Bärbar strömförsörjningsenhet: 3 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Inspirationen till det här projektet kom från att jag ville ha en metod för att ladda mina drönarbatterier ute i fältet. En annan bra användningstid skulle vara för camping. Denna konstruktion är inte nödvändigtvis det billigaste alternativet. Det finns många kommersiellt tillgängliga produkter där ute som erbjuder mycket till ett rimligt pris. Jag hade ungefär hälften av komponenterna som behövdes bara sitta. Dessutom ville jag ha något att göra tidigare, så jag bestämde mig för att bygga snarare än att köpa. Om du inte har några av artiklarna under material- och kostnadssektionen, räkna med att spendera 400+ amerikanska dollar för summan. Det beloppet kan köpa en anständig installation som redan är klar. Annars om pengar och tid är något du vill använda i utbyte mot en fungerande bärbar strömförsörjning tillsammans med erfarenheten, så är denna byggnad perfekt.

Specifikationerna för min byggnad:

• 4S (serie) 20P (parallell) 16,8V batteribank (93,6 wattimmar)
• 4S 40Amp BMS
• 300 Watt växelriktare
• 6 USB -laddningsportar
• 1 120V US -uttag
• 100 Watt solpanel
• 11 Amp Charge Controller

Denna enhet kan uppfylla dina egna specifikationer beroende på hur du vill bygga den och vad du vill att den ska innehålla. Om du vill ha ett större batteri eller fler uttag, en större effekt (större inverterare) och så vidare än du borde redogöra för dimensionen på dessa objekt innan du köper fodralet. Fallet jag använde valde jag på grund av prispunkt, tillgänglighet, liksom vattentätningstätningen. Om du tänker kopiera allt exakt än att bara köpa det som anges nedan.

Jag har ingen koppling till de webbplatser som är länkade, bara en konsument av dem. Jag tenderar att shoppa på internet ett tag innan jag köper och upptäckte att dessa är det största värdet för det minsta dollarbeloppet vid den tidpunkt då jag köpte dem jämfört med vad som var tillgängligt. För att få de absolut lägsta priserna för de flesta artiklar skulle jag rekommendera att köpa direkt från Kina. Enda nackdelen är att förvänta sig att leveransen kommer i genomsnitt om en till två månader. Jag har gjort hundratals beställningar från Aliexpress.com bara i år och fick exakt vad jag förväntade mig ibland inom tre veckor

Material och kostnad

Batterier (80) 18650 Celler

Nickelremsor.1,.12, ELLER.15 tjocklek

4S BMS

14 mätare silikontråd

26 Gauge Silicon Wire Behöver ha två olika färger

(2) Vippbrytare Behöver bara en strömbrytare om du vill installera en temperaturgivare/regulator för att automatiskt styra fläktarna.

Digital temperaturregulator

XT60 -kontakter (ej lödda) ELLER XT60 -kontakter (redan lödda)

Fläktar (2) 12V DC

Batteriindikator

Digital mätare

Sexport USB -laddare

Step Down Buck Converter

Fodral Om du går med ett annat fodral passar inte dessa mönster i det. Pelican har filer som du kan ladda ner för CAD -programvara för att införliva dina egna ansiktsplattor.

Silikon tätningsmedel

Solpanel, laddningsregulator och växelriktare

1 kg PETG- eller ABS -filament

M1-M5 Skruvsortiment

Krympslang

VHB -tejp

300 mm krympslang

(16) 10 X 3 mm magneter

Superlim

Total kostnad $ 550 +/- inklusive solpanel, som de flesta kommersiella produkter säljer separat, och beroende på vilken batterikapacitet du köper kan sänkas avsevärt. Beror också på utbud och efterfrågan så att priserna kan förändras.

Verktyg som behövs

3D -skrivare Lödkolv

Löda

Värmepistol eller liten fackla

Batterispetssvetsare

Wire Strippers

Wire Crimper Tool med terminalhylsor

Litet platthuvud

2,5 mm, 3 mm, 4 mm sexkantnycklar

Wowstick krävs inte, men det är praktiskt att ha om du gör många projekt med små skruvar.

