Alimentatore portatile: 3 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

L'ispirazione per questo progetto è venuta dal volere un metodo per ricaricare le batterie del mio drone sul campo. Un altro buon momento di utilizzo sarebbe per il campeggio. Questa build non è necessariamente l'alternativa più economica. Ci sono molti prodotti disponibili in commercio che offrono molto a un prezzo ragionevole. Avevo circa la metà dei componenti necessari solo per sedermi. Inoltre volevo qualcosa da fare in passato, quindi ho deciso di costruire piuttosto che acquistare. Se non hai nessuno degli articoli nella sezione materiali e costi, aspettati di spendere 400+ dollari USA per il totale. Tale importo può acquistare una configurazione decente già finita. Altrimenti, se il denaro e il tempo sono qualcosa che stai cercando di utilizzare in cambio di un alimentatore portatile funzionante insieme all'esperienza, allora questa build è perfetta.

Le specifiche della mia build:

• Banco batterie 4S (serie) 20P (parallelo) 16,8 V (93,6 wattora)
• BMS 4S 40Amp
• Invertitore da 300 Watt
• 6 porte di ricarica USB
• 1 presa USA da 120 V
• Pannello solare da 100 Watt
• Regolatore di carica da 11 Ampere

Questo dispositivo può soddisfare le tue specifiche in base a come vuoi costruirlo e cosa vuoi che includa. Se desideri una batteria di capacità maggiore, o più prese, una maggiore potenza in uscita (inverter più grande) e così via, dovresti tenere conto delle dimensioni di quegli oggetti prima di acquistare la custodia. La custodia che ho usato l'ho scelta per il prezzo, la disponibilità e il sigillo impermeabile. Se hai intenzione di replicare tutto esattamente non limitarti ad acquistare ciò che è elencato di seguito.

Non ho alcuna affiliazione con i siti Web collegati, solo un consumatore di essi. Tendo a fare acquisti su Internet per un po' prima di fare acquisti e ho scoperto che questi sono il valore più alto per la più piccola quantità di dollari al momento dell'acquisto rispetto a quello che era disponibile. Per ottenere i prezzi più bassi in assoluto per la maggior parte degli articoli, consiglierei di acquistare direttamente dalla Cina. L'unico aspetto negativo è che la consegna arriverà in media tra uno o due mesi. Ho effettuato centinaia di ordini da Aliexpress.com solo quest'anno e ho ricevuto esattamente quello che mi aspettavo a volte entro tre settimane

Materiali e costi

Batterie (80) 18650 celle

Strisce di nichel.1,.12, OR.15 di spessore

BMS 4S

Filo in silicone calibro 14

26 Gauge Silicon Wire Necessità di avere due colori diversi

(2) Interruttori a bilanciere È necessario un solo interruttore se si desidera installare un sensore/regolatore di temperatura per controllare automaticamente le ventole.

Regolatore di temperatura digitale

Connettori XT60 (non saldati) OPPURE connettori XT60 (già saldati)

Ventole (2) 12V CC

Indicatore della batteria

Misuratore digitale

Caricabatterie USB a sei porte

Convertitore buck step-down

Custodia Se scegli un'altra custodia, questi modelli non ci stanno. Pelican ha file che puoi scaricare per il software CAD per incorporare i tuoi progetti di piastre frontali.

Silicone sigillante

Pannello solare, regolatore di carica e inverter

1 KG di PETG o filamento ABS

Assortimento di viti M1-M5

Tubo termoretraibile

Nastro VHB

Tubo termoretraibile da 300 mm

(16) Magneti 10 X 3 mm

Super colla

Costo totale $ 550 +/- incluso il pannello solare, che la maggior parte dei prodotti commerciali vende separatamente e, a seconda della capacità della batteria acquistata, può essere ridotta in modo significativo. Dipende anche dalla domanda e dall'offerta, quindi i prezzi possono cambiare.

Strumenti necessari

Stampante 3DSaldatore

Saldare

Pistola termica o piccola torcia

Puntatrice a batteria

Spelafili

Pinza per cavi con manicotti terminali

Testa piatta piccola

Chiavi esagonali da 2,5 mm, 3 mm, 4 mm

Wowstick non è necessario, ma è utile se si eseguono molti progetti con viti piccole.

