Listrik L585 585Wh AC DC Portable Power Supply: 17 Langkah (Dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Untuk Instruksi pertama saya, saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana saya membuat catu daya portabel ini. Ada banyak istilah untuk perangkat semacam ini seperti bank daya, pembangkit listrik, generator surya dan banyak lainnya tetapi saya lebih suka nama "Listrik L585 Portable Power Supply".

Listrik L585 memiliki baterai lithium 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, teruji) internal yang benar-benar tahan lama. Ini juga cukup ringan untuk kapasitas yang diberikan. Jika Anda ingin membandingkannya dengan bank daya pelanggan biasa, Anda dapat melakukannya dengan mudah dengan membagi peringkat mAh dengan 1.000 kemudian kalikan dengan 3,7. Misalnya, PowerHouse (salah satu bank daya konsumen terbesar yang terkenal) memiliki kapasitas 120.000mAh. Sekarang, mari kita berhitung. 120.000 / 1.000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh VS 585Wh. Mudah bukan?

Semuanya dikemas di dalam koper aluminium yang bagus ini. Dengan cara ini, Listrik L585 dapat dibawa dengan mudah dan penutup atas akan melindungi instrumen sensitif di dalamnya saat tidak digunakan. Saya mendapat ide ini setelah saya melihat seseorang membuat generator surya menggunakan kotak alat, tetapi kotak alat tidak terlihat bagus, bukan? Jadi saya menendangnya dengan tas aluminium dan terlihat jauh lebih baik.

Listrik L585 memiliki beberapa output yang dapat mencakup hampir semua perangkat elektronik konsumen.

Yang pertama adalah output AC yang kompatibel dengan hampir 90% perangkat listrik di bawah 300W, tidak semuanya karena output non-sinusoidal tetapi Anda dapat memperbaikinya dengan menggunakan inverter gelombang sinus murni, yang jauh lebih mahal daripada yang dimodifikasi standar. inverter gelombang sinus yang saya gunakan di sini. Mereka umumnya lebih besar juga.

Keluaran kedua adalah keluaran USB. Ada 8 port USB, yang agak berlebihan. Sepasang dari mereka dapat memberikan arus maksimum 3A terus menerus. Perbaikan sinkron membuatnya sangat efisien.

Yang ketiga adalah I/O tambahan. Ini dapat digunakan untuk mengisi atau mengeluarkan baterai internal dengan kecepatan maksimum 15A (300W+) terus menerus dan 25A (500W+) seketika. Itu tidak memiliki peraturan apa pun, pada dasarnya hanya tegangan baterai biasa tetapi memiliki beberapa perlindungan termasuk korsleting, arus berlebih, pengisian berlebih, dan pengisian berlebih.

Yang terakhir dan favorit saya adalah output DC yang dapat disesuaikan, yang dapat menghasilkan 0-32V, 0-5A pada semua rentang tegangan. Ini dapat memberi daya pada berbagai peralatan DC seperti laptop biasa dengan output 19V, router internet pada 12V dan banyak lagi. Output DC yang dapat disesuaikan ini menghilangkan kebutuhan untuk menggunakan catu daya AC ke DC, yang akan memperburuk efisiensi karena seluruh sistem mengubah DC ke AC kemudian ke DC lagi. Ini juga dapat digunakan sebagai catu daya bangku dengan tegangan konstan dan fungsi arus konstan, yang sangat berguna bagi orang-orang seperti saya yang sering bekerja dengan elektronik.

