4S 18650 Li-ion Batareya Hüceyrə Şarj Cihazı Günəşlə işləyir: 7 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Bu layihəni həyata keçirmək üçün motivasiya, gələcək simsiz (güc müdrikliyi) layihələrimdə çox vacib bir hissəsi olacaq öz 18650 batareya hüceyrə şarj stansiyamı yaratmaq idi. Simsiz bir marşrut seçdim, çünki elektron layihələri mobil edir, daha az həcmlidir və ətrafımda 18650 ədəd xilas edilmiş batareya hüceyrəsi var.

Layihəm üçün dörd 18650 li-ion batareyanı bir anda doldurmağı seçdim və bu da 4S batareya tənzimləməsi halına gətirdi. Bunun əyləncəsi üçün cihazımın üstünə dörd ədəd günəş paneli quraşdırmaq qərarına gəldim ki, bu da batareyaların hüceyrələrini çətinliklə doldurur … amma sərin görünür. Bu layihə ehtiyat noutbuk şarj cihazı ilə işləyir, lakin +16.8 voltdan yuxarı olan hər hansı digər enerji mənbəyi də bunu edəcək. Digər əlavə xüsusiyyətlərə, şarj prosesini izləmək üçün li-ion batareyanın şarj göstəricisi və bir smartfonu doldurmaq üçün istifadə olunan USB 2.0 portu daxildir.

Addım 1: Resurslar

Elektronika:

• 4S BMS;
• 4S 18650 batareya tutacağı;
• 4S 18650 batareya şarj göstəricisi;
• 4 ədəd 18650 li-ion batareya hüceyrələri;
• 4 ədəd 80x55 mm Günəş panelləri;
• USB 2.0 qadın yuvası;
• Laptop üçün qadın şarj cihazı;
• Cari məhdudlaşdırıcı xüsusiyyətə malik buck çeviricisi;
• Kiçik dollar çeviricisi +5 volt;
• Batareyanın doldurulması göstəricisi üçün toxunma düyməsi;
• 4 ədəd BAT45 Schottky diodları;
• 1N5822 Schottky diod və ya buna bənzər bir şey;
• 2 ədəd SPDT açarları;

Tikinti:

• Üzvi şüşə təbəqə;
• Boltlar və qoz -fındıq;
• 9 ədəd bucaq mötərizəsi;
• 2 ədəd menteşələr;
• İsti yapışqan;
• Əl mişarı;
• Qazma;
• Yapışqan bant (isteğe bağlı);

Addım 2: BMS

Bu layihəyə başlamazdan əvvəl, Li-ion batareyasının doldurulması haqqında çox şey bilmirdim və tapdığım şeyə görə BMS-in (Batareya idarəetmə sistemi olaraq da bilinir) bu problemin əsas həlli olduğunu deyə bilərəm (bunu demirəm) Ən yaxşısı və yeganəsidir). 18560 li-ion batareya hüceyrələrinin təhlükəsiz və sabit şəraitdə işlədiyini təmin edən bir lövhədir. Aşağıdakı qoruyucu xüsusiyyətlərə malikdir:

• Aşırı yük qorunması;

  • gərginlik bir batareya hüceyrəsi üçün +4.195 V -dən yüksək olmayacaq;
  • batareya hüceyrələrinizi maksimum işləmə gərginliyindən (adətən +4.2 V) daha yüksək gərginliklə doldurmaq onlara zərər verəcək;
  • li-ion batareya hücrəsi maksimum +4.1 V-ə qədər yüklənərsə, ömrü +4.2 V-ə yüklənmiş batareyaya nisbətən daha uzun olar;

• Aşağı gərginlik qorunması;

  • batareya hüceyrə gərginliyi +2.55 V -dən az olmayacaq;
  • batareya hücrəsinin minimum işləmə gərginliyindən aşağı boşalmasına icazə verilsə zədələnər, tutumunun bir hissəsini itirər və öz-özünə boşalma dərəcəsi artar;
  • Gərginliyi minimum işləmə gərginliyindən aşağı olan bir li-ion hüceyrəsini doldurarkən qısa bir dövrə meydana gətirə və ətrafını təhlükəyə ata bilər;

• Qısa dövrə qorunması;

  Sisteminizdə qısa bir dövrə olarsa batareya hüceyrəniz zədələnməyəcək;

• Aşırı cərəyan qorunması;

  BMS, cərəyanın nominal dəyərdən yuxarı olmasına icazə vermir;

• Batareya balanslaşdırılması;

  • Sistemdə ardıcıl olaraq birləşdirilmiş birdən çox batareya hüceyrəsi varsa, bu lövhədə bütün batareya hüceyrələrinin eyni yükə malik olduğundan əmin olacaq;
  • Məsələn, əgər. digərlərindən daha çox yükə malik olan bir Li-ion batareya hüceyrəsinə sahibik və onlar üçün çox sağlam olmayan digər hüceyrələrə axıdır;

