Нарны хүчээр ажилладаг 4S 18650 ли-ион батерейны батерейны цэнэглэгч: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Энэхүү төслийг хэрэгжүүлэх урам зориг нь 18650 батерейны цэнэглэгч станцыг өөрийн гараар бүтээх явдал байсан бөгөөд энэ нь ирээдүйн утасгүй (эрчим хүчний ухаалаг) төслүүдийн маань чухал хэсэг болно. Цахим төслүүд нь хөдөлгөөнт, овор багатай, би овоолсон 18650 батерейны үүр овоолчихсон тул утасгүй замаар явах замыг сонгосон.

Төслийнхөө хувьд би 18650 ли-ионы дөрвөн батерейг нэг дор цэнэглэж, цувралаар холбосон бөгөөд энэ нь 4S батерейны зохион байгуулалттай болсон. Зүгээр л хөгжилтэй байхын тулд би төхөөрөмжийнхөө дээр дөрвөн ширхэг нарны хавтан суурилуулахаар шийдсэн бөгөөд энэ нь батерейны эсийг бараг цэнэглэдэггүй … гэхдээ энэ нь дажгүй харагдаж байна. Энэ төсөл нь зөөврийн компьютерын цэнэглэгчээр ажилладаг боловч +16.8 вольтоос дээш хүчдэлтэй бусад тэжээлийн эх үүсвэрүүд ажиллах болно. Бусад нэмэлт функцууд нь цэнэглэх процессыг хянах ли-ион батерейны цэнэглэх үзүүлэлт, ухаалаг гар утсыг цэнэглэхэд ашигладаг USB 2.0 порт юм.

Алхам 1: Нөөц

Электроник:

• 4S BMS;
• 4S 18650 зайны зай эзэмшигч;
• 4S 18650 батерейны цэнэгийн үзүүлэлт;
• 4 ширхэг 18650 ли-ион батерейны эсүүд;
• 4 ширхэг 80x55 мм хэмжээтэй нарны хавтан;
• USB 2.0 эмэгтэй үүр;
• Зөөврийн компьютерын цэнэглэгч эмэгтэй үүр;
• Одоогийн хязгаарлах шинж чанартай Бак хөрвүүлэгч;
• +5 вольт хүртэл жижиг бак хөрвүүлэгч;
• Зайны цэнэгийн индикаторын товчлуур;
• 4 ширхэг BAT45 Schottky диод;
• 1N5822 Schottky диод эсвэл үүнтэй төстэй зүйл;
• 2 ширхэг SPDT унтраалга;

Барилга:

• Органик шилэн хуудас;
• Боолт ба самар;
• 9 ширхэг өнцөг хаалт;
• 2 ширхэг нугас;
• Халуун цавуу;
• Гар хөрөө;
• Өрөмдлөг;
• Наалдамхай тууз (заавал биш);

Алхам 2: BMS

Энэ төслийг эхлүүлэхийн өмнө би ли-ион батерейг цэнэглэх талаар сайн мэдэхгүй байсан бөгөөд олж мэдсэн зүйлийнхээ хувьд BMS (Батерейны удирдлагын систем гэж нэрлэдэг) нь энэ асуудлыг шийдэх гол шийдэл гэдгийг би хэлж чадна (би үүнийг хэлэхгүй байна. Энэ бол хамгийн сайн бөгөөд цорын ганц). Энэ бол 18560 ли-ион батерейны эсүүд аюулгүй, тогтвортой нөхцөлд ажилладаг эсэхийг шалгадаг самбар юм. Энэ нь дараахь хамгаалалтын шинж чанартай байдаг.

• Илүүдэл цэнэгийн хамгаалалт;

  • хүчдэл нь нэг батерейны хувьд +4.195 В -оос хэтрэхгүй;
  • хамгийн их хүчдэлээс (ихэвчлэн +4.2 В) илүү өндөр хүчдэлээр зайгаа цэнэглэх нь гэмтэх болно;
  • хэрэв ли-ион батерейны үүрийг хамгийн ихдээ +4.1 В хүртэл цэнэглэдэг бол түүний ашиглалтын хугацаа +4.2 В хүртэл цэнэглэгдсэн батерейтай харьцуулахад урт байх болно;

• Бага хүчдэлийн хамгаалалт;

