صندوق الطاقة المحمول: 4 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

كان لدي بعض الأجزاء الإضافية التي كانت بحاجة إلى غرض ولحسن الحظ أنها تتلاءم معًا كما لو كنت قد اشتريتها لهذا الغرض. هذا الغرض هو توفير قدر مفيد من الطاقة للعاكس في حزمة محمولة صغيرة الحجم.

لقد حدث أن كان لديّ حالة Pelican 1460 إضافية طلبتها بدون صواني عن طريق الخطأ. كان لدي أيضًا أربع بطاريات في متناول اليد تم شراؤها مسبقًا لاستخدامها لزيادة وقت تشغيل جهاز MX650 (https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-Motorcycle/) ، ولكن بعد ذلك قررت أنها يزن أكثر مما كنت أرغب في وضعه في الدراجة. تم شراء العاكس لتثبيته في عربة سكن متنقلة قديمة ، لكنني لم أتمكن من تثبيته بعد. تتوفر دائمًا تركيبات سلكية وكهربائية إضافية في متناول اليد في المرآب الخاص بي ، على الرغم من أنها ليست دائمًا باللون الذي أريده.

جربت البطاريات والعاكس لتلائم علبة البجع وولدت فكرة. كنت سأقوم ببناء صندوق بطارية محمول لتشغيل الأشياء حول المخيم وتشغيل الأضواء والألعاب في منزل اللعب في الفناء الخلفي لأخي لأطفاله. اتضح أن علبة Pelican تناسب تمامًا بطاريتين أخريين ، لذلك طلبت من أخي أيضًا المشاركة. لقد اشترى بطاريتين إضافيتين مما يجعل العد 6 لكل 22 أمبير ساعة من بطاريات الرصاص الحمضية المختومة لمدة 132 أمبير ساعة.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء والأدوات وتحذيرات السلامة

السلامة أولا - الكهرباء يمكن أن تقتل. لذا يرجى الحصول على فهم أساسي للمخاطر التي تنطوي عليها قبل الشروع في هذا البناء أو أي بنية أخرى. جندى في منطقة جيدة التهوية. توخى الحذر عند العمل باستخدام الأدوات الكهربائية وارتدِ دائمًا معدات الوقاية الشخصية المناسبة (معدات الحماية الشخصية).

تشمل الأدوات المستخدمة في هذا التصميم: المثقاب ، مكواة اللحام ، كماشة ، أداة تعرية الأسلاك / المكشكش ، المنشار الرقائقي ، قياس الشريط ، الملزمة ، قلم التحديد ، السكين ، مفك البراغي

قائمة الاجزاء:

6 كل بطاريات SLA 22Ah - منجم جاء من Monster Scooters 350 دولارًا

موصلات سلكية وحلقة قياس 6 أو 8 - كان لدي في متناول اليد ولكن يمكن شراؤها من أي متجر لبيع السيارات أو الأجهزة.

شريط الربط المعدني - يُعرف أيضًا باسم الشريط المعلق على ما أعتقد ومتوفر في متاجر الأجهزة أو متاجر الأخشاب.

العاكس - لقد بدأت بواحد كان في متناول يدي 750 واط / 1500 واط وانتهى بآخر بسبب متطلبات الطاقة 1500 واط / 3000 واط - من Harbour Freight حوالي 140 دولارًا

البراغي والمسامير - القليل منها مطلوب لهذا المشروع ولديها في متناول اليد.

رغوة متنوعة لدعم البطاريات - لدي بعض في متناول اليد. يمكن استخدام قصاصات الخشب أو غيرها من المواد بدلاً من ذلك.

شاحن بطارية 12 فولت - لدي زوجان من شواحن بطارية السيارة المختلفة في متناول اليد. أي شاحن 12 فولت سيفي بالغرض.

Pelican Case - لقد استخدمت حالة Pelican 1460 المتاحة من www.atlascases.com بحوالي 175 دولارًا

الخطوة 2: The Build

البناء مستقيم للأمام.

