Хомяки приветствуют вас, друзья!
Сегодняшний пост будет посвящен сборке универсального автономного блока питания к паяльнику TS100 с помощью которого, можно осуществить ремонт различного электронного оборудования в любых полевых условиях. В ходе поста смоделируем корпус устройства, рассмотрим все тонкости сборки и узнаем на сколько времени хватит самодельного павербанка в процессе непрерывной работы.
Идея этого поста родилась еще в далеком прошлом году, когда с помощью самодельной контактной сварки впервые была собрана сборка аккумуляторных батарей к народному паяльнику TS100. Павербанк оказался настолько простым и технологичным, что в дальнейшем мне было проще зарядить аккумуляторы и освободить руки от розетки, чем постоянно перекладывать родной блок питания с места на место в процессе съемок различного материала.
Автономность при пайке стала причиной взглянуть на устройство с другой стороны и добавить в сборку несколько дополнительных фишек, облегчающих ремонт чего угодно и где угодно. И так, обо всем по порядку.
Для начала нужно смоделировать корпус. В течении нескольких дней в программе SOLIDWORKS кипела работа по определению необходимых форм, размеров и прочих разных мелочей конструкции. Этот процесс требует усидчивости, терпения и сотни чашек чая. В общем для понимая масштабов лучше на этот процесс немного посмотреть.
После моделирования всё это безобразие отправилось на тестовую печать. Для устранения возможных конструктивных дефектов связанных с размерами корпуса, совместимости деталей друг с другом и т.д. После небольших корректировок, модель ушла на чистовую печать с 20% заполнением. Диаметр сопла здесь 0,2 мм, а высота слоя 0,1 мм. Тип пластик - PLA.
Рождение одной только нижней детали, заняло 17 часов. Для печати всех деталей принтер пыхтел как трактор в сезон сбора урожая. И тут только остается молится чтобы скачков света не было, иначе дело труба. Общее время печати всех деталей заняло примерно 50 часов. 3D принтер у нас Alfawise U20, он уже старенький, местами скрипит, кашляет, но как и старый конь борозды не портит.
Сейчас нам необходимо удалить поддержки и довести корпус до ума. После доработки деталей напильником у нас должен получится холдер с двумя крышками и четырмя стойками.
Холдер рассчитан на 12 аккумуляторов формата 18650 с парралельно-последовательным соединением. Банки здесь LG INR18650-MH1 с заявленной емкостью 3200 мА/ч и токоотдачей 10 ампер.
Естественно перед использованием каждый элемент был проверен на емкость и в среднем она составила 2900 мА/ч.
Кроме аккумуляторов нам понадобится: балансировочная плата с защитой BMS 6S, понижающий DC-DC преобразователь на 5 вольт, вольтметр, выключатель, разъем питания, 16 болтиков диаметров 3 мм и длиной 25 мм, лента для сварки аккумуляторов и резиновые ножки.
Аккумуляторы в холдер вставляем в точности как показано на картинке. Две жопы вверх, две в низ и так далее. В верхнем основании холдера ввинчиваем до упора 4 болта.
На выступающие с обратной стороны "пятачки" ввинчиваем стойки. Обязательно проверяем чтоб при стыковке, они намертво стягивали аккумуляторы. Если есть люфт по высоте, подрезаем стойки, так как 3D принтеры могут давать небольшой разброс размеров при печати. Крышки как литые состыковались с шатлом, потому загоняем еще 4 болта с нижней стороны, чтоб скелет конструкции превратился в монолит.
Дальше работа с контактной сваркой. Для этого нужна стальная никелированная или никелевая лента. Отрезаем три полоски и кладем их с верхней стороны холдера. Контактную сварку для этих дел мы собирали в одном из предыдущих постов с тех пор конструктивно она никак не изменилась.
Верхнюю сторону надежно проварили, теперь переходим к нижним слоям.
Внизу применим никелевую полосу 2P. Можно и с обычных полос ленты соорудить огород, но это не наш метод. Отрезаем аккуратные квадраты и соединяем полюса аккумуляторов. В конечном результате у нас должно получится что-то типа этого.
Схема параллельно-последовательного соединения аккумуляторов выглядит так. Выходные характеристики сборки составляют 25 вольт с емкостью 5800 мА/ч. Мощность 145Вт. Токоотдача 20 ампер, потому случайное короткое замыкание здесь нежелательно.
Забегая на пару постов вперед, скажу, что сейчас собирается точечная сварка на ионисторах, вот там будет жарко, так как заявленный ток на нагрузку у этих малышей 1800 Ампер, что в импульсе при напряжении 5.8В должно давать около 10 кВт мощности в местах точек сварки. Страшная сила.
Тем временем мы завершаем сварочные работы с блоком. Вид как с завода. Но зная многих самодельщиков им ничего не помешает припаять ленту к аккумуляторам обычным паяльником. Так что, двигаемся дальше.