  • батерейны эсийн хүчдэл +2.55 В -оос багагүй;
  • хэрэв батерейны үүрийг хамгийн бага хүчдэлээс бага цэнэглэхийг зөвшөөрвөл эвдэрч, зарим хүчин чадлаа алдаж, өөрөө цэнэглэх хурд нэмэгдэх болно;
  • Хамгийн бага хүчдэлээс доогуур ли-ион эсийг цэнэглэх үед богино холболт үүсч, хүрээлэн буй орчноо аюулд оруулж болзошгүй;

• Богино залгааны хамгаалалт;

  Таны системд богино холболт үүссэн тохиолдолд таны батерейны эс гэмтэхгүй;

• Хэт гүйдлийн хамгаалалт;

  BMS нь гүйдлийг нэрлэсэн утгаас дээш авахыг зөвшөөрөхгүй;

• Батерейг тэнцвэржүүлэх;

  • Хэрэв систем нь хэд хэдэн батерейны эсүүдийг цувралаар холбосон бол энэ самбар нь бүх батерейны эсүүд ижил цэнэгтэй эсэхийг шалгах болно.
  • Хэрэв жишээ нь. Бид бусад лити-ион батерейтай бөгөөд бусад утаснаас илүү их цэнэгтэй бөгөөд бусад эсүүд рүү хаях нь тэдний хувьд маш эрүүл бус байдаг;

Янз бүрийн зориулалттай олон янзын BMS хэлхээ байдаг. Тэдгээр нь өөр өөр хамгаалалтын хэлхээтэй бөгөөд батерейны янз бүрийн тохиргоонд зориулагдсан байдаг. Миний хувьд би 4S тохиргоог ашигласан бөгөөд энэ нь дөрвөн батерейны эсийг цувралаар (4S) холбосон гэсэн үг юм. Энэ нь батерейны эсийн чанараас хамааран +16, 8 вольт ба 2 Ah нийт хүчдэлийг ойролцоогоор үйлдвэрлэх болно. Түүнчлэн, та энэ самбар дээр хүссэн хэмжээгээрээ бараг бүх батерейны эсүүдийг зэрэгцүүлэн холбож болно. Энэ нь батерейны багтаамжийг нэмэгдүүлэх болно. Энэ батерейг цэнэглэхийн тулд та BMS -ийг ойролцоогоор +16,8 вольтын хүчдэлээр хангах шаардлагатай болно. BMS -ийн холболтын хэлхээг зураг дээр харуулав.

Батерейг цэнэглэхийн тулд шаардлагатай тэжээлийн хүчдэлийг P+ ба P зүү рүү холбодог болохыг анхаарна уу. Цэнэглэгдсэн батерейг ашиглахын тулд та өөрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг B+ ба B-pin-тэй холбоно.

Алхам 3: 18650 батерейны хангамж

Миний 18650 батерейны тэжээлийн хангамж бол HP +19 вольт, 4, 74 ампер хэмжээтэй зөөврийн компьютерын цэнэглэгч юм. Хүчдэлийн гаралт нь хэт өндөр байгаа тул би хүчдэлийг +16, 8 вольт болгон бууруулахын тулд бух хувиргагч нэмсэн. Бүх зүйл аль хэдийн баригдаж дууссаны дараа би энэ төхөөрөмжийг хэрхэн ажилладагийг нь туршиж үзсэн. Нарны эрчим хүчээр цэнэглэхийн тулд би цонхны тавцан дээр үлдээсэн. Гэртээ буцаж ирэхэд миний батерейны цэнэг огт цэнэглэгдээгүй байгааг анзаарсан. Үнэндээ тэд бүрэн цэнэггүй болсон бөгөөд би тэднийг зөөврийн компьютерын цэнэглэгчээр цэнэглэхийг оролдоход Бак хөрвүүлэгч чип хачин исгэрэх чимээ гаргаж эхэлсэн бөгөөд энэ нь үнэхээр халуун болжээ. Би BMS руу орж буй гүйдлийг хэмжихэд 3.8 -аас дээш ампер уншсан! Энэ нь миний хөрвүүлэгчийн хамгийн дээд үнэлгээнээс хамаагүй өндөр байв. Батерей нь бүрэн дууссан байсан тул BMS маш их гүйдэл гүйж байсан.

