Power Stacker: stapelbart USB uppladdningsbart batterisystem: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Klicka nedan för att besöka vår Hackaday -projektsida

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

Power Stacker är ett bärbart, modulärt, uppladdningsbart USB-litiumjonbatteri. Stapla ihop dem för kraftfulla projekt eller separera dem för mindre projekt med detta modulsystem. Filerna Gerber, BOM och. STL finns tillgängliga nedan.

Power Stacker gör vad andra uppladdningsbara USB -batterier har misslyckats med, och det är möjligheten att kombinera tillsammans för ökad batterikapacitet eller separera i många små batterier för mindre projekt. Du kan bokstavligen använda samma Power Stacker -batterier i många år i många applikationer!

En annan unik egenskap hos Power Stacker är att varje batteri får sin egen laddningsregulator, vilket garanterar sann cellbalansering och ser till att varje batteri laddas till rätt spänning i realtid även under laddning och/eller urladdning.

Efter att ha startat ett framgångsrikt Kickstarter -projekt som heter Solderdoodle Pro, insåg jag att samma batteriteknik som används för att smälta lödning kan användas för att lösa problemet med att försöka hitta rätt batteri och ständigt måste köpa nya batterier för varje nytt projekt. I kombination med min kunskap om 3D -utskrift skapade jag ett fodral för batteriet som kan skrivas ut, modifieras och delas!

Power staplare är också kompatibel med Open Source DC-DC-omvandlare som Adafruit's Power Boost 1000.

Hur fungerar batteriet?

Lågspännings-/högströmsdioder på laddningsstyrkortet är installerade på ingången och utgången på kretsen, vilket förhindrar tvärsamtal mellan flera strömkällor och mellan utmatningen från laddningsregulatorerna. Detta gör att sammankopplingarna mellan ingångs- och utgångsstiften på varje laddningsstyrkort kan bli bussstänger så att spänningen kan förbli densamma och strömmen multiplicera. Det högsta spänningsbatteriet i stapeln kommer att ladda ur mest tills de andra batterierna når nära samma spänning och även de kommer att börja ladda ur med samma hastighet, vilket multiplicerar batteriets nuvarande effekt.

Power Stacker Specifikationer: * Tid för fulladdning: @5 Watt 3350mAh: 3 timmar | @8 Watt 13400mAh: 7 timmar

* Kapacitet: 3350mAh, 6700mAh eller 13400mAh / 3.6V

* Typ: Panasonic NCR18650B litiumjon

* Ingång - Ström: 450 till 2600mA | Spänning: 5 till 6 volt

* Antal USB -portar: 1 (beroende på antalet 5V -adaptermoduler)

* Utgång - Standard Arduino Style kvinnliga och manliga rubriker

* Utgång - Ström: Upp till 2000mA | Spänning: 3,6 volt direkt eller 5 volt med DC-DC-omvandlarmodul

* Fodral: 3D -tryckt material

* Batteritid vid normal användning: 5 år * Utbytbart batteri

* Ger upp till 320% iPhone Charge eller 160% Galaxy S5 Charge med två celler 6700mAh

* Kompatibel med Arduino, iPhone, Android, Windows Phone och andra med 5 Volt DC-DC-omvandlarmodul

*VARNING: Var försiktig när du hanterar ett litiumjonbatteri eftersom kortslutning av batteriet kan orsaka brännskador. Använd alltid skyddsglasögon. Använd rekommenderade batteri- och kretskomponenter på grund av den högre 2000mA max batteriladdningsströmmen. 3D -tryckta delar kan skeva vid höga temperaturer.

FCC -överensstämmelse: INTE krävs eftersom kretsfrekvenserna är under 1,7 MHz

Steg 1: Material, verktyg och filer som krävs

Här är en lista över material, verktyg och filer som krävs.

MATERIAL:

QTY Beskrivning

1 Lithium-Ion Charge Controller Circuit (schematisk, Gerber Files, etc. kan laddas ner från föregående sida. Den viktigaste IC-komponenten är Maxim MAX8903G laddningskontroller.)