Langkah 1: Bahan dan Alat

Bahan utama:

* 1X tas kerja aluminium DJI Spark

* 60X 80*57*4.7mm sel lithium prismatik (Anda dapat mengganti dengan 18650 yang lebih umum, tetapi saya menemukan sel ini memiliki faktor bentuk dan dimensi yang sempurna)

* 1X 300W 24V DC ke AC inverter

* 1X DPH3205 catu daya yang dapat diprogram

* 2X 4 port USB buck converter

* 1X pemeriksa baterai Cellmeter 8

* 1X 6S 15A BMS

* Konektor keseimbangan 1X 6S

* Baut 12X M4 10mm

* 12X M4 kacang

* 6X braket baja tahan karat

* 1X 6A sakelar sakelar tiang tunggal

* 1X 6A sakelar sakelar tiang ganda

* 1X 15A sakelar sakelar tiang tunggal

* Dudukan LED stainless steel 4X 3mm

* 4X konektor XT60 perempuan

* 4X M3 20mm spacer kuningan

* Sekrup mesin 4X M3 30mm

* 2X M3 8mm sekrup mesin

* 6X M3 kacang

* 1X 25A 3 pin terminal

* 4X 4.5mm sekop kabel

* Panel instrumen 3mm yang dipotong khusus

-

Bahan habis pakai:

* Heatshrink

* Solder

* Aliran

* 2.5mm kawat tembaga padat

* Pita dua sisi tugas berat (dapatkan yang berkualitas tinggi)

* Pita dua sisi tipis

* Pita Kapton

* Epoksi

* Cat hitam

* 26 kabel AWG untuk indikator LED

* 20 AWG silver stranded wire untuk kabel arus rendah

* 16 AWG kawat perak terdampar untuk kabel arus tinggi (AWG lebih rendah lebih disukai. Milik saya diberi peringkat pada kabel sasis 17A terus menerus, hampir tidak cukup)

-

Peralatan:

* Besi solder

* Tang

* Obeng

* Gunting

* Pisau hobi

* Penjepit

* Mengebor

Langkah 2: Skema

Skema harus cukup jelas. Maaf untuk gambar yang buruk, tetapi itu seharusnya lebih dari cukup.

Langkah 3: Panel Instrumen

Saya mendesain panel instrumen terlebih dahulu. Anda dapat mengunduh file PDF secara gratis. Bahannya bisa kayu, lembaran aluminium, akrilik atau apa pun dengan sifat serupa. Saya menggunakan akrilik dalam "kasus" ini. Ketebalannya harus 3 mm. Anda dapat memotongnya dengan CNC, atau hanya mencetaknya di atas kertas dengan skala 1:1 dan memotongnya secara manual.

Langkah 4: Kasing (Melukis dan Memasang Bracket)

Untuk casing, saya menggunakan tas kerja aluminium untuk DJI Spark, ukurannya pas. Itu datang dengan busa untuk menahan pesawat jadi saya mengeluarkannya dan mengecat bagian dalamnya menjadi hitam. Saya mengebor 6 lubang 4mm sesuai dengan jarak lubang pada panel instrumen potong khusus saya dan memasang braket di sana. Kemudian saya merekatkan mur M4 pada setiap braket sehingga saya dapat mengencangkan baut dari luar tanpa memegang mur.

Langkah 5: Paket Baterai Bagian 1 (Menguji Sel dan Membuat Grup)

Untuk paket baterai, saya menggunakan sel lithium prismatik LG yang saya dapatkan dengan harga masing-masing kurang dari $1. Alasan mengapa mereka sangat murah hanya karena sekringnya putus dan ditandai sebagai rusak. Saya melepas sekering dan mereka baik seperti baru. Ini mungkin agak tidak aman tetapi untuk masing-masing kurang dari satu dolar, saya tidak bisa mengeluh. Bagaimanapun, saya akan menggunakan sistem manajemen baterai untuk perlindungan. Jika Anda akan menggunakan sel bekas atau tidak dikenal, saya memiliki Instruksi yang bagus tentang cara menguji dan menyortir sel lithium bekas di sini: (COMING SOON).

Saya telah melihat banyak orang menggunakan baterai timbal-asam untuk perangkat semacam ini. Tentu saja mereka mudah digunakan dan murah, tetapi menggunakan baterai timbal-asam untuk aplikasi portabel adalah larangan besar bagi saya. Setara timbal-asam akan memiliki berat sekitar 15 kilogram! Itu 500% lebih berat dari baterai yang saya buat (3 kilogram). Haruskah saya mengingatkan Anda bahwa volumenya juga akan lebih besar?

