Listrik L585 585Wh AC DC Taşınabilir Güç Kaynağı: 17 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

İlk Eğitilebilir Kitabım için size bu taşınabilir güç kaynağını nasıl yaptığımı göstereceğim. Bu tür cihazlar için güç bankası, elektrik santrali, güneş jeneratörü ve daha pek çok terim var ama ben "Listrik L585 Taşınabilir Güç Kaynağı" adını tercih ediyorum.

Listrik L585, gerçekten dayanabilen yerleşik 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, test edilmiş) lityum pile sahiptir. Ayrıca verilen kapasite için oldukça hafiftir. Tipik bir müşteri güç bankası ile karşılaştırmak istiyorsanız, mAh değerini 1.000'e bölerek ve ardından 3,7 ile çarparak kolayca yapabilirsiniz. Örneğin, PowerHouse (en büyük tanınmış tüketici güç bankalarından biri) 120.000 mAh kapasiteye sahiptir. Şimdi, matematik yapalım. 120, 000 / 1.000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh VS 585Wh. Kolay değil mi?

Her şey bu güzel alüminyum evrak çantasının içinde paketlenmiştir. Bu sayede Listrik L585 kolayca taşınabilir ve üst kapağı kullanılmadığında içindeki hassas aletleri koruyacaktır. Bu fikre, birinin alet kutusu kullanarak bir güneş jeneratörü yaptığını gördükten sonra ulaştım ama alet kutusu o kadar da harika görünmüyor, değil mi? Bu yüzden alüminyum evrak çantasıyla bir adım öne geçtim ve çok daha iyi görünüyor.

Listrik L585, neredeyse tüm tüketici elektroniği cihazlarını kapsayabilen birden fazla çıkışa sahiptir.

Birincisi, 300W altındaki şebeke cihazlarının neredeyse %90'ına uyumlu AC çıkıştır, hepsi sinüzoidal olmayan çıkış nedeniyle değil, ancak bunu standart modifiyeden çok daha pahalı olan saf sinüs dalgalı invertör kullanarak düzeltebilirsiniz. Burada kullandığım sinüs dalgalı invertör. Onlar da genellikle daha büyüktür.

İkinci çıkış USB çıkışıdır. Aşırıya kaçan 8 USB bağlantı noktası var. Bir çift maksimum 3A sürekli akım sağlayabilir. Senkron düzeltme onu çok verimli hale getirir.

Üçüncüsü, yardımcı I/O'dur. Dahili pili maksimum 15A (300W+) sürekli ve 25A (500W+) anlık şarj veya deşarj etmek için kullanılabilir. Herhangi bir düzenlemesi yoktur, temel olarak sadece pil voltajıdır, ancak kısa devre, aşırı akım, aşırı şarj ve aşırı deşarj dahil olmak üzere birden fazla korumaya sahiptir.

Sonuncusu ve en sevdiğim, tüm voltaj aralığında 0-32V, 0-5A çıkış yapabilen ayarlanabilir DC çıkışı. 19V çıkışlı tipik dizüstü bilgisayar, 12V'de internet yönlendirici ve çok daha fazlası gibi çok çeşitli DC cihazlarına güç sağlayabilir. Bu ayarlanabilir DC çıkışı, AC'den DC'ye güç kaynağı kullanma ihtiyacını ortadan kaldırır; bu arada, tüm sistem DC'yi AC'ye ve ardından tekrar DC'ye dönüştürdüğü için verimliliği daha da kötüleştirecektir. Aynı zamanda sabit voltaj ve sabit akım fonksiyonu ile tezgah güç kaynağı olarak da kullanılabilir, bu da benim gibi sıklıkla elektronikle çalışan insanlar için çok faydalıdır.