Fərqli məqsədlər üçün hazırlanmış müxtəlif BMS sxemləri var. İçərisində fərqli qoruma sxemləri var və fərqli batareya konfiqurasiyaları üçün qurulub. Mənim vəziyyətimdə 4S konfiqurasiyasından istifadə etdim ki, bu da dörd batareya hüceyrəsinin ardıcıl olaraq (4S) bağlı olduğunu göstərir. Bu, batareya hüceyrələrinin keyfiyyətindən asılı olaraq təxminən +16, 8 volt və 2 Ah ümumi gərginlik istehsal edəcək. Ayrıca, bu lövhədə istədiyiniz qədər paralel olaraq demək olar ki, bir çox batareya hüceyrəsi seriyasını bağlaya bilərsiniz. Bu batareya tutumunu artıracaq. Bu batareyanı doldurmaq üçün BMS -ə təxminən +16, 8 volt ilə təchiz etməlisiniz. BMS -in əlaqə dövrəsi şəkillərdədir.

Diqqət yetirin ki, batareyanı doldurmaq üçün P+ və P-pinlərinə lazımi enerji təchizatı bağlayırsınız. Şarj edilmiş batareyadan istifadə etmək üçün komponentlərinizi B+ və B pinlərinə bağlayırsınız.

Addım 3: 18650 Batareya Təchizatı

18650 batareyamın enerji təchizatı, HP +19 volt və ətrafa qoyduğum 4, 74 amperlik dizüstü kompüter şarj cihazıdır. Gərginlik çıxışı bir az çox olduğundan, gərginliyi +16, 8 volta endirmək üçün bir dollar çevirici əlavə etdim. Hər şey artıq qurulduqda necə işlədiyini görmək üçün bu cihazı sınadım. Günəş enerjisindən istifadə edərək şarj etməsi üçün pəncərənin üstündə qoydum. Evə qayıdanda gördüm ki, batareya hüceyrələrim heç doldurulmayıb. Əslində, tamamilə boşaldılar və noutbuk şarj cihazı ilə şarj etməyə çalışdığımda, buck çeviricinin çipi qəribə bir tıslama səsləri verməyə başladı və həqiqətən də qızdı. BMS -ə gedən cərəyanı ölçəndə 3,8 amperdən çox oxudum! Bu, dollar çeviricimin maksimum reytinqlərindən xeyli yüksək idi. BMS çox cərəyan edirdi, çünki batareyalar tamamilə ölmüşdü.

Birincisi, BMS ilə xarici komponentlər arasındakı bütün əlaqələri yenidən qurdum, sonra günəş enerjisi ilə şarj edərkən meydana gələn boşalma problemindən sonra getdim. Düşünürəm ki, dollar çeviricinin işə düşməsi üçün kifayət qədər günəş işığı olmadığı üçün bu problem baş verdi. Bu baş verəndə düşünürəm ki, şarj cihazı əks istiqamətdə - batareyadan tok çeviricisinə doğru getməyə başladı (buck çevirici işığı yandı). Bütün bunlar BMS və buck çeviricisi arasında Schottky diodunun əlavə edilməsi ilə həll edildi. Bu yolla cərəyan mütləq dollar çeviricisinə qayıtmayacaq. Bu diod 40 volt maksimum DC bloklama gərginliyinə və 3 amper maksimum irəli cərəyana malikdir.

Böyük yük cərəyanı problemini həll etmək üçün, pul çeviricimi cari məhdudlaşdırıcı xüsusiyyətə malik olan ilə əvəz etmək qərarına gəldim. Bu dollar çeviricisi iki dəfə böyükdür, amma xoşbəxtlikdən mənim korpusumda uyğunlaşmaq üçün kifayət qədər yerim var idi. Yük cərəyanının heç vaxt 2 amperdən yuxarı qalmayacağına zəmanət verdi.

Addım 4: Günəş enerjisi təchizatı

Bu layihə üçün günəş panelini qarışığa daxil etmək qərarına gəldim. Bunu etməklə necə işlədiyini və onlardan necə istifadə edəcəyini daha yaxşı başa düşmək istədim. Dörd 6 volt və 100 mA günəş panelini ardıcıl olaraq bağlamağı seçdim ki, bu da mənə ən yaxşı günəş işığı şəraitində 24 volt və 100 mA təmin edir. Bu, çox olmayan 2.4 vattdan çox olmayan bir güc əlavə edir. Utilitar baxımdan bu əlavə olduqca faydasızdır və 18650 batareya hüceyrəsini çətinliklə doldura bilir, buna görə də bir xüsusiyyətdən daha çox bəzəkdir. Bu hissənin sınaqları zamanı bu günəş panellərinin mükəmməl vəziyyətdə yalnız 18650 batareya hüceyrəsini doldurduğunu gördüm. Buludlu bir gündə, günəş paneli sırasından sonra gələn bir dollar çeviricisini belə aça bilməz.