لقد قمت بتركيب البطاريات الست في الدرج السفلي لحالة Pelican ودعمتها بالرغوة لتثبيتها في مكانها. نظرًا لأن الصندوق لن يحتاج أبدًا إلى قلب جانبه ، فإن هذا سيوفر الكثير من الدعم ، حتى بدون تثبيته في الصندوق. ثم قمت بعد ذلك بقطع الغطاء لإمساك العاكس وربط العاكس بالغطاء بشريط ربط معدني ومسامير. يتم توصيل البطاريات بالتوازي ثم توصيلها بالعاكس. لقد قمت بلحام كل من موصلات الحلقة بالأسلاك واستخدمت سلك قياس 6 أو 8 كان في متناول يدي. لا تذهب نحيفًا جدًا على السلك لأن هذا النظام يقع تحت حمولة كبيرة.

ملحوظة: يمكن أن تولد العاكسات قدرًا معقولًا من الحرارة ويجب تركيبها في مناطق تدفق الهواء الجيد. على الرغم من أنني لم أقلق كثيرًا بشأن هذا الأمر لأن العاكس الذي استخدمته به مراوح تبريد مدمجة. من الجيد دائمًا السماح لهم بالتنفس على الرغم من أنني قمت بقطع الفتحة أكبر قليلاً في مقدمة الغطاء للسماح ببعض الهواء داخل العاكس وحوله. لا تقم أبدًا بلف العاكس بقطعة قماش أو وضعه على مادة قابلة للاحتراق

لقد أضفت لوحة مطبوعة ثلاثية الأبعاد لتلبيس الفتحة الخشنة المقطوعة في مقدمة الغطاء بمنشار تهزهز. لقد قمت برسمها بطلاء متبقي من مشروع حديث اقترب من لون العلبة.

هذا كل ما في هذا البناء. يجب أن تساعد الصور في توضيح مدى بساطة هذا البناء.

صندوق بطاريتي معبأ جيدًا بقوة 12 فولت من حمض الرصاص الكثيف. يزن 95 رطلاً ، وبالتالي من الأفضل تحريكه بواسطة شخصين على الرغم من أن الصندوق به مقابض.

سيكلف ما يقرب من 700 دولار لتجميع جميع الأجزاء

الخطوة 3: المبادئ الكامنة وراء البناء

لدي الآن ست بطاريات بقوة 12 فولت توفر كمية مفيدة من طاقة التيار المتردد بجهد 120 فولت. لماذا كل هذا يعمل بالرغم من ذلك؟

قد أعمق في هذا السؤال أكثر مما أريد ، لكنني سأحاول توضيح (تحديد) بعض المصطلحات والمبادئ الكهربائية الأساسية. أحتاج أحيانًا إلى البحث عن بعض المصطلحات والمبادئ التالية للحصول على النتائج المرجوة من المشاريع التي أقوم ببنائها. لذلك اعتقدت أنني سأشارك بعض المصطلحات والمفاهيم المفيدة. يجب أن أصرح بأنني لست مهندسًا كهربائيًا ولا كهربائيًا ، لذا لا تتردد في تصحيحي إذا حدث خطأ ما وسأقوم بتصحيحه. يمكنك طرح أي أسئلة ترغب فيها ، ولكن كن على علم بأنني قد لا أعرف الإجابة.

ما هي الدوائر المتوازية وكيف تقارن بالأسلاك المتسلسلة؟ في مشاريعي ، أشير غالبًا إلى الأسلاك المتوازية أو المتسلسلة. البطاريات على التوازي موصلة بأسلاك بالإضافة إلى طرف (أطراف) موجب وطرف سالب إلى طرف (أطراف) سالب. هذا لا يغير إجمالي جهد الخرج للبطاريات. مثال على ذلك هو 6 بطاريات كل 12 فولت على التوازي تنتج 12 فولت من الطاقة. هذه هي الطريقة التي يتم بها توصيل مشروع البطارية هذا.

البطاريات في السلسلة هي سلكية Plus إلى الطرف السلبي وواحدة. مع إضافة كل بطارية جهدها إلى الأخير. مثال على ذلك ثلاث بطاريات AA عند 1.5 فولت ينتج كل منها جهدًا قدره 4.5 فولت عند توصيله بأسلاك متسلسلة و 1.5 فولت فقط عند توصيله بالتوازي.

