Listrik L585 585Wh AC DC bærbar strømforsyning: 17 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

For min første Instructable, skal jeg vise deg hvordan jeg lagde denne bærbare strømforsyningen. Det er mange begreper for denne typen enheter som strømbank, kraftstasjon, solgenerator og mange andre, men jeg foretrekker navnet "Listrik L585 Portable Power Supply".

Listrik L585 har innebygd 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, testet) litiumbatteri som virkelig kan vare. Det er også ganske lett for den gitte kapasiteten. Hvis du vil sammenligne det med en vanlig kundestyrke, kan du enkelt gjøre det ved å dele mAh -karakteren med 1 000 og deretter multiplisere den med 3,7. For eksempel har PowerHouse (en av de største velkjente forbrukerkraftbankene) en kapasitet på 120 000 mAh. La oss gjøre regnestykket. 120, 000 /1, 000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh VS 585Wh. Lett er det ikke?

Alt er pakket inne i denne fine aluminiumsmappen. På denne måten kan Listrik L585 bæres enkelt, og toppdekselet beskytter de følsomme instrumentene inni mens de ikke er i bruk. Jeg fikk denne ideen etter at jeg så noen bygge en solcellegenerator ved hjelp av verktøykasse, men verktøykassen ser ikke så bra ut, ikke sant? Så jeg sparket den opp et hakk med aluminiumsmappe, og den ser mye bedre ut.

Listrik L585 har flere utganger som kan dekke nesten alle forbrukerelektroniske enheter.

Den første er AC-utgang som er kompatibel med nesten 90% av strømnettene under 300W, ikke alle på grunn av ikke-sinusformet utgang, men du kan fikse dette ved å bruke ren sinusbølgeomformer, som er mye dyrere enn standardmodifisert sinus inverter jeg brukte her. De er generelt også større.

Den andre utgangen er USB -utgang. Det er 8 USB -porter, som ganske overkill. Et par av dem kan levere maksimal strøm på 3A kontinuerlig. Synkron utbedring gjør det veldig effektivt.

Den tredje er tilleggs -I/O. Den kan brukes til å lade eller lade ut det interne batteriet med en maksimal hastighet på 15A (300W+) kontinuerlig og 25A (500W+) øyeblikkelig. Den har ingen regulering, i utgangspunktet bare vanlig batterispenning, men den har flere beskyttelser, inkludert kortslutning, overstrøm, overlading og overdiskladning.

Den siste og min favoritt er justerbar DC-utgang, som kan levere 0-32V, 0-5A på alle spenningsområder. Den kan drive et stort utvalg av DC -apparater som en typisk bærbar datamaskin med 19V -utgang, Internett -ruter på 12V og mye mer. Denne justerbare DC -utgangen eliminerer behovet for å bruke AC til DC strømforsyning, noe som forresten vil forverre effektiviteten fordi hele systemet konverterer DC til AC og deretter til DC igjen. Den kan også brukes som benkstrømforsyning med konstant spenning og konstant strømfunksjon, noe som er veldig nyttig for folk som meg som ofte jobber med elektronikk.

Trinn 1: Materialer og verktøy

Hovedmaterialer:

* 1X DJI Spark -koffert i aluminium

*60X 80*57*4,7 mm prismatiske litiumceller (du kan erstatte med mer vanlige 18650, men jeg fant at denne cellen hadde den perfekte formfaktoren og dimensjonen)

* 1X 300W 24V DC til AC inverter

* 1X DPH3205 programmerbar strømforsyning

* 2X 4 port USB -omformere

* 1X Cellmeter 8 batteri sjekker

* 1X 6S 15A BMS

* 1X 6S balansekontakt

* 12X M4 10 mm bolter

* 12X M4 nøtter

* 6X beslag i rustfritt stål

* 1X 6A enpolig vippebryter

* 1X 6A dobbeltpolet bryter

* 1X 15A enkeltpolet bryter

* 4X 3 mm LED -holder i rustfritt stål

* 4X kvinnelige XT60 -kontakter

* 4X M3 20 mm avstandsstykker i messing

* 4X M3 30 mm maskinskruer

* 2X M3 8 mm maskinskruer

* 6X M3 nøtter

* 1X 25A 3 -pinners terminal

* 4X 4,5 mm kabelspar

* Skreddersydd 3 mm instrumentpanel

-

Forbruksvarer:

* Varmekrefter

* Lodding

* Flux

* 2,5 mm solid kobbertråd

* Kraftig dobbeltsidig tape (få en av høyeste kvalitet)

