Power Stacker: نظام بطارية USB قابل لإعادة الشحن قابل للتكديس: 5 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

الرجاء النقر أدناه لزيارة صفحة مشروع Hackaday

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

Power Stacker عبارة عن حزمة بطارية ليثيوم أيون محمولة ، معيارية ، قابلة لإعادة الشحن عبر USB. قم بتجميعها معًا في المشروعات التي تحتاج إلى طاقة أو افصلها عن المشروعات الأصغر باستخدام هذا النظام المعياري. تتوفر ملفات Gerber و BOM و. STL أدناه.

يقوم Power Stacker بما فشلت في القيام به بطاريات USB الأخرى القابلة لإعادة الشحن ، وهذه هي القدرة على الدمج معًا لزيادة سعة البطارية أو الفصل في العديد من البطاريات الصغيرة للمشاريع الصغيرة. يمكنك حرفياً استخدام بطاريات Power Stacker نفسها لسنوات عديدة عبر العديد من التطبيقات!

ميزة أخرى فريدة من نوعها في Power Stacker هي أن كل بطارية تتلقى وحدة التحكم في الشحن الخاصة بها ، والتي تضمن توازنًا حقيقيًا للخلايا وتتأكد من شحن كل بطارية بالجهد المناسب في الوقت الفعلي حتى أثناء الشحن و / أو التفريغ.

بعد إطلاق مشروع Kickstarter الناجح المسمى Solderdoodle Pro ، أدركت أن نفس تقنية البطارية المستخدمة في إذابة اللحام يمكن استخدامها لحل مشكلة محاولة العثور على البطارية المناسبة والاضطرار إلى شراء بطاريات جديدة باستمرار لكل مشروع جديد. بالاقتران مع معرفتي بالطباعة ثلاثية الأبعاد ، قمت بإنشاء علبة للبطارية يمكن طباعتها وتعديلها ومشاركتها!

Power Stacker متوافق أيضًا مع محولات DC-DC مفتوحة المصدر مثل Adafruit's Power Boost 1000.

كيف تعمل حزمة البطارية؟

يتم تثبيت الثنائيات ذات الجهد الأمامي المنخفض / التيار العالي على لوحة التحكم في الشحن على مدخلات ومخرجات الدائرة ، مما يمنع التداخل بين مصادر الطاقة المتعددة وبين خرج أجهزة التحكم في الشحن. هذا يسمح للترابط بين دبابيس الإدخال والإخراج لكل لوحة تحكم في الشحن أن تصبح قضبان ناقل تسمح للجهد بالبقاء كما هو والتيار يتضاعف. سيتم تفريغ البطارية ذات الجهد العالي في المكدس أكثر حتى تصل البطاريات الأخرى إلى نفس الجهد وستبدأ أيضًا في التفريغ بنفس المعدل ، مما يضاعف الإخراج الحالي لحزمة البطارية.

مواصفات Power Stacker: * وقت الشحن بالكامل: @ 5 Watts 3350mAh: 3 ساعات | @ 8 واتس 13400 مللي أمبير: 7 ساعات

* السعة: 3350 مللي أمبير ، 6700 مللي أمبير ، أو 13400 مللي أمبير / 3.6 فولت

* النوع: Panasonic NCR18650B ليثيوم أيون

* الإدخال - التيار: 450 إلى 2600 مللي أمبير | الجهد: من 5 إلى 6 فولت

* عدد منافذ USB: 1 (حسب عدد وحدات مهايئ 5 فولت)

* الإخراج - قياسي الأنثى والرأس الذكور نمط اردوينو

* الإخراج - الحالي: حتى 2000 مللي أمبير | الجهد: 3.6 فولت مباشر أو 5 فولت مع وحدة محول DC-DC

* مادة العلبة: مادة مطبوعة ثلاثية الأبعاد

* عمر البطارية في ظل الاستخدام المعتاد: 5 سنوات * بطارية قابلة للاستبدال

* يوفر شحن iPhone حتى 320٪ أو 160٪ Galaxy S5 Charge مع خليتين 6700mAh

* متوافق مع Arduino و iPhone و Android و Windows Phone وغيرها مع وحدة محول 5 Volt DC-DC

