Unitat d'alimentació portàtil: 3 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

La inspiració d’aquest projecte va ser el fet de voler un mètode per recarregar les bateries dels meus drons al camp. Un altre bon moment d’ús seria per acampar. Aquesta compilació no és necessàriament l’alternativa més barata. Hi ha molts productes disponibles al mercat que ofereixen molt a un preu raonable. Tenia aproximadament la meitat dels components necessaris només estar assegut. A més, volia fer alguna cosa en el passat, així que vaig decidir construir en lloc de comprar. Si no teniu cap dels articles de la secció de materials i costos, espereu gastar més de 400 dòlars nord-americans pel total. Aquesta quantitat pot comprar una configuració decent ja acabada. En cas contrari, si voleu gastar diners i temps a canvi d’una font d’alimentació portàtil que funcioni, juntament amb l’experiència, aquesta versió és perfecta.

Les especificacions de la meva versió:

• Banc de bateries 4S (sèrie) 20P (paral·lel) de 16,8V (93,6 watts hores)
• 4S 40Amp BMS
• Inversor de 300 watts
• 6 ports de càrrega USB
• 1 sortida de EUA de 120V
• Panell solar de 100 watts
• Controlador de càrrega de 11 amplificadors

Aquest dispositiu pot complir les vostres pròpies especificacions segons com vulgueu construir-lo i què voleu que inclogui. Si voleu una bateria de major capacitat o més endolls, una potència de sortida més gran (inversor més gran), etc., hauríeu de tenir en compte la dimensió d'aquests objectes abans de comprar la funda. El cas que vaig utilitzar el vaig triar pel preu, la disponibilitat i el segell impermeable. Si teniu intenció de replicar-ho tot exactament, només heu de comprar el que es mostra a continuació.

No tinc cap afiliació amb els llocs web enllaçats, només un consumidor. Acostumo a fer compres a Internet durant un temps abans de fer compres i vaig comprovar que aquests eren el valor més gran per la quantitat de dòlars més petita en el moment en què els vaig comprar en comparació amb el que hi havia més. Per obtenir els preus més baixos absoluts per a la majoria dels articles, recomanaria comprar directament a la Xina. L'únic inconvenient és esperar que el lliurament arribi en un o dos mesos de mitjana. Aquest any he fet centenars de comandes a Aliexpress.com i he rebut exactament el que esperava de vegades en tres setmanes

Materials i cost

Bateries (80) 18650 Cèl·lules

Tiras de níquel de gruix.1,.12, O.15

4S BMS

Filferro de silicona de calibre 14

Filferro de silici de calibre 26 Cal tenir dos colors diferents

(2) Els commutadors basculants només necessiten un interruptor si voleu instal·lar un sensor / control de temperatura per controlar automàticament els ventiladors.

Controlador de temperatura digital

Connectors XT60 (no soldats) O connectors XT60 (ja soldats)

Ventiladors (2) 12V CC

Indicador de bateria

Mesurador digital

Carregador USB de sis ports

Baixeu el convertidor de dòlars

Funda Si aneu amb una altra funda, aquests dissenys no hi cabran. Pelican té fitxers que podeu descarregar per al programari CAD per incorporar els vostres propis dissenys de plaques.

Segellador de silicona

Panell solar, controlador de càrrega i inversor

1 KG de filament PETG o ABS

Assortiment de cargols M1-M5

Tubs retràctils

Cinta VHB

Tub retràctil de 300 mm

(16) Imants de 10 X 3 mm

Super Glue

Cost total de 550 $ +/-, inclòs el panell solar, que la majoria dels productes comercials venen per separat, i en funció de la capacitat de compra de la bateria es pot reduir significativament. També depèn de l'oferta i la demanda, de manera que els preus poden canviar.

Eines necessàries

Impressora 3D Soldador

Soldar

Pistola de calor o antorcha petita

Soldador de punts per bateria

Decapants de filferro

Eina de filferro amb mànigues terminals

Cap pla pla

Claus hexagonals de 2,5 mm, 3 mm i 4 mm

El Wowstick no és necessari, però és útil si feu molts projectes amb cargols petits.

