Listrik L585 Переносной источник питания переменного тока и постоянного тока 585 Вт-ч: 17 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

В своем первом учебном пособии я покажу вам, как я сделал этот портативный блок питания. Есть много терминов для обозначения такого рода устройств, таких как блок питания, электростанция, солнечный генератор и многие другие, но я предпочитаю название «Портативный источник питания Listrik L585».

Listrik L585 имеет встроенную литиевую батарею емкостью 585 Втч (6S 22,2 В 26, 364 мАч, протестировано), которой действительно хватит. Кроме того, он довольно легкий для данной емкости. Если вы хотите сравнить его с типичным внешним аккумулятором, вы можете легко сделать это, разделив рейтинг мАч на 1000, а затем умножив его на 3,7. Например, PowerHouse (один из самых известных потребительских аккумуляторов питания) имеет емкость 120 000 мАч. Теперь займемся математикой. 120 000/1 000 * 3,7 = 444 Втч. 444 Втч против 585 Втч. Легко, правда?

В этом красивом алюминиевом портфеле все упаковано. Таким образом, Listrik L585 можно легко переносить, а верхняя крышка защитит чувствительные инструменты внутри, пока они не используются. У меня возникла эта идея после того, как я увидел, что кто-то построил солнечный генератор из ящика для инструментов, но ящик для инструментов выглядит не так уж и хорошо, верно? Так что я поднял его на ступеньку выше с алюминиевым портфелем, и он выглядит намного лучше.

Listrik L585 имеет несколько выходов, которые могут охватывать почти все потребительские электронные устройства.

Первый - это выход переменного тока, который совместим почти с 90% сетевых устройств мощностью менее 300 Вт, не все из них из-за несинусоидального выхода, но вы можете исправить это, используя синусоидальный инвертор, который намного дороже, чем стандартный модифицированный синусоидальный инвертор, который я использовал здесь. Они, как правило, тоже больше.

Второй выход - это выход USB. Есть 8 портов USB, что немного излишне. Пара из них может обеспечить непрерывный максимальный ток 3А. Синхронное выпрямление делает его очень эффективным.

Третий - вспомогательный ввод / вывод. Его можно использовать для зарядки или разрядки внутренней батареи с максимальной скоростью 15 А (300 Вт +) непрерывно и 25 А (500 Вт +) мгновенно. У него нет никакого регулирования, в основном обычное напряжение батареи, но у него есть несколько защит, включая короткое замыкание, перегрузку по току, перезаряд и переразряд.

Последний и мой любимый - это регулируемый выход постоянного тока, который может выдавать 0-32 В, 0-5 А во всем диапазоне напряжений. Он может питать самые разные устройства постоянного тока, такие как типичный ноутбук с выходом 19 В, интернет-маршрутизатор на 12 В и многое другое. Этот регулируемый выход постоянного тока устраняет необходимость использования источника питания переменного тока в постоянный, что, кстати, ухудшает эффективность, поскольку вся система преобразует постоянный ток в переменный, а затем снова в постоянный. Его также можно использовать в качестве настольного источника питания с функцией постоянного напряжения и постоянного тока, что очень полезно для таких людей, как я, которые часто работают с электроникой.

Шаг 1. Материалы и инструменты

Основные материалы:

* 1 алюминиевый портфель DJI Spark

* 60X 80 * 57 * 4,7 мм призматические литиевые элементы (вы можете заменить их на более распространенные 18650, но я обнаружил, что этот элемент имеет идеальный форм-фактор и размер)

* 1X 300 Вт 24 В постоянного тока в инвертор переменного тока

* 1 программируемый блок питания DPH3205

* 2X 4-портовые понижающие преобразователи USB

* 1X Cellmeter 8 проверка батареи

* 1X 6S 15A BMS

* 1 балансный разъем 6S

* 12 болтов M4 10 мм

* 12 гаек M4

* 6 кронштейнов из нержавеющей стали

* 1X 6A однополюсный тумблер

* Двухполюсный тумблер 1X 6A

* 1X 15A однополюсный тумблер

* Держатель светодиода из нержавеющей стали 4X 3 мм

* 4 штекера XT60

* 4 латунных прокладки M3 20 мм

* 4 крепежных винта M3 30 мм

* 2 крепежных винта M3 8 мм

* 6 гаек M3

* 1X 25A 3-контактный терминал

* 4 х 4,5 мм кабельные лопатки

* Панель приборов нестандартного кроя 3мм

-

Расходные материалы:

