Font d'alimentació portàtil de CC DC Listrik L585 585Wh: 17 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Per al meu primer Instructable, us mostraré com he fabricat aquesta font d'alimentació portàtil. Hi ha molts termes per a aquest tipus de dispositius, com ara banc d’energia, central elèctrica, generador solar i molts altres, però prefereixo el nom de “Font d'alimentació portàtil Listrik L585”.

El Listrik L585 té una bateria de liti incorporada de 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, provada) que pot durar realment. També és bastant lleuger per a la capacitat donada. Si voleu comparar-lo amb un banc de potència de client típic, podeu fer-ho fàcilment dividint la qualificació mAh per 1.000, i multiplicar-la per 3.7. Per exemple, el PowerHouse (un dels bancs de consum més coneguts més gran) té una capacitat de 120.000 mAh. Ara, fem les matemàtiques. 120, 000/1, 000 * 3,7 = 444 Wh. 444Wh VS 585Wh. Fàcil, no?

Tot està ple dins d’aquest bonic maletí d’alumini. D’aquesta manera, el Listrik L585 es pot transportar fàcilment i la coberta superior protegeix els instruments sensibles que hi ha a l’interior mentre no s’utilitzen. Vaig tenir aquesta idea després de veure que algú construïa un generador solar mitjançant una caixa d’eines, però la caixa d’eines no es veu tan bé, oi? Així que el vaig tirar amb un maletí d’alumini i es veu molt millor.

El Listrik L585 té múltiples sortides que poden cobrir gairebé tots els dispositius electrònics de consum.

El primer és la sortida de corrent altern que és compatible amb gairebé el 90% dels dispositius de xarxa de menys de 300 W, no tots a causa d’una sortida no sinusoidal, però podeu solucionar-ho mitjançant un inversor d’ona sinusoïdal pura, que és molt més car que l’estàndard modificat inversor d'ona sinusoïdal que he utilitzat aquí. Generalment també són més grans.

La segona sortida és la sortida USB. Hi ha 8 ports USB, que són una mica excessius. Un parell d’ells pot proporcionar un corrent màxim de 3A continu. La rectificació síncrona fa que sigui molt eficient.

El tercer és E / S auxiliar. Es pot utilitzar per carregar o descarregar la bateria interna a una velocitat màxima de 15A (300W +) contínua i 25A (500W +) instantània. No té cap regulació, bàsicament només tensió de la bateria, però té múltiples proteccions, inclosos els de curtcircuit, sobrecorrent, sobrecàrrega i sobrecàrrega.

L'últim i el que més m'agrada és la sortida de CC ajustable, que pot produir 0-32V, 0-5A en tot el rang de tensió. Pot alimentar una gran varietat d’aparells de corrent continu com un ordinador portàtil típic amb sortida de 19 V, enrutador d’Internet a 12 V i molt més. Aquesta sortida de CC ajustable elimina la necessitat d’utilitzar una font d’alimentació de CA a CC, que per cert empitjorarà l’eficiència perquè tot el sistema converteix CC a CA i després a CC de nou. També es pot utilitzar com a font d’alimentació de banc amb tensió constant i funció de corrent constant, cosa que és molt útil per a persones com jo que sovint treballen amb electrònica.

Pas 1: els materials i les eines

Materials principals:

* 1 maletí d'alumini DJI Spark

* 60X 80 * 57 * 4.7mm cèl·lules prismàtiques de liti (podeu substituir-les per 18650 més comunes, però he trobat que aquesta cèl·lula només té el factor de forma i la dimensió perfectes)

* Inversor 1X 300W 24V CC a CA.

* Font d'alimentació programable 1X DPH3205

* Convertidors USB 2X de 4 ports

* Corrector de bateria 1X Cellmeter 8

* 1X 6S 15A BMS

* Connector d'equilibri 1X 6S

* 12x M4 cargols de 10 mm

* Femelles M4 12X

* Suports d'acer inoxidable 6X

* Interruptor alternador 1 pols 6A

* Interruptor de palanca de doble pol 1X 6A

* Interruptor alternador 1X 15A unipolar

* Suport LED d'acer inoxidable 4X 3mm

* Connectors XT60 femella 4X

* Separadors de llautó 4X M3 de 20 mm

* Cargols de màquina 4X M3 de 30 mm

* Cargols 2x M3 de 8 mm

* 6X M3 femelles

* Terminal de 3 pins 1X 25A

* Piques de cable de 4 x 4,5 mm

* Tauler d’instruments de tall personalitzat de 3 mm

-

Consumibles:

* Redueix la calor

* Soldar

* Flux

* Fil de coure massís de 2,5 mm

* Cinta de doble cara resistent (obteniu la màxima qualitat)