* Tynn dobbeltsidig tape

* Kapton tape

* Epoxy

* Svart maling

* 26 AWG -ledning for LED -indikatorer

* 20 AWG sølvstrenget ledning for lavstrømledninger

* 16 AWG sølvstrenget ledning for høystrømledninger (lavere AWG foretrekkes. Mine er vurdert til 17A kontinuerlig kabelføring i chassiset, bare knapt nok)

-

Verktøy:

* Loddejern

* Tang

* Skrutrekker

* Saks

* Hobbykniv

* Pincett

* Bore

Trinn 2: Den skjematiske

Skjematikken skal være selvforklarende. Beklager den dårlige tegningen, men det burde være mer enn nok.

Trinn 3: Instrumentpanelet

Jeg designet instrumentpanelet først. Du kan laste ned PDF -filen gratis. Materialet kan være tre, aluminiumsplate, akryl eller noe med lignende eiendom. Jeg brukte akryl i denne "saken". Tykkelsen skal være 3 mm. Du kan CNC kutte det, eller bare skrive det ut på papir med 1: 1 skala og kutte det manuelt.

Trinn 4: Etuiet (maler- og monteringsbraketter)

I saken brukte jeg en aluminiumsmappe til DJI Spark, Den har akkurat den rette dimensjonen. Det fulgte med skum for å holde flyet, så jeg tok det ut og malte den indre delen svart. Jeg boret 6 4 mm hull i henhold til hullavstanden på mitt tilpassede kutte instrumentpanel og installerte brakettene der. Deretter limte jeg M4 muttere på hver brakett slik at jeg kan skru boltene utenfra uten å holde i mutrene.

Trinn 5: Batteripakken del 1 (teste celler og lage grupper)

For batteripakken brukte jeg avviste LG prismatiske litiumceller jeg fikk for mindre enn $ 1 hver. Grunnen til at de er så billige, er bare fordi de har gått sikring og merket som feil. Jeg fjernet sikringene, og de er gode som nye. Det kan være litt utrygt, men for mindre enn en krone hver kan jeg egentlig ikke klage. Tross alt vil jeg bruke et batteristyringssystem for beskyttelse. Hvis du skal bruke brukte eller ukjente celler, har jeg en god instruks om hvordan du kan teste og sortere brukte litiumceller her: (KOMMER snart).

Jeg har sett mange mennesker som bruker blybatteri til denne typen enheter. Sikker på at de er enkle å jobbe med og billige, men å bruke blybatteri til bærbar applikasjon er et stort nei-nei for meg. En bly-syre-ekvivalent vil veie omtrent 15 kilo! Det er 500% tyngre enn batteripakken jeg lagde (3 kilo). Skal jeg minne deg på at det også blir større i volum?

Jeg kjøpte 100 av dem og testet dem en etter en. Jeg har regnearket over testresultatet. Jeg filtrerte det, sorterte det og ender opp med de beste 60 cellene. Jeg deler dem likt med kapasiteten, slik at hver gruppe vil ha lignende kapasitet. På denne måten blir batteripakken balansert.

Jeg har sett mange mennesker bygge batteripakken sin uten ytterligere testing på hver celle, som jeg tror er obligatorisk hvis du skal lage en batteripakke av ukjente celler.

Test viste at gjennomsnittlig utladningskapasitet for hver celle er 2636mAh ved 1,5A utladningsstrøm. På lavere strøm kommer kapasiteten til å bli høyere på grunn av mindre effekttap. Jeg klarte å få 2700mAh+ ved 0,8A utladningsstrøm. Jeg får 20% mer kapasitet hvis jeg lader cellen til 4,35V/celle (cellen tillater 4,35V ladespenning), men BMS tillater det ikke. Dessuten vil lading av cellen til 4,2V forlenge levetiden.

Tilbake til instruksjonen. Først slo jeg sammen 10 celler sammen med tynn dobbeltsidig tape. Deretter forsterket jeg det med kapton -tape. Husk å være ekstra forsiktig når du arbeider med litiumbatteri. Disse prismatiske litiumcellene har en ekstremt positiv og negativ del, så det er lett å korte en.

Trinn 6: Batteripakken del 2 (bli med i gruppene)

Etter at jeg var ferdig med å lage gruppene, er neste trinn å bli med dem sammen. For å koble dem sammen brukte jeg tynt dobbeltsidig tape og forsterket det med kaptonbånd igjen. Veldig viktig, sørg for at gruppene er isolert fra hverandre! Ellers får du en veldig ekkel kortslutning når du lodder dem sammen i serie. Kroppen til den prismatiske cellen refereres til katoden til batteriet og omvendt for 18650 celler. Husk dette.

