Listrik L585 585Wh AC DC draagbare voeding - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Voor mijn eerste Instructable ga ik je laten zien hoe ik deze draagbare voeding heb gemaakt. Er zijn veel termen voor dit soort apparaten, zoals powerbank, krachtcentrale, zonnegenerator en vele andere, maar ik geef de voorkeur aan de naam "Listrik L585 Portable Power Supply".

De Listrik L585 heeft een ingebouwde 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, getest) lithiumbatterij die echt lang meegaat. Het is ook vrij licht voor de gegeven capaciteit. Als u het wilt vergelijken met een typische powerbank voor klanten, kunt u dit eenvoudig doen door de mAh-classificatie te delen door 1.000 en vervolgens te vermenigvuldigen met 3,7. De PowerHouse (een van de grootste bekende powerbanks voor consumenten) heeft bijvoorbeeld een capaciteit van 120.000 mAh. Nu, laten we de wiskunde doen. 120, 000 / 1, 000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh versus 585Wh. Makkelijk toch?

Alles is verpakt in deze mooie aluminium koffer. Op deze manier kan de Listrik L585 gemakkelijk worden gedragen en beschermt de bovenklep de gevoelige instrumenten binnenin terwijl ze ongebruikt zijn. Ik kreeg dit idee nadat ik iemand een zonnegenerator zag bouwen met een gereedschapskist, maar de gereedschapskist ziet er niet zo geweldig uit, toch? Dus ik heb een tandje bijgezet met een aluminium koffertje en het ziet er veel beter uit.

De Listrik L585 heeft meerdere uitgangen die bijna alle consumentenelektronica kunnen afdekken.

De eerste is de AC-uitgang die compatibel is met bijna 90% van de netvoedingsapparaten onder 300 W, niet allemaal vanwege de niet-sinusvormige uitgang, maar je kunt dit oplossen door een zuivere sinusomvormer te gebruiken, die veel duurder is dan de standaard gemodificeerde sinusomvormer die ik hier heb gebruikt. Ze zijn over het algemeen ook groter.

De tweede uitgang is de USB-uitgang. Er zijn 8 USB-poorten, wat nogal overkill is. Een paar van hen kan een maximale stroom van 3A continu leveren. Synchrone rectificatie maakt het zeer efficiënt.

De derde is auxiliaire I/O. Het kan worden gebruikt om de interne batterij op te laden of te ontladen met een maximale snelheid van 15A (300W+) continu en 25A (500W+) onmiddellijk. Het heeft geen regelgeving, eigenlijk gewoon batterijspanning, maar het heeft meerdere beveiligingen, waaronder kortsluiting, overstroom, overladen en overontlading.

De laatste en mijn favoriet is de instelbare DC-uitgang, die 0-32V, 0-5A kan uitvoeren op alle spanningsbereiken. Het kan een groot aantal DC-apparaten van stroom voorzien, zoals een typische laptop met 19V-uitgang, een internetrouter op 12V en nog veel meer. Deze instelbare DC-uitgang elimineert de noodzaak om AC naar DC-voeding te gebruiken, wat trouwens de efficiëntie zal verslechteren omdat het hele systeem DC naar AC en vervolgens weer naar DC omzet. Het kan ook worden gebruikt als bankvoeding met constante spanning en constante stroomfunctie, wat erg handig is voor mensen zoals ik die vaak met elektronica werken.

Stap 1: De materialen en gereedschappen

belangrijkste materialen:

* 1X DJI Spark aluminium koffer

* 60X 80 * 57 * 4,7 mm prismatische lithiumcellen (u kunt deze vervangen door de meer gebruikelijke 18650, maar ik vond dat deze cel precies de perfecte vormfactor en afmeting had)

