL доступны ниже.

Power Stacker делает то, что не смогли сделать другие аккумуляторные батареи USB, а именно способность объединять вместе для увеличения емкости батареи или разделять на множество небольших батарей для небольших проектов. Вы можете буквально использовать одни и те же аккумуляторы Power Stacker в течение многих лет во многих приложениях!

Еще одна уникальная особенность Power Stacker заключается в том, что каждая батарея получает собственный контроллер заряда, который гарантирует истинную балансировку ячеек и гарантирует, что каждая батарея заряжается до нужного напряжения в режиме реального времени даже во время зарядки и / или разрядки.

После запуска успешного проекта на Kickstarter под названием Solderdoodle Pro я понял, что та же технология аккумуляторов, которая использовалась для плавления припоя, может быть использована для решения проблемы поиска подходящей батареи и необходимости постоянно покупать новые батареи для каждого нового проекта. В сочетании со своими знаниями в области 3D-печати я создал чехол для аккумулятора, который можно распечатать, изменить и поделиться!

Укладчик питания также совместим с преобразователями постоянного тока с открытым исходным кодом, такими как Power Boost 1000 от Adafruit.

Как работает аккумуляторный стек?

На входе и выходе схемы установлены диоды с низким прямым напряжением / сильным током на плате контроллера заряда, которые предотвращают перекрестные помехи между несколькими источниками питания и между выходами контроллеров заряда. Это позволяет соединениям между входными и выходными контактами каждой платы контроллера заряда стать шинами, позволяя напряжению оставаться неизменным, а ток умножаться. Батарея с самым высоким напряжением в стеке будет разряжаться больше всего, пока другие батареи не достигнут примерно того же напряжения, и они тоже начнут разряжаться с той же скоростью, что умножает текущий выходной ток аккумуляторной батареи.

Характеристики силового накопителя: * Время полной зарядки: при 5 Вт, 3350 мАч: 3 часа | @ 8 Вт, 13400 мАч: 7 часов

* Емкость: 3350 мАч, 6700 мАч или 13400 мАч / 3,6 В

* Тип: Литий-ионный Panasonic NCR18650B

* Вход - ток: от 450 до 2600 мА | Напряжение: от 5 до 6 вольт

* Количество портов USB: 1 (в зависимости от количества адаптерных модулей 5 В)

* Выход - стандартные женские и мужские заголовки в стиле Arduino

* Выход - ток: до 2000 мА | Напряжение: 3,6 В постоянного тока или 5 В с модулем преобразователя постоянного тока в постоянный

* Материал корпуса: 3D-печатный материал

* Срок службы батареи при обычном использовании: 5 лет * Сменный аккумулятор

* Обеспечивает до 320% заряда iPhone или 160% заряда Galaxy S5 с двумя ячейками 6700 мАч

* Совместимость с Arduino, iPhone, Android, Windows Phone и другими устройствами с модулем преобразователя постоянного тока на 5 В

* ВНИМАНИЕ: будьте осторожны при обращении с литиево-ионными аккумуляторами, так как короткое замыкание аккумулятора может вызвать ожоги. Всегда надевайте защитные очки. Пожалуйста, используйте рекомендованные аккумуляторные батареи и компоненты схемы из-за более высокого максимального тока заряда аккумулятора 2000 мА. Детали, напечатанные на 3D-принтере, могут деформироваться при высоких температурах.

Соответствие FCC: НЕ требуется, так как частоты цепи ниже 1,7 МГц.

Шаг 1. Необходимые материалы, инструменты и файлы

Вот список необходимых материалов, инструментов и файлов.

МАТЕРИАЛЫ:

Кол-во Описание

1 Схема литий-ионного контроллера заряда (схему, файлы Gerber и т. Д. Можно загрузить с предыдущей страницы. Основным компонентом ИС является контроллер заряда Maxim MAX8903G).

