Bộ nguồn di động AC DC Listrik L585 585Wh: 17 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Đối với Tài liệu hướng dẫn đầu tiên của tôi, tôi sẽ chỉ cho bạn cách tôi tạo ra bộ nguồn di động này. Có nhiều thuật ngữ cho loại thiết bị này như ngân hàng điện, trạm phát điện, máy phát điện năng lượng mặt trời và nhiều loại khác nhưng tôi thích tên "Bộ cấp điện di động Listrik L585".

Listrik L585 được tích hợp pin lithium 585Wh (6S 22,2V 26, 364mAh, đã được thử nghiệm) thực sự có thể kéo dài tuổi thọ. Nó cũng khá nhẹ so với dung lượng đã cho. Nếu bạn muốn so sánh nó với pin sạc dự phòng thông thường của khách hàng, bạn có thể thực hiện dễ dàng bằng cách chia định mức mAh cho 1, 000 rồi nhân với 3,7. Ví dụ, PowerHouse (một trong những ngân hàng điện tiêu dùng nổi tiếng lớn nhất) có dung lượng 120.000mAh. Bây giờ, chúng ta hãy làm phép toán. 120, 000/1, 000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh VS 585Wh. Dễ dàng phải không?

Mọi thứ đều được gói gọn bên trong chiếc cặp nhôm xinh xắn này. Bằng cách này, Listrik L585 có thể được mang theo dễ dàng và nắp trên sẽ bảo vệ các thiết bị nhạy cảm bên trong khi không sử dụng. Tôi có ý tưởng này sau khi tôi thấy ai đó chế tạo một máy phát điện năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng hộp công cụ, nhưng hộp công cụ trông không tuyệt vời như vậy, phải không? Vì vậy, tôi đã nâng nó lên một bậc với chiếc cặp nhôm và nó trông đẹp hơn nhiều.

Listrik L585 có nhiều đầu ra có thể bao phủ gần như tất cả các thiết bị điện tử tiêu dùng.

Đầu tiên là đầu ra AC tương thích với gần 90% thiết bị nguồn dưới 300W, không phải tất cả chúng do đầu ra không phải hình sin nhưng bạn có thể khắc phục điều này bằng cách sử dụng biến tần sóng sin thuần túy, đắt hơn nhiều so với tiêu chuẩn đã sửa đổi biến tần sine wave tôi đã sử dụng ở đây. Nhìn chung chúng cũng lớn hơn.

Đầu ra thứ hai là đầu ra USB. Có 8 cổng USB, hơi quá mức cần thiết. Một cặp trong số chúng có thể cung cấp dòng điện tối đa 3A liên tục. Chỉnh lưu đồng bộ làm cho nó rất hiệu quả.

Cái thứ ba là I / O phụ trợ. Nó có thể được sử dụng để sạc hoặc xả pin bên trong với tốc độ tối đa là 15A (300W +) liên tục và 25A (500W +) tức thời. Nó không có bất kỳ quy định nào, về cơ bản chỉ là điện áp pin đơn giản nhưng nó có nhiều biện pháp bảo vệ bao gồm đoản mạch, quá dòng, quá tải và quá tải.

Cái cuối cùng và cái yêu thích nhất của tôi là đầu ra DC có thể điều chỉnh, có thể xuất ra 0-32V, 0-5A trên tất cả các dải điện áp. Nó có thể cấp nguồn cho rất nhiều loại thiết bị DC như máy tính xách tay điển hình với đầu ra 19V, bộ định tuyến internet ở 12V và nhiều hơn nữa. Đầu ra DC có thể điều chỉnh này giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng nguồn điện AC sang DC, do đó sẽ làm giảm hiệu suất vì toàn bộ hệ thống chuyển đổi DC sang AC rồi lại thành DC. Nó cũng có thể được sử dụng làm nguồn điện dự phòng với chức năng điện áp không đổi và dòng điện không đổi, rất hữu ích cho những người thường xuyên làm việc với thiết bị điện tử như tôi.