* 1X 300W 24V DC naar AC omvormer

* 1X DPH3205 programmeerbare voeding

* 2X 4-poorts USB buck-converters

* 1X Cellmeter 8 batterij checker

* 1X 6S 15A BMS

* 1X 6S balansconnector

* 12X M4 10mm bouten

* 12X M4 moeren

* 6X roestvrijstalen beugels

* 1X 6A enkelpolige tuimelschakelaar

* 1X 6A dubbelpolige tuimelschakelaar

* 1X 15A enkelpolige tuimelschakelaar

* 4X 3mm roestvrijstalen LED-houder

* 4X vrouwelijke XT60-connectoren

* 4X M3 20 mm messing afstandhouders

* 4X M3 30mm machineschroeven

* 2X M3 8mm machineschroeven

* 6X M3 moeren

* 1X 25A 3-pins aansluiting

* 4X 4,5 mm kabel spades

* Op maat gesneden instrumentenpaneel van 3 mm

-

Verbruiksartikelen:

* Krimpkous

* Soldeer

* Flux

* 2,5 mm massief koperdraad

* Heavy-duty dubbelzijdige tape (krijg de hoogste kwaliteit)

* Dunne dubbelzijdige tape

* Kapton-tape

* Epoxy

* Zwarte verf

* 26 AWG-draad voor LED-indicatoren

* 20 AWG zilverdraad voor laagstroombedrading

* 16 AWG zilverdraad voor hoge stroombedrading (lagere AWG heeft de voorkeur. De mijne heeft een nominaal vermogen van 17A continue chassisbedrading, net genoeg)

-

Gereedschap:

* Soldeerbout

* Tang

* Schroevendraaier

* Schaar

* Hobbymes

* Pincet

* Oefening

Stap 2: Het schema

Het schema moet voor zichzelf spreken. Sorry voor de slechte tekening, maar het zou meer dan genoeg moeten zijn.

Stap 3: Het instrumentenpaneel

Ik ontwierp eerst het instrumentenpaneel. U kunt het pdf-bestand gratis downloaden. Het materiaal kan hout, aluminiumplaat, acryl of iets met vergelijkbare eigenschappen zijn. Ik gebruikte acryl in dit "geval". De dikte moet 3 mm zijn. U kunt het CNC-snijden, of het gewoon op papier afdrukken met een schaal van 1: 1 en het handmatig snijden.

Stap 4: De zaak (schilderen en montagebeugels)

Voor de koffer heb ik een aluminium koffertje gebruikt voor DJI Spark, het heeft precies de juiste afmeting. Het kwam met schuimrubber om het vliegtuig vast te houden, dus ik haalde het eruit en schilderde het binnenste deel zwart. Ik boorde 6 gaten van 4 mm volgens de gatafstand op mijn op maat gesneden instrumentenpaneel en installeerde de beugels daar. Vervolgens heb ik M4-moeren op elke beugel gelijmd, zodat ik de bouten van buitenaf kan schroeven zonder de moeren vast te houden.

Stap 5: Het batterijpakket deel 1 (cellen testen en groepen maken)

Voor het batterijpakket gebruikte ik afgekeurde prismatische lithiumcellen van LG die ik voor minder dan $ 1 per stuk kreeg. De reden waarom ze zo goedkoop zijn, is omdat ze een doorgebrande zekering hebben en als defect bestempeld. Ik heb de zekeringen verwijderd en ze zijn zo goed als nieuw. Het is misschien een beetje onveilig, maar voor minder dan een dollar per stuk kan ik niet echt klagen. Ik gebruik tenslotte een batterijbeheersysteem voor de beveiligingen. Als je gebruikte of onbekende cellen gaat gebruiken, heb ik hier een goede Instructables over het testen en sorteren van gebruikte lithiumcellen: (BINNENKORT BINNENKORT).

Ik heb veel mensen gezien die loodzuuraccu's gebruiken voor dit soort apparaten. Natuurlijk zijn ze gemakkelijk om mee te werken en goedkoop, maar het gebruik van loodzuurbatterijen voor draagbare toepassingen is een grote no-no voor mij. Een loodzuur-equivalent weegt ongeveer 15 kilogram! Dat is 500% zwaarder dan het batterijpakket dat ik heb gemaakt (3 kilogram). Moet ik je eraan herinneren dat het ook groter in volume zal zijn?

