Apilador de energía: Sistema de batería recargable USB apilable: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

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Power Stacker es un paquete de baterías de iones de litio recargables USB, portátiles y modulares. Apílelos para proyectos que consumen mucha energía o sepárelos para proyectos más pequeños con este sistema modular. Los archivos Gerber, BOM y. STL están disponibles a continuación.

Power Stacker hace lo que otras baterías recargables USB no han podido hacer, y esa es la capacidad de combinarse para aumentar la capacidad de la batería o separarse en muchas baterías pequeñas para proyectos más pequeños. ¡Puede usar literalmente las mismas baterías Power Stacker durante muchos años en muchas aplicaciones!

Otra característica única de Power Stacker es que cada batería recibe su propio controlador de carga, lo que garantiza un verdadero equilibrio de celdas y asegura que cada batería se cargue con el voltaje correcto en tiempo real incluso mientras se carga y / o descarga.

Después de lanzar un exitoso proyecto de Kickstarter llamado Solderdoodle Pro, me di cuenta de que la misma tecnología de batería utilizada para fundir la soldadura podría usarse para resolver el problema de tratar de encontrar la batería adecuada y tener que comprar constantemente baterías nuevas para cada nuevo proyecto. Combinado con mis conocimientos de impresión 3D, creé un estuche para la batería que se puede imprimir, modificar y compartir.

El apilador de energía también es compatible con convertidores CC-CC de código abierto como el Power Boost 1000 de Adafruit.

¿Cómo funciona la pila de baterías?

Los diodos de bajo voltaje directo / alta corriente en la placa del controlador de carga están instalados en la entrada y salida del circuito, lo que evita la interferencia entre múltiples fuentes de energía y entre la salida de los controladores de carga. Esto permite que las interconexiones entre los pines de entrada y salida de cada placa controladora de carga se conviertan en barras colectoras, lo que permite que el voltaje permanezca igual y que la corriente se multiplique. La batería de mayor voltaje en la pila se descargará más hasta que las otras baterías alcancen casi el mismo voltaje y ellas también comenzarán a descargarse al mismo ritmo, lo que multiplica la salida de corriente del paquete de baterías.

Especificaciones del apilador de energía: * Tiempo de carga completa: a 5 vatios 3350 mAh: 3 horas | @ 8 Watts 13400mAh: 7 horas

* Capacidad: 3350 mAh, 6700 mAh o 13400 mAh / 3,6 V

* Tipo: Panasonic NCR18650B Litio-Ion

* Entrada - Corriente: 450 a 2600mA | Voltaje: 5 a 6 voltios

* Número de puertos USB: 1 (según el número de módulos adaptadores de 5 V)

* Salida: encabezados hembra y macho de estilo Arduino estándar

* Salida - Corriente: hasta 2000 mA | Voltaje: 3,6 voltios directos o 5 voltios con módulo convertidor CC-CC

* Material de la caja: material impreso en 3D

* Duración de la batería con un uso típico: 5 años * Batería reemplazable

* Proporciona hasta 320% de carga de iPhone o 160% de carga de Galaxy S5 con dos celdas 6700mAh

* Compatible con Arduino, iPhone, Android, Windows Phone y otros con módulo convertidor DC-DC de 5 voltios

* ADVERTENCIA: Tenga cuidado al manipular cualquier batería de iones de litio porque un cortocircuito puede causar quemaduras. Utilice siempre gafas de seguridad. Utilice los componentes recomendados de la batería y del circuito debido a la mayor corriente de carga máxima de la batería de 2000 mA involucrada. Las piezas impresas en 3D pueden deformarse a altas temperaturas.

Conformidad con la FCC: NO es obligatorio porque las frecuencias del circuito son inferiores a 1,7 MHz.

Paso 1: Materiales, herramientas y archivos necesarios

Aquí hay una lista de los materiales, herramientas y archivos necesarios.

MATERIALES:

QTY Descripción

1 Circuito controlador de carga de iones de litio (se pueden descargar esquemas, archivos Gerber, etc. de la página anterior. El componente IC principal es el controlador de carga Maxim MAX8903G).