Bước 1: Vật liệu và công cụ

Nguyên liệu chính:

* 1X DJI Spark cặp nhôm

* Tế bào lithium hình lăng trụ * 60X 80 * 57 * 4,7mm (bạn có thể thay thế bằng các tế bào 18650 phổ biến hơn, nhưng tôi thấy tế bào này chỉ có kích thước và yếu tố hình thức hoàn hảo)

* Biến tần 1X 300W 24V DC sang AC

* Nguồn điện lập trình 1X DPH3205

* Bộ chuyển đổi buck USB 2X 4 cổng

* Máy kiểm tra pin 1X Cellmeter 8

* 1X 6S 15A BMS

* Đầu nối cân bằng 1X 6S

* 12X M4 bu lông 10mm

* 12X đai ốc M4

* Khung thép không gỉ 6X

* Công tắc bật tắt đơn cực 1X 6A

* Công tắc chuyển đổi cực đôi 1X 6A

* Công tắc bật tắt đơn cực 1X 15A

* Giá đỡ đèn LED bằng thép không gỉ 4X 3mm

* 4X đầu nối XT60 cái

* 4X M3 20mm miếng đệm bằng đồng

* Vít máy 4X M3 30mm

* Vít máy 2X M3 8mm

* Đai ốc 6X M3

* 1X 25A 3 chân đầu cuối

* Mép cáp 4X 4,5mm

* Bảng điều khiển dụng cụ 3mm cắt tùy chỉnh

-

Vật tư tiêu hao:

* Nước nóng

* Hàn

* Flux

* Dây đồng rắn 2,5mm

* Băng keo hai mặt hạng nặng (lấy loại có chất lượng cao nhất)

* Băng dính hai mặt mỏng

* Băng kapton

* Epoxy

* Sơn đen

* Dây 26 AWG cho đèn báo LED

* 20 AWG dây bện bạc để đi dây dòng điện thấp

* Dây bện bạc 16 AWG cho hệ thống dây dẫn dòng điện cao (ưu tiên AWG thấp hơn. Dây của tôi được đánh giá là 17A cho hệ thống dây khung gầm liên tục, chỉ vừa đủ)

-

Công cụ:

* Sắt hàn

* Kìm

* Cái vặn vít

* Cây kéo

* Sở thích dao

* Nhíp

* Máy khoan

Bước 2: Sơ đồ

Sơ đồ nên tự giải thích. Xin lỗi vì bản vẽ kém, nhưng nó phải là quá đủ.

Bước 3: Bảng điều khiển dụng cụ

Tôi thiết kế bảng điều khiển thiết bị đầu tiên. Bạn có thể tải xuống tệp PDF miễn phí. Vật liệu có thể là gỗ, nhôm tấm, acrylic hoặc bất cứ thứ gì có tính chất tương tự. Tôi đã sử dụng acrylic trong "trường hợp" này. Độ dày phải là 3mm. Bạn có thể cắt CNC hoặc chỉ in trên giấy với tỷ lệ 1: 1 và cắt thủ công.

Bước 4: Vỏ (sơn và lắp giá đỡ)

Đối với trường hợp, tôi đã sử dụng một chiếc cặp nhôm cho DJI Spark, Nó có kích thước vừa phải. Nó đi kèm với một thứ xốp để giữ máy bay nên tôi đã lấy nó ra và sơn phần bên trong màu đen. Tôi đã khoan 6 lỗ 4mm theo khoảng cách lỗ trên bảng điều khiển thiết bị cắt tùy chỉnh của mình và lắp các giá đỡ ở đó. Sau đó, tôi dán đai ốc M4 trên mỗi giá đỡ để có thể vặn bu lông từ bên ngoài mà không cần giữ đai ốc.

Bước 5: Bộ pin Phần 1 (Kiểm tra tế bào và tạo nhóm)

Đối với bộ pin, tôi đã sử dụng các tế bào liti hình lăng trụ của LG bị từ chối mà tôi nhận được với giá dưới 1 đô la mỗi chiếc. Lý do tại sao chúng rẻ như vậy chỉ là vì chúng đã bị nổ cầu chì và được gắn thẻ là bị lỗi. Tôi đã tháo cầu chì và chúng vẫn tốt như mới. Nó có thể hơi không an toàn nhưng với giá ít hơn một đô mỗi chiếc, tôi thực sự không thể phàn nàn. Sau cùng, tôi sẽ sử dụng một hệ thống quản lý pin để bảo vệ. Nếu bạn định sử dụng các tế bào đã qua sử dụng hoặc không xác định, tôi có một Tài liệu hướng dẫn tốt về cách kiểm tra và phân loại các tế bào lithium đã sử dụng tại đây: (SẮP RA MẮT).