Ik kocht er 100 en testte ze een voor een. Ik heb de spreadsheet met het testresultaat. Ik filterde het, sorteerde het en eindigde met de beste 60 cellen. Ik deel ze gelijk door de capaciteit, zodat elke groep een vergelijkbare capaciteit heeft. Op deze manier wordt het batterijpakket gebalanceerd.

Ik heb veel mensen hun batterijpakket zien bouwen zonder elke cel verder te testen, wat volgens mij verplicht is als je een batterijpakket gaat maken van onbekende cellen.

Test toonde aan dat de gemiddelde ontlaadcapaciteit van elke cel 2636 mAh is bij een ontlaadstroom van 1,5 A. Bij een lagere stroomsterkte zal de capaciteit hoger zijn vanwege minder vermogensverlies. Ik ben erin geslaagd om 2700 mAh + te krijgen bij een ontlaadstroom van 0,8 A. Ik krijg 20% meer capaciteit als ik de cel oplaad tot 4,35V/cel (de cel staat wel 4,35V laadspanning toe), maar het BMS staat dat niet toe. Ook zal het opladen van de cel tot 4,2 V de levensduur verlengen.

Terug naar de instructie. Eerst heb ik 10 cellen samengevoegd met dunne dubbelzijdige tape. Daarna heb ik het versterkt met kaptontape. Vergeet niet om extra voorzichtig te zijn bij het omgaan met lithiumbatterijen. Deze prismatische lithiumcellen hebben een extreem dicht positief en negatief deel, dus het is gemakkelijk om er een te kortsluiten.

Stap 6: The Battery Pack Part 2 (Deelnemen aan de groepen)

Nadat ik klaar ben met het maken van de groepen, is de volgende stap om ze samen te voegen. Om ze samen te voegen heb ik dunne dubbelzijdige tape gebruikt en deze weer verstevigd met kapton tape. Heel belangrijk, zorg ervoor dat de groepen van elkaar geïsoleerd zijn! Anders krijg je een heel vervelende kortsluiting als je ze in serie aan elkaar soldeert. Het lichaam van de prismatische cel verwijst naar de kathode van de batterij en vice versa voor 18650 cellen. Houd hier rekening mee.

Stap 7: The Battery Pack Part 3 (solderen en afwerken)

Dit is het moeilijkste en gevaarlijkste deel, de cellen aan elkaar solderen. Voor eenvoudig solderen heb je een soldeerbout van minimaal 100W nodig. De mijne was 60W en het was een totale PITA om te solderen. Vergeet de flux niet, een enorme hoeveelheid flux. Het helpt echt.

** Wees uiterst voorzichtig bij deze stap! Lithiumbatterij met hoge capaciteit is niet iets waar je onhandig mee wilt zijn. **

Eerst heb ik mijn 2,5 mm massieve koperdraad op de gewenste lengte gesneden en vervolgens de isolatie verwijderd. Daarna heb ik de koperdraad aan het lipje van de cel gesoldeerd. Doe dit langzaam genoeg om het soldeer te laten vloeien, maar snel genoeg om warmteophoping te voorkomen. Het vereist echt vakmanschap. Ik zou aanraden om op iets anders te oefenen voordat je het met het echte werk probeert. Geef de batterij een pauze na enkele minuten solderen om af te koelen, want warmte is niet goed voor elke soort batterij, vooral voor lithiumbatterijen.

Voor de afwerking heb ik het BMS geplakt met 3 lagen dubbelzijdige foamtape en alles bedraad volgens het schema. Ik soldeerde kabelspades op de uitgang van de batterij en installeerde die spades onmiddellijk op de hoofdstroomaansluiting om te voorkomen dat de spades elkaar raken en kortsluiting veroorzaken.