Trinn 7: Batteripakken del 3 (lodding og etterbehandling)

Dette er den vanskeligste og farligste delen ved å lodde cellene sammen. Du trenger et loddejern på minst 100W for enkel lodding. Mitt var 60W og det var totalt PITA å lodde. Ikke glem fluksen, et helvete tonn av fluks. Det hjelper virkelig.

** Vær ekstremt forsiktig på dette trinnet! Litiumbatteri med høy kapasitet er ikke noe du vil være klønete med. **

Først kuttet jeg min 2,5 mm solide kobbertråd til ønsket lengde og deretter fjerner jeg isolasjonen. Deretter loddet jeg kobbertråden til cellens fane. Gjør dette sakte nok til å la loddetinn flyte, men raskt nok til å forhindre oppbygging av varme. Det krever virkelig dyktighet. Jeg vil anbefale å øve på noe annet før du prøver det med den virkelige tingen. Gi batteripakken en pause etter flere minutter med lodding for å kjøle seg ned fordi varme ikke er bra for noen form for batteri, spesielt for litiumbatteri.

For etterbehandling klistret jeg BMS med 3 lag med dobbeltsidige skumbånd og trådde alt i henhold til skjematisk. Jeg loddet kabelspader på batteriets utgang og installerte spadene umiddelbart på hovedstrømterminalen for å forhindre at spadene berørte hverandre og forårsaket kortslutning.

Husk å lodde en ledning fra den negative siden av balanskontakten og en ledning fra den negative siden av BMS. Vi må bryte opp denne kretsen for å deaktivere Cellmeter 8 (batteriindikator), slik at den ikke slås på for alltid. Den andre enden går til en pol på en bryter senere.

Trinn 8: Batteripakken del 4 (installasjon)

For installasjonen brukte jeg dobbeltsidig tape. Jeg anbefaler å bruke dobbeltsidig tape av høy kvalitet for denne saken fordi batteriet er ganske tungt. Jeg brukte 3M VHB dobbeltsidig tape. Så langt holder tapen batteripakken veldig bra. Ikke noe problem.

Batteripakken passer veldig fint der, en grunn til at jeg valgte denne prismatiske litiumcellen fremfor sylindrisk litiumcelle. Luftgapet rundt batteripakken er veldig viktig for varmespredning.

Om varmespredning, jeg er ikke så bekymret for det. For lading bruker jeg IMAX B6 Mini som bare kan levere 60W. Det er ingenting i forhold til batteripakken på 585 Wh. Ladingen tok mer enn 10 timer, så sakte at det ikke genereres varme. Langsom lading er også bra for alle typer batterier. For utladning er maksimal strøm jeg kan trekke fra batteripakken godt under 1C utladningshastighet (26A) ved bare 15A kontinuerlig, 25A øyeblikkelig. Batteripakken min har rundt 33mOhm intern motstand. Dissipert effektligning er I^2*R. 15*15*0,033 = 7,4W effekt tapt som varme ved 15A utladningsstrøm. For noe så stort er det ikke så farlig. Test fra den virkelige verden viser at ved høy belastning stiger temperaturen på batteripakken til rundt 45-48 grader Celsius. Egentlig ikke en behagelig temperatur for litiumbatteri, men fortsatt innenfor arbeidstemperaturområdet (maks 60º)

Trinn 9: Omformeren del 1 (demontering og kjøleribbeinstallasjon)

For omformeren fjernet jeg den fra esken, slik at den får plass i aluminiumsmappen og installerte et par kjøleribber jeg fikk fra en ødelagt datamaskinstrømforsyning. Jeg tok også kjøleviften, AC -kontakten og bryteren for senere bruk.

Omformeren fungerer ned til 19V før underspenningsbeskyttelsen sparker inn. Det er bra nok.

En uvanlig ting er at merkingen tydelig sier 500W mens silketrykket på kretskortet sier at det er 300W. Denne omformeren har også ekte omvendt polaritetsbeskyttelse i motsetning til de fleste omformere der ute som bruker stum diode + sikring for beskyttelse mot omvendt polaritet. Hyggelig, men ikke veldig nyttig i dette tilfellet.