* تحذير: كن حذرًا عند التعامل مع أي بطارية ليثيوم أيون لأن تقصير البطارية يمكن أن يسبب حروقًا. ارتدِ دائمًا نظارات واقية. يرجى استخدام البطارية الموصى بها ومكونات الدائرة بسبب التيار الأعلى لشحن البطارية 2000 مللي أمبير بحد أقصى. قد تتشوه الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد في درجات الحرارة المرتفعة.

التوافق مع لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC): غير مطلوب لأن ترددات الدائرة أقل من 1.7 ميجا هرتز

الخطوة 1: المواد والأدوات والملفات المطلوبة

فيما يلي قائمة بالمواد والأدوات والملفات المطلوبة.

المواد:

وصف الكمية

1 دائرة تحكم شحن ليثيوم أيون (تخطيطي ، ملفات جربر ، وما إلى ذلك يمكن تنزيلها من الصفحة السابقة. مكون IC الرئيسي هو وحدة التحكم بالشحن Maxim MAX8903G.)

1 NCR18650B 3350mAh بطارية ليثيوم أيون غير محمية من باناسونيك www.ebay.com (إذا كانت التكلفة المنخفضة ضرورية ، فجرّب بطارية Panasonic NCR18650A بسعة أقل قليلاً من 3070 مللي أمبير في الساعة. تأكد من أنها غير محمية وتحقق من رقم جزء البطارية بعناية. البطاريات المحمية لديها طول إضافي بدائرة مدمجة ، مما قد يؤثر على الأداء. المرجع https://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi؟E+BA+3+ACI4002+NCR-18650B+7+EU ماركات أخرى للبطاريات لا ينصح به لأن تيار وحدة التحكم في الشحن للبطارية يمكن أن يصل إلى 2000 مللي أمبير ويمكن لكيمياء Panasonic NCR18650 التعامل معها. إذا كنت بحاجة إلى استخدام علامات تجارية أخرى ، فتأكد من أنها تلبي نفس المواصفات والكيمياء ويمكنها التعامل مع ما يصل إلى 2 أمبير لتيار الشحن. قد يؤدي استخدام بطاريات لا تلبي هذه المواصفات إلى تلف البطارية بشكل خطير.)

2 موصل Hirose ثنائي السنون DF3-2S-2C

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

1 بكرة شريط Kapton عريضة 1 بوصة https://www.mcmaster.com/#7648a715/=qu58072 قرص Kapton Tape Disc 1 https://www.mcmaster.com/#77595a35/=qu586k

1 قطعة قطرها 1 بوصة من أنابيب الانكماش الحراري 2.7 بوصة طويلة 2 1/16 بوصة قطعة من أنابيب الانكماش الحراري بطول 1.0 بوصة 1 لفة من سلك اللحام 1 علبة مطبوعة ثلاثية الأبعاد (الملف متاح في الصفحة السابقة.)

1 رأس أنثى 2 × 4

1 5 فولت محول DC-DC

1 Protoboard

1 رأس أنثى 1 × 2

1 شريط رأس ذكر

أطوال مختلفة 26 AWG Standard Red and Black Stranded 4 Amp Max Wire المدرجة أدناه: https://www.mcmaster.com/#catalog/119/798/=qu7rf61 6.10 Black Wire.06 strip.20 strip one end.20 strip the other end

1 8.00 سلك أحمر.06 شريط من أحد الأطراف.20 شريط على الطرف الآخر

الأدوات: وصف الكمية

1 وحدة طاقة البطارية الأساسية

1 أداة تقشير الأسلاك من 24-26 نطاق عيار

1 مكشكش سلك نطاق 20-24 عيار

1 شريط قياس

1 لحام الحديد

1 مسدس حراري

1 مقص

الخطوة 2: تجميع البطارية

أدخل بطارية NCR18650B في تركيبات البطارية مع توجيه الجانب الموجب لأعلى. ستعمل التركيبات على محاذاة الأسلاك الحمراء والسوداء أثناء اللحام. لا تلمس مكواة اللحام بالتركيب لأنها يمكن أن تذوب. قد تكون قادرًا على لحام البطارية بدون الجهاز ، لكن الأمر أصعب بكثير وستظل بحاجة إلى شيء لمنع البطارية من السقوط. يمكن استخدام التركيبات لمشاريع البطاريات الأخرى أيضًا.

