Empilhador elétrico: Sistema de bateria recarregável USB empilhável: 5 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Clique abaixo para visitar nossa página do projeto Hackaday

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

Power Stacker é uma bateria de íons de lítio recarregável por USB, portátil. Empilhe-os juntos para projetos que consomem muita energia ou separe-os para projetos menores com este sistema modular. Os arquivos Gerber, BOM e. STL estão disponíveis abaixo.

O Power Stacker faz o que outras baterias recarregáveis USB não conseguiram fazer, que é a capacidade de se combinarem para aumentar a capacidade da bateria ou se separarem em várias baterias pequenas para projetos menores. Você pode literalmente usar as mesmas baterias Power Stacker por muitos anos em muitas aplicações!

Outro recurso exclusivo do Power Stacker é que cada bateria recebe seu próprio controlador de carga, que garante o verdadeiro equilíbrio da célula e garante que cada bateria seja carregada com a tensão correta em tempo real, mesmo durante o carregamento e / ou descarregamento.

Depois de lançar um projeto Kickstarter bem-sucedido chamado Solderdoodle Pro, percebi que a mesma tecnologia de bateria usada para derreter solda poderia ser usada para resolver o problema de tentar encontrar a bateria certa e ter que comprar constantemente novas baterias para cada novo projeto. Combinado com meu conhecimento de impressão 3D, criei uma caixa para a bateria que pode ser impressa, modificada e compartilhada!

Power stacker também é compatível com conversores DC-DC de fonte aberta, como Power Boost 1000 da Adafruit.

Como funciona a pilha da bateria?

Os diodos de baixa tensão direta / alta corrente na placa do controlador de carregamento são instalados na entrada e na saída do circuito, o que evita a interferência entre várias fontes de alimentação e entre a saída dos controladores de carregamento. Isso permite que as interconexões entre os pinos de entrada e saída de cada placa do controlador de carregamento se tornem barramentos, permitindo que a tensão permaneça a mesma e a corrente se multiplique. A bateria de tensão mais alta na pilha descarregará mais até que as outras baterias atinjam a mesma tensão e também começarão a descarregar na mesma taxa, o que multiplica a saída de corrente da bateria.

Especificações do Power Stacker: * Tempo para carregar totalmente: @ 5 Watts 3350mAh: 3 horas | @ 8 Watts 13400mAh: 7 horas

* Capacidade: 3350mAh, 6700mAh ou 13400mAh / 3,6V

* Tipo: Panasonic NCR18650B de íon-lítio

* Entrada - Corrente: 450 a 2600mA | Tensão: 5 a 6 Volts

* Número de portas USB: 1 (dependendo do número de módulos adaptadores de 5 V)

* Saída - Cabeçalhos masculinos e femininos do estilo Arduino padrão

* Saída - Corrente: até 2000mA | Tensão: 3,6 Volts direto ou 5 Volts com módulo conversor DC-DC

* Material da Caixa: material impresso em 3D

* Vida útil da bateria sob uso normal: 5 anos * Bateria substituível

* Fornece até 320% de carga do iPhone ou 160% de carga do Galaxy S5 com duas células de 6700mAh

* Compatível com Arduino, iPhone, Android, Windows Phone e outros com módulo conversor DC-DC de 5 volts

* AVISO: Tenha cuidado ao manusear qualquer bateria de íon de lítio, pois um curto-circuito na bateria pode causar queimaduras. Sempre use óculos de proteção. Use a bateria e os componentes do circuito recomendados por causa da corrente máxima de carga da bateria de 2000mA envolvida. As peças impressas em 3D podem deformar sob altas temperaturas.

Conformidade com a FCC: NÃO necessária porque as frequências do circuito estão abaixo de 1,7 MHz

Etapa 1: materiais, ferramentas e arquivos necessários

Aqui está uma lista de materiais, ferramentas e arquivos necessários.

MATERIAIS:

Descrição QTY

1 Circuito controlador de carga de íon-lítio (esquemático, arquivos Gerber, etc. podem ser baixados da página anterior. O principal componente IC é o controlador de carga Maxim MAX8903G).