Adım 1: Malzemeler ve Araçlar

Ana malzemeler:

* 1X DJI Spark alüminyum evrak çantası

* 60X 80*57*4.7mm prizmatik lityum hücreler (daha yaygın olan 18650 ile değiştirebilirsiniz, ancak bu hücrenin sadece mükemmel form faktörüne ve boyuta sahip olduğunu buldum)

* 1X 300W 24V DC - AC invertör

* 1X DPH3205 programlanabilir güç kaynağı

* 2X 4 bağlantı noktalı USB dönüştürücüler

* 1X Cellmeter 8 pil denetleyicisi

* 1X 6S 15A BMS

* 1X 6S denge konektörü

* 12X M4 10mm cıvata

* 12X M4 fındık

* 6X paslanmaz çelik braketler

* 1X6A tek kutuplu geçiş anahtarı

* 1X6A çift kutuplu geçiş anahtarı

* 1X 15A tek kutuplu geçiş anahtarı

* 4X 3mm paslanmaz çelik LED tutucu

* 4X dişi XT60 konektörler

* 4X M3 20mm pirinç ara parçalar

* 4X M3 30mm makine vidaları

* 2X M3 8mm makine vidaları

* 6X M3 fındık

* 1X 25A 3 pinli terminal

* 4X 4.5mm kablo maçaları

* Özel kesim 3mm gösterge paneli

-

Sarf malzemeleri:

* Isı büzüşmeleri

* Lehim

* Akı

* 2.5mm katı bakır tel

* Ağır hizmet tipi çift taraflı bant (en kaliteli olanı alın)

* İnce çift taraflı bant

* Kapton bandı

* Epoksi

* Siyah boya

* LED göstergeler için 26 AWG tel

* Düşük akım kablolaması için 20 AWG gümüş telli tel

* Yüksek akım kablolaması için 16 AWG gümüş telli kablo (daha düşük AWG tercih edilir. Benimki 17A sürekli şasi kablolaması olarak derecelendirilmiştir, ancak yeterli)

-

Aletler:

* Havya

* Pense

* Tornavida

* Makas

* Hobi bıçağı

* cımbız

* Delmek

Adım 2: Şematik

Şematik açıklayıcı olmalıdır. Zavallı çizim için üzgünüm, ama fazlasıyla yeterli olmalı.

Adım 3: Gösterge Paneli

Önce gösterge panelini tasarladım. PDF dosyasını ücretsiz olarak indirebilirsiniz. Malzeme ahşap, alüminyum levha, akrilik veya benzeri özelliklere sahip herhangi bir şey olabilir. Bu "durumda" akrilik kullandım. Kalınlık 3 mm olmalıdır. CNC ile kesebilir veya 1:1 ölçeğinde kağıda yazdırabilir ve manuel olarak kesebilirsiniz.

Adım 4: Kasa (Boyama ve Montaj Braketleri)

Durum için, DJI Spark için alüminyum bir evrak çantası kullandım, sadece doğru boyuta sahip. Uçağı tutmak için köpüklü geldi, ben de çıkardım ve iç kısmını siyaha boyadım. Özel kesim gösterge panelime delik mesafesine göre 6 adet 4mm delik açtım ve braketleri oraya yerleştirdim. Daha sonra cıvataları somunları tutmadan dışarıdan vidalayabilmek için her bir brakete M4 somun yapıştırdım.

Adım 5: Pil Takımı Bölüm 1 (Hücrelerin Test Edilmesi ve Grupların Oluşturulması)

Pil takımı için, her biri 1 dolardan daha azına aldığım reddedilmiş LG prizmatik lityum hücreleri kullandım. Bu kadar ucuz olmalarının nedeni, sigorta atmış ve arızalı olarak etiketlenmiş olmalarıdır. Sigortaları çıkardım ve yeni gibiler. Biraz güvensiz olabilir ama her biri bir dolardan daha azına gerçekten şikayet edemem. Sonuçta, koruma için bir pil yönetim sistemi kullanacağım. Kullanılmış veya bilinmeyen hücreleri kullanacaksanız, burada kullanılmış lityum hücrelerin nasıl test edileceği ve sıralanacağı konusunda iyi bir Talimatım var: (YAKINDA).