C4 18650 Carregador de bateria

Multímetre digital

Trepant

Conjunt de broques

Pas 1: Banc de bateries

Aquest pas és realment un altre projecte en si mateix: he comprat bateries usades que tenien cicatrius de soldadura per punts anteriors, de manera que he utilitzat una eina rotativa i una petita roda de tall per moldre-les. Després de netejar els dos extrems de totes les cel·les, es recomana carregar-los mitjançant un carregador intel·ligent com el C4 que apareix a la secció d'eines.

Per obtenir bons tutorials sobre com muntar els vostres propis bancs de bateries, així com sobre com connectar els BMS, us recomano els canals escolars de Jehu Garcia i Ebike. Si heu fet el muntatge del banc de bateries, experimentat amb les bateries de soldadura per punts i el cablejat de BMS, probablement pugueu passar a Impressió i muntatge.

Un cop totes les cel·les es carreguin, proveu el voltatge de cada cel·la. S’ha d’eliminar qualsevol cosa inferior a 3,6 volts. De mitjana tenia cèl·lules d’uns 4 volts cadascuna. Els multímetres varien molt segons la seva forma d’aparició. Potser consulteu el manual per trobar la icona, el símbol o la lletra exacta per provar el voltatge de CC. Al meu mesurador per comprovar la tensió, vaig canviar el multímetre digital a un paràmetre DC 6V i vaig aplicar el negre al negatiu i el vermell al positiu.

Per disposar les cel·les, col·loqueu les bateries en una de les plaques impreses 18650 4S 10P. Una fila fins al final hauria de tenir el mateix extrem cap amunt (positiu o negatiu). La següent fila superior hauria de tenir l'extrem oposat cap amunt (positiu o negatiu). Consulteu les imatges incloses.

Després de disposar totes les cel·les i premeu a la placa inferior. Col·loqueu l’altra placa a sobre de les bateries. Si sembla un ajust ajustat, comenceu per un dels extrems i premeu-lo lleugerament a les bateries una o dues cel·les alhora i aneu progressivament cap a l’altre extrem del banc de bateries. Les dues plaques haurien de mantenir-les totes al seu lloc sense flexió.

AVÍS:

Tingueu molta precaució i preneu-vos el temps amb aquest següent pas, ja que us pot xocar i, possiblement, esgotaran les bateries. Esborreu qualsevol material conductor proper per no col·locar accidentalment la bateria al damunt fent una connexió elèctrica.

Si esteu satisfet amb el vostre maó de bateries, és hora de soldar per punts. Si utilitzeu el mateix soldador puntual que jo, haurà d’obtenir un gruix de.1-.15, aquest soldador no es pot soldar més gruixut que això. La col·locació de les tires de níquel és important. La forma més fàcil d’explicar és fer referència a les imatges que he inclòs per obtenir el disseny exacte. Tallar i col·locar les tires de níquel a la bateria. Mantingueu la bateria cap a la soldadora amb una bona pressió i agafeu-la una vegada, comproveu-la i agafeu-la una vegada més i passeu a la següent cel·la.

Finalment, haurà acabat la soldadura per punts. Ara és hora de connectar el sistema de gestió de bateries (BMS). Un BMS supervisa i distribueix el corrent de manera uniforme a totes les cel·les connectades. El filferro més gruixut (calibre 14-18) que era vermell i negre era per poder convertir 10P a un banc de bateries de 20P. Normalment, això es faria mitjançant la soldadura puntual de més tires amb el mateix patró, però per cabre en aquest cas concret necessitava que els dos maons estiguessin un al costat de l’altre en lloc d’un rectangle llarg.

Muntar (cola calenta) el BMS en un material tipus aïllant com un plàstic dur, escuma o cartró. No el munteu directament al costat de les bateries.

Els altres cables més prims (calibre 28-30) estan connectats a diversos punts del BMS. He utilitzat els mateixos codis de colors per al mateix punt del BMS. El negre és 0V, el groc 4,2V, el verd 8,4V, el vermell 12,6V i el rosat 16,8V. Cada número té dos cables perquè necessita estar connectat a les primeres cel·les i les darreres cel·les en paral·lel. Si fes un llarg banc de bateries rectangulars, els cables començarien a l'extrem del banc i els segons s'estendrien cap a l'altre extrem del bloc. Vaig utilitzar un soldador a les tires de níquel per no danyar la cel·la.