Saya membeli 100 dari mereka dan mengujinya satu per satu. Saya memiliki spreadsheet hasil tes. Saya memfilternya, mengurutkannya dan berakhir dengan 60 sel terbaik. Saya membaginya secara merata berdasarkan kapasitas sehingga setiap kelompok akan memiliki kapasitas yang sama. Dengan cara ini, baterai akan seimbang.

Saya telah melihat banyak orang membangun baterai mereka tanpa pengujian lebih lanjut pada setiap sel, yang menurut saya wajib jika Anda akan membuat baterai dari sel yang tidak dikenal.

Pengujian menunjukkan bahwa kapasitas pelepasan rata-rata setiap sel adalah 2636mAh pada arus pelepasan 1,5A. Pada arus yang lebih rendah, kapasitasnya akan lebih tinggi karena kehilangan daya yang lebih kecil. Saya berhasil mendapatkan 2700mAh+ pada arus debit 0,8A. Saya akan mendapatkan kapasitas tambahan 20% lebih banyak jika saya mengisi daya sel ke 4.35V/sel (sel memungkinkan tegangan pengisian 4.35V) tetapi BMS tidak mengizinkannya. Selain itu, mengisi daya sel ke 4.2V akan memperpanjang umurnya.

Kembali ke instruksi. Pertama, saya menggabungkan 10 sel bersama-sama menggunakan selotip dua sisi yang tipis. Kemudian, saya memperkuatnya menggunakan pita kapton. Ingatlah untuk ekstra hati-hati saat berurusan dengan baterai lithium. Sel lithium prismatik ini memiliki bagian positif dan negatif yang sangat dekat sehingga mudah untuk dipendekkan.

Langkah 6: Baterai Bagian 2 (Bergabung dengan Grup)

Setelah saya selesai membuat grup, langkah selanjutnya adalah menggabungkannya. Untuk menyatukannya, saya menggunakan selotip dua sisi yang tipis dan saya memperkuatnya lagi dengan selotip kapton. Sangat penting, pastikan kelompok terisolasi satu sama lain! Jika tidak, Anda akan mendapatkan korsleting yang sangat buruk saat Anda menyoldernya secara seri. Badan sel prismatik direferensikan ke katoda baterai dan sebaliknya untuk 18650 sel. Harap ingat ini.

Langkah 7: Paket Baterai Bagian 3 (Solder dan Finishing)

Ini adalah bagian tersulit dan paling berbahaya, menyolder sel bersama-sama. Anda memerlukan besi solder yang setidaknya 100W untuk menyolder dengan mudah. Milik saya adalah 60W dan itu adalah PITA total untuk disolder. Jangan lupa fluks, banyak sekali fluks. Ini sangat membantu.

** Berhati-hatilah pada langkah ini! Baterai lithium berkapasitas tinggi bukanlah sesuatu yang Anda inginkan. **

Pertama, saya memotong kawat tembaga padat 2,5 mm saya dengan panjang yang diinginkan kemudian melepas insulasi. Kemudian, saya menyolder kawat tembaga ke tab sel. Lakukan ini cukup lambat untuk membiarkan solder mengalir, tetapi cukup cepat untuk mencegah penumpukan panas. Itu benar-benar membutuhkan keterampilan. Saya akan merekomendasikan untuk berlatih pada sesuatu yang lain sebelum Anda mencobanya dengan hal yang nyata. Istirahatkan baterai setelah beberapa menit penyolderan agar dingin karena panas tidak baik untuk jenis baterai apa pun, terutama untuk baterai lithium.

Untuk finishing, saya menempelkan BMS dengan 3 lapis pita busa dua sisi dan mengikat semuanya sesuai skema. Saya menyolder sekop kabel pada output baterai dan segera memasang sekop itu ke terminal daya utama untuk mencegah sekop saling bersentuhan dan menyebabkan korsleting.

Ingatlah untuk menyolder kabel dari sisi negatif konektor keseimbangan dan kabel dari sisi negatif BMS. Kita perlu membuka sirkuit ini untuk menonaktifkan Cellmeter 8 (indikator baterai) sehingga tidak akan menyala selamanya. Ujung yang lain menuju ke salah satu kutub sakelar nanti.