يمكن أن يشير هذا أيضًا إلى مصابيح LED أيضًا. لنفترض أننا نستخدم لمبات تتطلب طاقة 3 فولت. هذه المصابيح عندما يتم توصيلها بالتوازي سوف تحتاج فقط إلى 3 فولت. في حين أن نفس المصابيح التي تتطلب 3 فولت عند توصيلها بأسلاك متسلسلة تتطلب 6 فولت لاثنين و 9 فولت لثلاثة.

ملاحظة أخرى عند الجمع بين البطاريات على التوازي أو على التوالي ، يجب أن تكون من نفس نوع البطارية بنفس قيم الأمبير (Ah أو mAh). تمت الإشارة إلى هذه المبادئ في الصور أعلاه مع ملاحظات مدرجة توضح التفاصيل. لقطات الشاشة مأخوذة من "Tinkercad Circuits" ، وهي أداة جديدة لطيفة للغاية في Tinkercad.

ما هو العاكس وكيف يعمل؟ يقوم العاكس بتحويل الكهرباء من تيار مستمر إلى تيار متردد. لن أخوض في الكثير من التفاصيل حول كيفية القيام بذلك ، لكنه يزيد من جهد التيار المستمر ثم يغيره إلى تيار متناوب قبل إرساله إلى الجهاز. أنت بحاجة إلى معرفة متطلبات الطاقة للجهاز الذي ستقوم بتشغيله باستخدام العاكس وما هي قوة المصدر الذي يغذي العاكس. في معظم الأوقات ، سيكون المصدر 12 فولت تيار مستمر مع خرج 120 فولت تيار متردد. قد تتمكن من الحصول على عاكس صغير بقدرة 400 وات أو قد تحتاج إلى محول بقدرة 3000 وات اعتمادًا على ما تقوم بتشغيله: مصباح كهربائي أو منشار دائري. لذلك ، حدد أن العاكس الذي تستخدمه أكبر من طاقة بدء التشغيل (زيادة التيار) التي يحتاجها الجهاز (الأجهزة) الذي تخطط لتشغيله به. يجب أن تدرك أيضًا أن ناتج الموجة الجيبية للعاكس غالبًا ما يكون موجة "مربعة" (جيب معدّل) بدلاً من الموجة الجيبية المستديرة اللطيفة لطاقة التيار المتردد من الجدار. قد لا يكون هذا مهمًا إذا كنت تقوم بتشغيل محرك كهربائي ، ولكن قد يكون مهمًا عند تشغيل معدات الاتصالات أو المعدات الطبية أو الملاحة على سبيل المثال. (مخطط موجة جيبية ومتطلبات الطاقة في الصور أعلاه)

التيار المتردد مقابل التيار المستمر - التيار المتردد ، التيار المتردد ، هو ما لديك في المنافذ في منزلك. التيار المستمر ، التيار المباشر ، هو ما تجده في البطاريات بأنواعها ؛ مثل البطارية التي تمد سيارتك بالطاقة أو بطاريات AA التي تضعها في جهاز التحكم عن بُعد.

في طاقة التيار المستمر ، يتدفق اتجاه الإلكترونات من الطرف السالب إلى الطرف الموجب في اتجاه واحد مثل حركة الماء عبر خرطوم. تُستخدم طاقة التيار المستمر بشكل عام في الفولتية المنخفضة عن طاقة التيار المتردد.

في تيار التيار المتردد ، يقوم اتجاه الإلكترونات بتبديل الاتجاهات باستمرار. حتى 60 مرة في الثانية في معظم أنظمة الطاقة الأمريكية. تعتبر طاقة التيار المتردد أسهل في العمل عند الفولتية الأعلى من طاقة التيار المستمر.

ماذا يحدث لساعات الأمبير عندما تقوم بتوصيل البطاريات على التوالي مقابل التوازي؟ ساعات أمبير عندما تكون البطاريات سلكية في سلسلة تساوي ما تقرأه البطاريات. إذا قمت في هذا البناء بتوصيل جميع البطاريات الست في سلسلة بدلاً من التوازي ، فستنتج 72 فولت ، ولكن فقط 22 آه. في حين أن البطاريات الست لهذا المشروع موصولة بالتوازي عند 12 فولت وتنتج معًا 132 أمبير ساعة. نعم!!!!

ما هي بطارية SLA؟ SLA = حمض الرصاص المختوم. بمعنى بطارية تيار مستمر لن تتسرب إذا تم قلبها أو تركيبها على جانبها.