Caricabatteria C4 18650

Multimetro digitale

Trapano

Set di punte da trapano

Passaggio 1: banca della batteria

Questo passaggio è davvero un altro progetto in sé. Ho comprato batterie usate che avevano precedenti cicatrici di saldatura a punti, quindi ho usato uno strumento rotante e un piccolo disco da taglio per smerigliarle. Dopo che entrambe le estremità sono state pulite su tutte le celle, si consiglia di caricarle utilizzando un caricabatterie intelligente come il C4 elencato nella sezione degli strumenti.

Per buoni tutorial su come assemblare i tuoi banchi di batterie e su come collegare i BMS, ti consiglio Jehu Garcia e Ebike School Channels. Se hai eseguito l'assemblaggio di un banco di batterie, hai esperienza con le batterie di saldatura a punti e hai cablato i BMS, probabilmente puoi passare alla stampa e all'assemblaggio.

Una volta che tutte le celle sono state caricate, testare la tensione di ciascuna cella. Qualsiasi cosa al di sotto di 3,6 volt dovrebbe essere smaltita. In media avevo celle intorno ai 4 volt ciascuna. I multimetri variano notevolmente su come appaiono. Forse consulta il manuale per trovare l'icona, il simbolo o la lettera esatta per il test della tensione CC. Sul mio misuratore per controllare la tensione ho impostato il multimetro digitale su un'impostazione DC 6V e ho applicato il nero al negativo e il rosso al positivo.

Per disporre le celle, posizionare le batterie in una delle piastre 18650 4S 10P stampate. Tuttavia, una riga dovrebbe avere la stessa estremità rivolta verso l'alto (positiva o negativa). La riga successiva dovrebbe avere l'estremità opposta rivolta verso l'alto (positiva o negativa). Fare riferimento alle immagini incluse.

Dopo che tutte le celle sono disposte e premere nella piastra inferiore. Metti l'altra piastra sopra le batterie. Se sembra aderente, inizia da un'estremità e martellalo leggermente sulle batterie una o due celle alla volta e spostati gradualmente verso l'altra estremità del banco batterie. Le due piastre dovrebbero tenerle tutte in posizione senza flessione.

AVVERTIMENTO:

Fai molta attenzione e prenditi il tuo tempo con questo passaggio successivo, può scioccarti e possibilmente cortocircuitare le batterie. Eliminare qualsiasi materiale conduttivo nelle vicinanze in modo da non posizionare accidentalmente la batteria sopra di essa effettuando un collegamento elettrico.

Se sei soddisfatto del tuo mattone di batterie, allora è il momento della saldatura a punti. Se usi la stessa saldatrice a punti come ho fatto io, dovrai ottenere uno spessore di 0,1-0,15, questo saldatore non può saldare più spesso di quello. Il posizionamento delle strisce di nichel è importante. Il modo più semplice per spiegare è fare riferimento alle immagini che ho incluso per il layout esatto. Tagliare e posizionare le strisce di nichel sulla batteria. Tieni la batteria vicino al saldatore con una discreta quantità di pressione e fissala una volta, controllala e fissala ancora una volta e passa alla cella successiva.

Alla fine avrai finito la saldatura a punti. Ora è il momento di cablare il sistema di gestione della batteria (BMS). Un BMS monitora e distribuisce la corrente in modo uniforme su tutte le celle collegate. Il filo più spesso (14-18 gauge) che è rosso e nero era così da poter trasformare 10P in un banco batterie da 20P. Normalmente questo sarebbe stato fatto saldando a punti più strisce nello stesso modello, ma per adattarsi in questo caso specifico avevo bisogno che i due mattoni fossero uno accanto all'altro piuttosto che un lungo rettangolo.

Montare (colla a caldo) il BMS su un materiale di tipo isolante come plastica dura, schiuma o cartone. Non montarlo direttamente sul lato delle batterie.

Gli altri fili più sottili (calibro 28-30) sono tutti collegati a vari punti del BMS. Ho usato gli stessi codici colore per lo stesso punto sul BMS. Il nero è 0 V, il giallo è 4,2 V, il verde è 8,4 V, il rosso è 12,6 V e il rosa è 16,8 V. Ogni numero ha due fili perché deve essere collegato alle prime celle e alle ultime celle in parallelo. Se hai fatto un lungo banco di batterie rettangolare, i tuoi fili inizierebbero all'estremità del banco e i secondi fili si allungherebbero fino all'altra estremità del blocco. Ho usato un saldatore per le strisce di nichel per non danneggiare la cella.