1 NCR18650B 3350 мАч Незащищенная литий-ионная батарея Panasonic www.ebay.com (Если необходима меньшая стоимость, попробуйте батарею Panasonic NCR18650A с чуть меньшей емкостью 3070 мАч. Убедитесь, что она не защищена, и внимательно проверьте номер детали батареи. Защищенные батареи увеличили длину со встроенной схемой, которая может повлиять на производительность. Ссылка https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Батареи других производителей НЕ рекомендуются, потому что ток контроллера заряда аккумулятора может достигать 2000 мА, и химический состав Panasonic NCR18650 может справиться с этим. Зарядный ток 2 А. Использование аккумуляторов, не соответствующих этим характеристикам, может привести к их опасному повреждению.)

2 2-контактный разъем Hirose DF3-2S-2C

2 Гнездо Hirose 24-28 AWG Обжимной штифт DF3-2428SCC

1 дюймовая широкая каптоновая лента https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 1-дюймовая каптоновая лента в рулоне

1 кусок термоусадочной трубки диаметром 1 дюйм 2,7 дюйма 2 кусок термоусадочной трубки длиной 1 дюйм 1/16 дюйма 1 рулон припоя 1 корпус с 3D-печатью (файл доступен на предыдущей странице).

1 гнездовой разъем 2X4

1 5-вольтный преобразователь постоянного тока в постоянный

1 Проточная доска

1 1X2 женский заголовок

1 штекерная полоса заголовка

Различная длина Стандартный красный и черный многожильный провод 26 AWG, макс. 4 А, указанный ниже: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 Черный провод 6,10 дюйма.06 зачистите один конец.20 зачистите другой конец.

1 8,00-дюймовый красный провод.06 зачистите один конец.20 зачистите другой конец.

ИНСТРУМЕНТЫ: КОЛ-ВО Описание

1 крепление для батареи Power Core

1 Инструмент для зачистки проводов Диапазон калибра 24-26

1 Wire Crimper 20-24 калибра

1 рулетка

1 паяльник

1 тепловая пушка

1 ножницы

Шаг 2: Аккумулятор в сборе

Вставьте батарею NCR18650B в держатель батареи положительной стороной вверх. При пайке прибор будет совмещать красный и черный провода. Не прикасайтесь паяльником к приспособлению, так как он может расплавиться. Возможно, вы сможете припаять батарею без приспособления, но это намного сложнее, и вам все равно понадобится что-то, чтобы батарея не упала. Это приспособление можно использовать и для других аккумуляторных проектов.

Поместите конец 20-дюймового длинного красного провода в углубление с надписью + RED и припаяйте красный провод к батарее. Постарайтесь быстро припаять к батарее, потому что слишком сильный нагрев батареи может повредить ее. Если есть припой выступая, разгладьте его паяльником. После пайки наклоните приспособление и пальцем вытолкните батарею снизу. Переверните батарею вверх дном и вставьте батарею в приспособление так, чтобы красный провод вошел в + КРАСНЫЙ желоб и отрицательный конец батареи обращен вверх. Обожмите конец красного провода штырем Hirose и вставьте штырь в порт 1 2-штырькового разъема Hirose. Вы хотите подсоединить разъем на этом месте, потому что это опасно чтобы оголенный конец провода батареи оставался открытым, что может привести к короткому замыканию или ожогам при соприкосновении с отрицательным полюсом батареи. Поместите конец длинного черного провода с изоляцией 0,20 дюйма в углубление с меткой -BLK и припаяйте провод Черный провод к аккумулятору. Отрицательный конец этой батареи обычно требует больше тепла для пайки, потому что площадь поверхности, соприкасающейся с массой батареи, больше, но постарайтесь паять быстрее. Если есть торчащий припой, разгладьте его паяльником. После пайки обожмите конец черного провода штырем Hirose и вставьте штырь в порт 2 2-штырькового разъема Hirose. Наклоните приспособление и пальцем вытолкните аккумулятор снизу. Согните черный провод прямо вниз через край отрицательного конца батареи и направьте красный провод, чтобы он петлял вдоль стороны батареи. Эффект должен заключаться в том, что красный провод, идущий от положительного конца батареи, находится на расстоянии 120º от того места, где встречаются черный и красный провода. Такая геометрия проводов позволяет положительному и отрицательному проводам выходить с одной стороны и обеспечивает плотное прилегание. Оберните один раз кусок каптоновой ленты шириной 1 дюйм вокруг середины батареи, чтобы удерживать провода. Поместите диск с лентой шириной 1 дюйм на каждый конец батареи и загните края по краям батареи. Затем наденьте термоусадочную трубку размером 1 дюйм на батарею, совместив трубку с положительным концом батареи. Все провисания трубки должны выступать за отрицательный конец. Теперь используйте термоусадочную трубку, чтобы усадить трубку, чтобы завершить сборку батареи.

