Power Stacker: Stapelbares USB-Akkusystem - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Bitte klicken Sie unten, um unsere Hackaday-Projektseite zu besuchen

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

Power Stacker ist ein tragbarer, modularer, über USB wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akku. Stapeln Sie sie für energiehungrige Projekte oder trennen Sie sie für kleinere Projekte mit diesem modularen System. Die Gerber-, BOM- und. STL-Dateien sind unten verfügbar.

Power Stacker macht, was andere wiederaufladbare USB-Akkus nicht können, und zwar die Möglichkeit, die Akkukapazität zu erhöhen oder für kleinere Projekte in viele kleine Akkus aufzuteilen. Sie können buchstäblich die gleichen Power Stacker-Batterien über viele Jahre hinweg in vielen Anwendungen verwenden!

Ein weiteres einzigartiges Feature von Power Stacker ist, dass jeder Akku einen eigenen Laderegler erhält, der einen echten Zellenausgleich garantiert und dafür sorgt, dass jeder Akku auch während des Ladens und/oder Entladens in Echtzeit auf die richtige Spannung geladen wird.

Nachdem ich ein erfolgreiches Kickstarter-Projekt namens Solderdoodle Pro gestartet hatte, wurde mir klar, dass die gleiche Batterietechnologie, die zum Schmelzen von Lot verwendet wird, verwendet werden kann, um das Problem zu lösen, die richtige Batterie zu finden und für jedes neue Projekt ständig neue Batterien kaufen zu müssen. Kombiniert mit meinem Wissen über den 3D-Druck habe ich ein Gehäuse für die Batterie erstellt, das gedruckt, modifiziert und geteilt werden kann!

Der Power Stacker ist auch mit Open Source DC-DC-Wandlern wie dem Power Boost 1000 von Adafruit kompatibel.

Wie funktioniert der Batteriestapel?

Am Eingang und Ausgang der Schaltung sind Dioden mit niedriger Durchlassspannung/hohem Strom auf der Ladereglerplatine installiert, die ein Übersprechen zwischen mehreren Stromquellen und zwischen den Ausgängen der Laderegler verhindern. Dadurch werden die Verbindungen zwischen den Eingangs- und Ausgangspins jeder Ladereglerplatine zu Sammelschienen, die es ermöglichen, dass die Spannung gleich bleibt und sich der Strom vervielfacht. Die Batterie mit der höchsten Spannung im Stapel entlädt sich am stärksten, bis die anderen Batterien annähernd die gleiche Spannung erreichen, und auch sie beginnen sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu entladen, was die Stromabgabe des Batteriepakets vervielfacht.

Power Stacker-Spezifikationen: * Zeit bis zum vollständigen Aufladen: @ 5 Watt 3350 mAh: 3 Stunden | @8 Watt 13400mAh: 7 Stunden

* Kapazität: 3350mAh, 6700mAh oder 13400mAh / 3,6V

* Typ: Panasonic NCR18650B Lithium-Ionen

* Eingang - Strom: 450 bis 2600mA | Spannung: 5 bis 6 Volt

* Anzahl USB-Ports: 1 (abhängig von der Anzahl der 5V-Adaptermodule)

* Ausgang - Standard-Arduino-Stil-Buchsen- und -Steckerleisten

* Ausgang - Strom: Bis zu 2000mA | Spannung: 3,6 Volt direkt oder 5 Volt mit DC-DC-Wandlermodul

* Gehäusematerial: 3D-gedrucktes Material

* Batterielebensdauer bei typischem Gebrauch: 5 Jahre * Austauschbare Batterie

* Bietet bis zu 320% iPhone Charge oder 160% Galaxy S5 Charge mit zwei Zellen 6700mAh

* Kompatibel mit Arduino, iPhone, Android, Windows Phone und anderen mit 5 Volt DC-DC-Wandlermodul

*WARNUNG: Seien Sie beim Umgang mit Lithium-Ionen-Akkus vorsichtig, da ein Kurzschluss des Akkus zu Verbrennungen führen kann. Tragen Sie immer eine Schutzbrille. Bitte verwenden Sie aufgrund des höheren maximalen Batterieladestroms von 2000 mA die empfohlenen Batterie- und Schaltungskomponenten. 3D-gedruckte Teile können sich bei hohen Temperaturen verziehen.

FCC-Konformität: NICHT erforderlich, da die Stromkreisfrequenzen unter 1,7 MHz liegen

Schritt 1: Benötigte Materialien, Werkzeuge und Dateien

Hier finden Sie eine Liste der benötigten Materialien, Werkzeuge und Dateien.

MATERIALIEN:

Menge Beschreibung

1 Lithium-Ionen-Laderegler-Schaltung (Schema, Gerber-Dateien usw. können von der vorherigen Seite heruntergeladen werden. Die Haupt-IC-Komponente ist der Maxim MAX8903G-Laderegler.)