Trinn 10: Omformeren (installasjon og montering)

Først utvidet jeg inngangseffekten, LED -indikatorer, bryteren og stikkontakten slik at de er lange nok. Deretter installerte jeg omformeren i saken ved hjelp av dobbeltsidig tape. Jeg loddet kabelspader i den andre enden av strøminngangskablene og koblet dem til hovedterminalen. Jeg monterte LED -indikatorene, viften og stikkontakten på instrumentpanelet.

Jeg fant ut at omformeren har null hvilestrøm (<1mA) når den er koblet til strømkilden, men deaktivert, så jeg bestemte meg for å koble vekselretterens strømledning direkte uten bryter. På denne måten trenger jeg ikke en stor strømstrømbryter og mindre bortkastet strøm på ledningen og bryteren.

Trinn 11: USB -modulen (installasjon og ledninger)

Først utvidet jeg LED -indikatorene på begge modulene. Deretter stablet jeg modulene med M3 20 mm messingavstandsstykker. Jeg loddet strømledningene i henhold til skjemaet og satte hele enheten til instrumentpanelet og bandt den med glidelåser. Jeg loddet de 2 ledningene fra batteriet jeg nevnte tidligere pakken til den andre polen på bryteren.

Trinn 12: DPH3205 -modulen Del 1 (installasjon og inngangskabler)

Jeg boret 2 3 mm hull gjennom bunnplaten diagonalt, og deretter installerte jeg DPH3205 -modulen med 8 mm M3 -skruer som går gjennom disse hullene. Jeg koblet inngangen med tykke 16 AWG -ledninger. Det negative går rett til modulen. Det positive går til en bryter først og deretter til modulen. Jeg loddet kabelspar i den andre enden som skal kobles til hovedterminalen.

Trinn 13: DPH3205 -modulen Del 2 (Skjermmontering og utgangskabler)

Jeg monterte skjermen på frontpanelet og koblet ledningene. Deretter monterte jeg XT60 -kontaktene på instrumentpanelet ved hjelp av todelt epoxy og koblet disse kontaktene parallelt. Deretter går ledningen til modulens utgang.

Trinn 14: Auxiliary I/O (montering og ledninger)

Jeg monterte 2 XT60 -kontakter med 2 -delt epoxy og loddet kontaktene parallelt med tykke 16 AWG -ledninger. Jeg loddet kabelspar i den andre enden som går til hovedterminalen. Ledningen fra USB -modulen går også til her.

Trinn 15: QC (Quick Inspection)

Pass på at det ikke er noe som skrangler inni. Uønskede ledende gjenstander kan forårsake kortslutning.

Trinn 16: Etterbehandling og testing

Jeg lukket dekselet, skrudde boltene og gjorde det! Jeg testet alle funksjoner og alt fungerer som jeg håpet. Definitivt veldig nyttig for meg. Det kostet meg litt over $ 150 (bare materiale, ikke inkludert feil), noe som er veldig billig for noe slikt. Monteringsprosessen tok rundt 10 timer, men planleggingen og forskningen tok rundt 3 måneder.

Selv om jeg har forsket ganske mye før jeg bygger strømforsyningen, har strømforsyningen min fortsatt mange feil. Jeg er egentlig ikke fornøyd med resultatet. I fremtiden vil jeg bygge Listrik V2.0 med mange forbedringer. Jeg vil ikke ødelegge hele planen, men her er noe av det:

1. Bytt til høy kapasitet 18650 celler
2. Litt høyere kapasitet
3. Mye høyere utgangseffekt
4. Mye bedre sikkerhetsfunksjoner
5. Intern MPPT lader
6. Bedre materialvalg
7. Arduino automatisering
8. Dedikert parameterindikator (batterikapasitet, strømuttak, temperatur og så videre)
9. Appstyrt DC-utgang og mange andre som jeg ikke vil fortelle deg for nå;-)

Trinn 17: Oppdateringer

Oppdatering nr. 1: Jeg la til en manuell overstyringsbryter for kjøleviften, slik at jeg kan slå den på manuelt hvis jeg vil bruke strømforsyningen ved full belastning, slik at delene inni vil forbli svale.

Oppdatering 2: BMS brant, så jeg gjør om hele batterisystemet med et bedre. Den nye har 7S8P -konfigurasjon i stedet for 6S10P. Litt mindre kapasitet, men bedre varmespredning. Hver gruppe er nå fordelt for bedre sikkerhet og kjøling. 4,1V/celle ladespenning i stedet for 4,2V/celle for bedre levetid.