Bu tür bir cihaz için kurşun asitli pil kullanan birçok insan gördüm. Çalışmaları kolay ve ucuz olduklarından emin olun, ancak taşınabilir uygulama için kurşun asitli pil kullanmak benim için büyük bir hayır-hayır. Bir kurşun asit eşdeğeri yaklaşık 15 kilogramdır! Bu, yaptığım pil takımından (3 kilogram) %500 daha ağır. Hacim olarak da daha büyük olacağını hatırlatmalı mıyım?

100 tane aldım ve tek tek test ettim. Test sonucunun elektronik tablosuna sahibim. Filtreledim, sıraladım ve en iyi 60 hücreyle bitirdim. Her grubun benzer kapasiteye sahip olması için bunları kapasiteye eşit olarak bölerim. Bu şekilde pil takımı dengeli olacaktır.

Her hücre üzerinde daha fazla test yapmadan pil takımlarını oluşturan birçok insan gördüm, bu, bilinmeyen hücrelerden bir pil takımı yapacaksanız zorunlu olduğunu düşünüyorum.

Test, her hücrenin ortalama deşarj kapasitesinin, 1.5A deşarj akımında 2636mAh olduğunu gösterdi. Daha düşük akımda, daha az güç kaybı nedeniyle kapasite daha yüksek olacaktır. 0.8A deşarj akımında 2700mAh+ almayı başardım. Hücreyi 4.35V/hücreye şarj edersem ekstra %20 daha fazla kapasite elde edeceğim (hücre 4.35V şarj voltajına izin veriyor), ancak BMS buna izin vermiyor. Ayrıca hücreyi 4.2V ile şarj etmek de ömrünü uzatacaktır.

Talimata geri dön. Önce ince çift taraflı bant kullanarak 10 hücreyi birleştirdim. Daha sonra kapton bant kullanarak güçlendirdim. Lityum pil ile uğraşırken ekstra dikkatli olmayı unutmayın. Bu prizmatik lityum hücreler son derece yakın pozitif ve negatif kısımlara sahiptir, bu nedenle bir tanesini kısaltmak kolaydır.

Adım 6: Pil Takımı 2. Kısım (Gruplara Katılma)

Grupları oluşturmayı bitirdikten sonraki adım, onları bir araya getirmektir. Bunları birleştirmek için ince çift taraflı bant kullandım ve tekrar kapton bantla güçlendirdim. Çok önemli, grupların birbirinden izole olduğundan emin olun! Aksi takdirde, onları seri olarak lehimlediğinizde çok kötü bir kısa devre elde edersiniz. Prizmatik hücrenin gövdesi, pilin katotuna atıfta bulunur ve 18650 hücreler için bunun tersi de geçerlidir. Lütfen bunu aklınızda bulundurun.

Adım 7: Pil Takımı Bölüm 3 (Lehimleme ve Son İşlem)

Hücreleri birbirine lehimlemek en zor ve en tehlikeli kısımdır. Kolay lehimleme için en az 100W gücünde bir havyaya ihtiyacınız olacak. Benimki 60W idi ve lehimlemek için toplam PITA idi. Akıyı unutma, cehennem tonlarca akı. Gerçekten yardımcı oluyor.

** Bu adımda son derece dikkatli olun! Yüksek kapasiteli lityum pil, beceriksiz olmak isteyeceğiniz bir şey değildir. **

Önce 2,5 mm masif bakır telimi istenilen uzunlukta kestim, ardından yalıtımı soydum. Sonra bakır teli hücrenin tırnağına lehimledim. Bunu lehimin akmasına izin verecek kadar yavaş, ancak ısı birikmesini önleyecek kadar hızlı yapın. Gerçekten beceri gerektiriyor. Gerçek şeyle denemeden önce başka bir şey üzerinde pratik yapmanı tavsiye ederim. Birkaç dakika lehimlemeden sonra soğumaya bırakın, çünkü ısı herhangi bir pil türü için, özellikle de lityum pil için iyi değildir.

Bitirmek için BMS'yi 3 kat çift taraflı köpük bantla yapıştırdım ve şemaya göre her şeyi bağladım. Pilin çıkışına kablo pabuçları lehimledim ve bu kürekleri hemen ana güç terminaline taktım, küreklerin birbirine değip kısa devre yapmasına engel oldum.