C4 18650 batteriladdare

Digital multimeter

Borra

Borrsats

Steg 1: Batteribank

Det här steget är verkligen ett helt annat projekt i sig. Jag köpte begagnade batterier som hade tidigare punktsvetsningsärr, så jag använde ett roterande verktyg och ett litet skärhjul för att slipa av dem. När båda ändarna har rengjorts på alla celler rekommenderas det att ladda dem med en smart laddare som C4 listad i verktygsavsnittet.

För bra handledning om hur du monterar dina egna batteribanker samt hur du ansluter BMS än jag rekommenderar Jehu Garcia och Ebike School Channels. Om du har gjort batteribankmontering, erfaren med punktsvetsningsbatterier och anslutning av BMS: er kan du förmodligen hoppa till Utskrift och montering.

När alla celler har laddats upp, testa spänningen för varje cell. Allt under 3,6 volt bör kasseras. I genomsnitt hade jag celler runt 4 volt vardera. Multimätare varierar mycket om hur de ser ut. Kanske kan du läsa manualen för att hitta den exakta ikonen, symbolen eller bokstaven för likspänningstestning. På min mätare för att kontrollera spänningen bytte jag den digitala multimätaren till en DC 6V -inställning och applicerade den svarta på den negativa och den röda på den positiva.

För att ordna cellerna, placera batterierna i en av de tryckta 18650 4S 10P -plattorna. En rad hela vägen bör dock ha samma ände uppåt (positivt eller negativt). Nästa rad över bör ha den motsatta änden uppåt (positiv eller negativ). Se medföljande bilder.

När alla celler är ordnade och tryck in i bottenplattan. Sätt den andra plattan ovanpå batterierna. Om det verkar som att det sitter tätt, börja i ena änden och slå det lätt på batterierna en eller två celler i taget och flytta gradvis över mot den andra änden av batteribanken. De två plattorna ska hålla dem alla på plats utan flex.

VARNING:

Var mycket försiktig och ta dig tid med det här nästa steget, det kan chocka dig och eventuellt korta ut batterierna. Rensa bort ledande material i närheten så att du inte av misstag sätter batteriet ovanpå det och gör en elektrisk anslutning.

Om du är nöjd med din tegelsten med batterier är det dags för punktsvetsning. Om du använder samma punktsvetsare som jag gjorde måste du få 0,1-.15 tjocklek, denna svetsare kan inte svetsa tjockare än så. Nickelremsornas placering spelar roll. Det enklaste sättet att förklara är att hänvisa till bilderna som jag har inkluderat för den exakta layouten. Klipp och lägg nickelremsorna på batteriet. Håll ditt batteri uppe mot svetsaren med ganska mycket tryck och klistra det en gång, kolla upp det, och klistra det en gång till och gå vidare till nästa cell.

Så småningom kommer du att ha avslutat punktsvetsning. Nu är det dags att koppla upp batterihanteringssystemet (BMS). En BMS övervakar och fördelar strömmen jämnt över alla anslutna celler. Den tjockare (14-18 gauge) ledningen som är röd och svart var så att jag kunde vända 10P till en 20P batteribank. Normalt skulle detta göras genom att punktsvetsa fler remsor i samma mönster, men för att passa i det här specifika fallet behövde jag att de två tegelstenarna var sida vid sida snarare än en lång rektangel.

Montera (hett lim) BMS på ett material av isolatortyp som en hårdplast, skum eller kartong. Montera den inte direkt på sidan av batterierna.

De andra tunnare (28-30 gauge) trådarna är alla anslutna till olika punkter på BMS. Jag använde samma färgkoder för samma punkt på BMS. Svart är 0V, gult är 4,2V, grönt är 8,4V, rött är 12,6V och Pinkish är 16,8V. Varje nummer har två trådar eftersom det måste anslutas till de första cellerna och de sista cellerna parallellt. Om du gjorde en lång rektangulär batteribank skulle dina trådar börja vid bankens ände och de andra trådarna sträcka sig till blockets andra sida. Jag använde ett lödkolv till nickelremsorna för att inte skada cellen.