ضع الطرف الذي يبلغ قطره 20 بوصة من السلك الأحمر الطويل في الخندق المسمى + RED وقم بتوصيل السلك الأحمر بالبطارية. حاول اللحام بالبطارية بسرعة لأن الحرارة الزائدة للبطارية قد تتلفها. إذا كان هناك أي لحام يخرج من الخارج ، قم بتنعيمه باستخدام مكواة اللحام. بعد اللحام ، قم بإمالة القطعة وادفع البطارية للخارج من أسفل بإصبعك. اقلب البطارية رأسًا على عقب وأدخل البطارية في الوحدة باستخدام السلك الأحمر في حوض + RED واتجه الطرف السالب للبطارية لأعلى. قم بتجعيد نهاية السلك الأحمر باستخدام Hirose Pin وأدخل الدبوس في المنفذ 1 من موصل Hirose 2-Pin. تريد توصيل الموصل في هذه المرحلة لأنه يمثل خطورة لترك طرف مكشوف متدلي من سلك البطارية مكشوفًا ويمكن أن يتسبب في حدوث قصر أو حروق إذا لامس الطرف السلبي للبطارية. ضع الطرف الذي يبلغ 20 بوصة من السلك الأسود الطويل في الخندق المسمى -BLK وقم بلحام سلك أسود للبطارية. عادةً ما يتطلب الطرف السلبي لهذه البطارية مزيدًا من الحرارة للحام نظرًا لوجود مساحة أكبر من السطح ملامسة لكتلة البطارية ، ولكن حاول اللحام بسرعة. إذا كان هناك أي لحام بارز ، فقم بتنعيمه باستخدام مكواة اللحام. بعد اللحام ، قم بتجعيد نهاية السلك الأسود باستخدام Hirose Pin وأدخل الدبوس في المنفذ 2 من موصل Hirose 2-Pin. قم بإمالة الجهاز وادفع البطارية للخارج من أسفل بإصبعك. قم بثني السلك الأسود لأسفل مباشرة على حافة الطرف السالب للبطارية وقم بتوجيه السلك الأحمر للالتفاف حول جانب البطارية. يجب أن يكون التأثير هو أن السلك الأحمر النازل من الطرف الموجب للبطارية هو 120 درجة بعيدًا عن مكان التقاء الأسلاك السوداء والحمراء. تسمح هندسة السلك هذه للخروج من نفس الجانب للأسلاك الموجبة والسالبة وتعطي ملاءمة مريحة. قم بلف قطعة من شريط Kapton بعرض 1 بوصة مرة واحدة حول منتصف البطارية لتثبيت الأسلاك. ضع قرصًا من شريط Kapton مقاس 1 بوصة في كل طرف من طرفي البطارية وقم بطي الحواف على جانب البطارية. ثم قم بتمرير أنبوب الانكماش الحراري 1 على البطارية مع تدفق الأنبوب مع الطرف الموجب للبطارية. يجب أن يخرج كل أنبوب الركود من الطرف السالب. الآن استخدم مسدس حراري لتقليص الأنبوب لإكمال تجميع البطارية.

الخطوة 3: تجميع مكدس الطاقة

لإعداد خلية واحدة ، ما عليك سوى لحام رأس أنثى 2X4 بلوحة تحكم الشحن ، وتوصيل البطارية ، ثم لحام دبابيس رأس الذكر بلوحة 5 Volt DC-DC وتوصيلها بلوحة التحكم في الشحن.

