Power Stacker: Hệ thống pin sạc USB có thể xếp chồng lên nhau: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Vui lòng nhấp vào bên dưới để truy cập trang dự án Hackaday của chúng tôi

hackaday.io/project/164829-power-stacker-s…

Power Stacker là một bộ pin lithium-ion di động, dạng mô-đun, có thể sạc lại USB. Xếp chồng chúng lại với nhau cho các dự án đói điện hoặc tách chúng ra cho các dự án nhỏ hơn với hệ thống mô-đun này. Các tệp Gerber, BOM và. STL có sẵn bên dưới.

Power Stacker làm được điều mà các loại pin sạc USB khác không làm được, đó là khả năng kết hợp với nhau để tăng dung lượng pin hoặc tách thành nhiều pin nhỏ cho các dự án nhỏ hơn. Theo đúng nghĩa đen, bạn có thể sử dụng cùng một loại pin Power Stacker trong nhiều năm trên nhiều ứng dụng!

Một tính năng độc đáo khác của Power Stacker là mỗi pin nhận được bộ điều khiển sạc riêng của nó, đảm bảo cân bằng tế bào thực sự và đảm bảo rằng mỗi pin được sạc đến đúng điện áp trong thời gian thực ngay cả khi đang sạc và / hoặc xả.

Sau khi khởi động một dự án Kickstarter thành công có tên là Solderdoodle Pro, tôi nhận ra rằng công nghệ pin tương tự được sử dụng để làm tan chảy vật hàn có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề cố gắng tìm đúng loại pin và phải liên tục mua pin mới cho mỗi dự án mới. Kết hợp với kiến thức của tôi về in 3D, tôi đã tạo một hộp đựng pin có thể được in, sửa đổi và chia sẻ!

Power stacker cũng tương thích với các bộ chuyển đổi DC-DC Nguồn Mở như Power Boost 1000 của Adafruit.

Ngăn xếp pin hoạt động như thế nào?

Điốt điện áp chuyển tiếp thấp / dòng điện cao trên bảng điều khiển sạc được lắp đặt trên đầu vào và đầu ra của mạch, giúp ngăn chặn đàm thoại chéo giữa nhiều nguồn điện và giữa đầu ra của bộ điều khiển sạc. Điều này cho phép các kết nối giữa các chân đầu vào và đầu ra của mỗi bảng điều khiển sạc trở thành các thanh cái cho phép giữ nguyên điện áp và dòng điện nhân lên. Pin có điện áp cao nhất trong ngăn xếp sẽ xả nhiều nhất cho đến khi các pin khác gần đạt đến cùng một điện áp và chúng cũng sẽ bắt đầu xả với cùng tốc độ, nhân với sản lượng hiện tại của bộ pin.

Thông số kỹ thuật của Power Stacker: * Thời gian sạc đầy: @ 5 Watts 3350mAh: 3 giờ | @ 8 Watts 13400mAh: 7 giờ

* Dung lượng: 3350mAh, 6700mAh hoặc 13400mAh / 3.6V

* Loại: Panasonic NCR18650B Lithium-Ion

* Đầu vào - Dòng điện: 450 đến 2600mA | Điện áp: 5 đến 6 Volts

* Số lượng cổng USB: 1 (tùy thuộc vào số lượng mô-đun bộ chuyển đổi 5V)

* Đầu ra - Tiêu đề nam và nữ phong cách Arduino tiêu chuẩn

* Đầu ra - Dòng điện: Lên đến 2000mA | Điện áp: 3,6 Volts trực tiếp hoặc 5 Volts với mô-đun chuyển đổi DC-DC

* Chất liệu vỏ: Vật liệu in 3D

* Tuổi thọ pin theo cách sử dụng thông thường: 5 năm * Pin có thể thay thế

* Cung cấp Sạc iPhone lên tới 320% hoặc Sạc 160% cho Galaxy S5 với hai cell 6700mAh

* Tương thích với Arduino, iPhone, Android, Windows Phone và các thiết bị khác với mô-đun chuyển đổi DC-DC 5 Volt

* CẢNH BÁO: Hãy cẩn thận khi xử lý bất kỳ loại pin Lithium-Ion nào vì việc làm ngắn pin có thể gây bỏng. Luôn đeo kính bảo hộ. Vui lòng sử dụng pin và linh kiện mạch được khuyến nghị vì liên quan đến dòng sạc pin tối đa 2000mA cao hơn. Các bộ phận được in 3D có thể bị cong vênh dưới nhiệt độ cao.

Tuân thủ FCC: KHÔNG bắt buộc vì tần số mạch dưới 1,7MHz

Bước 1: Vật liệu, công cụ và tệp cần thiết

Dưới đây là danh sách các vật liệu, công cụ và tệp cần thiết.

