Listrik L585 585Wh tragbares AC-DC-Netzteil - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Für mein erstes Instructable werde ich Ihnen zeigen, wie ich dieses tragbare Netzteil gemacht habe. Es gibt viele Begriffe für diese Art von Gerät wie Powerbank, Kraftwerk, Solargenerator und viele andere, aber ich bevorzuge den Namen "Listrik L585 Portable Power Supply".

Der Listrik L585 hat einen eingebauten 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, getestet) Lithium Akku, der wirklich durchhalten kann. Es ist auch recht leicht für die gegebene Kapazität. Wenn Sie es mit einer typischen Kunden-Powerbank vergleichen möchten, können Sie dies einfach tun, indem Sie die mAh-Zahl durch 1.000 teilen und dann mit 3,7 multiplizieren. Zum Beispiel hat das PowerHouse (eine der größten bekannten Powerbanks für Verbraucher) eine Kapazität von 120.000 mAh. Machen wir jetzt die Mathematik. 120.000 / 1.000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh gegenüber 585Wh. Einfach nicht wahr?

Alles ist in dieser schönen Aluminium-Aktentasche verpackt. Auf diese Weise kann der Listrik L585 leicht getragen werden und die obere Abdeckung schützt die empfindlichen Instrumente im Inneren, wenn sie nicht verwendet werden. Ich kam auf diese Idee, nachdem ich gesehen habe, wie jemand einen Solargenerator mit Werkzeugkasten gebaut hat, aber Werkzeugkasten sieht nicht so toll aus, oder? Also habe ich es mit einer Aluminium-Aktentasche eine Stufe höher getreten und es sieht viel besser aus.

Der Listrik L585 verfügt über mehrere Ausgänge, die fast alle Unterhaltungselektronikgeräte abdecken können.

Der erste ist der Wechselstromausgang, der mit fast 90% der Netzgeräte unter 300 W kompatibel ist, nicht alle aufgrund des nicht-sinusförmigen Ausgangs, aber Sie können dies beheben, indem Sie einen reinen Sinuswellen-Wechselrichter verwenden, der viel teurer ist als der modifizierte Standard Sinus-Wechselrichter, den ich hier verwendet habe. Sie sind in der Regel auch größer.

Der zweite Ausgang ist der USB-Ausgang. Es gibt 8 USB-Anschlüsse, die etwas übertrieben sind. Ein Paar von ihnen kann einen maximalen Strom von 3 A kontinuierlich liefern. Die synchrone Gleichrichtung macht es sehr effizient.

Der dritte ist Aux-I/O. Es kann verwendet werden, um den internen Akku mit einer maximalen Rate von 15 A (300 W+) kontinuierlich und 25 A (500 W+) sofort zu laden oder zu entladen. Es hat keine Regulierung, im Grunde nur die Batteriespannung, aber es verfügt über mehrere Schutzfunktionen, einschließlich Kurzschluss, Überstrom, Überladung und Tiefentladung.

Der letzte und mein Favorit ist der einstellbare DC-Ausgang, der 0-32V, 0-5A in allen Spannungsbereichen ausgeben kann. Es kann eine Vielzahl von DC-Geräten wie typische Laptops mit 19-V-Ausgang, Internet-Router mit 12 V und vieles mehr mit Strom versorgen. Dieser einstellbare DC-Ausgang macht die Verwendung einer AC-DC-Stromversorgung überflüssig, was übrigens die Effizienz verschlechtert, da das gesamte System DC in AC und dann wieder in DC umwandelt. Es kann auch als Tischnetzteil mit Konstantspannungs- und Konstantstromfunktion verwendet werden, was für Leute wie mich, die oft mit Elektronik arbeiten, sehr nützlich ist.