1 NCR18650B 3350mAh Oskyddat Panasonic litiumjonbatteri www.ebay.com (Om lägre kostnad krävs, prova Panasonic NCR18650A batteri med en något mindre kapacitet på 3070mAh. Se till att det är oskyddat och kontrollera batteriets artikelnummer noga. Skyddade batterier har extra längd med en inbyggd krets, vilket kan påverka prestanda Referens https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Andra märken av batterier rekommenderas INTE eftersom laddningsregulatorns ström till batteriet kan vara så hög som 2000mA och Panasonic NCR18650 kemi klarar det. Om du behöver använda andra märken, se till att de uppfyller samma specifikationer, kemi och klarar upp till 2 A laddström. Användning av batterier som inte uppfyller dessa specifikationer kan leda till farliga batteriskador.)

2 Hirose 2-polig kontakt DF3-2S-2C

2 Hirose Socket 24-28 AWG Crimp Pin DF3-2428SCC

1 1 "bred Kapton tejprulle https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 1" Kapton bandskiva

1 1 "diameter bit av värmekrympslang 2,7" lång2 1/16 "bit värmekrympslang 1,0" lång 1 rulle lödtråd 1 3D -tryckt fodral (fil finns på föregående sida.)

1 2X4 kvinnlig rubrik

1 5 Volt DC-DC-omvandlare

1 Protoboard

1 1X2 kvinnlig rubrik

1 Manlig Header Strip

Olika längder 26 AWG Standard Röd och svart Strandad 4 Amp Max Wire Listed below: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 6.10 Black Wire.06 strip one end, 20 strip the other end

1 8,00 Red Wire.06 -remsa ena änden.20 -remsa den andra änden

VERKTYG: QTY Beskrivning

1 Power Core -batteriarmatur

1 Wire Strippers 24-26 gage-intervall

1 Wire Crimper 20-24 mätområde

1 Måttband

1 lödkolv

1 Värmepistol

1 sax

Steg 2: Batterimontering

Sätt i NCR18650B -batteriet i batterifästet med den positiva sidan uppåt. Armaturen anpassar de röda och svarta trådarna när du lödder. Rör inte lödkolven mot fixturen eftersom den kan smälta. Du kanske kan löda batteriet utan fixturen, men det är mycket svårare och du skulle fortfarande behöva något för att batteriet inte ska ramla omkull. Armaturen kan också användas för andra batteriprojekt.

Placera den.20 "avskalade änden av den långa röda tråden i diket märkt +RÖD och löd den röda ledningen till batteriet. Försök att lödda till batteriet snabbt eftersom för mycket värme till batteriet kan skada det. Om det finns någon lödning stick ut, släta ut det med lödkolven. Efter lödningen lutar du fixturen och skjuter ut batteriet underifrån med fingret. Vänd batteriet upp och ner och sätt in batteriet i fixturen med den röda tråden i +RÖDA tråg och den negativa änden av batteriet uppåt. Krama änden av den röda tråden med Hirose-stiftet och sätt in stiftet i port 1 på Hirose 2-stiftskontakten. Du vill fästa kontakten vid denna tidpunkt eftersom det är farligt att lämna en dinglande bar ände av en batteritråd utsatt och kan eventuellt orsaka kortslutning eller brännskador om den vidrör den negativa änden av batteriet. Placera.20 "avskalad ände av den långa svarta tråden i diket märkt -BLK och löd Svart ledning till batteriet. Den negativa änden av detta batteri kräver vanligtvis mer värme till lödning eftersom det finns mer yta i kontakt med batteriets massa, men försök att lödas snabbt. Om det finns något löd som sticker ut, släta ut det med lödkolven. Efter lödning, krympa änden av den svarta tråden med Hirose-stiftet och sätt in stiftet i port 2 på Hirose 2-stiftskontakten. Luta fixturen och skjut ut batteriet underifrån med fingret. Böj den svarta ledningen rakt ner över kanten på den negativa änden av batteriet och led den röda tråden för att slingra runt längs sidan av batteriet. Effekten bör vara att den röda ledningen som kommer ner från den positiva änden av batteriet är 120º bortsett från där de svarta och röda trådarna möts. Denna trådgeometri gör att de positiva och negativa trådarna kan komma ut från samma sida och ger en passform. Vira en bit 1 "bred Kapton -tejp en gång runt mitten av batteriet för att hålla trådarna nere. Lägg en 1" Kapton -bandskiva i varje ände av batteriet och vik kanterna över batteriets sida. Skjut sedan 1 "värmekrympröret över batteriet med röret i linje med batteriets positiva ände. Allt rörslack bör sticka ut den negativa änden. Använd nu en värmepistol för att krympa röret för att slutföra batteriet.