Tôi đã thấy rất nhiều người sử dụng pin axít chì cho loại thiết bị này. Chắc chắn chúng dễ làm việc và rẻ tiền nhưng sử dụng pin axit chì cho các ứng dụng di động là điều tối kỵ đối với tôi. Một lượng tương đương axit-chì sẽ nặng khoảng 15 kg! Nó nặng hơn 500% so với bộ pin mà tôi đã làm (3 kg). Tôi có nên nhắc bạn rằng nó cũng sẽ lớn hơn về khối lượng không?

Tôi đã mua 100 chiếc và thử nghiệm từng chiếc một. Tôi có bảng tính kết quả thử nghiệm. Tôi đã lọc nó, sắp xếp nó và kết thúc với 60 ô tốt nhất. Mình chia đều theo năng lực nên mỗi nhóm sẽ có năng lực tương đương nhau. Bằng cách này, bộ pin sẽ được cân bằng.

Tôi đã thấy nhiều người chế tạo bộ pin của họ mà không cần kiểm tra thêm trên từng ô, điều này tôi nghĩ là bắt buộc nếu bạn định sản xuất một bộ pin từ các ô không xác định.

Thử nghiệm cho thấy dung lượng xả trung bình của mỗi cell là 2636mAh ở dòng xả 1.5A. Trên dòng điện thấp hơn, công suất sẽ cao hơn do ít tổn thất điện năng hơn. Tôi quản lý để có được 2700mAh + ở dòng xả 0,8A. Tôi sẽ nhận được thêm 20% dung lượng nếu tôi sạc pin đến 4,35V / cell (pin cho phép điện áp sạc 4,35V) nhưng BMS không cho phép điều đó. Ngoài ra, sạc pin đến 4,2V sẽ kéo dài tuổi thọ của nó.

Quay lại hướng dẫn. Đầu tiên, tôi nối 10 ô lại với nhau bằng băng dính hai mặt mỏng. Sau đó, tôi gia cố nó bằng cách sử dụng băng kapton. Hãy nhớ hết sức cẩn thận khi xử lý pin lithium. Các tế bào liti hình lăng trụ này có phần dương và phần âm cực kỳ gần nhau nên rất dễ làm ngắn một phần.

Bước 6: Bộ pin Phần 2 (Tham gia nhóm)

Sau khi đã hoàn thành các nhóm, bước tiếp theo là ghép chúng lại với nhau. Để nối chúng lại với nhau, tôi sử dụng băng dính hai mặt mỏng và tôi gia cố lại bằng băng kapton. Rất quan trọng, hãy đảm bảo các nhóm được cách ly với nhau! Nếu không, bạn sẽ bị đoản mạch rất khó chịu khi hàn nối tiếp chúng với nhau. Thân của tế bào hình lăng trụ được quy chiếu đến cực âm của pin và ngược lại đối với 18650 tế bào. Hãy ghi nhớ điều này.

Bước 7: Bộ pin Phần 3 (Hàn và Hoàn thiện)

Đây là phần khó nhất và nguy hiểm nhất, hàn các tế bào lại với nhau. Bạn sẽ cần một mỏ hàn ít nhất 100W để hàn dễ dàng. Của tôi là 60W và nó là tổng PITA để hàn. Đừng quên thông lượng, một tấn thông lượng địa ngục. Nó thực sự hữu ích.

** Hãy cực kỳ cẩn thận ở bước này! Pin lithium dung lượng cao không phải là thứ bạn muốn sử dụng. **

Đầu tiên, tôi cắt dây đồng đặc 2,5mm của mình theo chiều dài mong muốn sau đó bóc lớp cách điện. Sau đó, tôi hàn dây đồng vào mấu của tế bào. Làm điều này đủ chậm để chất hàn chảy, nhưng đủ nhanh để ngăn sự tích tụ nhiệt. Nó thực sự đòi hỏi kỹ năng. Tôi khuyên bạn nên thực hành một cái gì đó khác trước khi bạn thử nó với đồ thật. Cho pin nghỉ ngơi sau vài phút hàn để nguội vì nhiệt không tốt cho bất kỳ loại pin nào, đặc biệt là đối với pin lithium.

Để hoàn thiện, tôi dán BMS bằng 3 lớp băng xốp hai mặt và nối dây mọi thứ theo sơ đồ. Tôi hàn các mũi nhọn của cáp trên đầu ra của pin và ngay lập tức lắp các mũi nhọn đó vào đầu nối nguồn chính để ngăn các mũi nhọn chạm vào nhau và gây chập.