Schritt 1: Die Materialien und Werkzeuge

Hauptmaterialien:

* 1X DJI Spark Aluminium-Aktentasche

* 60X 80 * 57 * 4,7 mm prismatische Lithiumzellen (Sie können durch gängigere 18650er ersetzen, aber ich fand, dass diese Zelle genau den perfekten Formfaktor und die perfekte Größe hat)

* 1X 300W 24V DC zu AC Wechselrichter

* 1X DPH3205 programmierbares Netzteil

* 2X 4-Port-USB-Abwärtswandler

* 1X Cellmeter 8 Batterieprüfer

* 1X 6S 15A BMS

* 1X 6S Balance-Anschluss

* 12X M4 10mm Schrauben

* 12X M4-Muttern

* 6X Edelstahlhalterungen

* 1X 6A einpoliger Kippschalter

* 1X 6A zweipoliger Kippschalter

* 1X 15A einpoliger Kippschalter

* 4X 3mm Edelstahl LED-Halter

* 4X weibliche XT60-Anschlüsse

* 4X M3 20mm Messing-Abstandshalter

* 4X M3 30mm Maschinenschrauben

* 2X M3 8mm Maschinenschrauben

* 6X M3-Muttern

* 1X 25A 3-poliger Anschluss

* 4X 4,5 mm Kabelspaten

* Maßgeschneiderte 3mm Instrumententafel

-

Verbrauchsmaterial:

* Schrumpfschläuche

* Löten

* Flussmittel

* 2,5 mm massiver Kupferdraht

* Strapazierfähiges doppelseitiges Klebeband (erhalten Sie das hochwertigste)

* Dünnes doppelseitiges Klebeband

* Kaptonklebeband

* Epoxid

* Schwarze Farbe

* 26 AWG-Draht für LED-Anzeigen

* 20 AWG Silberlitze für Niederstromverkabelung

* 16 AWG Silberlitzendraht für Hochstromverkabelung (geringerer AWG wird bevorzugt. Meins ist für eine durchgehende Chassisverkabelung von 17 A ausgelegt, gerade noch genug)

-

Werkzeuge:

* Lötkolben

* Zange

* Schraubenzieher

* Schere

* Hobbymesser

* Pinzette

* Bohren

Schritt 2: Der Schaltplan

Der Schaltplan sollte selbsterklärend sein. Sorry für die schlechte Zeichnung, aber es sollte mehr als genug sein.

Schritt 3: Die Instrumententafel

Ich habe zuerst die Instrumententafel entworfen. Sie können die PDF-Datei kostenlos herunterladen. Das Material kann Holz, Aluminiumblech, Acryl oder etwas mit ähnlichen Eigenschaften sein. Ich habe in diesem "Fall" Acryl verwendet. Die Dicke sollte 3 mm betragen. Sie können es CNC-schneiden oder einfach im Maßstab 1:1 auf Papier drucken und manuell schneiden.

Schritt 4: Das Gehäuse (Lackierung und Montagehalterungen)

Für den Koffer habe ich eine Alu-Aktentasche für DJI Spark verwendet, sie hat genau die richtige Dimension. Es kam mit Schaumstoff-Ding, um das Flugzeug zu halten, also nahm ich es heraus und lackierte das Innenteil schwarz. Ich bohrte 6 4mm Löcher entsprechend dem Lochabstand auf meiner maßgeschneiderten Instrumententafel und installierte die Halterungen dort. Dann klebte ich M4-Muttern auf jede Halterung, damit ich die Schrauben von außen anschrauben kann, ohne die Muttern festzuhalten.

Schritt 5: Der Batteriepack Teil 1 (Testen von Zellen und Erstellen von Gruppen)

Für den Akku habe ich abgelehnte prismatische Lithium-Zellen von LG verwendet, die ich für weniger als 1 US-Dollar pro Stück bekommen habe. Der Grund, warum sie so billig sind, ist, dass sie die Sicherung durchgebrannt und als fehlerhaft gekennzeichnet haben. Ich habe die Sicherungen entfernt und sie sind wie neu. Es mag ein bisschen unsicher sein, aber für weniger als einen Dollar pro Stück kann ich mich nicht wirklich beschweren. Schließlich werde ich ein Batteriemanagementsystem für den Schutz verwenden. Wenn Sie gebrauchte oder unbekannte Zellen verwenden möchten, habe ich hier eine gute Anleitung zum Testen und Sortieren von gebrauchten Lithiumzellen: (bald KOMMEN).

Ich habe viele Leute gesehen, die Blei-Säure-Batterien für diese Art von Gerät verwenden. Sicher, sie sind einfach zu handhaben und billig, aber die Verwendung von Blei-Säure-Batterien für tragbare Anwendungen ist für mich ein großes No-Go. Ein Blei-Säure-Äquivalent wiegt etwa 15 Kilogramm! Das ist 500% schwerer als der Akku, den ich gemacht habe (3 Kilogramm). Soll ich Sie daran erinnern, dass es auch ein größeres Volumen haben wird?