Det är enkelt att slutföra batteriet. Löd på en röd och en svart tjock (14 gauge) tråd cirka 6 tum lång minst, med en XT60 -kontakt på änden. Detta går till + och - symbolerna på BMS. Jag applicerade lite kaptontejp för att hindra blocket från att flytta runt. Skjut in batteribanken i en 300 mm krympfilm, klipp bort överskottet och applicera värmepistol eller ficklampa med ett avstånd. Batteribanken är nu klar.

Steg 2: Utskrift och montering

Om du är helt ny på 3D -utskrift föreslår jag att du läser nedan annars kan du hoppa till avsnittet för utskriftsinställningar.

Jag har två Ender 3: or. Båda är riktigt bra kvalitet till priset och kan hantera PLA, ABS och PETG. Sänghäftning är det största problemet trots att man behärskar sängutjämning. Det som eliminerade det problemet för mig var att kasta ut lagersängarna och ersätta med härdat glas. Naturligtvis var tvungen att jämna ut det igen men bara en gång. Innan varje tryckning torkar jag bort det med cirka 70% isopropylalkohol. Låt skrivaren förvärma helt. Förvara skrivaren och filamentet på ett torrt område. Mer luftfuktighet innebär fler problem. Pärlorna kommer sannolikt inte att laminera ordentligt och orsaka enkel separation mellan två lager i mitten av en färdig del.

Om du inte har en 3D -skrivare än och överväger att skaffa en Ender 3, följ den här byggguiden noga. Jag följde alla steg på båda skrivarna jag monterade och kom perfekt ut vid första försöket. Jag använder Cura för skivan. Många inställningsalternativ ingår plus det är gratis att använda.

Utskriftsinställningar

Denna länk är för STL -filer

ABS eller PETG rekommenderas. Ju större fyllningsprocent desto bättre. Jag valde 25% för alla fyra frontplattorna. Jag använde 0,8 munstycke vid dragkvalitet och hade en anständig produkt i genomsnitt fem timmar per del. Dessa behöver stöd och vara orienterade med bokstäver som vetter mot himlen.

De inre komponenterna trycktes med 0,6 munstycke med standardkvalitet.

(1) Flat Bracket 100% fyllning

(4) Bowties 100% infill

(2) Magnetstänger 75% - 100%

(1) Laddningsregulatorfäste 75% - 100%

(1) Buck Convertor Monteringsfäste 50% infill. Det finns två versioner. Du behöver bara två bultar för att montera den på fodralet så jag utformade ett 2 -håls samt det 4 -håls. Men du behöver bara skriva ut det ena eller det andra.

18650 Batteri 4S 10P -plattor 100% fyllning med 0,4 munstycke med standardkvalitet. Jag gjorde detta med PLA eftersom det kommer att förpackas och sedan omslutas igen i ett fodral. Beroende på hur många batterier du tänker använda (40 celler = 2 totalt 4S 10P plattor behövs) (80 celler = 4 totalt 4S 10P plattor behövs)

Att montera ihop dessa är i princip som legoklossar. Flugbandet ska hjälpa till att hålla ihop plattorna, men behövs inte. Det som säkrar allt bäst är magnetstängerna samt trycket från den täta passformen från höljet När jag satte in magneter i delarna hade jag en bunt i handen, applicerade lite superlim i delen och tryckte i en magnet med stapeln ovanpå den. Detta var så att polariteten är omvänd och magneterna av misstag limmas på fel sätt.

När en magnetstång hade fyra magneter limmade i en pressad hela vägen in lät jag den torka i några timmar. Jag gav var och en av de fyra magneterna en andra magnet för att hålla kontakten med den. På detta sätt är polariteten redan korrekt när frontplattorna limmas och pressas på dessa magneter.