1 Bateria de íon de lítio Panasonic não protegida NCR18650B 3350mAh www.ebay.com (se for necessário um custo menor, experimente a bateria Panasonic NCR18650A com uma capacidade um pouco menor de 3070mAh. Certifique-se de que está desprotegida e verifique o número de peça da bateria com cuidado. As baterias protegidas têm maior comprimento com um circuito integrado, que pode afetar o desempenho. Referência https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Outras marcas de baterias NÃO são recomendados porque a corrente do controlador de carga para a bateria pode ser tão alta quanto 2.000 mA e a química Panasonic NCR18650 pode lidar com isso. Se você precisar usar outras marcas, certifique-se de que atendam às mesmas especificações, produtos químicos e podem lidar com até 2 Amps de corrente de carga. O uso de baterias que não atendam a essas especificações pode causar danos perigosos à bateria.

2 Conector Hirose de 2 pinos DF3-2S-2C

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

1 1 "Wide Kapton Tape Roll https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 1" Kapton Tape Disc

1 pedaço de tubo termorretrátil de 1 "de diâmetro 2,7" Long2 1/16 "de tubo termorretrátil de 1,0" de comprimento 1 rolo de fio de solda 1 caixa impressa em 3D (arquivo disponível na página anterior).

1 Cabeçalho fêmea 2X4

1 conversor DC-DC de 5 volts

1 Protoboard

1 Cabeçalho 1X2 Feminino

1 Faixa de cabeçote macho

Vários comprimentos Fio máximo de 4 ampères vermelho e preto padrão 26 AWG listado abaixo: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 6,10 Fio preto 0,06 tira uma extremidade.20 tira a outra extremidade

1 fio vermelho de 8,00 .06 tira uma extremidade.20 tira a outra extremidade

FERRAMENTAS: QTY Descrição

1 Suporte de bateria Power Core

Faixa de medição de 1 descascador de fio 24-26

Faixa de medição 20-24 do crimpador de 1 fio

1 fita métrica

1 ferro de solda

1 pistola de calor

1 tesoura

Etapa 2: Montagem da bateria

Insira a bateria NCR18650B na fixação da bateria com o lado positivo voltado para cima. O acessório irá alinhar os fios vermelho e preto à medida que você solda. Não toque o ferro de solda no acessório, pois ele pode derreter. Você pode conseguir soldar a bateria sem o acessório, mas é muito mais difícil e você ainda precisaria de algo para evitar que a bateria caia. O acessório também pode ser usado para outros projetos de bateria.

Coloque a ponta descascada de 0,20 "do longo fio vermelho na vala marcada + RED e solde o fio vermelho na bateria. Tente soldar a bateria rapidamente porque muito calor pode danificá-la. Se houver solda para fora, alise-o com o ferro de soldar. Depois de soldar, incline o dispositivo e empurre a bateria por baixo com o dedo. Vire a bateria de cabeça para baixo e insira a bateria no dispositivo com o fio vermelho na calha + RED e a extremidade negativa da bateria voltada para cima. Crimpe a extremidade do fio vermelho com o pino Hirose e insira o pino na porta 1 do conector de 2 pinos Hirose. Você deseja conectar o conector neste ponto porque é perigoso para deixar a extremidade desencapada pendurada de um fio da bateria exposta e pode causar um curto ou queimaduras se tocar o lado negativo da bateria. Coloque a extremidade desencapada de 0,20 "do fio preto longo na vala marcada -BLK e solde o Fio preto para a bateria. O lado negativo desta bateria geralmente requer mais calor para soldar porque há mais área de superfície em contato com a massa da bateria, mas tente soldar rápido. Se houver solda para fora, alise-a com o ferro de solda. Após a soldagem, prenda a extremidade do fio preto com o pino Hirose e insira o pino na porta 2 do conector de 2 pinos Hirose. Incline o aparelho e empurre a bateria para fora com o dedo. Dobre o fio preto diretamente para baixo sobre a extremidade negativa da bateria e guie o fio vermelho para fazer um laço ao longo da lateral da bateria. O efeito deve ser que o fio vermelho que desce da extremidade positiva da bateria está a 120º de distância de onde os fios preto e vermelho se encontram. Essa geometria do fio permite que os fios positivos e negativos saiam do mesmo lado e proporciona um ajuste confortável. Enrole um pedaço de fita Kapton de 1 "de largura uma vez ao redor do meio da bateria para segurar os fios. Coloque um disco de fita Kapton de 1" em cada extremidade da bateria e dobre as bordas sobre a lateral da bateria. Em seguida, deslize o tubo termorretrátil de 1 "sobre a bateria com o tubo nivelado com a extremidade positiva da bateria. Toda a folga do tubo deve ficar para fora da extremidade negativa. Agora use uma pistola de ar quente para encolher o tubo para concluir a montagem da bateria.

