Power Stacker: Stabelbart USB genopladeligt batterisystem: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Klik nedenfor for at besøge vores Hackaday -projektside

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

Power Stacker er en bærbar, modulær, USB genopladelig lithium-ion batteripakke. Stak dem sammen til kraftsultne projekter eller adskil dem til mindre projekter med dette modulære system. Gerber-, BOM- og. STL -filerne er tilgængelige nedenfor.

Power Stacker gør, hvad andre genopladelige USB -batterier ikke har kunnet gøre, og det er evnen til at kombinere sammen for øget batterikapacitet eller adskille mange små batterier til mindre projekter. Du kan bogstaveligt talt bruge de samme Power Stacker -batterier i mange år på tværs af mange applikationer!

En anden unik egenskab ved Power Stacker er, at hvert batteri modtager sin egen ladestyring, hvilket garanterer ægte cellebalancering og sørger for, at hvert batteri oplades til den rigtige spænding i realtid, selv under opladning og/eller afladning.

Efter at have lanceret et vellykket Kickstarter -projekt kaldet Solderdoodle Pro, indså jeg, at den samme batteriteknologi, der blev brugt til at smelte loddetin, kunne bruges til at løse problemet med at forsøge at finde det rigtige batteri og konstant skulle købe nye batterier til hvert nyt projekt. Kombineret med min viden om 3D -udskrivning skabte jeg en taske til batteriet, der kan udskrives, ændres og deles!

Power-stabler er også kompatibel med Open Source DC-DC-konvertere som Adafruit's Power Boost 1000.

Hvordan fungerer batteristakken?

Lavspændings-/højstrømdioder på ladestyringskortet er installeret på input og output af kredsløbet, hvilket forhindrer krydstale mellem flere strømkilder og mellem output fra ladestyringerne. Dette gør det muligt for forbindelserne mellem input- og output -benene på hvert ladestyringskort at blive busstænger, der gør det muligt for spændingen at forblive den samme, og strømmen kan formere sig. Det højeste spændingsbatteri i stakken vil aflade mest, indtil de andre batterier når tæt på den samme spænding, og de også begynder at aflade med samme hastighed, hvilket multiplicerer batteripakkens nuværende output.

Power Stacker Specifikationer: * Tid til fuld opladning: @5 Watt 3350mAh: 3 timer | @8 Watt 13400mAh: 7 timer

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

* Type: Panasonic NCR18650B Lithium-Ion

* Indgang - Strøm: 450 til 2600mA | Spænding: 5 til 6 volt

* Antal USB -porte: 1 (afhængigt af antallet af 5V adaptermoduler)

* Output - Standard Arduino Style Female og Male Headers

* Output - Strøm: Op til 2000mA | Spænding: 3,6 volt direkte eller 5 volt med DC-DC-omformermodul

* Kassemateriale: 3D -trykt materiale

* Batterilevetid ved typisk brug: 5 år * Udskifteligt batteri

* Giver op til 320% iPhone -opladning eller 160% Galaxy S5 -opladning med to celler 6700mAh

* Kompatibel med Arduino, iPhone, Android, Windows Phone og andre med 5 Volt DC-DC konvertermodul

*ADVARSEL: Vær forsigtig, når du håndterer ethvert litiumionbatteri, da kortslutning af batteriet kan forårsage forbrændinger. Brug altid beskyttelsesbriller. Brug venligst anbefalede batteri- og kredsløbskomponenter på grund af den højere 2000mA maksimale batteriladestrøm. 3D -printede dele kan skæve under høje temperaturer.

FCC -overholdelse: IKKE påkrævet, fordi kredsløbsfrekvenserne er under 1,7 MHz

Trin 1: Materialer, værktøjer og filer påkrævet

Her er en liste over de nødvendige materialer, værktøjer og filer.

MATERIALER:

QTY Beskrivelse

1 Lithium-Ion Charge Controller Circuit (skematisk, Gerber Files osv. Kan downloades fra forrige side. Den vigtigste IC-komponent er Maxim MAX8903G-ladestyringen.)