* Cinta prima de doble cara

* Cinta Kapton

* Epoxi

* Pintura negra

* Cable AWG de 26 AWG per a indicadors LED

* 20 AWG filferro platejat per cablejat de baix corrent

* 16 filferros filats de plata AWG per al cablejat d’alta intensitat (es prefereix un AWG inferior. El meu té un cablejat continu del xassís de 17A, amb prou feines)

-

Eines:

* Soldador

* Alicates

* Tornavís

* Tisores

* Ganivet hobby

* Pinces

* Trepant

Pas 2: l’esquema

L'esquema s'ha d'explicar per si mateix. Disculpeu el pobre dibuix, però hauria de ser més que suficient.

Pas 3: el tauler d’instruments

Primer vaig dissenyar el quadre d’instruments. Podeu descarregar el fitxer PDF de forma gratuïta. El material pot ser fusta, xapa d’alumini, acrílic o qualsevol cosa amb propietats similars. He utilitzat acrílic en aquest "estoig". El gruix ha de ser de 3 mm. Podeu tallar-lo CNC o simplement imprimir-lo en paper amb una escala 1: 1 i tallar-lo manualment.

Pas 4: la caixa (suports de pintura i muntatge)

Per al cas, he utilitzat un maletí d'alumini per a DJI Spark, té la dimensió adequada. Va venir amb una mica d’escuma per subjectar l’avió, així que el vaig treure i vaig pintar la part interior de negre. He foradat 6 forats de 4 mm segons la distància del forat al tauler d’instruments de tall personalitzat i hi he instal·lat els suports. Després vaig enganxar femelles M4 a cada mènsula per poder cargolar els cargols des de l'exterior sense subjectar les femelles.

Pas 5: el paquet 1 de la bateria (provar cèl·lules i crear grups)

Per al paquet de bateries, he utilitzat cel·les de liti prismàtiques LG rebutjades que obtinc per menys d’1 dòlar cadascuna. La raó per la qual són tan barats és perquè han bufat el fusible i l’han etiquetat com a defectuosa. He tret els fusibles i són bons com a nous. Pot ser que sigui una mica insegur, però per menys d’un dòlar cadascun no em puc queixar realment. Al cap i a la fi, utilitzaré un sistema de gestió de bateries per a les proteccions. Si utilitzeu cèl·lules usades o desconegudes, tinc una bona instrucció sobre com provar i ordenar les cèl·lules de liti usades aquí: (AVIAT).

He vist molta gent que utilitza bateria de plom-àcid per a aquest tipus de dispositius. Segur que són fàcils de treballar i són econòmics, però l’ús de bateries de plom-àcid per a aplicacions portàtils és un gran no per a mi. Un equivalent de plom-àcid pesa uns 15 quilograms. És un 500% més pesat que la bateria que vaig fabricar (3 quilograms). Us recordo que també serà més gran en volum?

En vaig comprar 100 i les vaig provar una per una. Tinc el full de càlcul del resultat de la prova. El vaig filtrar, vaig ordenar i vaig acabar amb les millors 60 cel·les. Els divideixo igualment per la capacitat perquè cada grup tingui una capacitat similar. D’aquesta manera, la bateria estarà equilibrada.

He vist que molta gent construïa el seu paquet de bateries sense fer més proves a cada cel·la, cosa que crec que és obligatori si feu una bateria a partir de cel·les desconegudes.

La prova va demostrar que la capacitat de descàrrega mitjana de cada cel·la és de 2636 mAh a 1,5 A de corrent de descàrrega. En cas de corrent inferior, la capacitat serà més gran a causa de la pèrdua de potència. Vaig aconseguir obtenir 2700mAh + a 0,8A de corrent de descàrrega. Obtindré un 20% més de capacitat si carregueu la cel·la a 4,35 V / cèl·lula (la cèl·lula permet un voltatge de càrrega de 4,35 V), però el BMS no ho permet. A més, carregar la cèl·lula a 4,2 V allargarà la seva vida útil.

Tornar a la instrucció. En primer lloc, he unit 10 cel·les amb cinta fina de doble cara. Després, el vaig reforçar amb cinta kapton. Recordeu que cal tenir molta cura quan es tracta de bateries de liti. Aquestes cèl·lules prismàtiques de liti tenen una part positiva i negativa extremadament propera, de manera que és fàcil fer-ne una curta.