Etapa 3: Conjunto do empilhador elétrico

Para uma configuração de célula única, simplesmente solde o conector fêmea 2X4 à placa do controlador de carregamento, conecte a bateria e, em seguida, solde os pinos do conector macho à placa DC-DC de 5 volts e conecte-o à placa do controlador de carregamento.

Para uma configuração de várias células, solde os conectores machos ao protoboard na mesma configuração que os pinos do controlador de carregamento e solde o conector fêmea 1X2 à placa.

Na parte traseira do protoboard, solde todos os pinos associados à porta SYS OUT da placa do controlador de carregamento, solde todos os pinos associados à porta GND da placa do controlador de carregamento e solde todos os pinos associados à porta IN6V do placa do controlador de carga. Em seguida, solde SYS OUT ao pino conector fêmea no protoboard e solde o GND no outro pino conector fêmea no protoboard.

Deslize o protoboard no slot da caixa impressa em 3D e, em seguida, conecte as baterias, as placas do controlador de carga e o conversor de 5 volts DC-DC ao protoboard.

Etapa 4: Aplicativos

Basta conectar a bateria à placa controladora de carga, conectar o conversor DC-DC 5 Volt e carregar seu dispositivo USB.

Conecte um cabo de carga micro USB para recarregar as baterias da fonte de alimentação de 5 a 6 volts. Cada célula tem seu próprio controlador de carga para o verdadeiro balanceamento de células em tempo real. Cada controlador de carregamento no pacote começará a carregar automaticamente assim que o excesso de energia for detectado.

Você também pode conectar várias fontes de energia ao Power Stacker, como painéis solares, dínamos e outras fontes de energia USB para aumentar a corrente de carga da bateria.

Esteja você carregando um smartphone, tablet ou robô controlado remotamente, o Power Stacker lhe dará a energia de que você precisa agora e se adaptará às suas necessidades de energia no futuro.

PARABÉNS! Terminou de construir o Power Stacker!

Etapa 5: solução de problemas

SEGURANÇA

Não deixe o Power Stacker exposto à luz solar direta. Mantenha-o coberto ou à sombra. O calor do sol pode fazer com que o circuito de carga e a bateria fiquem muito quentes, pare de carregar, degradar a bateria e encurtar sua vida útil.

Temperaturas aceitáveis: O Power Stacker foi projetado para funcionar em temperaturas entre 0º e 45º C (32º e 149º F). Armazenamento: armazene o Power Stacker em temperatura ambiente. O Power Stacker deve ser recarregado cerca de uma vez por ano para evitar descarga excessiva.

Para obter melhores resultados, carregue totalmente o Power Stacker antes de usar.

SOLUÇÃO DE PROBLEMAS

O LED do Power Stacker não acende ao carregar do meu laptop

1) Isso pode ocorrer se o Power Stacker estiver completamente esgotado e entrar no modo de carga lenta. Mantenha o Power Stacker conectado por cerca de 15 minutos e a luz LED de carga deve acender novamente.

2) Alguns laptops mais antigos têm uma limitação de baixa corrente em suas portas USB e desabilitarão a porta USB se a corrente exceder o limite. Tente conectar o Power Stacker a outra porta USB.