Steg 3: Power Stacker Assembly

För en enkelcellsinställning, löd helt enkelt 2X4 Female Header till laddningskontrollkortet, anslut batteriet, sedan löd hanstiften till 5 Volt DC-DC-kortet och anslut det till laddningskontrollkortet.

För en multi-cell-inställning, löd hanhuvudena till protoboardet i samma konfiguration som laddningskontrollstiften och löd 1X2 Female Header till kortet.

På baksidan av protoboardet, löd alla stiften som är associerade med SYS OUT -porten från laddningskontrollkortet, löd alla stiften som är associerade med GND -porten från laddningskontrollkortet och löd alla stiften som är associerade med IN6V -porten från laddningsstyrkort. Löd sedan SYS OUT till den kvinnliga huvudstiften på protoboardet och löd GND till den andra kvinnliga headerstiftet på protoboardet.

Skjut in protoboardet i facket på det 3D-tryckta fodralet, fäst sedan batterierna, laddningskort och 5 Volt DC-DC-omvandlare till protoboardet.

Steg 4: Applikationer

Du ansluter bara batteriet till laddningskortet, ansluter DC-DC 5 Volt-omvandlaren och laddar din USB-enhet.

Anslut en mikro -USB -laddningskabel för att ladda batterierna från alla 5 till 6 volt strömkälla. Varje cell har sin egen laddningskontroll för sann realtidscellbalansering. Varje laddningsregulator i paketet börjar automatiskt ladda när överskott har upptäckts.

Du kan också ansluta flera energikällor till Power Stacker som solpaneler, dynamos och andra USB -strömkällor för att öka laddningsströmmen till batteriet.

Oavsett om du laddar en smarttelefon, surfplatta eller fjärrstyrd robot, ger Power Stacker dig den kraft du behöver nu och anpassar dig efter dina strömkrav i framtiden.

GRATTIS! Du är klar med att bygga Power Stacker!

Steg 5: Felsökning

SÄKERHET

Lämna inte Power Stacker i direkt solljus. Håll den täckt eller i skuggan. Värme från solen kan få laddningskretsen och batteriet att bli mycket heta, sluta ladda, försämra batteriet och förkorta dess livslängd.

Godtagbara temperaturer: Power Stacker är konstruerad för att användas i temperaturer mellan 0º och 45º C (32º och 149º F). Förvaring: Förvara Power Stacker i rumstemperatur. Power Stacker bör laddas ungefär en gång om året för att förhindra överladdning.

För bästa resultat, ladda Power Stacker helt innan du använder den.

FELSÖKNING

Power Stacker -lampan tänds inte när jag laddar från min bärbara dator

1) Detta kan inträffa om Power Stacker är helt tömd och går in i ett sänkt laddningsläge. Håll Power Stacker inkopplad i cirka 15 minuter och LED -laddningslampan ska tändas igen.

2) Vissa äldre bärbara datorer har en låg strömbegränsning i sina USB -portar och inaktiverar USB -porten om strömmen överskrider gränsen. Prova att ansluta Power Stacker till en annan USB -port.