Rifinire la batteria è facile. Saldare su un filo rosso e uno nero spesso (14 gauge) di almeno 15 cm di lunghezza, con un connettore XT60 all'estremità. Questo va sui simboli + e - sul BMS. Ho applicato del nastro kapton per evitare che il blocco si sposti. Far scorrere il banco batterie in una pellicola termoretraibile da 300 mm, tagliare via l'eccesso e applicare la pistola termica o la torcia a una certa distanza. Il banco batterie è ora completo.

Passaggio 2: stampa e assemblaggio

Se sei completamente nuovo alla stampa 3D, ti suggerisco di leggere di seguito, altrimenti puoi saltare alla sezione delle impostazioni di stampa.

Ho due Ender 3. Entrambi sono davvero di buona qualità per il prezzo e possono gestire PLA, ABS e PETG. L'adesione del letto è il problema più grande nonostante la padronanza del livellamento del letto. La cosa che ha eliminato questo problema per me è stato buttare via i letti di scorta e sostituirli con vetro temperato. Ovviamente ho dovuto livellarlo di nuovo, ma solo una volta. Prima di ogni stampa la pulisco con alcol isopropilico al 70%. Lascia che la stampante si preriscalda completamente. Conservare la stampante e il filamento in un'area asciutta. Più umidità significa più problemi. Le perline probabilmente non si lamineranno correttamente causando una facile separazione tra due strati nel mezzo di una parte finita.

Se non hai ancora una stampante 3D e stai pensando di ottenere un Ender 3, segui attentamente questo tutorial di costruzione. Ho seguito tutti i passaggi su entrambe le stampanti che ho assemblato ed è uscito perfetto al primo tentativo. Uso Cura per l'affettatrice. Molte opzioni di impostazione incluse ed è gratuito da usare.

Impostazioni di stampa

Questo collegamento è per i file STL

Consigliato ABS o PETG. Maggiore è la percentuale di riempimento, meglio è. Ho scelto il 25% per tutti e quattro i frontalini. Ho usato 0.8 ugelli con qualità di bozza e ho avuto un prodotto dall'aspetto decente in una media di cinque ore per parte. Questi necessitano di sostegni e di essere orientati con lettere rivolte verso il cielo.

I componenti interni sono stati stampati utilizzando 0,6 ugelli con qualità standard.

(1) Staffa piatta 100% riempimento

(4) Papillon 100% di riempimento

(2) Barre magnetiche 75% - 100%

(1) Staffa del controller di carica 75% - 100%

(1) Staffa di montaggio del convertitore buck riempimento del 50%. Ci sono due versioni. Hai solo bisogno di due bulloni per montarlo sulla custodia, quindi ho progettato un foro a 2 e 4 fori. Ma solo bisogno di stampare uno o l'altro.

18650 Batteria 4S 10P Piastre di riempimento al 100% con ugello 0,4 di qualità standard. L'ho fatto con il PLA poiché verrà avvolto e poi racchiuso di nuovo in una custodia. A seconda di quante batterie si intende utilizzare (40 celle = necessarie 2 piastre 4S 10P in totale) (80 celle = necessarie 4 piastre 4S 10P in totale)

Assemblare questi insieme è fondamentalmente come i blocchi di lego. I papillon servono a tenere insieme i piatti, ma non sono necessari. Ciò che tiene tutto insieme al meglio sono le barre magnetiche e la pressione dell'aderenza della custodia Quando ho inserito i magneti nelle parti, avevo una pila in mano, ho applicato della colla super nella parte e ho premuto un magnete con la pila sopra di esso. Questo è stato così la polarità è invertita e i magneti sono stati incollati accidentalmente nel modo sbagliato.

Una volta che una barra magnetica aveva quattro magneti incollati a fondo, l'ho lasciata asciugare per alcune ore. Ho dato a ciascuno dei quattro magneti un secondo magnete per rimanere connesso ad esso. In questo modo la polarità è già corretta per quando le piastre frontali sono incollate e premono su quei magneti.