1 NCR18650B 3350mAh ubeskyttet Panasonic litiumionbatteri www.ebay.com (Hvis lavere omkostninger er nødvendige, kan du prøve Panasonic NCR18650A batteri med en lidt mindre kapacitet på 3070mAh. Sørg for, at det er ubeskyttet, og kontroller batteriets varenummer omhyggeligt. Beskyttede batterier har tilføjet længde med et indbygget kredsløb, som kan påvirke ydeevnen Reference https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Andre mærker af batterier anbefales IKKE, fordi ladestyringens strøm til batteriet kan være så høj som 2000mA, og Panasonic NCR18650 kemi kan klare det. Hvis du skal bruge andre mærker, skal du sørge for, at de opfylder de samme specifikationer, kemi og kan klare op til 2 ampere ladestrøm. Brug af batterier, der ikke opfylder disse specifikationer, kan føre til farlig batteriskade.)

2 Hirose 2-bens stik DF3-2S-2C

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

1 1 "bred Kapton -båndrulle https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 1" Kapton -tape -disk

1 1 "Diameter stykke varmekrympeslange 2,7" lang2 1/16 "stykke varmekrympeslange 1,0" lang 1 rulle loddetråd 1 3D -trykt kasse (fil tilgængelig på forrige side.)

1 2X4 kvindelig overskrift

1 5 Volt DC-DC-omformer

1 Protoboard

1 1X2 kvindelig overskrift

1 Male Header Strip

Forskellige længder 26 AWG Standard Rød og Sort Strandet 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 anden ende

1 8,00 Red Wire.06 strip den ene ende, 20 strip den anden ende

VÆRKTØJ: QTY Beskrivelse

1 Power Core -batteriarmatur

1 Wire Strippers 24-26 måleområde

1 Wire Crimper 20-24 måleområde

1 Målebånd

1 loddejern

1 varmepistol

1 saks

Trin 2: Batterisamling

Sæt NCR18650B -batteriet i batteriarmaturet med den positive side opad. Armaturet justerer de røde og sorte ledninger, mens du lodder. Rør ikke loddejernet til armaturet, da det kan smelte. Du kan muligvis lodde batteriet uden armaturet, men det er meget sværere, og du vil stadig have brug for noget for at forhindre, at batteriet vælter. Armaturet kan også bruges til andre batteriprojekter.

Placer den.20 "strippede ende af den lange røde ledning i skyttegraven mærket +RØD, og lod den røde ledning til batteriet. Prøv at lodde til batteriet hurtigt, fordi for meget varme til batteriet kan beskadige det. Hvis der er loddetin stikker ud, glattes det ud med loddejernet. Efter lodning skal du vippe armaturet og skubbe batteriet ud nedenunder med din finger. Vend batteriet på hovedet, og indsæt batteriet i armaturet med den røde ledning i +RØD trug og den negative ende af batteriet vender opad. Krymp enden af den røde ledning med Hirose-stiften, og sæt stiften ind i port 1 på Hirose 2-ben-stikket. Du vil montere stikket på dette tidspunkt, fordi det er farligt at efterlade en dinglende bar ende af en batteritråd udsat og kan potentielt forårsage kortslutning eller forbrændinger, hvis den rører ved den negative ende af batteriet. Placer.20 "afisolerede ende af den lange sorte ledning i grøften mærket -BLK og lod loddet Sort ledning til batteriet. Den negative ende af dette batteri kræver normalt mere varme til lodning, fordi der er mere overfladeareal i kontakt med batteriets masse, men prøv at lodde hurtigt. Hvis der er noget loddemiddel, der stikker ud, glattes det ud med loddejernet. Efter lodning skal du krympe enden af den sorte ledning med Hirose-stiften og indsætte stiften i port 2 på Hirose 2-ben-stikket. Vip armaturet og skub batteriet ud nedenunder med din finger. Bøj den sorte ledning lige ned over kanten af den negative ende af batteriet, og før den røde ledning til at løbe rundt langs siden af batteriet. Effekten skal være, at den røde ledning, der kommer ned fra den positive ende af batteriet, er 120º bortset fra, hvor de sorte og røde ledninger mødes. Denne trådgeometri gør det muligt for de positive og negative ledninger at komme ud fra samme side og giver den tætte pasform. Pak et stykke 1 "bredt Kapton -tape en gang rundt om midten af batteriet for at holde ledningerne nede. Læg en 1" Kapton -tapeskive i hver ende af batteriet, og fold kanterne ud over siden af batteriet. Skub derefter det 1 "varmekrymprør over batteriet med røret i flugt med den positive ende af batteriet. Hele rørslakken skal stikke den negative ende ud. Brug nu en varmepistol til at krympe røret for at fuldføre batterisamlingen.

