Постійні відвідувачі сайту вже знайомі з роботами даного майстра спеціалізіруещегося на електроніці, 3d-друку, світлодіодному освітленні. На сайті представлена і подібна до цієї робота майстра”резервне джерело живлення для роутера”.
Представлений в цій статті джерело безперебійного живлення для роутера, вже 5 версія. З кожною роботою майстер удосконалює пристрій і модернізує його, в тому числі і грунтуючись на відгуках читачів.
у даній версії реалізовані такі функції, як: 1. Автоматичне перемикання (з використанням польового моп-транзистора) між джерелом живлення і акумулятором під час збою мережевого живлення2. Два вихідних порти: 12 в / 2 а і 5 в / 2 а або 9 в / 2 а3. Збільшення часу автономної роботи (до 8 годин)4. Акумулятор 3s bms.5. Додатковий захист
Інструменти та матеріали:-акумулятори 18650;-тримач батареї 18650;-нікелеві смуги;-понижуючий перетворювач;- модуль зарядного пристрою;-p-канальний mosfet;-діод шотткі – 1n5822;-резистор 10 ком;-кулісний перемикач – 10 x15 мм; – штекер і роз’єм живлення; – гніздо запобіжника;-запобіжник; – радіатор-to220; – радіатор-11x11x5;-дисплей вольтметра; – дроти 22awg; – термоусадочна трубка; – ізоляційна прокладка 18650; – каптонова стрічка; – двосторонній скотч; – гвинти m3 x 10; – гумові ніжки;-3d-принтер;-паяльник;-апарат для точкового зварювання;-кусачки; – інструмент для зачистки проводів; – фен;
Крок перший: принцип работыработа схеми в загальних рисах ділиться на дві умови:
Умова-1: живлення від мережі включенов нормальних умовах живлення від мережі споживається адаптером через вхідний роз’єм постійного струму для зарядки 6 акумуляторів 18650 і подачі живлення на два вихідних роз’єму через модулі перетворювача. У цьому стані затвор p-канального mosfet (irf9540) знаходиться на високому рівні і живлення від акумуляторної батареї не надходить. Живленню безпосередньо від адаптера постійного струму до акумуляторної батареї перешкоджають два діода шотткі (1n5822).
Умова-2: живлення від мережі нетпрі пропаданні мережевої напруги для живлення використовується батарея.. У цьому стані затвор p-канального mosfet (irf9540) заземлений через резистор 10 ком і харчування буде проходити від акумуляторної батареї до виходу.
Акумулятор і ланцюг зарядки: на принциповій схемі 6 батарей x18650 підключені в конфігурації 3s2p (3-х послідовні і 2-паралельні), і вони підключені до плати 3s bms для захисту під час зарядки і розрядки. Акумулятор заряджається через модуль понижуючого перетворювача xl4015.для згладжування струму використовується електролітичний конденсатор c1 1000 мкф / 16 в.
Схеми вихідного перетворювача:на виході використовуються два модулі перетворювача постійного струму для формування напруги 12 в і 9 в / 5 в (відповідно до напруги маршрутизатора / модему).
Вихідний порт 12 в: понижуючий-підвищуючий перетворювач використовується враховуючи стану заряду акумулятора. Коли акумулятор повністю заряджений, напруга становить близько 12,6 в, (тому потрібно знизити напругу до 12 в). Коли напруга батареї низька, напруга буде менше 11 в, (тому потрібно збільшити напругу (режим boost) до 12 в).адаптер постійного струму також підключений до входу понижуючого перетворювача, тому будь-які коливання напруги на вході не будуть відображатися на виході.
Вихідний порт 9 в / 5 в:понижуючий перетворювач використовується для зниження напруги від адаптера постійного струму, а також від акумуляторної батареї.
Вихідні конденсатори: два електролітичних конденсатора 1000 мкф / 16 в (c2 і c3) підключені до виходу модулів перетворювача, щоб уникнути стрибків напруги. Це дозволить запобігти можливості перезавантаження під час перемикання між адаптером постійного струму та акумуляторною батареєю.
Стан напруги батареї: дисплей вольтметра використовується для відображення рівня напруги батареї. Використання перемикача в ланцюзі вольтметра обумовлено економією заряду батареї.
Запобіжник: запобіжник використовується для захисту від перевантаження по струму або короткого замикання. Запобіжник встановлюється не в ланцюг заряду / розряду.майстер доклав дві схеми (rev-1 і rev-2). Оновлена схема-це rev-2. Ця схема зроблена з урахуванням рекомендацій користувачів.
Крок другий: підготовка акумуляторівперед монтажем акумулятора необхідно перевірити напругу окремих осередків. Для паралельної роботи комірок напруга кожної комірки повинна бути близько один до одного, в іншому випадку великий струм буде текти від осередку з більш високою напругою до осередку з більш низькою напругою. Це може пошкодити батареї і навіть, в рідкісних випадках, привести до загоряння.майстер перевіряє напруги кожного осередку і при необхідності заряджає їх.
Щоб запобігти короткому замикання між терміналами акумулятора, він використовував самоклеючі ізоляційні кільця з боку позитивної клеми.
Крок третій: збірка батареїрівень напруги повністю зарядженої батареї 18650 становить 4,2 в, щоб отримати 12 в, потрібно підключити 3 батареї послідовно (3s). Щоб збільшити ємність, потрібно такі послідовні групи (3s) з’єднати паралельно. Остаточна конфігурація акумуляторної батареї-3s2p .при необхідності можна збільшити ємність батареї зібравши її за схемою 3s3p, 3s4p, 3s5p… І так далі.кількість батарей, необхідних для досягнення конфігурації 3s2p = 3 x 2 = 6тепер потрібно правильно змонтувати 6 батарей.розміщуємо першу паралельну групу осередків (2 шт.) позитивною стороною вгору, потім поміщаємо другу паралельну групу негативною стороною вгору і, останню групу знову плюсом вгору.для складання акумулятора майстер використовував пластикові тримачі для осередків 18650.
