|
Temat wraca do mnie jak bumerang którego odrzucam w związku z tym że, budowa samodzielna najprostszego urządzenia o typowych parametrach mija się z celem, w związku z mnogością power banków jakimi został zalany świat przez Chińczyków, sprzedawanych po kilka złoty
za sztukę.
Zakup podzespołów jest równy albo nawet wyższy od zakupu gotowego produktu, a musimy jeszcze pamiętać o tym że nasze urządzenie jeszcze musimy zamknąć w obudowie.
Kolejny raz bumerang wrócił pod postacią mojego syna który zaczął zadawać pytania typu: „Tato a jak to jest zbudowane? Jak to działa?
A czy to prawda?
No właśnie, wiedza jest więcej warta niż niejeden power bank. A do tego mój chochlik podpowiada „A satysfakcja?
Spróbuję na łamach mojego artykułu przybliżyć chociaż odrobinę temat power banków i razem zbudujemy niedrogi własny bank.
Co to jest i do czego służy wie każde dziecko które zetknęło się ze smartfonem który ma wiecznie za krótko trzymającą baterię.
Wie to każdy turysta który na campingu potrzebuje źródła zasilania chociażby do oświetlenia namiotu a kierowca wykorzystuje
do rozruchu swojego pojazdu w sytuacji awarii akumulatora.
Mówiąc krótko jest to produkt w dzisiejszych czasach chętnie przez wszystkich wykorzystywany.
Teraz postawmy sobie pytanie: „Jak jest zbudowany?
Najprostsza konstrukcja jest złożona z ładowarki, akumulatora oraz przetwornicy napięcia.
Na rysunku przedstawiony jest podstawowy zestaw elementów i ich układ połączeń.
Pokrótce omówię te elementy.
Sercem układu jest akumulator. W współczesnych urządzeniach wykorzystywane
są przeważnie akumulatory litowo-jonowe, i na nich się skupię w związku z tym że są najbardziej popularne.
Każdy akumulator oznacza się parametrami związanymi z typem, pojemnością oraz napięciem a także budową.
Akumulatory które możecie spotkać w urządzeniach powszechnego użytku przeważnie mają budowę przypominającą przerośniętą baterię tzw. Paluszka czyli R6 lub płaskiego pakietu zamkniętego w aluminiowej folii lub tworzywie. Wykonane są na bazie litu czyli litowo - jonowe. Napięcie znamionowe ma  wielkość 3.7 V oraz pojemność od około 50 do 3000 i więcej mah.
Ładowarka jak sama nazwa wskazuje służy do ładowania akumulatora. Oprócz tego spełnia bardzo ważną rolę, zabezpiecza akumulator przed przeładowaniem tj.
powyżej 4.2 V i jego zniszczeniem.
Ostatni z zamieszczonych elementów również spełnia ważną rolę.
Otóż, jak pewnie zauważyliście akumulatory wykorzystywane w PB mają napięcie 3,7 V, a podczas ładowania uzyskują nawet 4,2 V. Poza tym na wyjściu potrzebujemy napięcie w wysokości 5 V.
Niezły bigos.
Tu na pomoc przychodzi przetwornica która podbija napięcie do 5 V DC i robi to nawet jeżeli napięcie w akumulatorze spadnie do poziomu 2,4 V. 
Oczywiście zabezpiecza również przed nadmiernym rozładowaniem ponieważ to szkodzi akumulatorom.
Poza tym często jeszcze ma na wyjściu zabezpieczenie przeciw zwarciowe.
Często zadawanym pytaniem jest co to jest to mAh?
Otóż jest to Jednostka opisującą pojemność akumulatora (mili ampero godzina).
Czyli jeżeli mamy napisane że akumulator ma pojemność 1000 mAh to w przybliżeniu powinien oddać prąd w wysokości 1 A przez 1 godzinę.
Padło również pytanie: „Jak to jest że kolegi PB ma 10000 mAh a w naszych bankach
jest o połowe mniejsza pojemność, pomimo tego że zostały użyte te same akumulatory?
Tak się dzieje ponieważ ogniwa możemy łączyć szeregowo lub równolegle a nawet szeregowo-równolegle.
Łącząc ogniwa równolegle zwiększamy pojemność  pakietu z kolei gdy je połączymy szeregowo to na wyjściu uzyskujemy wyższe napięcie.
Budujemy Power Bank
Układ połączeń znajdziemy na pierwszym rysunku.
Elementy proponuję zakupić sklepie internetowym..
Ładowarki TO4056 można zakupić za 80 gr za sztukę.
Konwerter napięcia USB również zakupimy za około 80 gr za sztukę. Akumulator to koszt zakupu około 10 zł
Jak widzicie podstawowy PB możemy zbudować za niecałe 15 zł.
Podczas montażu należy zwrócić szczególną uwagę na jakość wykonania połączeń.