Vergeet niet om een draad van de negatieve kant van de balansconnector en een draad van de negatieve kant van het GBS te solderen. We moeten dit circuit openbreken om de Cellmeter 8 (batterij-indicator) te deactiveren, zodat deze niet voor altijd aan gaat. Het andere uiteinde gaat later naar een pool van een schakelaar.

Stap 8: Het batterijpakket deel 4 (installatie)

Voor de installatie heb ik dubbelzijdige tape gebruikt. Ik raad aan om voor deze hoes dubbelzijdige tape van hoge kwaliteit te gebruiken, omdat de batterij behoorlijk zwaar is. Ik heb 3M VHB dubbelzijdige tape gebruikt. Tot nu toe houdt de tape het batterijpakket erg goed vast. Geen enkel probleem.

Het batterijpakket past daar heel goed, een van de redenen waarom ik deze prismatische lithiumcel heb gekozen in plaats van een cilindrische lithiumcel. De luchtspleet rond het batterijpakket is erg belangrijk voor de warmteafvoer.

Over warmteafvoer maak ik me niet al te veel zorgen. Voor het opladen gebruik ik mijn IMAX B6 Mini die maar 60W kan leveren. Dat is niets vergeleken met het 585Wh accupakket. Het opladen duurde meer dan 10 uur, zo traag dat er geen warmte wordt gegenereerd. Langzaam opladen is ook goed voor elk type batterij. Voor het ontladen ligt de maximale stroom die ik uit het batterijpakket kan trekken ver onder de 1C ontladingssnelheid (26A) bij slechts 15A continu, 25A onmiddellijk. Mijn batterijpakket heeft een interne weerstand van ongeveer 33mOhm. De gedissipeerde vermogensvergelijking is I^2*R. 15*15*0.033 = 7,4 W vermogen verloren als warmte bij een ontlaadstroom van 15 A. Voor zoiets groots is dat niet erg. Test uit de echte wereld toont aan dat bij hoge belasting de temperatuur van het batterijpakket stijgt tot ongeveer 45-48 graden Celsius. Niet echt een comfortabele temperatuur voor lithiumbatterijen, maar nog steeds binnen het werktemperatuurbereik (maximaal 60)

Stap 9: De omvormer deel 1 (demontage en installatie van koellichaam)

Voor de omvormer heb ik hem uit de behuizing gehaald zodat hij in de aluminium koffer past en heb ik een paar koellichamen geïnstalleerd die ik heb gekregen van een kapotte computervoeding. Ik nam ook de koelventilator, het stopcontact en de schakelaar voor later gebruik.

De omvormer werkt tot 19V voordat de onderspanningsbeveiliging in werking treedt. Dat is goed genoeg.

Bijzonder is dat op het etiket duidelijk 500W staat, terwijl op de zeefdruk op de print staat dat het 300W is. Ook heeft deze omvormer echte bescherming tegen omgekeerde polariteit, in tegenstelling tot de meeste omvormers die een domme diode + zekering gebruiken voor bescherming tegen omgekeerde polariteit. Leuk, maar niet erg handig in dit geval.

Stap 10: De omvormer (installatie en montage)

Eerst heb ik het ingangsvermogen, de LED-indicatoren, de schakelaar en de draad van het stopcontact verlengd, zodat ze lang genoeg zijn. Vervolgens heb ik de omvormer met dubbelzijdig plakband in de behuizing gemonteerd. Ik soldeerde kabelspades aan het andere uiteinde van de voedingsdraden en verbond die met de hoofdterminal. Ik heb de LED-indicatoren, de ventilator en het stopcontact op het instrumentenpaneel gemonteerd.

Ik ontdekte dat de omvormer nul ruststroom (<1mA) heeft wanneer deze is aangesloten op een stroombron, maar is gedeactiveerd, dus besloot ik de voedingskabel van de omvormer rechtstreeks aan te sluiten zonder enige schakelaar. Op deze manier heb ik geen omvangrijke hoogstroomschakelaar nodig en heb ik minder energie verspild aan de draad en schakelaar.