1 NCR18650B 3350mAh Batería de iones de litio Panasonic sin protección www.ebay.com (Si es necesario un costo menor, pruebe la batería Panasonic NCR18650A con una capacidad ligeramente menor de 3070mAh. Asegúrese de que no esté protegida y verifique el número de pieza de la batería con cuidado. Las baterías protegidas tienen mayor duración con un circuito integrado, que puede afectar el rendimiento. Referencia https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU Otras marcas de baterías NO se recomiendan porque la corriente del controlador de carga a la batería puede ser tan alta como 2000mA y la química Panasonic NCR18650 puede manejarla. Si necesita usar otras marcas, asegúrese de que cumplan con las mismas especificaciones, química y puedan manejar hasta 2 amperios de corriente de carga. El uso de baterías que no cumplan con estas especificaciones puede provocar daños peligrosos en la batería).

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

2 Clavija de engarzado Hirose 24-28 AWG DF3-2428SCC

1 rollo de cinta Kapton de 1 "de ancho https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 Disco de cinta Kapton de 1"

1 pieza de tubo termorretráctil de 1 "de diámetro de 2,7" de largo 2 1/16 "pieza de tubo termorretráctil de 1,0" de largo 1 rollo de alambre de soldadura 1 estuche impreso en 3D (archivo disponible en la página anterior).

1 encabezado hembra 2X4

1 convertidor CC-CC de 5 voltios

1 Protoboard

1 encabezado hembra 1X2

1 tira de encabezado macho

Varias longitudes Cable estándar rojo y negro trenzado de 4 amperios máximo de 26 AWG enumerado a continuación: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 Cable negro de 6.10 .06 pele un extremo.20 pele el otro extremo

1 8.00 Cable rojo.06 pele un extremo.20 pele el otro extremo

HERRAMIENTAS: CANTIDAD Descripción

1 accesorio de batería Power Core

1 Pelacables Gama de calibre 24-26

1 engarzadora de alambre rango de calibre 20-24

1 cinta métrica

1 soldador

1 pistola de calor

1 tijeras

Paso 2: montaje de la batería

Inserte la batería NCR18650B en el accesorio de batería con el lado positivo hacia arriba. El dispositivo alineará los cables rojo y negro mientras suelda. No toque el soldador con el accesorio porque puede derretirse. Es posible que pueda soldar la batería sin el dispositivo, pero es mucho más difícil y aún necesitaría algo para evitar que la batería se caiga. El dispositivo también se puede utilizar para otros proyectos de batería.

Coloque el extremo pelado de.20 "del cable rojo largo en la zanja con la etiqueta + ROJO y suelde el cable rojo a la batería. Intente soldar la batería rápidamente porque demasiado calor en la batería puede dañarla. Si hay alguna soldadura que sobresalga, alíselo con el soldador. Después de soldar, incline el dispositivo y empuje la batería hacia afuera con el dedo. Dé la vuelta a la batería e insértela en el dispositivo con el cable rojo en el canal + ROJO y el extremo negativo de la batería hacia arriba. Engarce el extremo del cable rojo con la clavija Hirose e inserta la clavija en el puerto 1 del conector Hirose de 2 clavijas. Desea conectar el conector en este punto porque es peligroso dejar un extremo desnudo que cuelga de un cable de la batería expuesto y puede causar un cortocircuito o quemaduras si toca el extremo negativo de la batería. Coloque el extremo pelado de.20 "del cable negro largo en la zanja con la etiqueta -BLK y suelde el Cable negro a la batería. El extremo negativo de esta batería generalmente requiere más calor para soldar porque hay más área de superficie en contacto con la masa de la batería, pero intente soldar rápido. Si hay algo de soldadura que sobresale, alíselo con el soldador. Después de soldar, engarce el extremo del cable negro con la clavija Hirose e inserte la clavija en el puerto 2 del conector Hirose de 2 clavijas. Incline el dispositivo y empuje la batería desde abajo con el dedo. Doble el cable negro hacia abajo sobre el borde del extremo negativo de la batería y guíe el cable rojo para que forme un bucle a lo largo del costado de la batería. El efecto debería ser que el cable rojo que desciende del extremo positivo de la batería está a 120º de distancia de donde se unen los cables negro y rojo. Esta geometría de cable permite que los cables positivo y negativo salgan del mismo lado y proporciona un ajuste perfecto. Envuelva un trozo de cinta Kapton de 1 "de ancho una vez alrededor de la mitad de la batería para sujetar los cables. Coloque un disco de cinta Kapton de 1" en cada extremo de la batería y doble los bordes sobre el costado de la batería. Luego deslice el tubo termorretráctil de 1 "sobre la batería con el tubo al ras con el extremo positivo de la batería. Toda la holgura del tubo debe sobresalir del extremo negativo. Ahora use una pistola de calor para contraer el tubo y completar el ensamblaje de la batería.