Ich habe 100 davon gekauft und einzeln getestet. Ich habe die Tabelle mit dem Testergebnis. Ich habe es gefiltert, sortiert und am Ende die besten 60 Zellen. Ich teile sie gleichmäßig durch die Kapazität, damit jede Gruppe eine ähnliche Kapazität hat. Auf diese Weise wird der Akkupack ausgeglichen.

Ich habe gesehen, wie viele Leute ihren Akku gebaut haben, ohne jede Zelle weiter zu testen, was meiner Meinung nach obligatorisch ist, wenn Sie einen Akku aus unbekannten Zellen herstellen möchten.

Der Test zeigte, dass die durchschnittliche Entladekapazität jeder Zelle 2636 mAh bei einem Entladestrom von 1,5 A beträgt. Bei niedrigerem Strom ist die Kapazität aufgrund des geringeren Leistungsverlusts höher. Ich habe es geschafft, 2700mAh+ bei 0,8A Entladestrom zu bekommen. Ich erhalte 20% mehr Kapazität, wenn ich die Zelle auf 4,35 V / Zelle auflade (die Zelle lässt eine Ladespannung von 4,35 V zu), aber das BMS lässt dies nicht zu. Auch das Aufladen der Zelle auf 4,2 V verlängert ihre Lebensdauer.

Zurück zur Anleitung. Zuerst habe ich 10 Zellen mit dünnem doppelseitigem Klebeband zusammengefügt. Dann verstärkte ich es mit Kaptonband. Denken Sie daran, beim Umgang mit Lithiumbatterien besonders vorsichtig zu sein. Diese prismatischen Lithiumzellen haben einen extrem engen positiven und negativen Teil, so dass sie leicht kurzgeschlossen werden können.

Schritt 6: Der Akku Teil 2 (Beitreten zu den Gruppen)

Nachdem ich die Gruppen erstellt habe, besteht der nächste Schritt darin, sie zusammenzufügen. Um sie zusammenzufügen, habe ich dünnes doppelseitiges Klebeband verwendet und es wieder mit Kaptonband verstärkt. Ganz wichtig, stellen Sie sicher, dass die Gruppen voneinander isoliert sind! Andernfalls bekommst du einen sehr bösen Kurzschluss, wenn du sie in Reihe lötest. Der Körper der prismatischen Zelle ist auf die Kathode der Batterie bezogen und umgekehrt bei 18650-Zellen. Bitte bedenken Sie dies.

Schritt 7: Der Akku Teil 3 (Löten und Finishing)

Dies ist der schwierigste und gefährlichste Teil, das Zusammenlöten der Zellen. Sie benötigen einen Lötkolben mit mindestens 100 W zum einfachen Löten. Meins war 60W und es war eine totale PITA zum Löten. Vergiss das Flussmittel nicht, eine höllische Menge Flussmittel. Es hilft wirklich.

** Seien Sie bei diesem Schritt äußerst vorsichtig! Lithium-Batterien mit hoher Kapazität sind nicht etwas, mit dem Sie ungeschickt sein möchten. **

Zuerst schneide ich meinen 2,5 mm massiven Kupferdraht auf die gewünschte Länge und ziehe dann die Isolierung ab. Dann lötete ich den Kupferdraht an die Lasche der Zelle. Tun Sie dies langsam genug, um das Lot fließen zu lassen, aber schnell genug, um einen Hitzestau zu verhindern. Es erfordert wirklich Geschick. Ich würde empfehlen, an etwas anderem zu üben, bevor Sie es mit dem echten Ding versuchen. Geben Sie dem Akku nach einigen Minuten Löten eine Pause, um sich abzukühlen, da Hitze für keine Art von Akku gut ist, insbesondere für Lithium-Akkus.

Zur Veredelung habe ich das BMS mit 3 Lagen doppelseitigem Schaumstoffklebeband verklebt und alles nach Schema verdrahtet. Ich lötete Kabelspaten an den Ausgang der Batterie und installierte diese sofort an den Hauptstromanschluss, um zu verhindern, dass sich die Spaten gegenseitig berühren und einen Kurzschluss verursachen.