Pas 6: el paquet 2 de la bateria (unir-se als grups)

Després d’acabar de fer els grups, el següent pas és unir-los. Per unir-los, vaig utilitzar cinta fina de doble cara i la vaig tornar a reforçar amb cinta kapton. Molt important, assegureu-vos que els grups estiguin aïllats els uns dels altres. En cas contrari, obtindreu un curtcircuit molt desagradable quan els soldeu junts en sèrie. El cos de la cèl·lula prismàtica es fa referència al càtode de la bateria i viceversa per a 18650 cèl·lules. Tingueu-ho present.

Pas 7: el paquet 3 de la bateria (soldadura i acabat)

Aquesta és la part més dura i perillosa, soldant les cèl·lules juntes. Necessitareu un soldador de 100W com a mínim per facilitar la soldadura. La meva tenia 60 W i era un PITA total a soldar. No us oblideu del flux, una infinitat de flux. Realment ajuda.

** Tingueu molta cura en aquest pas. La bateria de liti d’alta capacitat no és quelcom que vulgueu ser maldestre. **

En primer lloc, vaig tallar el meu fil de coure sòlid de 2,5 mm a la longitud desitjada i després vaig desprendre l’aïllament. Després, vaig soldar el fil de coure a la pestanya de la cel·la. Feu-ho prou lent per deixar fluir la soldadura, però prou ràpid per evitar l’acumulació de calor. Realment requereix habilitat. Recomanaria practicar alguna cosa més abans de provar-ho amb la realitat. Doneu pausa a la bateria després de diversos minuts de soldadura perquè es refredi perquè la calor no és bona per a cap mena de bateria, especialment per a la de liti.

Per acabar, vaig enganxar el BMS amb 3 capes de cintes d'escuma de doble cara i ho vaig connectar tot segons l'esquema. Vaig soldar pics de cables a la sortida de la bateria i vaig instal·lar-los immediatament al terminal principal per evitar que es poguessin tocar i provocar un curtcircuit.

Recordeu soldar un cable del costat negatiu del connector de balança i un cable del costat negatiu del BMS. Hem de trencar aquest circuit per desactivar el Cellmeter 8 (indicador de bateria) perquè no s’encengui per sempre. L'altre extrem va cap a un pol d'un interruptor més tard.

Pas 8: la bateria part 4 (instal·lació)

Per a la instal·lació, he utilitzat cinta de doble cara. Recomano utilitzar cinta de doble cara resistent i d'alta qualitat per a aquest cas, ja que la bateria és bastant pesada. He utilitzat cinta de doble cara VHB 3M. Fins ara, la cinta té molt bona la bateria. Cap problema.

El paquet de bateries s’hi adapta molt bé, un dels motius pels quals he escollit aquesta cèl·lula prismàtica de liti sobre una de cilíndrica. El buit d’aire al voltant de la bateria és molt important per dissipar la calor.

No em preocupa massa la dissipació de calor. Per carregar, utilitzaré el meu IMAX B6 Mini, que només pot lliurar 60W. Això no és res en comparació amb la bateria de 585Wh. La càrrega va trigar més de 10 hores, tan lenta que no es genera calor. La càrrega lenta també és bona per a qualsevol tipus de bateria. Per a la descàrrega, la intensitat màxima que puc treure del paquet de bateries és molt inferior a la taxa de descàrrega d’1C (26A) a només 15A continu, 25A instantani. La meva bateria té una resistència interna d’uns 33 mOhm. L'equació de potència dissipada és I ^ 2 * R. 15 * 15 * 0,033 = 7,4W de potència perduda com a calor a un corrent de descàrrega de 15A. Per a una cosa tan gran, això no és una gran cosa. Les proves del món real mostren que a una càrrega elevada, la temperatura del paquet de bateries augmenta al voltant dels 45-48 graus centígrads. No és realment una temperatura còmoda per a la bateria de liti, però encara dins del rang de temperatura de treball (60º màxim)

Pas 9: part del convertidor 1 (instal·lació del desmuntatge i del dissipador de calor)

Per a l’inversor, l’he tret de la caixa perquè s’adapti dins del maletí d’alumini i he instal·lat un parell de dissipadors de calor que he obtingut d’una font d’alimentació de l’ordinador trencada. També vaig agafar el ventilador de refrigeració, la presa de corrent altern i l’interruptor per a un ús posterior.

L'inversor funciona fins a 19 V abans que s'iniciï la protecció de baixa tensió. És suficient.

Una cosa inusual és que l’etiquetatge diu clarament 500W mentre que la serigrafia del PCB diu que és de 300W. A més, aquest inversor té una protecció contra la polaritat inversa real, a diferència de la majoria dels inversors que utilitzen un díode mut + fusible per a protecció contra la polaritat inversa. Bonic, però poc útil en aquest cas.