Hãy nhớ hàn một dây từ phía âm của đầu nối cân bằng và một dây từ phía âm của BMS. Chúng ta cần phải phá vỡ mạch này để hủy kích hoạt Cellmeter 8 (chỉ báo pin) để nó sẽ không bật mãi mãi. Đầu còn lại đi vào một cực của một công tắc sau đó.

Bước 8: Bộ pin Phần 4 (Cài đặt)

Để cài đặt, tôi đã sử dụng băng dính hai mặt. Tôi khuyên bạn nên sử dụng băng dính hai mặt chất lượng cao, chịu lực cho trường hợp này vì pin khá nặng. Tôi đã sử dụng băng keo hai mặt 3M VHB. Cho đến nay, băng giữ pin rất tốt. Không có vấn đề gì cả.

Bộ pin thực sự phù hợp ở đó, một lý do tại sao tôi chọn pin lithium hình lăng trụ này thay vì pin lithium hình trụ. Lỗ thoáng khí xung quanh bộ pin rất quan trọng để tản nhiệt.

Về tản nhiệt, tôi không quan tâm quá nhiều đến nó. Để sạc, tôi sẽ sử dụng IMAX B6 Mini chỉ có thể cung cấp 60W. Đó là không có gì so với viên pin 585Wh. Quá trình sạc mất hơn 10 giờ, quá chậm nên không tỏa nhiệt. Sạc chậm cũng tốt cho bất kỳ loại pin nào. Để phóng điện, dòng điện tối đa tôi có thể rút ra từ bộ pin thấp hơn tốc độ xả 1C (26A) ở mức 15A liên tục, 25A tức thời. Bộ pin của tôi có điện trở bên trong khoảng 33mOhm. Phương trình công suất tiêu tán là I ^ 2 * R. 15 * 15 * 0,033 = 7,4W công suất bị mất dưới dạng nhiệt ở dòng xả 15A. Đối với một cái gì đó lớn như thế này, đó không phải là một vấn đề lớn. Thử nghiệm thực tế cho thấy ở tải cao, nhiệt độ của bộ pin tăng lên khoảng 45-48 độ C. Không hẳn là nhiệt độ thoải mái cho pin lithium, nhưng vẫn nằm trong phạm vi nhiệt độ làm việc (tối đa 60º)

Bước 9: Phần 1 Biến tần (Tháo lắp và lắp đặt tản nhiệt)

Đối với bộ biến tần, tôi đã tháo nó ra khỏi vỏ để nó nằm gọn bên trong chiếc cặp nhôm và lắp một cặp tản nhiệt mà tôi lấy được từ nguồn điện máy tính bị hỏng. Tôi cũng đã lấy quạt làm mát, ổ cắm AC và công tắc để sử dụng sau này.

Biến tần hoạt động xuống 19V trước khi kích hoạt bảo vệ điện áp thấp. Điều đó đủ tốt.

Một điều bất thường là trên nhãn ghi rõ là 500W trong khi màn hình lụa trên PCB ghi là 300W. Ngoài ra, bộ biến tần này có bảo vệ phân cực ngược thực sự không giống như hầu hết các bộ biến tần sử dụng diode câm + cầu chì để bảo vệ phân cực ngược. Đẹp, nhưng không hữu ích lắm trong trường hợp này.

Bước 10: Biến tần (Cài đặt và Gắn kết)

Đầu tiên, tôi đã mở rộng nguồn điện đầu vào, đèn báo LED, công tắc và dây của ổ cắm AC để chúng đủ dài. Sau đó, tôi đã lắp đặt biến tần trong trường hợp sử dụng băng dính hai mặt. Tôi hàn các đầu cáp vào đầu kia của dây đầu vào nguồn điện và kết nối chúng với thiết bị đầu cuối chính. Tôi đã gắn các đèn báo LED, quạt và ổ cắm AC vào bảng điều khiển.

Tôi thấy rằng biến tần có dòng điện tĩnh bằng 0 (<1mA) khi kết nối với nguồn điện nhưng đã ngừng hoạt động nên tôi quyết định kết nối trực tiếp dây nguồn của biến tần mà không cần bất kỳ công tắc nào. Bằng cách này, tôi không cần một công tắc dòng điện cao cồng kềnh và ít lãng phí điện năng trên dây và công tắc hơn.