VẬT LIỆU:

Mô tả QTY

1 Mạch điều khiển sạc Lithium-Ion (Có thể tải xuống Sơ đồ, Tệp Gerber, v.v. từ trang trước. Thành phần IC chính là bộ điều khiển sạc Maxim MAX8903G.)

1 NCR18650B 3350mAh Pin Lithium Ion Panasonic không được bảo vệ www.ebay.com (Nếu cần chi phí thấp hơn, hãy thử dùng pin Panasonic NCR18650A có dung lượng thấp hơn một chút là 3070mAh. Đảm bảo rằng nó không được bảo vệ và kiểm tra kỹ số bộ phận của pin. Pin được bảo vệ có thêm độ dài với mạch tích hợp, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Tham khảo https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Các nhãn hiệu pin khác KHÔNG được khuyến nghị vì dòng điện của bộ điều khiển sạc đến pin có thể cao tới 2000mA và hóa chất của Panasonic NCR18650 có thể xử lý được. Nếu bạn cần sử dụng các nhãn hiệu khác, hãy đảm bảo rằng chúng đáp ứng cùng thông số kỹ thuật, hóa học và có thể xử lý tối đa 2 Amps của dòng điện sạc. Sử dụng pin không đáp ứng các thông số kỹ thuật này có thể dẫn đến hỏng pin nguy hiểm.)

2 Đầu nối 2 chân Hirose DF3-2S-2C

2 Ổ cắm Hirose 24-28 AWG Crimp Pin DF3-2428SCC

1 Cuộn băng Kapton rộng 1 "https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 Đĩa băng Kapton 1"

1 1 "Đường kính Mảnh ống co nhiệt 2,7" Dài2 1/16 "Mảnh ống co nhiệt 1,0" Dài 1 Cuộn dây hàn 1 Vỏ in 3D (Tệp có sẵn ở trang trước.)

1 Tiêu đề Nữ 2X4

1 bộ chuyển đổi DC-DC 5 Volt

1 Protoboard

1 Tiêu đề Nữ 1X2

1 Dải tiêu đề nam

Độ dài khác nhau 26 AWG Tiêu chuẩn đỏ và đen Dây 4 Amp tối đa được liệt kê bên dưới: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 6.10 Dây đen.06 dải một đầu. 20 dải ở đầu kia

1 8.00 Dây đỏ.06 dải một đầu. 20 dải ở đầu kia

CÔNG CỤ: Mô tả QTY

1 Bộ pin Power Core

1 Dây rút dải 24-26 gage

1 Dây uốn dải 20-24 gage

1 thước đo băng

1 Sắt hàn

1 Súng thổi hơi nóng

1 cái kéo

Bước 2: Lắp ráp pin

Lắp pin NCR18650B vào Giá cố định pin với mặt dương hướng lên trên. Vật cố định sẽ căn chỉnh dây Đỏ và Đen khi bạn hàn. Không chạm mỏ hàn vào vật cố định vì nó có thể bị chảy. Bạn có thể hàn pin mà không cần thiết bị cố định, nhưng việc này khó hơn nhiều và bạn vẫn cần một thứ gì đó để giữ cho pin không bị rơi. Bộ cố định cũng có thể được sử dụng cho các dự án pin khác.

Đặt đầu.20 "đã tước của dây Màu đỏ dài vào rãnh có nhãn + ĐỎ và hàn dây Màu đỏ vào pin. Cố gắng hàn nhanh vào pin vì pin quá nóng có thể làm hỏng pin. Nếu có bất kỳ chất hàn nào chìa ra, vuốt phẳng bằng mỏ hàn. Sau khi hàn, nghiêng vật cố định và dùng ngón tay đẩy pin ra khỏi bên dưới. Lật ngược pin và lắp pin vào thiết bị cố định bằng Dây màu đỏ trong máng + ĐỎ và đầu cực âm của pin hướng lên trên. Uốn đầu dây Đỏ với Pin Hirose và cắm chốt vào cổng 1 của đầu nối Hirose 2-Pin. Bạn muốn gắn đầu nối tại điểm này vì nó rất nguy hiểm để hở đầu trần lủng lẳng của dây pin và có thể gây chập hoặc cháy nếu nó chạm vào đầu cực âm của pin. Đặt đầu.20 "đã tước của dây Đen dài vào rãnh có nhãn -BLK và hàn Dây đen vào pin. Đầu cực âm của pin này thường cần nhiều nhiệt hơn để hàn vì có nhiều diện tích bề mặt tiếp xúc với khối lượng của pin hơn, nhưng hãy cố gắng hàn nhanh. Nếu có bất kỳ chất hàn nào dính vào, hãy làm phẳng nó bằng mỏ hàn. Sau khi hàn, uốn đầu dây Đen với Pin Hirose và cắm chốt vào cổng 2 của đầu nối Hirose 2-Pin. Nghiêng thiết bị cố định và dùng ngón tay đẩy pin ra khỏi bên dưới. Uốn thẳng dây màu đen xuống trên mép của đầu cực âm của pin và hướng cho dây màu đỏ vòng qua cạnh của pin. Hiệu quả là dây Đỏ đi xuống từ cực dương của pin cách nhau 120º so với nơi gặp nhau của dây Đen và Đỏ. Hình dạng dây này cho phép dây dương và dây âm đi ra từ cùng một phía và tạo cho dây vừa khít. Quấn một đoạn băng Kapton rộng 1 "một lần quanh giữa pin để giữ dây xuống. Đặt một đĩa băng Kapton 1" vào mỗi đầu của pin và gấp các cạnh lên trên mặt của pin. Sau đó, trượt Ống co nhiệt 1 "lên trên pin với ống nằm ngang với đầu dương của pin. Tất cả phần chùng của ống phải nhô ra khỏi đầu âm. Bây giờ sử dụng súng nhiệt để co ống lại để hoàn thành việc lắp ráp pin.