Passaggio 3: montaggio e cablaggio

Fare riferimento ai diagrammi di flusso inclusi per come ho cablato le cose.

Cablare tutto insieme non è molto complicato, è proprio così che sembra. Per la maggior parte dei componenti, coinvolgono solo fili positivi e negativi. Gli interruttori sono dove diventa un po 'complicato. Se intendi avere un controllo automatico della ventola utilizzando un controller/sensore di temperatura digitale, tutto ciò di cui hai bisogno è un interruttore a bilanciere per accendere e spegnere il dispositivo. Se desideri altre utilità come una barra luminosa a LED o qualcosa del genere, in tal caso probabilmente vorrai utilizzare un secondo interruttore.

Prima di saldare qualsiasi cosa, ricorda di posizionare prima i misuratori e gli interruttori nelle piastre frontali stampate. Altrimenti dovrai farlo due volte. Ho imparato questo nel modo più duro. Quando si montano le ventole, idealmente si desidera che la circolazione dell'aria su una dovrebbe aspirare l'aria e l'altra espellere l'aria. L'inverter ha anche una ventola che espelle l'aria dal retro.

Per l'inverter l'ho smontato temporaneamente fino al solo circuito. Non è necessario fare molto, ma per estendere la portata della presa da 120 V dovrai eseguire alcuni disassemblaggi. Non farlo mentre sei collegato a qualcosa. Quattro viti sulla piastra inferiore espongono tutto. Devono essere svitate altre quattro viti sulla piastra frontale (con le uscite). Estrarre le spine di uscita dalla piastra frontale. La piastra non era rimovibile a meno che i fili non fossero tagliati o la piastra anteriore fosse tagliata. Probabilmente puoi semplicemente tagliare i fili perché il passaggio successivo prevede di tagliarli comunque per estendere la portata.

Ho scelto un percorso diverso e ho tagliato le piccole tacche nella piastra da con attenzione usando uno strumento rotante. Poi ho preso delle pinze e le ho piegate in modo da poter far passare le prese di corrente. Poi ho capito che dovevo unire e saldare circa sei pollici di filo. Ha solo un totale di tre fili da estendere. Suggerisco che vengano tagliati, giuntati, saldati e termoretraibili un filo alla volta. Ciò consente all'estensione della presa di corrente di raggiungere il frontalino per la custodia. Dopo aver apportato tale modifica, sarà necessario rimontare il pannello inferiore sull'inverter e preparare le staffe di montaggio.

Ho usato un angolo di estrusione di alluminio. Posizione contrassegnata per fori, fori trapanati e segatura del pezzo dalla barra. Ho progettato le staffe in modo che possano essere stampate in 3D per semplificarti la vita. Fare riferimento alle immagini per vedere come li ho montati sulla custodia. Prima di praticare qualsiasi foro, assicurati di essere soddisfatto del tuo layout e che la batteria non scivoli troppo. Ho spinto la mia batteria fino all'angolo destro del case, l'inverter proprio accanto a quello, e poi ho praticato i fori. Quando si praticano i fori, la staffa di montaggio del convertitore buck deve essere montata per prima perché non c'è spazio sufficiente per praticare i fori con l'inverter montato in mezzo.

Ho solo forato la custodia per queste due staffe e due fori per la staffa di montaggio designata per il convertitore buck DC-DC. Prima di inserire una vite / bullone attraverso detto foro, applicavo sigillante siliconico all'interno e all'esterno per mantenerlo impermeabile. Ho anche usato rondelle su entrambe le estremità dei bulloni. Ho progettato le barre magnetiche in modo da poter essere fissate anche alla custodia tramite bulloni.

Sulla mia PPSU, ho usato il nastro VHB per attaccare il controller di carica sul lato del case. Durante la creazione di questo istruibile, ho impiegato del tempo per creare una staffa che puoi stampare in 3D e praticare fori per imbullonare, se lo desideri. L'unica altra area in cui ho usato una piccola quantità di nastro VHB era tra la staffa piatta e la presa solare per evitare che scivolasse quando si collegava al connettore del pannello solare.

Spero che questo sia stato di ispirazione, informativo o in qualche modo divertente per te. Grazie per aver visualizzato il mio progetto.