Stap 11: De USB-module (installatie en bedrading)

Eerst heb ik de LED-indicatoren op beide modules verlengd. Vervolgens heb ik de modules gestapeld met de M3 20 mm messing afstandhouders. Ik heb de stroomdraden volgens het schema gesoldeerd en het geheel op het instrumentenpaneel gezet en vastgemaakt met kabelbinders. Ik heb de 2 draden van de batterij die ik eerder noemde, aan de andere pool van de schakelaar gesoldeerd.

Stap 12: De DPH3205-module deel 1 (installatie- en ingangsbedrading)

Ik heb diagonaal 2 gaten van 3 mm door de bodemplaat geboord en vervolgens heb ik de DPH3205-module geïnstalleerd met 8 mm M3-schroeven die door die gaten gaan. Ik heb de ingang bedraad met dikke 16 AWG-draden. Het negatief gaat rechtstreeks naar de module. De positieve gaat eerst naar een schakelaar en dan naar de module. Ik heb kabelspades aan het andere uiteinde gesoldeerd die op de hoofdterminal zullen worden aangesloten.

Stap 13: De DPH3205-module deel 2 (beeldschermmontage en uitgangsbedrading)

Ik heb het display op het voorpaneel gemonteerd en de draden aangesloten. Vervolgens heb ik de XT60-connectoren op het instrumentenpaneel gemonteerd met behulp van tweedelige epoxy en die connectoren parallel bedraad. Dan gaat de draad naar de uitgang van de module.

Stap 14: De Auxiliary I/O (montage en bedrading)

Ik monteerde 2 XT60-connectoren met 2-delige epoxy en soldeerde de connectoren parallel met dikke 16 AWG-draden. Ik heb kabelspades aan het andere uiteinde gesoldeerd die naar de hoofdterminal gaan. De draad van de USB-module gaat hier ook naar toe.

Stap 15: QC (snelle inspectie)

Zorg ervoor dat er niets rammelt binnenin. Ongewenste geleidende items kunnen kortsluiting veroorzaken.

Stap 16: Afwerking en testen

Ik sloot het deksel, schroefde de bouten vast en klaar! Ik heb alle functies getest en alles werkt zoals ik had gehoopt. Zeker heel handig voor mij. Het kostte me iets meer dan $ 150 (alleen materiaal, defecten niet meegerekend), wat erg goedkoop is voor zoiets. Het montageproces duurde ongeveer 10 uur, maar de planning en het onderzoek duurden ongeveer 3 maanden.

Ook al heb ik behoorlijk wat onderzoek gedaan voordat ik mijn voeding bouw, mijn voeding heeft nog steeds veel gebreken. Ik ben niet echt tevreden met het resultaat. In de toekomst zal ik de Listrik V2.0 bouwen met veel verbeteringen. Ik wil niet het hele plan bederven, maar hier is er een paar:

1. Schakel over naar 18650-cellen met hoge capaciteit
2. Iets hogere capaciteit
3. Veel hoger uitgangsvermogen
4. Veel betere veiligheidsvoorzieningen
5. Interne MPPT-oplader
6. Betere materiaalkeuze
7. Arduino automatisering
8. Specifieke parameterindicator (batterijcapaciteit, opgenomen vermogen, temperatuur enzovoort)
9. App-gestuurde DC-uitgang en vele andere die ik je nu niet zal vertellen;-)

Stap 17: Updates

Update # 1: Ik heb een handmatige override-schakelaar voor de koelventilator toegevoegd, zodat ik deze handmatig kan inschakelen als ik de voeding op volle belasting wil gebruiken, zodat de onderdelen binnenin koel blijven.

Update #2: Het BMS vloog in brand, dus ik maak het hele batterijsysteem opnieuw met een betere. De nieuwe heeft een 7S8P-configuratie in plaats van 6S10P. Iets minder capaciteit maar betere warmteafvoer. Elke groep is nu uit elkaar geplaatst voor een betere veiligheid en koeling. 4.1V/cel laadspanning in plaats van 4.2V/cel voor een langere levensduur.