Nie wolno dopuścić do zwarć. W brew pozorom z takiego małego ogniwa możemy wykrzesać sporo energii co może grozić poparzeniem lub nawet pożarem.
Przewody do połączenia układu proponował bym o przekroju minimum 1 mm˛.
Podłączając akumulator do układu proponuje użyć zgrzewarki ewentualnie zakupić ogniwa z przygrzanymi blaszkami. Lutowanie bezpośrednio przewodów do wyprowadzeń baterii może doprowadzić do przegrzania
w konsekwencji uszkodzenia a nawet eksplozji.
Przedstawiona ładowarka jest wyposażona w gniazdo micro – USB
ale w sprzedaży istnieją również wyposażone w gniazdo USB typu C,
mini – USB i inne.
Oprócz wspomnianych ładowarek można na rynku zakupić moduły
które spełniają konkretną rolę np. są magazynem energii a zarazem stereofonicznym wzmacniaczem suchawkowym.
Ewentualnie kombajnem dającym możliwość współpracy z różnymi urządzeniami oraz mające cyfrową kontrolę stanu naładowania akumulatorów.
 Wracamy do budowy naszego PB. Zbudujemy go z elementów jakie przedstawione
są na fotografii.
Oprócz akumulatorów i elektroniki możemy zobaczyć elementy obudowy wykonane
przy pomocy drukarki 3 D.
Obudowa będzie złożona z korpusu głównego w którym będą umieszczone
2 akumulatory 2900 mAh każdy, pokrywki zamykającej w której zostanie
osadzona elektronika oraz przekładki oddzielającej komorę akumulatorów
od elektroniki i pierścienia ozdobnego aby upiększyć wygląd całego urządzenia.
Teoretycznie PB będzie miał pojemność 2 x 2900 = 5800 mAh.
Teoretycznie ponieważ układ połączeń z rysunku nr1 spisuje się w sytuacji
kiedy jest do wyjścia ładowarki podłączony jeden akumulator.
Układ nie może kontrolować stanu naładowania akumulatora w sytuacji
kiedy oba połączone są równolegle.
Żeby elektronika pracowała poprawnie potrzebna by była taka ilość ładowarek
jaka jest liczba ogniw. Wtedy każda z nich kontrolowała by swoją baterię.
Innym rozwiązaniem jest użycie balancera napięcia, ale to rozwiązanie skomplikowało by nam wysokość napięcia ładowania a na to nie możemy sobie pozwolić.
Przystępujemy do montażu podzespołów.
Na początku zanim cokolwiek podłączymy proponuje
po bokach obudowy wykonać kilka otworów,
w które będzie można wkręcić wkręty scalające komorę akumulatorów z klapką.
Poza tym wykonałem z boku obudowy otwór, przez
który będzie można kontrolować stan naszego PB.
W tym okienku będą świecić się diody LED. Czerwona sygnalizuje podłączenie do źródła zasilania oraz rozpoczęcie procesu ładowania. Zielona zapali się wtedy, gdy zakończy się ładowanie.
Natomiast żółta będzie się świeciła po włączeniu
Powe banku. Ostatecznie według planu otwór kontrolny będzie zaślepiony korkiem wykonanym z pleksi.
Na kolejnym zdjęciu możemy zobaczyć wnętrze obudowy. Jak widać wyprofilowałem boczne ścianki żeby ogniwa
były unieruchomione.
Następnie połączyłem akumulatorki równolegle przewodem 1mm˛ i wsunąłem do obudowy oraz zabezpieczyłem przekładką.
Teraz przyszła kolej na zmontowanie klapki. Jak widać na załączonym filmie pierścień redukcyjny został wklejony, ładowarkę i konwerter napięcia zamontowałem w środku przy pomocy kleju tzw. na ciepło. Może nie jest to zbyt elegancka metoda, ale na pewno szybka i skuteczna.
Połączenia również zostały wykonane przewodem 1 mm˛. Dla bezpieczeństwa oba układy elektroniczne zostały od siebie odizolowane
czarną przekładką z plastyku.
Na zakończenie połączyłem ze sobą elektronikę z akumulatorami i zamknąłem obudowę wkrętami.
W tym miejscu ponownie przypominam o ostrożności podczas łączenia, bo nieoczekiwane zwarcia albo niezbyt starannie wykonane łączenia
mogą uszkodzić delikatną elektronikę.
Podłączamy Nasze urządzenie do ładowarki. Zapala się czerwona dioda, jednocześnie na woltomierzu możemy zobaczyć napięcie ładowania
5,1 V oraz prąd w wysokości 1 A.
Jest to maksymalny prąd, z jakim są w stanie pracować zastosowane przeze mnie ładowarki. W związku z tym zasilacz powinien mieć minimum wydajność prądową na tym poziomie. Po około 4,5 godzinie ładowania zielona lampka zasygnalizowała koniec ładowania.
Testowe podłączenie smartfona do ładowania potwierdziło prawidłowe działanie powerbanku.
|