Steg 3: Montering och kabeldragning

Se de medföljande flödesscheman för hur jag kopplade ihop saker.

Att koppla ihop allt är inte särskilt komplicerat, det är precis så det ser ut. För de flesta komponenterna innefattar de endast positiva och negativa ledningar. Växlarna är där det blir lite knepigt. Om du tänker ha automatisk fläktstyrning med hjälp av en digital temperaturregulator/sensor behöver du bara en vippströmbrytare för att slå på och stänga av enheten. Om du vill ha andra verktyg som en LED -lampa eller något, i så fall skulle du sannolikt vilja använda en andra omkopplare.

Kom ihåg att placera mätarna och byta till de tryckta frontplattorna innan du lödar ihop något. Annars måste du göra det två gånger. Jag lärde mig detta på det svåra sättet. När du monterar fläktarna helst vill du att luftcirkulationen ska vara den ena ska dra in luft och den andra blåsa ut. Växelriktaren har också en fläkt som blåser ut luften bakom den.

För växelriktaren demonterade jag den till bara kretskortet tillfälligt. Du behöver inte göra så mycket men för att utöka räckvidden för 120V-uttaget måste du utföra en del demontering. Gör inte detta när du är ansluten till något. Fyra skruvar på bottenplattan avslöjar allt. Ytterligare fyra skruvar på frontplattan (med uttagen) måste lossas. Skjut ut uttagen från frontplattan. Plattan var inte avtagbar om inte trådarna klipptes eller frontplattan klipptes. Du kan förmodligen bara klippa av ledningarna eftersom nästa steg innebär att klippa dem ändå för att förlänga räckvidden.

Jag valde en annan väg och skar försiktigt bort små skåror från plattan med hjälp av ett roterande verktyg. Tog sedan tång och böjde dem så att jag kunde släppa ut uttagen. Då insåg jag att jag måste skarva och lödda i ungefär sex tum eller så av tråd. Har bara totalt tre ledningar att förlänga. Jag föreslår att de skärs, skarvas, löds och krymper röret en tråd i taget. Detta möjliggör förlängning av uttaget för att nå framplattan för fodralet. Efter att denna ändring har gjorts måste du sätta tillbaka bottenpanelen på växelriktaren och förbereda monteringsfästen.

Jag använde vinkelstång i aluminium. Markerad position för hål, borrade hål och sågade biten av stångförrådet. Jag har designat fästena så att de kan 3D -skrivas ut för att göra ditt liv lite enklare. Se bilderna för att se hur jag monterade dem på fodralet. Innan du borrar några hål, se till att du är nöjd med din layout och att batteriet inte glider för mycket. Jag tryckte upp min batteribank till det högra hörnet av höljet, växelriktaren intill det och borrade sedan hålen. När du borrar dina hål bör bockomvandlarfästet monteras först eftersom det inte finns tillräckligt med utrymme för att borra hål för det med omformaren monterad i vägen.

Jag borrar bara hål genom höljet för dessa två fästen och två hål för monteringsfästet som är avsett för DC-DC buck-omvandlaren. Innan jag placerade en skruv/bult genom hålet skulle jag applicera silikontätningsmedel på insidan och utsidan för att hålla det vattentätt. Jag använde också brickor i båda ändarna av bultarna. Jag konstruerade magnetstängerna så att de också kunde fästas i höljet med bultar.

På min PPSU använde jag VHB -tejp för att fästa laddningskontrollen på fodralets sida. När jag skapade denna instruerbara tog jag mig tid att skapa en konsol som du kan 3D -skriva ut och borra hål för att skruva ihop om du vill. Det enda andra området jag använde en liten mängd VHB -tejp var mellan plattfästet och solpluggen för att inte glida när du ansluter till solpanelkontakten.

Jag hoppas att detta har varit inspirerande, informativt eller lite roligt för dig. Tack för att du tittade på mitt projekt.