* Термоусадочные

* Припой

* Флюс

* Сплошной медный провод 2,5 мм

* Двусторонний скотч для тяжелых условий эксплуатации (приобретите самый качественный)

* Тонкий двусторонний скотч

* Каптонная лента

* Эпоксидная смола

* Черная краска

* Провод 26 AWG для светодиодных индикаторов

* Серебряный многожильный провод 20 AWG для слаботочной проводки

* Серебряный многожильный провод 16 AWG для сильноточной проводки (предпочтительнее более низкий AWG. Мой рассчитан на постоянную проводку шасси 17 А, чего едва хватает)

-

Инструменты:

* Паяльник

* Плоскогубцы

* Отвертка

* Ножницы

* Хобби нож

* Пинцет

* Дрель

Шаг 2: Схема

Схема должна быть понятной. Извините за плохой рисунок, но этого должно быть более чем достаточно.

Шаг 3: Панель приборов

Сначала я спроектировал приборную панель. Вы можете бесплатно скачать PDF-файл. Материалом может быть дерево, алюминиевый лист, акрил или что-нибудь с аналогичными свойствами. В этом «футляре» я использовала акрил. Толщина должна быть 3 мм. Вы можете вырезать его на ЧПУ или просто распечатать на бумаге в масштабе 1: 1 и вырезать вручную.

Шаг 4: Корпус (покраска и монтажные кронштейны)

В качестве кейса я использовал алюминиевый портфель для DJI Spark, он имеет как раз подходящие размеры. Он был снабжен пеной, чтобы удерживать самолет, поэтому я вынул его и покрасил внутреннюю часть в черный цвет. Я просверлил 6 отверстий диаметром 4 мм в соответствии с расстоянием между отверстиями на приборной панели, изготовленной по индивидуальному заказу, и установил там кронштейны. Затем я приклеил гайки M4 к каждому кронштейну, чтобы можно было завинчивать болты снаружи, не удерживая гайки.

Шаг 5: Аккумулятор, часть 1 (тестирование ячеек и создание групп)

В качестве аккумулятора я использовал отвергнутые призматические литиевые элементы LG, которые я получил менее чем за 1 доллар каждый. Причина, по которой они такие дешевые, заключается в том, что они перегорели и помечены как неисправные. Я снял предохранители, и они как новые. Это может быть немного небезопасно, но я не могу жаловаться за менее чем доллар каждый. В конце концов, я буду использовать систему управления батареями для защиты. Если вы собираетесь использовать использованные или неизвестные элементы, у меня есть хорошие инструкции по тестированию и сортировке использованных литиевых элементов здесь: (Скоро в продаже).

Я видел много людей, использующих свинцово-кислотные аккумуляторы для таких устройств. Конечно, с ними легко работать и они дешевы, но использование свинцово-кислотных аккумуляторов в портативных устройствах для меня - большой запрет. Свинцово-кислотный эквивалент весит около 15 килограммов! Это на 500% тяжелее, чем аккумулятор, который я сделал (3 кг). Напомнить, что он тоже будет больше по объему?

Я купил 100 штук и протестировал их один за другим. У меня есть таблица результатов теста. Я отфильтровал его, отсортировал и получил 60 лучших ячеек. Я делю их поровну по вместимости, чтобы у каждой группы была одинаковая вместимость. Таким образом, аккумуляторная батарея будет сбалансирована.

Я видел, как многие люди создавали свои аккумуляторные батареи без дальнейшего тестирования каждой ячейки, что, на мой взгляд, является обязательным, если вы собираетесь сделать аккумуляторную батарею из неизвестных элементов.

Тест показал, что средняя разрядная емкость каждой ячейки составляет 2636 мАч при токе разряда 1,5 А. При более низком токе емкость будет выше из-за меньших потерь мощности. Удалось получить 2700mAh + при токе разряда 0,8А. Я получу на 20% больше емкости, если заряжу элемент до 4,35 В на элемент (элемент допускает напряжение заряда 4,35 В), но BMS этого не позволяет. Кроме того, зарядка аккумулятора до 4,2 В продлит срок его службы.

Вернемся к инструкции. Сначала я соединил 10 ячеек вместе тонким двусторонним скотчем. Затем я укрепил его каптоновой лентой. Не забывайте проявлять особую осторожность при работе с литиевыми батареями. Эти призматические литиевые элементы имеют очень близкую положительную и отрицательную части, поэтому их легко замкнуть.