Acabar la bateria és fàcil. Soldeu un fil vermell i un negre de gruix (calibre 14) d’uns 6 polzades de longitud com a mínim, amb un connector XT60 a l’extrem. Això passa als símbols + i - al BMS. Vaig aplicar una mica de cinta kapton per evitar que el bloc es mogués. Feu lliscar el banc de la bateria en un embolcall retràctil de 300 mm, talleu l’excés i apliqueu una pistola de calor o una torxa amb certa distància. El banc de bateries ja està completat.

Pas 2: impressió i muntatge

Si és completament nou en la impressió 3D, us suggereixo que llegiu a continuació, en cas contrari, podeu passar a la secció de configuració d'impressió.

Tinc dos Ender 3. Tots dos són de molt bona qualitat per al preu i poden suportar PLA, ABS i PETG. L’adhesió del llit és el problema més gran malgrat dominar l’anivellament del llit. El que em va eliminar aquest problema va ser llençar els llits d’estoc i substituir-lo per vidre temperat. Per descomptat, l’havia d’anivellar de nou, però només una vegada. Abans de cada impressió, l'he netejat amb un 70% d'alcohol isopropílic. Deixeu que la impressora es precalenti completament. Mantingueu la impressora i el filament en una zona seca. Més humitat significa més problemes. És probable que les perles no es laminin correctament, provocant una separació fàcil entre dues capes al mig d’una peça acabada.

Si encara no teniu una impressora 3D i esteu pensant en obtenir una Ender 3, seguiu de prop aquest tutorial de compilació. Vaig seguir tots els passos de les dues impressores que vaig muntar i vaig sortir perfecte al primer intent. Utilitzo Cura per a la talladora. Hi ha moltes opcions de configuració incloses, a més d’utilitzar-les gratuïtament.

Configuració d'impressió

Aquest enllaç és per als fitxers STL

Es recomana ABS o PETG. Com més gran sigui el percentatge d’ompliment, millor. Vaig escollir un 25% per a les quatre plaques frontals. Vaig utilitzar un broquet de 0,8 amb qualitat de tiratge i tenia un producte d’aspecte decent en una mitjana de cinc hores per peça. Aquests necessiten suports i s’han d’orientar amb lletres cap al cel.

Els components interiors es van imprimir utilitzant un broquet de 0,6 amb una qualitat estàndard.

(1) Suport pla 100% farcit

(4) Llaços 100% farcit

(2) Barres d'imant 75% - 100%

(1) Suport del controlador de càrrega del 75% al 100%

(1) Suport de muntatge del convertidor Buck 50% d'ompliment. Hi ha dues versions. Només necessiteu dos cargols per muntar-lo a la funda, de manera que he dissenyat un forat de 2 i el de 4 forats. Però només cal imprimir-ne una o altra.

18650 Bateria 4S 10P Plats 100% farcit amb broquet 0,4 de qualitat estàndard. Ho vaig fer amb PLA, ja que s'embolicarà i es tornarà a tancar en un estoig. Depenent de la quantitat de bateries que vulgueu utilitzar (40 cel·les = 2 plats 4S 10P en total necessaris) (80 cel·les = 4 plats 4S 10P en total necessaris)

Muntar-los junts és bàsicament com blocs de lego. Els llaços serveixen per mantenir les plaques juntes, però no són necessàries. El que millor ho assegura tot són les barres d’imants, així com la pressió de l’ajust estret de la caixa. Quan inseria imants a les peces, tenia una pila a la mà, hi vaig aplicar una mica de cola a la peça i vaig prémer en un imant amb la pila que hi ha a sobre. Va ser així, la polaritat és inversa i els imants s’enganxen accidentalment de manera equivocada.

Una vegada que una barra d’imants tenia quatre imants enganxats en una premsa total, la vaig deixar assecar durant unes hores. Vaig donar a cada un dels quatre imants un segon imant per estar-hi connectat. D’aquesta manera, la polaritat ja és correcta quan s’enganxen les plaques frontals i pressionen sobre aquests imants.