Нэгдүгээрт, би BMS болон гадаад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох бүх холболтыг дахин хийсний дараа нарны гэрлээр цэнэглэж байх үед гарсан цэнэг алдалтын асуудлыг шийдсэн. Бак хөрвүүлэгчийг асаахад нарны гэрэл хангалтгүй байсан тул ийм асуудал гарсан гэж бодож байна. Ийм зүйл тохиолдсон үед цэнэглэгч нь эсрэг чиглэлд явж эхэлсэн гэж бодож байна - батерейгаас бак хөрвүүлэгч хүртэл (Бак хөрвүүлэгчийн гэрэл асаалттай байсан). BMS ба buck хөрвүүлэгч хоёрын хооронд Schottky диод нэмж оруулснаар бүх зүйл шийдэгдсэн. Ингэснээр гүйдэл нь хөрвүүлэгч рүү буцахгүй болно. Энэхүү диод нь 40 вольтын хамгийн их тогтмол гүйдлийн блоклох хүчдэл ба хамгийн их урагш гүйдэл 3 ампер байна.

Ачаалал ихтэй байгаа асуудлыг шийдэхийн тулд би хуванцар хөрвүүлэгчээ одоогийн хязгаарлах функцээр солихоор шийдсэн. Энэхүү хөрвүүлэгч нь хоёр дахин том хэмжээтэй боловч аз болоход миний хашлагад таарах хангалттай зай байсан. Ачааллын гүйдэл нь хэзээ ч 2 ампераас хэтрэхгүй гэдгийг баталгаажуулсан.

Алхам 4: Нарны эрчим хүчний хангамж

Энэ төслийн хувьд би нарны хавтанг хольцонд оруулахаар шийдсэн. Ингэснээрээ би тэд хэрхэн ажилладаг, хэрхэн ашиглах талаар илүү сайн ойлголттой болохыг хүссэн юм. Би дөрвөн 6 вольт, 100 мА нарны хавтанг цувралаар холбохоор шийдсэн бөгөөд энэ нь надад нарны гэрлийн хамгийн сайн нөхцөлд 24 вольт, 100 мА хүчийг өгдөг. Энэ нь 2.4 ваттаас хэтрэхгүй хүчийг нэмдэг бөгөөд энэ нь тийм ч их биш юм. Хэрэглээний үүднээс авч үзвэл энэ нэмэлт нь ашиггүй бөгөөд 18650 батерейны эсийг бараг цэнэглэдэггүй тул энэ нь онцлог шинж чанар гэхээсээ илүү гоёл чимэглэл юм. Туршилтын явцад энэ хэсгийг туршиж үзэхэд энэхүү нарны хавтангууд нь төгс нөхцөлд зөвхөн 18650 батерейны эсийг цэнэглэдэг болохыг олж мэдсэн. Үүлэрхэг өдөр нарны хавтангийн массивын дараа гарч буй хөрвүүлэгчийг асаахгүй байж магадгүй юм.

Ихэвчлэн та PV4 хавтангийн дараа хаах диодыг холбодог (схемийг үзнэ үү). Энэ нь нарны гэрэл байхгүй, хавтан нь ямар ч эрчим хүч гаргахгүй байгаа үед гүйдэл нь нарны зай руу буцахаас сэргийлнэ. Дараа нь батерейны багц нарны хавтангийн массив дээр цэнэглэгдэж эхлэх бөгөөд энэ нь тэдэнд хор хөнөөл учруулж болзошгүй юм. Би гүйдэл эргэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд Бак хөрвүүлэгч ба 18650 батерейны хооронд D5 диод нэмсэн тул өөр нэгийг нэмэх шаардлагагүй байсан. Энэ зорилгоор ердийн диодоос бага хүчдэлийн уналт байдаг тул Schottky диодыг ашиглахыг зөвлөж байна.

Нарны хавтангаас урьдчилан сэргийлэх өөр нэг арга бол тойрог замын диод юм. Нарны хавтанг цуврал тохиргоонд холбоход тэдгээр нь хэрэгтэй болно. Тэд нэг буюу хэд хэдэн холбогдсон нарны хавтанг сүүдэрлэх тохиолдолд тусалдаг. Ийм зүйл тохиолдвол сүүдэртэй нарны зай нь ямар ч эрчим хүч үйлдвэрлэхгүй бөгөөд эсэргүүцэл нь өндөр болж, нарны хавтангаас урсах урсгалыг хаах болно. Энд by-pass диод орж ирэв. Жишээлбэл, PV2 нарны хавтанг сүүдэрлэж байх үед PV1 нарны хавтангаар үйлдвэрлэсэн гүйдэл нь хамгийн бага эсэргүүцэлтэй замыг сонгох бөгөөд энэ нь D2 диодоор урсах болно гэсэн үг юм. Энэ нь нийт хүчийг бууруулна (сүүдэртэй хавтангийн улмаас), гэхдээ наад зах нь гүйдлийг бүгдийг нь хаахгүй. Нарны хавтангийн аль нь ч хаагдаагүй үед гүйдэл нь диодыг үл тоомсорлож, нарны хавтангаар дамжин өнгөрөх болно, учир нь энэ нь хамгийн бага эсэргүүцэлтэй зам юм. Миний төсөлд би нарны зай тус бүртэй зэрэгцээ холбогдсон BAT45 Schottky диодыг ашигласан. Шоттки диодыг ашиглахыг зөвлөж байна, учир нь тэдгээр нь бага хүчдэлийн уналттай байдаг бөгөөд энэ нь нарны хавтангийн массивыг бүхэлд нь илүү үр дүнтэй болгох болно (нарны хавтангийн зарим хэсгийг сүүдэрлэж байх үед).