Шаг 6. Аккумулятор, часть 2 (объединение в группы)

После того, как я закончу создавать группы, следующим шагом будет их объединение. Чтобы соединить их вместе, я использовал тонкий двусторонний скотч и снова укрепил его каптоновым скотчем. Очень важно, чтобы группы были изолированы друг от друга! В противном случае, когда вы спаяете их последовательно, вы получите очень неприятное короткое замыкание. Корпус призматической ячейки привязан к катоду батареи и наоборот для ячеек 18650. Пожалуйста, имейте это в виду.

Шаг 7. Аккумулятор, часть 3 (пайка и отделка)

Это самая сложная и опасная часть - спайка ячеек вместе. Для легкой пайки вам понадобится паяльник мощностью не менее 100 Вт. Моя была 60 Вт, и это была полная PITA для пайки. Не забывайте флюс, адскую тонну флюса. Это действительно помогает.

** Будьте предельно осторожны на этом этапе! Литиевый аккумулятор большой емкости - это не то, с чем нужно быть неуклюжим. **

Сначала я отрезаю сплошной медный провод 2,5 мм до желаемой длины, а затем снимаю изоляцию. Затем я припаял медный провод к язычку ячейки. Делайте это достаточно медленно, чтобы припой стекал, но достаточно быстро, чтобы предотвратить накопление тепла. Это действительно требует навыков. Я бы порекомендовал попрактиковаться в другом, прежде чем вы попробуете это на настоящем. После нескольких минут пайки дайте батарейному блоку перерыв, чтобы он остыл, потому что нагрев не подходит для любых типов батарей, особенно для литиевых.

Для отделки я наклеил BMS 3 слоями двусторонних лент из вспененного материала и закрепил все проводами согласно схеме. Я припаял лопаты кабеля к выходу батареи и сразу же установил их на клемму основного питания, чтобы лопаты не касались друг друга и не вызывали короткое замыкание.

Не забудьте припаять провод с отрицательной стороны разъема баланса и провод с отрицательной стороны BMS. Нам нужно разомкнуть эту цепь, чтобы отключить Cellmeter 8 (индикатор батареи), чтобы он не включался вечно. Другой конец подключается к одному полюсу переключателя позже.

Шаг 8: Аккумулятор, часть 4 (установка)

Для установки я использовал двусторонний скотч. Я рекомендую использовать для этого кейса качественный, прочный двусторонний скотч, потому что аккумулятор довольно тяжелый. Я использовал двусторонний скотч 3М VHB. Пока что лента держит аккумулятор очень хорошо. Никаких проблем.

Батарейный блок здесь очень хорошо помещается, это одна из причин, по которой я выбрал этот призматический литиевый элемент вместо цилиндрического литиевого элемента. Воздушный зазор вокруг аккумуляторной батареи очень важен для отвода тепла.

Насчет отвода тепла меня не особо волнует. Для зарядки я буду использовать свой IMAX B6 Mini, который может выдавать только 60 Вт. Это ничто по сравнению с аккумулятором на 585 Втч. Зарядка заняла более 10 часов, настолько медленно, что не выделяется тепло. Медленная зарядка хороша и для любого типа аккумулятора. Для разряда максимальный ток, который я могу потреблять от аккумуляторной батареи, намного ниже скорости разряда 1С (26А) только при 15А непрерывно и 25А мгновенно. Моя аккумуляторная батарея имеет внутреннее сопротивление около 33 мОм. Уравнение рассеиваемой мощности I ^ 2 * R. 15 * 15 * 0,033 = 7,4 Вт мощности, теряемой в виде тепла при токе разряда 15 А. Для чего-то такого большого это не имеет большого значения. Испытания в реальных условиях показывают, что при высокой нагрузке температура аккумуляторной батареи повышается примерно до 45-48 градусов Цельсия. Не совсем комфортная температура для литиевой батареи, но все же в пределах рабочего диапазона температур (максимум 60º)

Шаг 9: Инвертор, часть 1 (разборка и установка радиатора)

Что касается инвертора, я вынул его из корпуса, чтобы он поместился в алюминиевый портфель, и установил пару радиаторов, которые я получил от сломанного блока питания компьютера. Я также взял охлаждающий вентилятор, розетку переменного тока и выключатель для дальнейшего использования.

Инвертор работает до 19 В, прежде чем сработает защита от пониженного напряжения. Этого достаточно.

Одна необычная вещь заключается в том, что на этикетке четко указано 500 Вт, а на шелкографии на печатной плате указано 300 Вт. Кроме того, этот инвертор имеет реальную защиту от обратной полярности, в отличие от большинства инверторов, в которых для защиты от обратной полярности используется «глупый» диод + предохранитель. Красиво, но в данном случае не очень полезно.