Paso 3: Ensamblaje del apilador eléctrico

Para una configuración de celda única, simplemente suelde el conector hembra 2X4 a la placa del controlador de carga, conecte la batería, luego suelde las clavijas del conector macho a la placa DC-DC de 5 voltios y conéctela a la placa del controlador de carga.

Para una configuración de varias celdas, suelde los conectores macho al protoboard en la misma configuración que los pines del controlador de carga y suelde el conector hembra 1X2 a la placa.

En la parte posterior del protoboard, suelde todos los pines asociados con el puerto SYS OUT de la placa del controlador de carga, suelde todos los pines asociados con el puerto GND de la placa del controlador de carga y suelde todos los pines asociados con el puerto IN6V del tablero del controlador de carga. Luego suelde SYS OUT al pin de encabezado hembra en el protoboard y suelde el GND al otro pin de encabezado hembra en el protoboard.

Deslice el protoboard en la ranura de la carcasa impresa en 3D, luego conecte las baterías, las placas del controlador de carga y el convertidor DC-DC de 5 voltios al protoboard.

Paso 4: Aplicaciones

Simplemente conecte la batería a la placa del controlador de carga, conecte el convertidor DC-DC de 5 voltios y cargue su dispositivo USB.

Conecte un cable de carga micro USB para recargar las baterías de cualquier fuente de alimentación de 5 a 6 voltios. Cada celda tiene su propio controlador de carga para un verdadero equilibrio de celda en tiempo real. Cada controlador de carga del paquete comenzará a cargarse automáticamente una vez que se detecte un exceso de energía.

También puede conectar varias fuentes de energía al Power Stacker, como paneles solares, dínamos y otras fuentes de alimentación USB para aumentar la corriente de carga al paquete de baterías.

Ya sea que esté cargando un teléfono inteligente, tableta o robot de control remoto, Power Stacker le brindará la energía que necesita ahora y se adaptará a sus requisitos de energía en el futuro.

¡FELICIDADES! ¡Has terminado de construir el Power Stacker!

Paso 5: solución de problemas

LA SEGURIDAD

No deje el Power Stacker expuesto a la luz solar directa. Manténgalo cubierto o a la sombra. El calor del sol puede hacer que el circuito de carga y la batería se calienten mucho, dejen de cargarse, degraden la batería y acorten su vida útil.

Temperaturas aceptables: Power Stacker está diseñado para funcionar a temperaturas entre 0º y 45º C (32º y 149º F). Almacenamiento: Guarde el Power Stacker a temperatura ambiente. Power Stacker debe recargarse aproximadamente una vez al año para evitar una descarga excesiva.

Para obtener los mejores resultados, cargue completamente el Power Stacker antes de usarlo.

SOLUCIÓN DE PROBLEMAS

El LED del apilador de energía no se enciende cuando se carga desde mi computadora portátil

1) Esto puede ocurrir si el Power Stacker está completamente drenado y entra en un modo de carga lenta. Mantenga el Power Stacker enchufado durante unos 15 minutos y la luz de carga LED debería volver a encenderse.

2) Algunas computadoras portátiles más antiguas tienen una limitación de corriente baja en sus puertos USB y deshabilitarán el puerto USB si la corriente excede el límite. Intente conectar Power Stacker a otro puerto USB.