Bước 11: Mô-đun USB (Cài đặt và đấu dây)

Đầu tiên, tôi đã mở rộng các chỉ báo LED trên cả hai mô-đun. Sau đó, tôi xếp chồng các mô-đun với các miếng đệm bằng đồng M3 20mm. Tôi hàn các dây điện theo sơ đồ và đặt toàn bộ cụm vào bảng điều khiển thiết bị và buộc nó bằng dây buộc. Tôi hàn 2 dây từ pin mà tôi đã đề cập trước đó đến cực còn lại của công tắc.

Bước 12: Mô-đun DPH3205 Phần 1 (Cài đặt và kết nối đầu vào)

Tôi khoan 2 lỗ 3mm qua tấm đáy theo đường chéo và sau đó tôi lắp mô-đun DPH3205 bằng các vít M3 8mm đi qua các lỗ đó. Tôi nối dây đầu vào với 16 dây AWG dày. Tiêu cực đi thẳng vào mô-đun. Tích cực đi đến một công tắc đầu tiên sau đó đến mô-đun. Tôi đã hàn các mũi cáp vào đầu kia sẽ được kết nối với thiết bị đầu cuối chính.

Bước 13: Mô-đun DPH3205 Phần 2 (Gắn màn hình và kết nối dây đầu ra)

Tôi gắn màn hình vào bảng điều khiển phía trước và kết nối dây. Sau đó, tôi gắn các đầu nối XT60 vào bảng thiết bị bằng cách sử dụng epoxy hai phần và đấu dây song song các đầu nối đó. Sau đó, dây đi đến đầu ra của mô-đun.

Bước 14: I / O phụ trợ (Gắn và nối dây)

Tôi đã gắn 2 đầu nối XT60 với 2 phần epoxy và hàn các đầu nối song song với dây 16 AWG dày. Tôi đã hàn các mũi cáp vào đầu kia đi đến thiết bị đầu cuối chính. Dây từ mô-đun USB cũng đi đến đây.

Bước 15: QC (Kiểm tra nhanh)

Đảm bảo rằng không có gì lạch cạch bên trong. Các vật dụng dẫn điện không mong muốn có thể gây ra đoản mạch.

Bước 16: Hoàn thiện và kiểm tra

Tôi đóng nắp lại, vặn các bu lông và hoàn thành! Tôi đã thử nghiệm mọi chức năng và mọi thứ hoạt động như tôi hy vọng. Chắc chắn là rất hữu ích cho tôi. Nó có giá hơn $ 150 (chỉ vật liệu, không bao gồm hỏng hóc), rất rẻ cho một cái gì đó như thế này. Quá trình lắp ráp mất khoảng 10 giờ, nhưng việc lập kế hoạch và nghiên cứu mất khoảng 3 tháng.

Mặc dù tôi đã thực hiện khá nhiều nghiên cứu trước khi xây dựng bộ nguồn của mình nhưng bộ nguồn của tôi vẫn còn nhiều sai sót. Tôi không thực sự hài lòng với kết quả. Trong tương lai, tôi sẽ xây dựng Listrik V2.0 với rất nhiều cải tiến. Tôi không muốn làm hỏng toàn bộ kế hoạch, nhưng đây là một số trong số đó:

1. Chuyển sang dung lượng cao 18650 cell
2. Công suất cao hơn một chút
3. Công suất đầu ra cao hơn nhiều
4. Các tính năng an toàn tốt hơn nhiều
5. Bộ sạc MPPT bên trong
6. Lựa chọn vật liệu tốt hơn
7. Tự động hóa Arduino
8. Chỉ báo thông số chuyên dụng (dung lượng pin, nguồn điện được rút ra, nhiệt độ, v.v.)
9. Đầu ra DC được kiểm soát ứng dụng và nhiều thứ khác mà tôi sẽ không nói cho bạn biết bây giờ;-)

Bước 17: Cập nhật

Cập nhật # 1: Tôi đã thêm một công tắc ghi đè thủ công cho quạt làm mát để tôi có thể bật nó theo cách thủ công nếu tôi muốn sử dụng nguồn điện ở mức đầy tải để các bộ phận bên trong luôn mát.

Cập nhật # 2: BMS bị cháy, vì vậy tôi đã làm lại toàn bộ hệ thống pin bằng một cái tốt hơn. Cái mới tự hào có cấu hình 7S8P thay vì 6S10P. Dung lượng ít hơn một chút nhưng tản nhiệt tốt hơn. Mỗi nhóm bây giờ được đặt cách nhau để an toàn và làm mát tốt hơn. Điện áp sạc 4,1V / cell thay vì 4,2V / cell để tăng tuổi thọ.