Шаг 10: Инвертор (установка и монтаж)

Во-первых, я увеличил входную мощность, светодиодные индикаторы, переключатель и провод розетки переменного тока, чтобы они были достаточно длинными. Затем я установил инвертор в корпус, используя двусторонний скотч. Я припаял лопатки на другом конце проводов ввода питания и подключил их к основному выводу. Я установил на приборную панель светодиодные индикаторы, вентилятор и розетку переменного тока.

Я обнаружил, что инвертор имеет нулевой ток покоя (<1 мА) при подключении к источнику питания, но деактивирован, поэтому я решил подключить провод питания инвертора напрямую, без какого-либо переключателя. Таким образом, мне не нужен громоздкий сильноточный выключатель и меньше тратится энергии на провод и выключатель.

Шаг 11: USB-модуль (установка и подключение)

Сначала я расширил светодиодные индикаторы на обоих модулях. Затем я сложил модули с помощью латунных прокладок M3 20 мм. Я припаял провода питания согласно схеме, приставил всю сборку к панели приборов и связал их стяжками. Я припаял 2 провода от батареи, о которой я упоминал ранее, к другому полюсу переключателя.

Шаг 12: Модуль DPH3205, часть 1 (установка и входная проводка)

Я просверлил 2 отверстия диаметром 3 мм в нижней пластине по диагонали, а затем установил модуль DPH3205 с помощью винтов M3 8 мм, которые проходят через эти отверстия. Я подключил вход толстыми проводами 16 AWG. Негатив идет прямо в модуль. Положительный сигнал сначала идет на выключатель, а затем на модуль. На другом конце я припаял лопатки кабеля, которые будут подключены к основному выводу.

Шаг 13: Модуль DPH3205, часть 2 (монтаж дисплея и выходная проводка)

Я установил дисплей на переднюю панель и подключил провода. Затем я установил разъемы XT60 на приборную панель, используя двухкомпонентную эпоксидную смолу, и подключил эти разъемы параллельно. Затем провод идет к выходу модуля.

Шаг 14: Вспомогательный ввод / вывод (установка и подключение)

Я смонтировал 2 разъема XT60 с помощью двухкомпонентной эпоксидной смолы и припаял разъемы параллельно толстыми проводами 16 AWG. На другом конце я припаял лопатки кабеля, идущие к основному выводу. Сюда же идет провод от USB-модуля.

Шаг 15: QC (быстрая проверка)

Убедитесь, что внутри ничего не дребезжит. Нежелательные проводящие предметы могут вызвать короткое замыкание.

Шаг 16: Завершение и тестирование

Закрыл крышку, прикрутил болты и готово! Я протестировал все функции, и все работает, как я надеялся. Определенно очень полезно для меня. Это обошлось мне чуть больше 150 долларов (только материалы, не считая отказов), что очень дешево для чего-то вроде этого. Процесс сборки занял около 10 часов, но планирование и исследование заняли около 3 месяцев.

Несмотря на то, что я провел довольно много исследований, прежде чем создать свой блок питания, в моем блоке питания все еще есть много недостатков. Я не очень доволен результатом. В будущем я буду собирать Listrik V2.0 с множеством улучшений. Я не хочу портить весь план, но вот некоторые из них:

1. Переключитесь на 18650 ячеек большой емкости
2. Немного выше емкость
3. Намного более высокая выходная мощность
4. Гораздо лучшие функции безопасности
5. Внутреннее зарядное устройство MPPT
6. Лучший выбор материала
7. Автоматизация Arduino
8. Специальный индикатор параметров (емкость аккумулятора, потребляемая мощность, температура и т. Д.)
9. Выход постоянного тока, управляемый приложением, и многое другое, о чем я вам сейчас рассказывать не буду;-)

Шаг 17: обновления

Обновление №1: я добавил переключатель ручного управления для охлаждающего вентилятора, чтобы я мог включить его вручную, если я хочу использовать источник питания при полной нагрузке, чтобы детали внутри оставались прохладными.

Обновление №2: BMS загорелась, поэтому я переделал всю систему батарей на более качественную. У нового конфиг 7S8P вместо 6S10P. Немного меньше емкости, но лучше отвод тепла. Каждая группа теперь размещена для большей безопасности и охлаждения. Напряжение заряда 4,1 В на элемент вместо 4,2 В на элемент для увеличения срока службы.