Зарим тохиолдолд тойрог болон хаах диодыг аль хэдийн нарны зайнд нэгтгэсэн байдаг бөгөөд энэ нь таны төхөөрөмжийн дизайныг ихээхэн хөнгөвчилдөг.

Нарны хавтангийн массивыг бүхэлд нь SPDT унтраалгаар A1 Бак хөрвүүлэгчтэй (хүчдэлийг +16.8 вольт хүртэл бууруулдаг) холбодог. Ийм байдлаар хэрэглэгч 18650 батерейны эсийг хэрхэн тэжээхийг сонгох боломжтой болно.

Алхам 5: Нэмэлт боломжууд

Тохиромжтой болгох үүднээс би 18650 батерейны багц цэнэглэгдээгүй байгаа эсэхийг харуулахын тулд мэдрэгчтэй унтраалгаар холбогдсон 4S батерейны цэнэгийн индикаторыг нэмсэн. Миний нэмж оруулсан бас нэг онцлог бол төхөөрөмжийг цэнэглэхэд ашигладаг USB 2.0 порт юм. Би 18650 батерейны цэнэглэгчээ гадаа аваачихад энэ нь хэрэг болж магадгүй юм. Ухаалаг гар утсыг цэнэглэхэд +5 вольт шаардлагатай байдаг тул хүчдэлийг +16.8 вольтоос +5 вольт болгон бууруулахын тулд шаталсан хөрвүүлэгчийг нэмсэн. Түүнчлэн, би SPDT унтраалгыг нэмж оруулсан тул USB порт ашиглаагүй тохиолдолд A2 Бак хөрвүүлэгч нэмэлт хүч зарцуулахгүй.

Алхам 6: Орон сууц барих

Орон сууцны хашлагын суурийн хувьд би гар аргаар хайчилж авсан тунгалаг органик шилэн хуудсыг ашигласан. Энэ нь харьцангуй хямд бөгөөд ашиглахад хялбар материал юм. Бүгдийг нэг дор бэхлэхийн тулд боолт, самартай хослуулан металл өнцөг хаалт ашигласан. Ингэснээр та шаардлагатай бол хашаагаа хурдан угсарч, задалж болно. Нөгөө талаас, энэ арга нь метал ашигладаг тул төхөөрөмжид шаардлагагүй жин нэмдэг. Самарт шаардлагатай нүх гаргахын тулд би цахилгаан өрөм ашигласан. Нарны хавтанг халуун цавуу ашиглан органик шилэн дээр наасан. Бүх зүйлийг нэгтгэхэд би энэ төхөөрөмжийн гадаад төрх нь төгс биш гэдгийг ойлгосон, учир нь та бүх электрон эмх замбараагүй байдлыг ил тод шилээр харж чаддаг байсан. Үүнийг шийдэхийн тулд би янз бүрийн өнгөт наалдамхай туузаар органик шилийг хучсан.

Алхам 7: Сүүлийн үгс

Хэдийгээр энэ нь харьцангуй хялбар төсөл байсан ч надад электроникийн талаар туршлага хуримтлуулах, электрон төхөөрөмжүүдийнхээ хаалт барих, шинэ (надад) электрон эд ангиудтай танилцах боломж олдсон юм.

Энэхүү заавар нь танд сонирхолтой бөгөөд мэдээлэл сайтай байсан гэж найдаж байна. Хэрэв танд ямар нэгэн асуулт, санал байвал сэтгэгдлээ үлдээнэ үү?

Миний цахим болон бусад төслүүдийн талаар хамгийн сүүлийн үеийн шинэчлэлтүүдийг авахын тулд facebook дээр намайг дагаарай.

facebook.com/eRadvilla