Крок четвертий: точкове сваркатепер потрібно з’єднати елементи. Як правило, такі батареї з’єднуються за допомогою нікелевої смуги припаюється точковим зварюванням до контактом.відрізаємо смугу за розмірами. Підключаємо негативну клему першої паралельної групи до позитивної клеми другої групи, а потім негативну клему другої групи до позитивної клеми третьої групи. Потім приварюємо нікелеві смуги точковим зварювальним апаратом.
Крок п’ятий: підключення плати вмѕдальше підключаємо плату bms, як показано на схемі підключення. Bms має чотири контактні майданчики: b -, b1, b2 і b +. Потрібно підключити негативну клему першої паралельної групи до b -, а позитивну клему – до b1. Точно так же негативна клема третьої паралельної групи до b2 і позитивна клема до b +.можна приварити нікелеві смуги до bms або припаяти їх до контактної площадки друкованої плати. Майстер віддав перевагу другому варіанту. Після складання потрібно перевірити напругу акумуляторної батареї, щоб переконатися, що все зроблено правильно.
Крок шостий: 3d-друк корпусакорпус для пристрою був спроектований за допомогою програми autodesk fusion 360. Розміри всіх компонентів вимірювалися штангенциркулем, потім результати враховувалися при проектуванні.
корпус складається з двох частин: 1. Основний корпус2. Кришкадля друку корпусу майстер використовував 3d-принтер creality cr-10 mini і 1,75 мм срібну і червону нитки pla. На друк основного корпусу пішло близько 12 годин, а на верхню кришку – близько 3 годин.налаштування друку наступні: швидкість друку: 60 мм / звисота шару: 0,2 мм (0,3 також підійде)щільність заповнення: 25% температура екструдера: 200 °стемпература столу: 60 градусів файли для друку корпусу можна завантажити тут.зверніть увагу, що майстер надав два файли для основного корпусу, один з портом 5 в, а інший 9 в.
Крок сьомий: підготовка комплектующихв пристрої використовується три роз’єми постійного струму 5,5 мм. Один для підключення адаптера постійного струму, а два інших – для підключення маршрутизатора і будь-якого іншого пристрою.згідно з принциповою схемою, до вхідного роз’єму постійного струму підключається діод.ніжки діода потрібно відкусити і припаяти його до роз’єму постійного струму, використовуючи провід.
Далі потрібно припаяти дроти до гнізда запобіжника.припаює два дроти до одного з висновків утримувача запобіжника і відрізок дроту до іншого висновку. Потім припаює діод до більш короткого проводу. Негативна ніжка діода підключається до клеми тримача запобіжника.
Метою використання дисплея вольтметра є відображення напруги батареї. Перемикач потрібен для відключення дисплея.
У схемі використовується p-канальний mosfet для швидкого перемикання між мережевим живленням і акумулятором. Mosfet має 3 ноги, позначені як gate, drain і source.потрібно припаяти провід і резистор 10 ком до затвора (gate) польового моп-транзистора. Потім припаяти два шматки проводів доНіжкам стоку і витоку.для ізоляції з’єднань майстер використовує термоусадочну трубку.
Згідно з принциповою схемою, одна і та ж клема заземлення підключена до плати bms і двом модулям перетворювача. Для з’єднання майстер готує провід.
Далі потрібно підготувати адаптер для підключення виходу дбж до входу маршрутизатора. Терморегулятори залежить від конкретної моделі роутера.в даному випадку діаметр роз’єму становить 5,5 мм, а полярність позитивна.
Крок восьмий: регулювання вихідної напруги перетворювач схемою використовуються два модуля понижуючого перетворювача (xl4015), один для зарядки акумуляторної батареї, а інший для роз’єму 5 в або 9 в.модулі понижуючого перетворювача мають налаштування як напруги, так і струму. Модулі потрібно відрегулювати за допомогою мультиметра.1. Понижуючий перетворювач для зарядки: встановлюємо вихідна напруга – 12,6 в і струм ->3 а.2. Понижуючий перетворювач для роз’єму: встановлюємо вихідна напруга – 9 в / 5 в і струм ->2 а.
Крок дев’ятий: сборкатеперь можна приступити до складання пристрою. Встановлює роз’єми постійного струму, тримач запобіжника, перемикач і дисплей вольтметра.
Встановлює інші комплектуючі згідно схеми.
Встановлює і прикручує верхню кришку.
Крок десятий: тестуванняостанній крок-перевірити дбж, підключити адаптер постійного струму до вхідного роз’єму. Після включення тумблера на задній стороні пристрою загориться червоний світлодіод сигналізує, що батарея заряджається. Завжди можна перевірити напругу акумулятора, включивши тумблер на передній панелі. Точна напруга відобразиться на дисплеї вольтметра.
Як тільки акумулятор повністю зарядиться, підключає кабель роз’єму постійного струму до гнізда. Інший кінець кабелю підключається до вхідного роз’єму живлення маршрутизатора. Тепер індикатор стану маршрутизатора починає світитися, і через кілька хвилин ваш маршрутизатор завантажиться.
Якщо відключити мережеве живлення, то маршрутизатор буде працювати від акумулятора.
Весь процес по збірці і тестуванню пристрою можна подивитися на відео.
джерело (source)