Tipik olaraq, PV4 panelindən sonra bir bloklaşdırıcı diod bağlayırsınız (sxematik baxın). Bu, günəş işığı olmadıqda və panellər heç bir enerji istehsal etmədikdə, cərəyanın günəş panellərinə qayıtmasının qarşısını alacaq. Sonra bir batareya paketi, potensial olaraq onlara zərər verə biləcək günəş paneli sırasına boşalmağa başlayacaq. Cərəyanın geri qayıtmaması üçün artıq buck çeviricisi ilə 18650 batareya paketi arasında bir D5 diodu əlavə etdiyim üçün başqa birini əlavə etməyə ehtiyac yox idi. Bu məqsədlə bir Schottky diodundan istifadə etmək tövsiyə olunur, çünki adi bir dioddan daha aşağı bir gerilim düşməsi var.

Günəş panelləri üçün başqa bir ehtiyat xətti by-pass diodlarıdır. Günəş panelləri bir sıra konfiqurasiyaya qoşulduqda lazımdır. Bir və ya daha çox bağlı günəş panelinin kölgə saldığı hallarda kömək edirlər. Bu baş verdikdə, gölgeli günəş paneli heç bir enerji istehsal etməyəcək və müqaviməti yüksələcək və günəş panellərindən cərəyan axınının qarşısını alacaq. Budur, by-pass diodu gəlir. Məsələn, PV2 günəş paneli kölgələndirildikdə, PV1 günəş panelinin istehsal etdiyi cərəyan ən az müqavimət göstərəcək, yəni D2 diodundan axacaq. Bu, ümumilikdə daha aşağı güclə nəticələnəcək (kölgəli panel səbəbindən), amma heç olmasa cərəyan bir yerdə bloklanmayacaq. Günəş panellərinin heç biri bloklanmadıqda, cərəyan diodları görməzdən gələcək və günəş panellərindən axacaq, çünki ən az müqavimət yolu. Layihəmdə hər günəş paneli ilə paralel bağlı olan BAT45 Schottky diodlarından istifadə etdim. Schottky diodları daha aşağı gərginliyə malik olduqları üçün tövsiyə olunur, bu da öz növbəsində bütün günəş paneli sistemini daha səmərəli edəcək (bəzi günəş panellərinin kölgədə olduğu vəziyyətlərdə).

Bəzi hallarda, by-pass və bloklama diodları artıq cihazınızın dizaynını çox asanlaşdıran günəş panelinə birləşdirilmişdir.

Bütün günəş paneli dizisi SPDT açarı vasitəsi ilə A1 buck çeviriciyə (gərginliyi +16.8 volta endirməklə) bağlıdır. İstifadəçi bu şəkildə 18650 batareya hüceyrəsinin necə təchiz olunacağını seçə bilər.

Addım 5: Əlavə Xüsusiyyətlər

Rahatlıq üçün 18650 batareya paketinin hələ doldurulub -dolmadığını göstərmək üçün toxunma açarı ilə bağlanan 4S batareya şarj göstəricisi əlavə etdim. Əlavə etdiyim başqa bir xüsusiyyət, cihaz şarj etmək üçün istifadə olunan USB 2.0 portudur. 18650 batareya şarj cihazımı çölə çıxardığım zaman bu faydalı ola bilər. Smartfonların şarj üçün +5 volta ehtiyacı olduğu üçün, gərginliyi +16.8 voltdan +5 volta endirmək üçün aşağı salınan konvertor əlavə etdim. Ayrıca, bir SPDT açarı əlavə etdim, buna görə USB portu istifadə edilmədikdə A2 buck çeviricisi ilə heç bir əlavə güc sərf edilməyəcəkdir.

Addım 6: Mənzil tikintisi

Mənzil korpusunun əsası olaraq əl mişarı ilə kəsdiyim şəffaf üzvi şüşə təbəqələrdən istifadə etdim. Nisbətən ucuz və istifadəsi asandır. Hər şeyi bir yerə bağlamaq üçün bolt və qoz -fındıq ilə birlikdə metal açılı mötərizələrdən istifadə etdim. Bu yolla, lazım olduqda korpusu tez yığa və sökə bilərsiniz. Digər tərəfdən, bu yanaşma metaldan istifadə etdiyi üçün cihaza lazımsız ağırlıq əlavə edir. Fındıq üçün lazım olan delikləri düzəltmək üçün elektrikli bir matkap istifadə etdim. Günəş panelləri isti yapışqan istifadə edərək üzvi şüşəyə yapışdırılır. Hər şey bir yerə qoyulduqda, bu cihazın görünüşünün mükəmməl olmadığını başa düşdüm, çünki bütün elektron qarışıqlıqları şəffaf şüşədən görə bilərsiniz. Bunu həll etmək üçün üzvi şüşəni fərqli rəngli yapışan bantla örtdüm.

Addım 7: Son sözlər

Bu nisbətən asan bir layihə olsa da, elektronikada təcrübə qazanmaq, elektron cihazlarım üçün korpuslar qurmaq və yeni (mənə) elektron komponentlərlə tanış olmaq şansım oldu.

Ümid edirəm bu təlimat sizin üçün maraqlı və məlumatlı idi. Hər hansı bir sualınız və ya təklifiniz varsa, şərh verməkdən çekinmeyin?

Elektron və digər layihələrimlə bağlı ən son yenilikləri əldə etmək üçün davam edin və məni facebook -da izləyin:

facebook.com/eRadvilla