1 NCR18650B 3350mAh ungeschützter Panasonic Lithium-Ionen-Akku www.ebay.com (Wenn niedrigere Kosten erforderlich sind, versuchen Sie den Panasonic NCR18650A Akku mit einer etwas geringeren Kapazität von 3070mAh. Stellen Sie sicher, dass er ungeschützt ist und überprüfen Sie die Akku-Teilenummer sorgfältig. Geschützte Akkus haben zusätzliche Länge mit einer integrierten Schaltung, die die Leistung beeinträchtigen kann Referenz https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Andere Batteriemarken werden NICHT empfohlen, da der Ladereglerstrom zum Akku bis zu 2000 mA betragen kann und die Chemikalien des Panasonic NCR18650 damit umgehen können. Wenn Sie andere Marken verwenden müssen, stellen Sie sicher, dass diese die gleichen Spezifikationen und Chemikalien erfüllen und bis zu 2 Ampere Ladestrom. Die Verwendung von Batterien, die diese Spezifikationen nicht erfüllen, kann zu gefährlichen Batterieschäden führen.)

2 Hirose 2-poliger Stecker DF3-2S-2C

2 Hirose-Buchse 24-28 AWG Crimpstift DF3-2428SCC

1 1" breite Kapton-Bandrolle https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 1" Kapton-Band-Disc

1 Stück Schrumpfschlauch mit 1 Zoll Durchmesser 2,7 Zoll lang2 1/16 Zoll Stück Schrumpfschlauch 1,0 Zoll lang 1 Rolle Lötdraht 1 3D-bedruckte Hülle (Datei auf der vorherigen Seite verfügbar.)

1 2X4 Buchsenleiste

1 5 Volt DC-DC-Wandler

1 Protoboard

1 1X2 Buchsenleiste

1 Steckerleiste

Verschiedene Längen 26 AWG Standard rot und schwarz gelitzt 4 Ampere max. Draht unten aufgeführt: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 6,10 Schwarzer Draht.06 ein Ende abisolieren.20 das andere Ende abisolieren

1 8.00 Roter Draht.06 Streifen ein Ende.20 Streifen das andere Ende

WERKZEUGE:MENGE Beschreibung

1 Power Core Batteriehalterung

1 Abisolierzangen 24-26 Messbereich

1 Draht-Crimper 20-24 Messbereich

1 Maßband

1 Lötkolben

1 Heißluftgebläse

1 Schere

Schritt 2: Batteriemontage

Legen Sie die NCR18650B-Batterie mit der positiven Seite nach oben in die Batteriehalterung ein. Das Gerät richtet die roten und schwarzen Drähte aus, während Sie löten. Berühren Sie das Gerät nicht mit dem Lötkolben, da es schmelzen kann. Sie können den Akku vielleicht ohne die Halterung löten, aber es ist viel schwieriger und Sie benötigen immer noch etwas, um zu verhindern, dass der Akku umfällt. Die Halterung kann auch für andere Batterieprojekte verwendet werden.

Platzieren Sie das 0,20 "abisolierte Ende des langen roten Kabels in dem mit +RED gekennzeichneten Graben und löten Sie das rote Kabel an die Batterie. Versuchen Sie, die Batterie schnell zu löten, da zu viel Hitze die Batterie beschädigen kann. Wenn Lötzinn vorhanden ist herausragen, mit dem Lötkolben glätten. Nach dem Löten die Halterung kippen und den Akku mit dem Finger von unten herausdrücken. Den Akku auf den Kopf stellen und den Akku mit dem roten Draht in die +ROTE Mulde in die Halterung einsetzen und das negative Ende der Batterie nach oben. Crimpen Sie das Ende des roten Kabels mit dem Hirose-Pin und stecken Sie den Pin in Port 1 des Hirose 2-Pin-Steckers. Sie möchten den Stecker an dieser Stelle anschließen, da dies gefährlich ist um ein baumelndes blankes Ende eines Batteriekabels freizulegen und kann möglicherweise einen Kurzschluss oder Verbrennungen verursachen, wenn es das negative Ende der Batterie berührt. Legen Sie das 0,20" abisolierte Ende des langen schwarzen Kabels in den mit -BLK gekennzeichneten Graben und löten Sie die Schwarzes Kabel zur Batterie. Das negative Ende dieser Batterie erfordert normalerweise mehr Hitze zum Löten, da mehr Oberfläche in Kontakt mit der Masse der Batterie ist, aber versuchen Sie, schnell zu löten. Wenn Lötzinn herausragt, glätten Sie es mit dem Lötkolben. Crimpen Sie nach dem Löten das Ende des schwarzen Kabels mit dem Hirose-Pin und stecken Sie den Pin in Port 2 des Hirose 2-Pin-Steckers. Kippen Sie die Halterung und drücken Sie den Akku mit dem Finger von unten heraus. Biegen Sie das schwarze Kabel gerade nach unten über die Kante des negativen Endes der Batterie und führen Sie das rote Kabel entlang der Seite der Batterie. Der Effekt sollte sein, dass das rote Kabel, das vom positiven Ende der Batterie herunterkommt, 120 ° von der Stelle entfernt ist, an der sich das schwarze und das rote Kabel treffen. Diese Drahtgeometrie ermöglicht, dass die positiven und negativen Drähte von derselben Seite herauskommen und sorgt für eine gute Passform. Wickeln Sie ein Stück 1" breites Kaptonband einmal um die Mitte des Akkus, um die Drähte nach unten zu halten. Legen Sie eine 1" Kaptonbandscheibe an jedes Ende des Akkus und falten Sie die Kanten über die Seite des Akkus. Schieben Sie dann den 1" Schrumpfschlauch über die Batterie, wobei der Schlauch bündig mit dem positiven Ende der Batterie abschließt. Der gesamte Schlauch sollte aus dem negativen Ende herausragen. Verwenden Sie nun eine Heißluftpistole, um den Schlauch zu schrumpfen, um die Batteriemontage abzuschließen.