Trin 3: Power Stacker Assembly

For en enkelt celle opsætning skal du blot lodde 2X4 Female Header til opladerkontrollerkortet, tilslutte batteriet og derefter lodde hanstifter til hanen til 5 Volt DC-DC-kortet og slutte det til opladerkontrolkortet.

For en multi-celles opsætning loddes hanhovederne til protoboardet i samme konfiguration som ladestyringspinnene og lodder 1X2 kvindelig overskrift til brættet.

På bagsiden af protoboardet loddes alle stifter, der er knyttet til SYS OUT -porten fra opladerkontrollerkortet, alle stifter, der er forbundet med GND -porten, fra ladestyringskortet, og loddes alle stifterne, der er forbundet med IN6V -porten, fra opladnings controller board. Derefter loddes SYS OUT til den kvindelige header -pin på protoboardet og loddes GND til den anden female header pin på protoboardet.

Skub protoboardet ind i åbningen på 3D-printet etui, og sæt derefter batterierne, opladningskontrolkortene og 5 Volt DC-DC-konverteren til protoboardet.

Trin 4: Applikationer

Du tilslutter bare batteriet til opladerkontrolkortet, tilslutter DC-DC 5 Volt-konverteren og oplader din USB-enhed.

Tilslut et mikro -USB -ladekabel for at genoplade batterierne fra en hvilken som helst 5 til 6 volt strømkilde. Hver celle har sin egen ladestyring til ægte real-time cellebalancering. Hver ladestyring i pakken begynder automatisk at oplade, når der registreres overskydende strøm.

Du kan også tilslutte flere energikilder til Power Stacker som solpaneler, dynamoer og andre USB -strømkilder for at øge ladestrømmen til batteriet.

Uanset om du oplader en smartphone, tablet eller fjernbetjent robot, giver Power Stacker dig den strøm, du har brug for nu, og tilpasser sig dine strømbehov i fremtiden.

TILLYKKE! Du er færdig med at bygge Power Stacker!

Trin 5: Fejlfinding

SIKKERHED

Efterlad ikke Power Stacker i direkte sollys. Hold det tildækket eller i skyggen. Varme fra solen kan få opladningskredsløbet og batteriet til at blive meget varmt, stoppe opladningen, forringe batteriet og forkorte dets levetid.

Acceptable temperaturer: Power Stacker er designet til at fungere ved temperaturer mellem 0º og 45º C (32º og 149º F). Opbevaring: Opbevar Power Stacker i stuetemperatur. Power Stacker bør oplades cirka en gang om året for at forhindre overladning.

For de bedste resultater skal Power Stacker oplades fuldstændigt før brug.

FEJLFINDING

Power Stacker LED lyser ikke, når jeg oplader fra min bærbare computer

1) Dette kan forekomme, hvis Power Stacker er helt tømt og går i en ladningstilstand. Hold Power Stacker tilsluttet i cirka 15 minutter, og LED -opladningsindikatoren skal tænde igen.

2) Nogle ældre bærbare computere har en lav strømbegrænsning i deres USB -porte og deaktiverer USB -porten, hvis strømmen overskrider grænsen. Prøv at tilslutte Power Stacker til en anden USB -port.