Langkah 8: Baterai Bagian 4 (Pemasangan)

Untuk pemasangannya, saya menggunakan double tape. Saya merekomendasikan untuk menggunakan selotip dua sisi berkualitas tinggi untuk kasus ini karena baterainya cukup berat. Saya menggunakan double tape 3M VHB. Sejauh ini, rekaman itu menahan baterai dengan sangat baik. Tidak ada masalah apapun.

Paket baterai sangat pas di sana, salah satu alasan mengapa saya memilih sel lithium prismatik ini daripada sel lithium silinder. Celah udara di sekitar baterai sangat penting untuk pembuangan panas.

Tentang pembuangan panas, saya tidak terlalu mempermasalahkannya. Untuk pengisian daya, saya akan menggunakan IMAX B6 Mini saya yang hanya dapat memberikan daya 60W. Itu tidak seberapa dibandingkan dengan baterai 585Wh. Pengisian daya memakan waktu lebih dari 10 jam, sangat lambat sehingga tidak ada panas yang dihasilkan. Pengisian daya yang lambat juga baik untuk semua jenis baterai. Untuk pemakaian, arus maksimum yang dapat saya tarik dari baterai jauh di bawah tingkat pengosongan 1C (26A) hanya pada 15A kontinu, 25A seketika. Baterai saya memiliki resistansi internal sekitar 33mOhm. Persamaan daya yang hilang adalah I^2*R. 15*15*0.033 = 7.4W daya yang hilang sebagai panas pada arus pelepasan 15A. Untuk sesuatu yang sebesar ini, itu bukan masalah besar. Tes dunia nyata menunjukkan bahwa pada beban tinggi, suhu paket baterai naik menjadi sekitar 45-48 derajat Celcius. Tidak benar-benar suhu yang nyaman untuk baterai lithium, tetapi masih dalam kisaran suhu kerja (maksimum 60º)

Langkah 9: Inverter Bagian 1 (Pembongkaran dan Pemasangan Heatsink)

Untuk inverter, saya melepasnya dari casing agar muat di dalam koper aluminium dan memasang sepasang heatsink yang saya dapatkan dari catu daya komputer yang rusak. Saya juga mengambil kipas pendingin, soket AC dan sakelar untuk digunakan nanti.

Inverter bekerja hingga 19V sebelum perlindungan undervoltage masuk. Itu cukup bagus.

Satu hal yang tidak biasa adalah bahwa pelabelannya dengan jelas mengatakan 500W sedangkan sablon pada PCB mengatakan 300W. Juga, inverter ini memiliki perlindungan polaritas terbalik yang nyata tidak seperti kebanyakan inverter di luar sana yang menggunakan alat dioda bodoh + sekering untuk perlindungan polaritas terbalik. Bagus, tapi tidak terlalu berguna dalam kasus ini.

Langkah 10: Inverter (Pemasangan dan Pemasangan)

Pertama, saya memperpanjang daya input, indikator LED, sakelar, dan kabel stopkontak AC sehingga cukup panjang. Kemudian, saya memasang inverter di kasing menggunakan selotip dua sisi. Saya menyolder sekop kabel di ujung lain kabel input daya dan menghubungkannya ke terminal utama. Saya memasang indikator LED, kipas dan stopkontak AC ke panel instrumen.

Saya menemukan bahwa inverter memiliki arus diam nol (<1mA) ketika terhubung ke sumber listrik tetapi dinonaktifkan, jadi saya memutuskan untuk menghubungkan kabel daya inverter secara langsung tanpa sakelar apa pun. Dengan cara ini, saya tidak memerlukan sakelar arus tinggi yang besar dan lebih sedikit daya yang terbuang pada kabel dan sakelar.

Langkah 11: Modul USB (Pemasangan dan Pengkabelan)

Pertama, saya memperluas indikator LED pada kedua modul. Kemudian, saya menumpuk modul dengan spacer kuningan M3 20mm. Saya menyolder kabel daya sesuai dengan skema dan meletakkan seluruh rakitan ke panel instrumen dan mengikatnya dengan ikatan zip. Saya menyolder 2 kabel dari baterai yang saya sebutkan sebelumnya ke kutub sakelar lainnya.