Pas 3: Muntatge i cablejat

Consulteu els diagrames de flux inclosos per saber com he connectat les coses.

Cablejar-ho tot junt no és molt complicat, així és com sembla. Per a la majoria de components, només impliquen cables positius i negatius. Els interruptors són on es fa una mica complicat. Si teniu intenció de tenir un control automàtic del ventilador mitjançant un sensor / controlador de temperatura digital, només necessiteu un interruptor basculant per encendre i apagar el dispositiu. Si voleu altres utilitats, com ara una barra de llum LED o alguna cosa així, en aquest cas és probable que vulgueu utilitzar un segon commutador.

Abans de soldar res junts, recordeu col·locar primer els comptadors i els interruptors a les plaques impreses. O bé ho haureu de fer dues vegades. Ho vaig aprendre de la manera més difícil. Quan instal·leu els ventiladors de manera ideal, voleu que la circulació de l'aire en un hagi de treure aire i l'altre que bufi. L’inversor també té un ventilador que fa sortir l’aire per la part posterior.

Per a l’inversor, el vaig desmuntar fins a la placa de circuit temporalment. No cal fer tant, però per ampliar l’abast de la presa de 120V haurà de realitzar algun desmuntatge. No ho feu mentre està connectat a res. Quatre cargols a la placa inferior ho exposen tot. Cal desfer quatre cargols més a la placa frontal (amb les sortides). Traieu els endolls de sortida de la placa frontal. La placa no es podia extraure tret que es tallessin els cables o es tallés la placa frontal. Probablement només pugueu tallar els cables perquè el següent pas consisteix a tallar-los de totes maneres per ampliar l'abast.

Vaig triar una ruta diferent i vaig retallar petites osques a la placa amb cura utilitzant una eina rotativa. Després vaig agafar les alicates i les vaig doblegar per poder passar les preses de corrent. Llavors em vaig adonar que necessitava empalmar i soldar en uns sis centímetres més o menys de filferro. Només té un total de tres cables per estendre. Suggereixo que es tallin, s’uneixin, es soldin i es retreguin un fil a la vegada. Això permet que l'extensió de la presa de sortida arribi a la placa frontal de la caixa. Un cop feta aquesta modificació, haureu de tornar a col·locar el tauler inferior a l’inversor i preparar els suports de muntatge.

He utilitzat una barra d’angle d’extrusió d’alumini. Posició marcada per als forats, forats i serrat de la peça del brou de la barra. He dissenyat els claudàtors perquè es puguin imprimir en 3D per facilitar-vos la vida. Consulteu les imatges per veure com les he muntat a la funda. Abans de practicar forats, assegureu-vos que esteu satisfet amb la vostra disposició i que la bateria no rellisca massa. Vaig empènyer el banc de la bateria cap amunt a la cantonada dreta de la caixa, vaig convertir l’inversor al costat i vaig perforar els forats. Quan foradeu els forats, el suport de muntatge del convertidor de buck s'hauria de muntar primer perquè no hi ha prou espai per practicar-hi forats amb l'inversor muntat.

Només faig forats a través de la caixa per a aquests dos suports i dos forats per al suport de muntatge designat per al convertidor de dòlars DC-DC. Abans de col·locar un cargol / pern per aquest forat, aplicaria segellador de silicona a l'interior i a l'exterior per mantenir-lo a prova d'aigua. També vaig utilitzar rentadores als dos extrems dels parabolts. Vaig dissenyar les barres d’imants perquè també poguessin ser fixades a la caixa mitjançant cargols.

Al meu PPSU, he utilitzat cinta VHB per enganxar el controlador de càrrega al lateral de la caixa. En crear aquest instructiu, em vaig prendre el temps de crear un suport que permet imprimir en 3D i perforar els forats si es vol. L'única altra àrea en què he utilitzat una petita quantitat de cinta VHB es troba entre el suport pla i l'endoll solar per evitar que es llisquin quan es connecta al connector del panell solar.

Espero que això us hagi estat inspirador, informatiu o una mica divertit. Gràcies per veure el meu projecte.