ما هي الموجات الجيبية وكيف تؤثر على القوة؟ مع طاقة التيار المتردد من "الشبكة" ، تكون الموجة الجيبية سلسة جدًا مثل تلك الموجات في المحيط دون أن تنتج الرياح قممًا ووديانًا مستديرة بشكل جيد. باستخدام طاقة التيار المتردد المولدة من مصدر تيار مستمر مع عاكس ، يمكنك الحصول على موجات جيبية "مربعة" إلى حد ما. هذه ليست مشكلة كبيرة بشكل عام إذا كنت تقوم بتشغيل محرك أو أضواء أو غيرها من العناصر غير الفنية. ومع ذلك ، إذا كنت تقوم بتشغيل معدات الملاحة أو المعدات الطبية أو معدات الاتصال ، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث تداخل. يمكن بناء العاكسات لتوفير طاقة موجة جيبية نظيفة ، ولكن كلما كانت الموجة أكثر نظافة ، زادت تكلفة العاكس.

ما هو التيار (أ)؟ يقاس عدد الإلكترونات بالأمبير ويعرف بالتيار.

ما هو أمبير ساعة (آه)؟ فكر في آه على أنها خزان الوقود. حيث Ah هي وحدة شحنة كهربائية مضروبة في الزمن. هذا يساوي الشحنة المنقولة بواسطة تيار ثابت من أمبير واحد يتدفق لمدة ساعة واحدة. غالبًا ما سترى هذا معبرًا عنه بالمللي أمبير ، مللي أمبير ، أي جزء من ألف من أمبير ساعة.

ما هي القوة الكهربائية (W)؟ القوة الكهربائية Wattage هي قياس الطاقة المطلوبة لتشغيل الجهاز وتُقاس بالواط. طريقة أخرى لوضع ذلك هي: الطاقة الكهربائية هي المعدل ، لكل وحدة زمنية ، التي يتم فيها نقل الطاقة الكهربائية بواسطة دائرة كهربائية. حيث يساوي واحد واط واحد جول في الثانية. هذا هو مقياس حجم العاكس المطلوب لتشغيل جهازك أو أجهزتك.

ما هي اوم؟ أوم هي وحدة قياس للمقاومة الكهربائية. تتدفق بعض المواد للطاقة بسهولة بينما تخلق المواد الأخرى مقاومة مما يعيق حركة الإلكترونات. هذا هو السبب أيضًا في أنك تحتاج إلى استخدام سلك قياس 8 كحد أدنى (6 مقياس أفضل) حتى نتمكن من الحصول على التدفق المطلوب بين البطاريات والعاكس دون ذوبان الأسلاك.

ما هو الجهد؟ الضغط الكهربائي (الطاقة الكامنة) بين نقطتين يقاس بالفولت.

الخطوة 4: أول استخدام في العالم الحقيقي

كانت المهمة الأولى التي استخدمناها لصندوق الطاقة المحمول هي تشغيل آلة رمي كرة بيسبول. لسوء الحظ ، كان العاكس الأول الذي قمت بتثبيته في الصندوق عبارة عن عاكس ذروة 750 وات / 1500 وات ولم تكن الطاقة كافية لتشغيل آلة الرفع لفريق ابني الصغير. ممارسة الضرب مهمة بالطبع ، لذلك اشتريت محول طاقة 1500 واط / 3000 واط وقمت بتثبيته في الصندوق بدلاً من العاكس الأصغر. يعمل العاكس الأكبر حجمًا ، ولكنه أيضًا يعمل في حالة الإنذار / الانقطاع ويفجر المصهر في آلة الرمي إذا لم أبدأ عجلة الطيران بالدوران يدويًا قبل تشغيل مفتاح الطاقة الخاص بآلة الرفع. لا أستطيع حقًا أن أقول سبب حدوث ذلك لأن آلة الرفع ستبدأ بشكل جيد عند توصيلها بمقبس التيار المتردد على الحائط دون تفجير المصهر. أعتقد أنه قد يكون هذا هو الطريقة التي يتم بها توصيل الطاقة من العاكس أو ربما تكون الموجة الجيبية للطاقة التي تم تسليمها كما تمت مناقشته سابقًا. تأخذ آلة الرفع طاقة 120 فولت التي يوفرها العاكس وتحولها مرة أخرى إلى طاقة 90 فولت تيار مستمر لتشغيل المحرك.