Шаг 3: Сборка силового штабелеукладчика

Для установки с одной ячейкой просто припаяйте гнездовой разъем 2X4 к плате контроллера заряда, подключите аккумулятор, затем припаяйте штырьковые контакты разъема к плате постоянного и постоянного тока на 5 В и подключите его к плате контроллера заряда.

Для установки с несколькими ячейками припаяйте штекерные разъемы к макетной плате в той же конфигурации, что и контакты контроллера заряда, и припаяйте гнездовой разъем 1X2 к плате.

На задней части макетной платы припаяйте все контакты, связанные с портом SYS OUT на плате контроллера заряда, припаяйте все контакты, связанные с портом GND на плате контроллера заряда, и припаяйте все контакты, связанные с портом IN6V от платы контроллера заряда. плата контроллера заряда. Затем припаяйте SYS OUT к контакту «мама» на плате и припаяйте GND к другому контакту «мама» на макетной плате.

Вставьте макетную плату в слот на корпусе, напечатанном на 3D-принтере, затем прикрепите к ней батареи, платы контроллера заряда и 5-вольтовый преобразователь постоянного тока в постоянный.

Шаг 4: приложения

Вы просто подключаете аккумулятор к плате контроллера заряда, присоединяете преобразователь DC-DC 5 В и заряжаете свое USB-устройство.

Подключите зарядный кабель micro USB для зарядки аккумуляторов от любого источника питания от 5 до 6 В. Каждая ячейка имеет собственный контроллер заряда для истинной балансировки ячеек в реальном времени. Каждый контроллер заряда в пакете автоматически начнет зарядку при обнаружении избыточной мощности.

Вы также можете подключить к Power Stacker несколько источников энергии, таких как солнечные панели, динамо-машины и другие источники питания USB, чтобы увеличить ток заряда аккумуляторной батареи.

Заряжаете ли вы смартфон, планшет или робота с дистанционным управлением, Power Stacker обеспечит вас энергией, которая вам нужна сейчас, и адаптируется к вашим требованиям к питанию в будущем.

ПОЗДРАВЛЯЕМ! Вы закончили сборку Power Stacker!

Шаг 5. Устранение неполадок

БЕЗОПАСНОСТЬ

Не оставляйте Power Stacker под прямыми солнечными лучами. Держите его накрытым или в тени. Тепло от солнца может привести к сильному нагреву цепи заряда и аккумулятора, прекращению зарядки, ухудшению качества аккумулятора и сокращению срока его службы.

Допустимые температуры: Power Stacker разработан для работы при температурах от 0 до 45 ° C (от 32 до 149 ° F). Хранение: Храните Power Stacker при комнатной температуре. Power Stacker следует заряжать примерно раз в год, чтобы предотвратить чрезмерную разрядку.

Для достижения наилучших результатов полностью зарядите Power Stacker перед использованием.

ИСПРАВЛЕНИЕ ПРОБЛЕМ

Светодиод Power Stacker не загорается при зарядке от ноутбука

1) Это может произойти, если Power Stacker полностью разряжен и переходит в режим непрерывной зарядки. Оставьте Power Stacker подключенным примерно на 15 минут, и светодиодный индикатор заряда должен снова загореться.

2) Некоторые старые ноутбуки имеют ограничение по низкому току в портах USB и отключают порт USB, если ток превышает предел. Попробуйте подключить Power Stacker к другому USB-порту.