Langkah 12: Modul DPH3205 Bagian 1 (Pemasangan dan Pengkabelan Input)

Saya mengebor 2 lubang 3mm melalui pelat bawah secara diagonal dan kemudian saya memasang modul DPH3205 dengan sekrup M3 8mm yang melewati lubang itu. Saya menghubungkan input dengan kabel 16 AWG yang tebal. Negatif langsung ke modul. Positif masuk ke sakelar terlebih dahulu lalu ke modul. Saya menyolder sekop kabel di ujung yang lain yang akan dihubungkan ke terminal utama.

Langkah 13: Modul DPH3205 Bagian 2 (Pemasangan Layar dan Pengkabelan Output)

Saya memasang layar ke panel depan dan menghubungkan kabel. Kemudian, saya memasang konektor XT60 ke panel instrumen menggunakan dua bagian epoksi dan menyambungkan konektor tersebut secara paralel. Kemudian kabel menuju ke output modul.

Langkah 14: I/O Tambahan (Pemasangan dan Pengkabelan)

Saya memasang 2 konektor XT60 dengan 2 bagian epoksi dan menyolder konektor secara paralel dengan kabel 16 AWG yang tebal. Saya menyolder sekop kabel di ujung yang lain yang menuju ke terminal utama. Kabel dari modul USB juga menuju ke sini.

Langkah 15: QC (Pemeriksaan Cepat)

Pastikan tidak ada yang berderak di dalam. Item konduktif yang tidak diinginkan dapat menyebabkan korsleting.

Langkah 16: Penyelesaian dan Pengujian

Saya menutup penutup, memasang baut dan selesai! Saya menguji setiap fungsi dan semuanya berfungsi seperti yang saya harapkan. Pasti sangat bermanfaat bagi saya. Harganya sedikit lebih dari $150 (bahan saja, tidak termasuk kegagalan), yang sangat murah untuk sesuatu seperti ini. Proses perakitan memakan waktu sekitar 10 jam, namun perencanaan dan penelitian memakan waktu sekitar 3 bulan.

Meskipun saya telah melakukan cukup banyak penelitian sebelum saya membangun catu daya saya, catu daya saya masih memiliki banyak kekurangan. Saya tidak terlalu puas dengan hasilnya. Ke depan, saya akan membangun Listrik V2.0 dengan banyak perbaikan. Saya tidak ingin merusak keseluruhan rencana, tetapi inilah beberapa di antaranya:

1. Beralih ke kapasitas tinggi 18650 sel
2. Kapasitas sedikit lebih tinggi
3. Daya keluaran yang jauh lebih tinggi
4. Fitur keamanan yang jauh lebih baik
5. Pengisi daya MPPT internal
6. Pemilihan bahan yang lebih baik
7. Otomatisasi Arduino
8. Indikator parameter khusus (kapasitas baterai, daya yang ditarik, suhu, dan sebagainya)
9. Output DC yang dikontrol aplikasi dan banyak lainnya yang tidak akan saya beri tahu Anda untuk saat ini;-)

Langkah 17: Pembaruan

Pembaruan #1: Saya menambahkan sakelar penggantian manual untuk kipas pendingin sehingga saya dapat menyalakannya secara manual jika saya ingin menggunakan catu daya pada beban penuh sehingga bagian-bagian di dalamnya akan tetap dingin.

Pembaruan # 2: BMS terbakar, jadi saya membuat ulang seluruh sistem baterai dengan yang lebih baik. Yang baru membanggakan konfigurasi 7S8P, bukan 6S10P. Kapasitas sedikit lebih sedikit tetapi pembuangan panas lebih baik. Setiap kelompok sekarang diberi jarak untuk keamanan dan pendinginan yang lebih baik. Tegangan pengisian 4.1V/sel alih-alih 4.2V/sel untuk umur panjang yang lebih baik.