Sveiki mieli skaitytojai!
Ryšiai su internetu vis dažniau atliekami per šviesolaidinius tinklus. Ši technologija pašalina poreikį įdiegti nuo galios priklausomus tarpinius mazgus. Šiuo atveju energijos tiekimas pagrindinėje tiekėjo stotyje yra pakankamas; optinis keitiklis ir abonento maršrutizatorius. Taip nešiojamieji kompiuteriai ir išmanieji telefonai bus prijungti iš „WiFi“ tinklo.
Šiame straipsnyje „YouTube“ kanalo „Sorin – DIY Electrical Nerd“ autorius jums pasakys, kaip padaryti kompaktišką nepertraukiamą maitinimo šaltinį šviesolaidžio keitikliui, maršrutizatoriui ir kitai smulkiai įrangai. Tokio nepertraukiamo maitinimo šaltinio modulinė schema yra gana universali ir gali būti keičiama tiek didesniam naudojamų baterijų skaičiui (siekiant padidinti veikimo trukmę), tiek jų jungimo grandinės, įvesties ir išėjimo įtampų atžvilgiu.
Šį projektą labai paprasta pagaminti ir jį galima lengvai pakartoti namuose..
Medžiagos, reikalingos gaminiui namuose.
— BMS apsaugos plokštė 2S 10A ličio baterijoms
— XL6009 15W 5-32V 4A reguliuojamas stiprintuvo keitiklis
— Pakeliama plokštė ličio baterijoms įkrauti
— Baterijos 18650, 3,7 V 1200 mAh ličio polimero baterija
— Ličio jonų akumuliatorių įkroviklis 8,4 12,6 16,8 V, 2A
— Skaitmeninis LED voltmetras DC 4,5-30V
— Mygtuko jungiklis, kištukas, 5,5 × 2,1 maitinimo jungtis
— Plastikinis dėklas, saugikliai
— Lydmetalis, izoliacinė juosta, termiškai susitraukiantys vamzdeliai, dvipusė lipni juosta.
Įrankiai, использованные автором.
— Паяльная станция
— Мультиметр ANENG
— Дремель
— Термоклеевой пистолет
— Отвертка с набором бит
— Пассатижи, кусачки, секундный клей.
Процесс изготовления.
Для изготовления бесперебойного источника питания потребуется пара аккумуляторов 18650, причем включаться они будут по схеме 2S (две батареи последовательно). Нарастить емкость можно будет, реализовав схему 2S2P — две ячейки по два аккумулятора включаются последовательно.
У автора нашлось несколько старых аккумуляторов от ноутбуков, в которых и используются батареи 18650. Чаще всего выходит из строя только одна ячейка, и контроллер блокируется. При этом остальные останутся вполне себе рабочими.
Дальнейшие операции с аккумуляторными батареями нужно выполнять с предельной осторожностью!
Разобрав корпус аккумулятора (в данном случае это схема 3s2p), автор производит замеры напряжение на ячейках мультиметром, находит дохлую. Напряжение на рабочих ячейках составляет 3,46В.
От батарейного блока аккуратно отпаиваются провода штатного контроллера.
Автор рекомендует сначала перекусывать металлическую ленту, соединяющую отрицательные контакты батарей.
Это связано с тем, что на плюсовых контактах гораздо выше вероятность случайно замкнуть ленту с корпусом батареи (минусом). В этом случае батареи придут в негодность.
Теперь можно спокойно разогнуть батареи, освободив доступ к ленте, и перерезать ее.
Далее нужно измерить напряжение на каждой из батареек, и выбрать лучшие. На большинстве батареек напряжение составило более 3,2В, что вполне приемлемо.
Чтобы проверить их в работе, и хорошенько зарядить, автор устанавливает кандидатов в автоматическое зарядное устройство, и делает три цикла разряд-заряд.
Параметры извлеченных аккумуляторов 18650 мастер привел в сводной таблице.
Исходя из данных, приведенных на наклейке ноутбучного аккумулятора, можно узнать емкость батареек и их рабочее напряжение. Общая емкость такого аккумулятора равна емкости одной ячейки.
После завершения циклов зарядки, устройство показывает текущую емкость батарей. Конечно, она меньше заводской (1800 против 2200 мА), но их вполне можно использовать.
А вот и все компоненты, которые потребуются для сборки бесперебойника.
Сборка устройства будет производиться согласно приведенной схеме.
Чтобы правильно управлять зарядом каждой из батареек, нужно установить плату защиты и балансировки (BMS). Эта разновидность плат предназначена для сборок 2S.
Напряжение, снимаемое с двух параллельно включенных батареек, составит не более 8,4В. Роутеру же требуется 12 В. Поэтому придется использовать вот такой регулируемый повышающий преобразователь.
Чтобы уменьшить нагрев микросхемы стабилизатора, он приклеивает радиатор с теплопроводящим скотчем.
К сожалению, использовать родной блок питания на 12В от роутера для питания бесперебойника не получится. Ему требуется напряжение 8,4В. Для этого нужно заменить его на зарядное устройство на 8,4В и 2А, либо использовать блок питания от роутера с вот такой понижающей платой.
При помощи дремеля мастер срезает лишние крепления в корпусе, чтобы освободить место для компонентов, а также вырезает отверстия в боковой стенке для переключателя и разъема.
Съемная крышка и детали приклеиваются к корпусу на секундный клей.
Припаяв провода к разъему питания и выключателю, автор изолирует клеммы горячим клеем.