Balans konnektörünün negatif tarafından bir kabloyu ve BMS'nin negatif tarafından bir kabloyu lehimlemeyi unutmayın. Cellmeter 8'i (pil göstergesi) devre dışı bırakmak için bu devreyi açmamız gerekiyor, böylece sonsuza kadar açılmayacak. Diğer uç daha sonra bir anahtarın bir kutbuna gider.

Adım 8: Pil Takımı Bölüm 4 (Kurulum)

Kurulum için çift taraflı bant kullandım. Pil oldukça ağır olduğu için bu durumda yüksek kaliteli, ağır hizmet tipi çift taraflı bant kullanmanızı tavsiye ederim. 3M VHB çift taraflı bant kullandım. Şimdiye kadar, bant pil takımını çok iyi tutuyor. Herhangi bir sorun yok.

Pil takımı oraya gerçekten çok iyi uyuyor, silindirik lityum hücre yerine bu prizmatik lityum hücreyi seçmemin bir nedeni. Pil takımının etrafındaki hava boşluğu, ısı dağılımı için çok önemlidir.

Isı dağılımı hakkında, bu konuda çok fazla endişe duymuyorum. Şarj için sadece 60W verebilen IMAX B6 Mini'mi kullanacağım. 585Wh pil takımıyla karşılaştırıldığında bu hiçbir şey. Şarj işlemi 10 saatten fazla sürdü, o kadar yavaş ki ısı oluşmuyor. Yavaş şarj, her tür pil için de iyidir. Boşaltma için, pil takımından çekebileceğim maksimum akım, yalnızca 15A sürekli, 25A anlık olarak 1C deşarj hızının (26A) oldukça altındadır. Pil takımım yaklaşık 33mOhm iç dirence sahip. Dağıtılan güç denklemi I^2*R'dir. 15*15*0.033 = 15A deşarj akımında ısı olarak kaybedilen 7,4W güç. Bu kadar büyük bir şey için, bu çok da önemli değil. Gerçek dünya testi, yüksek yükte pil takımının sıcaklığının yaklaşık 45-48 santigrat dereceye çıktığını gösteriyor. Lityum pil için gerçekten rahat bir sıcaklık değil, ancak yine de çalışma sıcaklığı aralığında (maksimum 60º)

Adım 9: İnverter Bölüm 1 (Demontaj ve Soğutucu Kurulumu)

İnverter için, alüminyum evrak çantasına sığması için kasadan çıkardım ve bozuk bir bilgisayar güç kaynağından aldığım bir çift soğutucu taktım. Ayrıca soğutma fanını, AC prizini ve daha sonra kullanmak üzere anahtarı da aldım.

İnverter, düşük voltaj koruması devreye girmeden önce 19V'a kadar çalışır. Bu yeterince iyi.

Alışılmadık bir şey, PCB üzerindeki serigrafi 300W olduğunu söylerken, etiketlemede açıkça 500W yazıyor. Ayrıca, bu invertör, ters polarite koruması için aptal diyot + sigorta mekanizması kullanan çoğu invertörün aksine gerçek ters polarite korumasına sahiptir. Güzel, ama bu durumda pek kullanışlı değil.

Adım 10: İnverter (Kurulum ve Montaj)

İlk olarak, giriş gücünü, LED göstergelerini, anahtarı ve AC çıkışının kablosunu yeterince uzun olacak şekilde uzattım. Daha sonra invertörü çift taraflı bant kullanarak kasaya kurdum. Güç giriş kablolarının diğer ucuna kablo küreklerini lehimledim ve bunları ana terminale bağladım. Gösterge paneline LED göstergeleri, fanı ve AC çıkışını monte ettim.

Güç kaynağına bağlandığında ancak devre dışı bırakıldığında inverterin sıfır hareketsiz akımına (<1mA) sahip olduğunu buldum, bu nedenle inverterin güç kablosunu herhangi bir anahtar olmadan doğrudan bağlamaya karar verdim. Bu şekilde, hantal bir yüksek akım anahtarına ve kablo ve anahtarda daha az boşa harcanan güce ihtiyacım yok.