Pas 10: l'inversor (instal·lació i muntatge)

En primer lloc, he ampliat la potència d’entrada, els indicadors LED, l’interruptor i el cable de la presa de CA perquè siguin prou llargs. Després, vaig instal·lar l’inversor a la caixa amb cinta de doble cara. He soldat pics de cables a l’altre extrem dels cables d’entrada d’energia i els he connectat al terminal principal. Vaig muntar els indicadors LED, el ventilador i la sortida de corrent altern al tauler d’instruments.

Vaig comprovar que l’inversor té un corrent de repòs zero (<1 mA) quan està connectat a la font d’energia, però està desactivat, de manera que vaig decidir connectar el cable d’alimentació de l’inversor directament sense cap interruptor. D’aquesta manera, no necessito un interruptor voluminós d’alta intensitat i menys energia malgastada al cable i al commutador.

Pas 11: el mòdul USB (instal·lació i cablejat)

En primer lloc, vaig ampliar els indicadors LED dels dos mòduls. Després, vaig apilar els mòduls amb els separadors de llautó M3 de 20 mm. Vaig soldar els cables d’alimentació segons l’esquema i vaig posar tot el conjunt al tauler d’instruments i el vaig lligar amb tirants amb cremallera. He soldat els 2 cables de la bateria que he esmentat anteriorment a l’altre pol de l’interruptor.

Pas 12: el mòdul DPH3205 part 1 (instal·lació i cablejat d'entrada)

He perforat 2 forats de 3 mm per la placa inferior en diagonal i després he instal·lat el mòdul DPH3205 amb cargols M3 de 8 mm que passen per aquests forats. He connectat l’entrada amb 16 cables AWG gruixuts. El negatiu va directament al mòdul. El positiu passa a un commutador primer i després al mòdul. He soldat pics de cables a l’altre extrem que es connectaran al terminal principal.

Pas 13: el mòdul DPH3205, part 2 (muntatge de la pantalla i cablejat de sortida)

Vaig muntar la pantalla al tauler frontal i vaig connectar els cables. Després, vaig muntar els connectors XT60 al tauler d’instruments mitjançant epoxi de dues parts i vaig connectar aquests connectors en paral·lel. A continuació, el cable passa a la sortida del mòdul.

Pas 14: la E / S auxiliar (muntatge i cablejat)

Vaig muntar 2 connectors XT60 amb epoxi de 2 parts i vaig soldar els connectors en paral·lel amb cables espessos de 16 AWG. Vaig soldar pics de cables a l’altre extrem que van al terminal principal. El cable del mòdul USB també va aquí.

Pas 15: control de qualitat (inspecció ràpida)

Assegureu-vos que no hi hagi res que sacsegi a dins. Els elements conductors no desitjats poden induir curtcircuits.

Pas 16: acabat i proves

Vaig tancar la tapa, vaig cargolar els parabolts i llest! He provat totes les funcions i tot funciona com esperava. Sens dubte, és molt útil per a mi. Em va costar una mica més de 150 dòlars (només material, sense incloure fallades), que és molt barat per a una cosa així. El procés de muntatge va trigar unes 10 hores, però la planificació i la investigació van trigar uns 3 mesos.

Tot i que he investigat força abans de construir la meva font d'alimentació, la meva font d'alimentació encara té molts defectes. No estic molt satisfet amb el resultat. En el futur, construiré el Listrik V2.0 amb moltes millores. No vull espatllar tot el pla, però aquí en teniu alguns:

1. Canvieu a 18650 cel·les d'alta capacitat
2. Capacitat una mica superior
3. Potència de sortida molt més gran
4. Funcions de seguretat molt millors
5. Carregador MPPT intern
6. Millor selecció de material
7. Automatització Arduino
8. Indicador de paràmetres dedicat (capacitat de la bateria, energia consumida, temperatura, etc.)
9. Aplicació controlada de sortida de CC i moltes altres que ara no us diré;-)

Pas 17: actualitzacions

Actualització núm. 1: he afegit un interruptor de substitució manual per al ventilador de refrigeració perquè pugui engegar-lo manualment si vull utilitzar la font d'alimentació a plena càrrega perquè les parts de l'interior es mantinguin fresques.

Actualització núm. 2: el BMS es va incendiar, de manera que vaig refer tot el sistema de bateries amb un de millor. El nou compta amb una configuració de 7S8P en lloc de 6S10P. Una mica menys de capacitat però millor dissipació de calor. Ara cada grup està espaiat per a una millor seguretat i refrigeració. Tensió de càrrega de 4,1 V / cèl·lula en lloc de 4,2 V / cèl·lula per a una millor longevitat.