На верхней лицевой стороне будет размещаться китайский вольтметр, отображающий остаточное напряжение на банках. С обратной его стороны имеется подстроечный резистор с помощью которого можно более точно отрегулировать показания согласно вольтметру. 24 вольта должны соответствовать 24 вольтам, а не всякой каше по умолчанию с завода. Перед установкой в корпус индикатора, следует промазать клеем и вставить его в заранее смоделированное окно.
Два переходных отверстия в корпусе нужны для проводов питания вольтметра и балансира, который будет выравнивать напряжение на аккумуляторах.
Припаиваем проводки прямо к ленте и полностью собранная верхняя сторона, выглядит следующим образом. Напряжения в точках подписаны маркером, чтобы проще было в дальнейшем ориентироваться. Хотя всё и без этого можно будет прозвонить обычным мультиметром.
Чтобы сюда больше не возвращаться, накрываем технологический люк крышкой и намертво стягиваем его болтами.
На задней нижней стороне размещен выключатель и гнездо зарядки аккумуляторов. Их так же нужно посадить на клей, чтобы его при усилии не продавило в корпус, а то я вас знаю)
Понижающий 5 вольтовый DC-DC преобразователь предусматривался с целью питания различных вспомогательных устройств. Будь-то портативный осциллограф, микроскоп, фонарик или любое другое устройство, ток потребления которого не превышает 2 ампера. Хитрый модуль даже предусматривает функцию быстрой зарядки QC2.0 и QC3.0, потому от него спокойно можно заряжать мобилу.
Фиксируем плату клеем и распаиваем провода питания. Красный выключатель служит чтобы размыкать цепь питания преобразователя и вольтметра, так как они потребляют ток на холостом ходу и со временем могут высадить аккумуляторы в ноль.
Плата преобразователя имеет на борту синий светодиод, который сигнализирует наличие питания. Чтобы он лишний раз не светил через пластиковый корпус, его можно выпаять.
С нижней лицевой стороны, рядом с отверстием USB проталкиваем маму высокотокового разъема XT60, фиксируем его клеем в специально продуманное отверстие.
Ответная часть паяльника вместе с проводом идет в комплекте с TS100, который заранее предусмотрен для работы с альтернативными источниками питания.
BMS контролер рассчитан на токовую нагрузку в 12 ампер, потому на него одновременно можно подцепить сразу 4 паяльника. Схема выдержит!
Подпаиваем силовые провода питания на выход платы BMS. В общем счете на сборку устройства ушел один вечер и две бутылки пива с сухарями. Распаять проводами готовые модули не составит труда даже 4 летнему ребенку, который впервые взял в руки паяльник. По крайней мере это устройство собиралось именно так.
Работа по сборке завершена, теперь можно прятать электронику под капот. С помощью шуроповерта, подобно гонщику на пит-стопе загоняем 4 болта в крышку устройства и спросим у Вина Дросселя, что он думает по этому поводу.
Завершающим штрихом, на нижней стороне поверх шурупов, приклеиваем резиновые ножки чтобы устройство не елозила по столу. На этом сборку можно считать исчерпывающей.
Особенности. BMS плата имеет контроль от переразряда аккумуляторов, если напряжение на блоке упадет ниже 15 вольт, она уйдет в защиту. Пополнить запас жизни можно с помощью зарядного устройства типа 6S для литий ионных аккумуляторов, но у меня такого в хозяйстве нет.
Упростить задачу может любой лабораторный блок питания с регулировкой тока и напряжения. В данном случае используется Riden RD6012. Для правильной работы нам необходимо установить напряжение 25.2В и ограничение по току в 2А. В теории полностью разряженные аккумуляторы должны зарядится за 4 часа.
В непрерывном режиме работы сборки паяльника хватит на 2 часа. Это при условии что вы им будете кипятить чай, а не использовать по прямому назначению, так как именно в этот момент потребление тока больше всего и равно 3 амперам. На холостом ходу потребление будет в 10 раз меньше, а значит павербанк проработает в 10 раз дольше.
Вес устройства получился 738 грамм, потому, его не составит труда закинуть в карман перед походом, чтоб к примеру зарядить телефон или в свободное от добычи дров время, заняться выжиганием по дереву.
А если уж совсем пригорят дела с серьезными ремонтами на выезде, то от этого павербанка без проблем можно запитать USB микроскоп чтобы разглядеть вышедший из строя элемент или портативный осциллограф с помощью которого можно оценить управляющие сигналы.
Дальнейшее применение универсального блока питания к паяльнику TS100 будет зависеть только от вашего воображения.
Для справки. Съемка этого выпуска заняла примерно две недели. Стоимость конструкции без учета аккумуляторов вышла примерно 20 баксов. Аккумуляторы имеют довольно большой разброс по цене и характеристикам. Иногда имеет смысл разобрать стоящую под домом теслу, чтобы достать от туда энергетические ячейки.