Denken Sie daran, einen Draht von der negativen Seite des Waagenanschlusses und einen Draht von der negativen Seite des BMS zu löten. Wir müssen diesen Stromkreis aufbrechen, um das Cellmeter 8 (Batterieanzeige) zu deaktivieren, damit es sich nicht für immer einschaltet. Das andere Ende geht später zu einem Pol eines Schalters.

Schritt 8: Der Akku Teil 4 (Installation)

Für die Installation habe ich doppelseitiges Klebeband verwendet. Ich empfehle für diesen Fall hochwertiges, strapazierfähiges doppelseitiges Klebeband zu verwenden, da der Akku ziemlich schwer ist. Ich habe doppelseitiges Klebeband von 3M VHB verwendet. Bisher hält das Band den Akkupack sehr gut. Kein Problem.

Da passt der Akku sehr gut, ein Grund, warum ich diese prismatische Lithiumzelle einer zylindrischen Lithiumzelle vorgezogen habe. Der Luftspalt um den Akku ist sehr wichtig für die Wärmeableitung.

Über die Wärmeableitung mache ich mir keine allzu großen Sorgen. Zum Aufladen verwende ich meinen IMAX B6 Mini, der nur 60 W liefern kann. Das ist nichts im Vergleich zum 585Wh Akkupack. Das Aufladen dauerte mehr als 10 Stunden, so langsam, dass keine Wärme entsteht. Langsames Laden ist auch gut für jede Art von Batterie. Zum Entladen liegt der maximale Strom, den ich aus dem Akkupack ziehen kann, deutlich unter 1C Entladerate (26A) bei nur 15A kontinuierlich, 25A sofort. Mein Akku hat einen Innenwiderstand von etwa 33 mOhm. Die Gleichung für die Verlustleistung lautet I^2*R. 15*15*0,033 = 7,4 W Verlustleistung als Wärme bei 15 A Entladestrom. Für so etwas Großes ist das keine große Sache. Praxistests zeigen, dass die Temperatur des Akkus bei hoher Last auf etwa 45-48 Grad Celsius ansteigt. Keine wirklich angenehme Temperatur für Lithiumbatterien, aber immer noch im Arbeitstemperaturbereich (maximal 60 ° C)

Schritt 9: Der Wechselrichter Teil 1 (Demontage und Kühlkörperinstallation)

Für den Wechselrichter habe ich ihn aus dem Gehäuse entfernt, damit er in die Aluminium-Aktentasche passt, und ein Paar Kühlkörper installiert, die ich von einem defekten Computernetzteil bekommen habe. Ich habe auch den Lüfter, die AC-Steckdose und den Schalter für den späteren Gebrauch mitgenommen.

Der Wechselrichter arbeitet bis auf 19V herunter, bevor der Unterspannungsschutz eingreift. Das ist gut genug.

Ungewöhnlich ist, dass auf der Beschriftung eindeutig 500 W angegeben sind, während auf dem Siebdruck auf der Platine 300 W angegeben sind. Außerdem verfügt dieser Wechselrichter über einen echten Verpolungsschutz im Gegensatz zu den meisten Wechselrichtern auf dem Markt, die eine dumme Diode + Sicherungsvorrichtung für den Verpolungsschutz verwenden. Schön, aber in diesem Fall nicht sehr nützlich.

Schritt 10: Der Wechselrichter (Installation und Montage)

Zuerst habe ich die Eingangsleistung, die LED-Anzeigen, den Schalter und das Kabel der Steckdose verlängert, damit sie lang genug sind. Dann habe ich den Wechselrichter mit doppelseitigem Klebeband im Gehäuse installiert. Ich lötete Kabelspaten am anderen Ende der Stromeingangsdrähte und verband diese mit dem Hauptanschluss. Ich habe die LED-Blinker, den Lüfter und die Steckdose an der Instrumententafel montiert.

Ich habe festgestellt, dass der Wechselrichter keinen Ruhestrom (<1 mA) hat, wenn er an die Stromquelle angeschlossen, aber deaktiviert ist, also habe ich beschlossen, das Stromkabel des Wechselrichters direkt ohne Schalter anzuschließen. Auf diese Weise benötige ich keinen sperrigen Hochstromschalter und weniger Stromverschwendung für Kabel und Schalter.