Зачистив металлические ленты наждачной бумагой для облегчения пайки, автор дополнительно изолирует их от корпуса.
Еще один кусочек изоляционной ленты приклеивается на корпус одной из батарей — это создаст еще один слой в месте соединения корпусов. Таким образом уменьшается риск короткого замыкания.
Плюс и минус разных батареек спаиваются между собой, образуя среднюю точку.
К положительному и отрицательному выводам ячейки 2S автор припаял провода, и установил по предохранителю на 1,5А — этого будет более чем достаточно для роутера.
Средняя точка ячейки отводится проводом без предохранителя.
Предохранители защищаются термоусадочной трубкой.
Если Вы будете создавать блок для больших нагрузок, то нужно увеличить номиналы предохранителей.
Ячейка фиксируется в корпусе на горячий клей или двухсторонний скотч.
Для контроля напряжения на аккумуляторах, автор использует простенький вольтметр. В нем не будет необходимости, если Вы возьмете понижающую и повышающую платы с установленными вольтметрами.
Как видно, выходное напряжение с зарядного устройства чуть выше заявленного — 8,6В.
На корпусе размечаются контуры отверстия для экрана, и лишний материал удаляется дремелем.
Чтобы экран зафиксировался вровень с поверхностью корпуса, сам корпус следует прижать к ровной поверхности, и зафиксировать экран горячим клеем.
Штырьки на обратной стороне вольтметра автор также залил клеем.
Плата BMS фиксируется к корпусам батареек при помощи вспененного двухстороннего скотча.
Первым, к контакту B0 на плате BMS, припаивается провод от центральной точки батарей.
Плате BMS нужно подключение к средней точке для контроля напряжения каждой ячейки.
Таким образом она может активировать функцию балансировки, которая очень важна.
Когда один из литий-ионных элементов заряжается примерно до 4,2В, активируется транзистор и через этот резистор разряжается ячейка.
Таким образом, BMS будет поддерживать ее на уровне 4,2В до тех пор, пока другая ячейка не зарядится до того же уровня. Номинал балансировочных резисторов у этой платы BMS составляет 62 Ом.
В итоге, по закону Ома, 4.2В/62Ом = балансировочный ток в 67 миллиампер.
На плате BMS 3S уже резисторы на 43 Ом. Она имеет балансировочный ток 97 миллиампер, и может работать с ячейками большей емкости.
Вернемся к мини ИБП, я изолирую разъемы коммутатора с помощью усадочных трубок. Переключатель будет подключен между платой BMS и повышающим конвертером.
Вход и выход платы BMS на самом деле являются одними и теми же клеммами (P+ и P-).
Последними к клеммам B+ и И- BMS припаиваются «+» и «-» от ячейки.
Выходной разъем нужно вывести через отверстие в корпусе перед пайкой проводов. Нужно проверить полярность разъема, очевидно, что он должен иметь ту же полярность, что и оригинальное зарядное устройство.
Эти провода припаиваются к выходам повышающей платы OUT+ и OUT-.
Оба положительных провода вольтметра подключаются к P+ BMS.
Теперь можно включить устройство, и проверить его работу.
Также мастер припаивает параллельно выходу ИБП конденсатор емкостью 470мкФ, для фильтрации пульсаций.
Вращая потенциометр на повышающей плате, нужно установить выходное напряжение 12,1В. Небольшой запас делается для компенсации просадки.
Все готово, можно закрывать корпус.
Теперь нужно зарядить батареи уже штатными средствами. Через час ИБП лишь слегка теплый.
Зарядка закончена, и красный светодиод на зарядном становится зеленым.
Вольтметр на холостом ходу ИБП показывает 8,6В, но это напряжение зарядного устройства. Напряжение батарей — 8,4В.
Автор подобрал нагрузку из резисторов и лампочки так, чтобы ток составил около 1А.
Вольтметр ИБП показывает напряжение аккумуляторной батареи. Простой самодельный вольтамперметр измеряет выходное напряжение и потребляемый ток.
Я закончу этот тест, потому что предохранители 1,5А близки к их пределу сейчас я не хочу, чтобы они сгорели.
Давайте проверим длительность работы ИБП с нагрузкой 500мА, что гораздо больше, чем нужно роутеру.
Плата защиты от разряда BMS отключает батарею, когда напряжение на одной из ячеек опускается до 2,9В.
В итоге с такой нагрузкой ИБП проработал полтора часа.
Если мы рассчитаем мощность исходя из емкости и напряжения аккумуляторной батареи, сравним ее с рассеянной на нагрузке, то КПД устройства — около 70%, что не так уж плохо.
Остается проверить потребление роутера, подключив самодельный прибор последовательно.
Теперь можно заменить штатный блок питания роутера на новый бесперебойник с зарядным, и выключить свет для проверки.
Заряда батарей при таком токе потребления должно хватить на часов на шесть.
Светодиод зарядного устройства может светиться, питание попадает обратно от бесперебойника.
Как уже говорилось, для повышения мощности устройства и емкости, можно увеличить количество батарей в ячейках.
Для экономии места в корпусе можно использовать плоские литий-полимерные аккумуляторы.
Благодарю автора за простой способ изготовления универсального источника бесперебойного питания на литий-ионных батареях.
Также этот ИБП отлично подходит для питания камер видеонаблюдения.
Всем хорошего настроения, крепкого здоровья, и интересных идей!
Подписывайтесь на телеграм-канал сайта, чтобы не пропустить новые статьи.
Авторское видео можно найти здесь.