Adım 11: USB Modülü (Kurulum ve Kablolama)

İlk olarak, her iki modüldeki LED göstergelerini genişlettim. Ardından modülleri M3 20mm pirinç ara parçalarla üst üste yerleştirdim. Güç kablolarını şemaya göre lehimledim ve tüm tertibatı gösterge paneline yerleştirdim ve fermuarlarla bağladım. Daha önce bahsettiğim pilden gelen 2 kabloyu anahtarın diğer kutbuna lehimledim.

Adım 12: DPH3205 Modülü Bölüm 1 (Kurulum ve Giriş Kablolaması)

Alt plakaya çapraz olarak 2 adet 3mm delik açtım ve ardından bu deliklerden geçen 8mm M3 vidalarla DPH3205 modülünü kurdum. Girişi kalın 16 AWG kablolarla bağladım. Negatif doğrudan modüle gider. Pozitif, önce bir anahtara, sonra modüle gider. Diğer ucunda ana terminale bağlanacak kablo pabuçlarını lehimledim.

Adım 13: DPH3205 Modülü Bölüm 2 (Ekran Montajı ve Çıkış Kablolaması)

Ekranı ön panele monte ettim ve kabloları bağladım. Ardından, XT60 konektörlerini iki parçalı epoksi kullanarak gösterge paneline monte ettim ve bu konektörleri paralel olarak bağladım. Ardından tel modülün çıkışına gider.

Adım 14: Yardımcı G/Ç (Montaj ve Kablolama)

2 parça epoksi ile 2 XT60 konektörü monte ettim ve konektörleri kalın 16 AWG kablolarla paralel lehimledim. Diğer ucunda ana terminale giden kablo pabuçlarını lehimledim. USB modülünden gelen tel de buraya gider.

Adım 15: KK (Hızlı Denetim)

İçeride tıkırdayan bir şey olmadığından emin olun. İstenmeyen iletken maddeler kısa devreye neden olabilir.

Adım 16: Bitirme ve Test Etme

Kapağı kapattım, cıvataları vidaladım ve bitti! Her işlevi test ettim ve her şey umduğum gibi çalışıyor. Kesinlikle benim için çok faydalı. Bana 150 dolardan biraz fazlaya mal oldu (yalnızca malzeme, arızalar hariç), ki bu böyle bir şey için çok ucuz. Montaj süreci yaklaşık 10 saat sürdü, ancak planlama ve araştırma yaklaşık 3 ay sürdü.

Güç kaynağımı oluşturmadan önce oldukça fazla araştırma yapmış olmama rağmen, güç kaynağımda hala birçok kusur var. Sonuçtan gerçekten memnun değilim. Gelecekte, Listrik V2.0'ı birçok iyileştirme ile oluşturacağım. Bütün planı bozmak istemiyorum ama işte bir kısmı:

1. Yüksek kapasiteli 18650 hücrelere geçiş
2. Biraz daha yüksek kapasite
3. Çok daha yüksek çıkış gücü
4. Çok daha iyi güvenlik özellikleri
5. Dahili MPPT şarj cihazı
6. Daha iyi malzeme seçimi
7. Arduino otomasyonu
8. Özel parametre göstergesi (pil kapasitesi, çekilen güç, sıcaklık vb.)
9. Uygulama kontrollü DC çıkışı ve şimdilik size anlatmayacağım daha pek çok şey;-)

Adım 17: Güncellemeler

Güncelleme 1: Soğutma fanı için bir manuel geçersiz kılma anahtarı ekledim, böylece güç kaynağını tam yükte kullanmak istersem, içerideki parçaların serin kalması için manuel olarak açabilirim.

Güncelleme #2: BMS alev aldı, bu yüzden tüm pil sistemini daha iyi bir sistemle yeniden yaptım. Yenisi, 6S10P yerine 7S8P yapılandırmasına sahiptir. Biraz daha az kapasite ama daha iyi ısı dağılımı. Her grup şimdi daha iyi güvenlik ve soğutma için aralıklıdır. Daha uzun ömür için 4.2V/hücre yerine 4.1V/hücre şarj voltajı.