Bước 3: Lắp ráp Power Stacker

Đối với thiết lập một ô, chỉ cần hàn Đầu nối cái 2X4 với bảng điều khiển sạc, kết nối pin, sau đó hàn các chân của đầu cắm nam với bảng DC-DC 5 Volt và kết nối nó với bảng điều khiển sạc.

Đối với thiết lập nhiều ô, hãy hàn các đầu đực vào bo mạch chủ theo cấu hình tương tự như các chân của bộ điều khiển sạc và hàn Đầu cái 1X2 vào bo mạch.

Ở mặt sau của bảng điều khiển, hãy hàn tất cả các chân được liên kết với cổng SYS OUT từ bảng điều khiển sạc, hàn tất cả các chân được liên kết với cổng GND từ bảng điều khiển sạc và hàn tất cả các chân được liên kết với cổng IN6V từ bảng điều khiển phí. Sau đó, hàn SYS OUT vào chân cắm đầu cái trên bảng mạch điện tử và hàn GND vào chân cắm đầu cái khác trên bảng mạch điện tử.

Trượt protoboard vào khe trên hộp được in 3D, sau đó gắn pin, bảng điều khiển sạc và bộ chuyển đổi DC-DC 5 Volt vào protoboard.

Bước 4: Ứng dụng

Bạn chỉ cần kết nối pin với bảng điều khiển sạc, gắn bộ chuyển đổi DC-DC 5 Volt và sạc thiết bị USB của mình.

Kết nối cáp sạc micro USB để sạc lại pin từ nhiều nguồn điện 5 đến 6 volt. Mỗi ô có bộ điều khiển sạc riêng để cân bằng ô theo thời gian thực. Mỗi bộ điều khiển sạc trong gói sẽ tự động bắt đầu sạc khi phát hiện thấy nguồn điện dư thừa.

Bạn cũng có thể kết nối nhiều nguồn năng lượng với Power Stacker như tấm pin mặt trời, máy phát điện và các nguồn điện USB khác để tăng dòng điện nạp vào bộ pin.

Cho dù bạn đang sạc điện thoại thông minh, máy tính bảng hay rô bốt được điều khiển từ xa, Power Stacker sẽ cung cấp cho bạn nguồn điện bạn cần ngay bây giờ và thích ứng với các yêu cầu về điện năng của bạn trong tương lai.

XIN CHÚC MỪNG! Bạn đã hoàn thành việc xây dựng Power Stacker!

Bước 5: Khắc phục sự cố

SỰ AN TOÀN

Không để Power Stacker dưới ánh nắng trực tiếp. Giữ nó được che phủ hoặc trong bóng râm. Nhiệt từ mặt trời có thể làm cho mạch sạc và pin rất nóng, ngừng sạc, làm pin xuống cấp và giảm tuổi thọ.

Nhiệt độ chấp nhận được: Power Stacker được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ từ 0º đến 45º C (32º và 149º F). Bảo quản: Bảo quản Power Stacker ở nhiệt độ phòng. Power Stacker nên được sạc lại khoảng một năm một lần để tránh xả quá mức.

Để có kết quả tốt nhất, hãy sạc đầy Power Stacker trước khi sử dụng.

XỬ LÝ SỰ CỐ

Đèn LED Power Stacker không sáng khi sạc từ máy tính xách tay của tôi

1) Điều này có thể xảy ra nếu Power Stacker đã cạn hoàn toàn và chuyển sang chế độ sạc nhỏ giọt. Giữ Power Stacker được cắm trong khoảng 15 phút và đèn LED sạc sẽ bật trở lại.

2) Một số máy tính xách tay cũ có giới hạn dòng điện thấp trong cổng USB và sẽ vô hiệu hóa cổng USB nếu dòng điện vượt quá giới hạn. Thử cắm Power Stacker vào một cổng USB khác.