لإعداد متعدد الخلايا ، قم بتوصيل رؤوس الذكور باللوحة الأولية بنفس التكوين مثل دبابيس وحدة التحكم في الشحن ولحام رأس الإناث 1X2 باللوحة.

في الجزء الخلفي من اللوحة الأولية ، قم بتوصيل جميع المسامير المرتبطة بمنفذ SYS OUT من لوحة التحكم في الشحن ، وقم بلحام جميع المسامير المرتبطة بمنفذ GND من لوحة التحكم في الشحن ، ولحام جميع المسامير المرتبطة بمنفذ IN6V من لوحة تحكم الشحن. ثم قم بتوصيل SYS OUT إلى دبوس الرأس الأنثوي على اللوحة الأولية وقم بتوصيل GND بدبوس الرأس الأنثوي الآخر على اللوحة الأولية.

حرك اللوحة الأولية في الفتحة الموجودة على العلبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، ثم قم بتوصيل البطاريات ولوحات التحكم بالشحن ومحول 5 Volt DC-DC باللوحة الأولية.

الخطوة 4: التطبيقات

ما عليك سوى توصيل البطارية بلوحة التحكم في الشحن ، وتوصيل محول DC-DC 5 Volt ، وشحن جهاز USB الخاص بك.

قم بتوصيل كابل شحن USB صغير لإعادة شحن البطاريات من أي مصدر طاقة 5 إلى 6 فولت. تحتوي كل خلية على وحدة تحكم الشحن الخاصة بها لتحقيق التوازن الحقيقي بين الخلايا في الوقت الفعلي. سيبدأ شحن كل وحدة تحكم شحن في العبوة تلقائيًا بمجرد اكتشاف الطاقة الزائدة.

يمكنك أيضًا توصيل مصادر طاقة متعددة بـ Power Stacker مثل الألواح الشمسية والدينامو ومصادر طاقة USB الأخرى لزيادة تيار الشحن لحزمة البطارية.

سواء أكنت تشحن هاتفًا ذكيًا أو جهازًا لوحيًا أو روبوتًا يتم التحكم فيه عن بُعد ، فإن Power Stacker سيمنحك الطاقة التي تحتاجها الآن ويتكيف مع متطلبات الطاقة في المستقبل.

تهانينا! لقد انتهيت من بناء Power Stacker!

الخطوة 5: استكشاف الأخطاء وإصلاحها

سلامة

لا تترك Power Stacker في ضوء الشمس المباشر. اتركها مغطاة أو في الظل. يمكن أن تتسبب الحرارة الناتجة عن الشمس في تسخين دائرة الشحن والبطارية بشدة ، وإيقاف الشحن ، وإضعاف البطارية ، وتقصير عمرها.

درجات الحرارة المقبولة: تم تصميم Power Stacker ليتم تشغيله في درجات حرارة تتراوح بين 0 درجة مئوية و 45 درجة مئوية (32 درجة مئوية و 149 درجة فهرنهايت). التخزين: قم بتخزين Power Stacker في درجة حرارة الغرفة. يجب إعادة شحن Power Stacker مرة واحدة سنويًا تقريبًا لمنع الإفراط في التفريغ.

للحصول على أفضل النتائج ، اشحن Power Stacker بالكامل قبل الاستخدام.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها

لا يضيء مؤشر Power Stacker LED عند الشحن من جهاز الكمبيوتر المحمول

1) يمكن أن يحدث هذا إذا تم تفريغ Power Stacker تمامًا ودخل في وضع الشحن الهزيل. حافظ على Power Stacker متصلاً لمدة 15 دقيقة تقريبًا ويجب أن يضيء مصباح شحن LED مرة أخرى.

2) بعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة القديمة لديها قيود تيار منخفضة في منافذ USB الخاصة بها وستقوم بتعطيل منفذ USB إذا تجاوز التيار الحد. حاول توصيل Power Stacker بمنفذ USB آخر.