Schritt 3: Power Stacker-Baugruppe

Für ein Einzelzellen-Setup löten Sie einfach die 2X4 Buchsenleiste an die Ladereglerplatine, schließen Sie den Akku an, löten Sie dann die Stiftleisten an die 5 Volt DC-DC-Platine und verbinden Sie sie mit der Ladereglerplatine.

Für ein Mehrzellen-Setup löten Sie die Stiftleisten in der gleichen Konfiguration wie die Ladereglerstifte an das Protoboard und löten Sie die 1X2-Buchsenleiste an die Platine.

Löten Sie auf der Rückseite des Protoboards alle Pins, die dem SYS OUT-Port von der Ladereglerplatine zugeordnet sind, löten Sie alle Pins, die dem GND-Port von der Ladereglerplatine zugeordnet sind, und löten Sie alle Pins, die dem IN6V-Port zugeordnet sind, von der Ladereglerplatine. Löten Sie dann SYS OUT auf den weiblichen Header-Pin auf dem Protoboard und löten Sie den GND auf den anderen weiblichen Header-Pin auf dem Protoboard.

Schieben Sie das Protoboard in den Schlitz des 3D-gedruckten Gehäuses und befestigen Sie dann die Batterien, Ladereglerplatinen und den 5-Volt-DC-DC-Wandler am Protoboard.

Schritt 4: Anwendungen

Sie schließen einfach den Akku an die Ladereglerplatine an, schließen den DC-DC 5 Volt-Wandler an und laden Ihr USB-Gerät auf.

Schließen Sie ein Micro-USB-Ladekabel an, um die Batterien an einer beliebigen 5- bis 6-Volt-Stromquelle aufzuladen. Jede Zelle verfügt über einen eigenen Laderegler für einen echten Zellenausgleich in Echtzeit. Jeder Laderegler im Pack beginnt automatisch mit dem Aufladen, sobald ein Überschuss erkannt wird.

Sie können auch mehrere Energiequellen wie Sonnenkollektoren, Dynamos und andere USB-Stromquellen an den Power Stacker anschließen, um den Ladestrom des Akkus zu erhöhen.

Egal, ob Sie ein Smartphone, Tablet oder einen ferngesteuerten Roboter aufladen, Power Stacker gibt Ihnen die Energie, die Sie jetzt brauchen und passt sich in Zukunft an Ihren Strombedarf an.

HERZLICHE GLÜCKWÜNSCHE! Sie sind fertig mit dem Bau des Power Stackers!

Schritt 5: Fehlerbehebung

SICHERHEIT

Lassen Sie den Power Stacker nicht in direkter Sonneneinstrahlung. Bewahren Sie es bedeckt oder im Schatten auf. Sonnenwärme kann dazu führen, dass der Ladekreis und der Akku sehr heiß werden, den Ladevorgang stoppen, den Akku beschädigen und seine Lebensdauer verkürzen.

Akzeptable Temperaturen: Power Stacker ist für den Betrieb bei Temperaturen zwischen 0 °C und 45 °C (32 °F und 149 °F) ausgelegt. Lagerung: Lagern Sie den Power Stacker bei Raumtemperatur. Der Power Stacker sollte etwa einmal im Jahr aufgeladen werden, um eine Tiefentladung zu vermeiden.

Um beste Ergebnisse zu erzielen, laden Sie den Power Stacker vor der Verwendung vollständig auf.

FEHLERBEHEBUNG

Power Stacker LED leuchtet nicht beim Laden von meinem Laptop

1) Dies kann auftreten, wenn der Power Stacker vollständig entleert ist und in einen Erhaltungslademodus wechselt. Lassen Sie den Power Stacker etwa 15 Minuten lang eingesteckt und die LED-Ladeanzeige sollte wieder aufleuchten.

2) Einige ältere Laptops haben eine niedrige Strombegrenzung in ihren USB-Ports und deaktivieren den USB-Port, wenn der Strom den Grenzwert überschreitet. Versuchen Sie, Power Stacker an einen anderen USB-Port anzuschließen.