Schritt 11: Das USB-Modul (Installation und Verkabelung)

Zuerst habe ich die LED-Anzeigen an beiden Modulen erweitert. Dann habe ich die Module mit den M3 20mm Messingabstandshaltern gestapelt. Ich lötete die Stromkabel gemäß dem Schaltplan und legte die gesamte Baugruppe auf die Instrumententafel und band sie mit Kabelbindern fest. Ich lötete die 2 Drähte von der Batterie, die ich zuvor erwähnt habe, an den anderen Pol des Schalters.

Schritt 12: Das DPH3205-Modul Teil 1 (Installation und Eingangsverdrahtung)

Ich bohrte 2 3 mm Löcher diagonal durch die Bodenplatte und installierte dann das DPH3205-Modul mit 8 mm M3-Schrauben, die durch diese Löcher gehen. Ich habe den Eingang mit dicken 16 AWG Drähten verdrahtet. Das Negative geht direkt zum Modul. Das Plus geht zuerst an einen Schalter und dann an das Modul. Am anderen Ende habe ich Kabelspaten angelötet, die mit dem Hauptanschluss verbunden werden.

Schritt 13: Das DPH3205-Modul Teil 2 (Displaymontage und Ausgangsverdrahtung)

Ich habe das Display an der Frontplatte montiert und die Drähte angeschlossen. Dann habe ich die XT60-Anschlüsse mit zweiteiligem Epoxid an der Instrumententafel montiert und diese Anschlüsse parallel verdrahtet. Dann geht der Draht zum Ausgang des Moduls.

Schritt 14: Die Hilfs-E/A (Montage und Verdrahtung)

Ich habe 2 XT60-Steckverbinder mit 2-Komponenten-Epoxid montiert und die Steckverbinder parallel mit dicken 16 AWG-Drähten verlötet. Am anderen Ende habe ich Kabelspaten angelötet, die zum Hauptanschluss gehen. Das Kabel vom USB-Modul geht auch hierher.

Schritt 15: QC (Schnellinspektion)

Achte darauf, dass im Inneren nichts klappert. Unerwünschte leitfähige Gegenstände können einen Kurzschluss verursachen.

Schritt 16: Fertigstellen und Testen

Ich schloss den Deckel, schraubte die Schrauben ein und fertig! Ich habe alle Funktionen getestet und alles funktioniert wie ich es mir erhofft habe. Für mich auf jeden Fall sehr nützlich. Es hat mich etwas über 150 US-Dollar gekostet (nur Material, ohne Fehler), was für so etwas sehr günstig ist. Der Montageprozess dauerte etwa 10 Stunden, aber die Planung und Recherche dauerte etwa 3 Monate.

Obwohl ich vor dem Bau meines Netzteils ziemlich viel recherchiert habe, hat mein Netzteil immer noch viele Mängel. Mit dem Ergebnis bin ich nicht wirklich zufrieden. In Zukunft werde ich die Listrik V2.0 mit vielen Verbesserungen bauen. Ich möchte nicht den ganzen Plan verderben, aber hier ist ein paar davon:

1. Wechseln Sie zu 18650 Zellen mit hoher Kapazität
2. Etwas höhere Kapazität
3. Viel höhere Ausgangsleistung
4. Viel bessere Sicherheitsfunktionen
5. Internes MPPT-Ladegerät
6. Bessere Materialauswahl
7. Arduino-Automatisierung
8. Dedizierte Parameteranzeige (Batteriekapazität, Stromverbrauch, Temperatur usw.)
9. App-gesteuerter DC-Ausgang und viele andere, die ich dir vorerst nicht verrate;-)

Schritt 17: Aktualisierungen

Update #1: Ich habe einen manuellen Überbrückungsschalter für den Lüfter hinzugefügt, damit ich ihn manuell einschalten kann, wenn ich das Netzteil bei Volllast verwenden möchte, damit die Teile im Inneren kühl bleiben.

Update #2: Das BMS hat Feuer gefangen, also habe ich das gesamte Batteriesystem mit einem besseren überarbeitet. Der neue verfügt über eine 7S8P-Konfiguration anstelle von 6S10P. Etwas weniger Kapazität, aber bessere Wärmeableitung. Jede Gruppe ist jetzt für bessere Sicherheit und Kühlung beabstandet. 4,1V/Zelle Ladespannung statt 4,2V/Zelle für eine längere Lebensdauer.