كان هناك زوجان من ردود الفعل القوية من الآخرين على Instructables بخصوص سبب تفجير الصمامات على آلة الرفع دون بداية متدحرجة. إليك أحد التعليقات التي أشعر أنها تشرح الموقف جيدًا: فيما يتعلق بتعليقك على سبب انفجار المصهر باستخدام صندوق الطاقة وليس عند استخدام مصدر التيار المتردد. تضع معظم العاكس موجة مربعة ، ينتج بعضها ما يسمى بموجة جيبية زائفة وهي عبارة عن موجة مربعة متدرجة تنمو وتنخفض في الارتفاع (الجهد) بخطوات تتبع تقريبًا منحنى 180 درجة لدورة الموجة الجيبية في الموجب والاتجاهات السالبة ، يتصرف هذا النوع من العاكس بشكل متطابق تقريبًا مثل طاقة التيار المتردد من الشبكة ، لكن العاكس الذي لا يفعل ذلك ، هو مجرد مولدات بموجة مربعة كما ترون باستخدام راسم الذبذبات ، لديك نوعان أساسيان ، أحدهما يولد موجة مربعة تستمر 180 درجة من الدورة الموجبة والسالبة ، أما النوع الآخر فيولد موجة مربعة تدوم أقل من 180 درجة للدورة الموجبة والسالبة. العاكس من النوع الأول ، جهد الخرج الذي أعتقد أنه يجب أن يساوي جهد RMS للموجة الجيبية ، إذا لم يكن كذلك وكان الناتج أعلى بين RMS وقيمة الذروة ، فمن المحتمل أن يفجر المصهر اعتمادًا على الفاصل الزمني الذي يحتوي المصهر وتيار البدء الذي يسحبه المحرك عند بدء التشغيل من بداية ميتة (تسحب جميع المحركات كميات متفاوتة من الطاقة من بداية ميتة يمكن أن تختلف من 3 إلى 10 أضعاف قوتها التشغيلية). العاكس من النوع الثاني حيث يولدون نبضة مربعة لموجة مربعة لا تدوم حتى 180 درجة من الدورة ملزمة بإخماد جهد أعلى من قيمة RMS وذلك لدمج نفس قوة الجيب تعمل الموجة على 180 درجة كاملة من الدورة. إذا كان العاكس الخاص بك من هذا النوع الثاني ، فيجب أن تكون حذرًا عند تشغيل المعدات التي تتضمن MOVs في مصدر الطاقة كحماية ضد الارتفاعات على خط الطاقة ، لأنه في كثير من الحالات قد يدخل مستوى الجهد في نطاق حماية MOV وقد ينفجر أو في حالة أسوأ اشتعلت فيها النيران. أنا أثق فقط في راسم الذبذبات لإعطائي القيم الحقيقية للجهد الذي يضعه أي من هذه العاكس. تحياتي الحارة. يوحنا 848

من الجيد حقًا تشغيل آلة الرفع في صمت تام من صندوق الطاقة وبدلاً من تشغيلها من مولد يعمل في أرض الملعب.

أتوقع سنوات عديدة من الاستخدام من هذا الصندوق لجميع أنواع المهام بدءًا من تشغيل منزل اللعب في الفناء الخلفي لابن أخي وابن أخي لإعادة شحن دراجات Razor النارية التي أقوم ببنائها (انظر https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-motorcycle). الصندوق ثقيل الحركة ، وبالتالي لن يتم استخدامه لكل شيء ، ولكنه خيار جيد عند الحاجة. من الواضح أنه أكثر هدوءًا من مولدنا ويوفر نفس الطاقة القابلة للاستخدام. بالطبع سيوفر المولد الطاقة طالما لدي بنزين ، لكن في النهاية أحتاج إلى توصيل البطاريات لإعادة شحن صندوق البطارية.

آمل أن تكون قد وجدت بعض القيمة في هذه الكتابة. الأسئلة أو التعليقات مرحب بها دائمًا. سأبذل قصارى جهدي للإجابة في الوقت المناسب وبطريقة دقيقة.

شكرا لك. شوكمادي