DIY Portable Solar Powerbank (w / 110V und USB-Ports)

33 Schritt:Schritt 1: Google Science Fair 2015 und Intel 2015 (Research Paper) Schritt 2: Glossar - Wörter, zum Verstehen Schritt 3: Aufbau der Elektronik - Wie es funktioniert Schritt 4: Sammeln Sie die Teile und Materialien Schritt 5: könnte es auch kaufen Eine Intel Edison (IoT) Schritt 6: Messen Sie die Komponenten Schritt 7: Mark die Ausschnitte Schritt 8: Grind einige Metall! Schritt 9: Glätten der Kanten Schritt 10: Hack den USB-Hub Schritt 11: Hack & Erwerben Internals des USB-Ladegerät Schritt 12: Schließen Sie die Nabe mit der 12 V-USB-Ladegerät Schritt 13: Mount The Hub, um die Platte Schritt 14: Bringen Sie das AC Sockets Schritt 15: Demontieren Sie den Inverter Schritt 16: Verbinden Sie die Buchsen an den Wechselrichter Schritt 17: Befestigen Sie den LCD Schritt 18: Montieren Sie die Tasten Schritt 19: Führen Sie einige Outdoor-Testing (Getting The Voltage) Schritt 20: Erstellen Sie eine Dual-12v Regulator Schritt 21: Montieren Sie den Dual-Regulator Schritt 22: eine bessere Alternative für den Regler Schritt 23: Schließen Sie den Regler an die anderen Komponenten Schritt 24: Erstellen Sie den Laderegler Schalt Schritt 25: Fügen Sie eine Balancing Ladeschaltung (bald aktualisieren) Schritt 26: Alternativen für die Controller- Schritt 27: Montieren Sie Lithium-Ionen-Akkubetrieb Schritt 28: Heiße Oberfläche Battery Hazard (Fix) Schritt 29: Schließen Sie sie auf Together Schritt 30: Konstrukt der Rückseite Schritt 31: Programm Es Schritt 32: Demo - Video Schritt 33: Kommt bald - SlimPanel (v2.0)

DIY Portable Solar Powerbank (w / 110V und USB-Ports)

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Diese Woche bauen wir SlimPanel, eine intelligente All-in-one-Lösung für tragbare Solarenergie. SlimPanel verfügt über alle benötigten Komponenten in einem tragbaren 1 Zoll Gehäuse. Im Grunde ist es eine große aber portable powerbank, die 220 V / 110 V Geräten und USB-Geräte mit Strom versorgen. Es verwendet einen Arduino für seinen Verstand und aufgerüstet, um mit dem Intel Edison IoT arbeiten.

DIY Portable Solar Powerbank (w / 110V und USB-Ports)
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Mein Grund für den Bau dieses Projektes ist die Entwicklung und Bereitstellung eine billigere Alternative für nicht erneuerbare Energien. Ja die Technologie erfunden, aber die Einarbeitung auf alles, was Sie im Inneren des Sonnenkollektor Gehege müssen fit ist weit von herkömmlichen. Reich oder arm, müssen die Menschen Strom. Das Projekt zielt auf Elektrizität auf Bereiche, die keinen Zugang zu Elektrizität haben, zu liefern. Other than that, kann das Projekt von Nutzen für den Verbraucher Ebene. Man kann es als eine Quelle von Elektrizität, wo immer sie sich entscheiden zu gehen verwenden. Meiner Meinung nach ist dies ein wichtiges Instrument für das Überleben.
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Dies ist unsere Untersuchungs Projekt für unsere Physikunterricht in der High School. Ich plane, diese für den diesjährigen Google Science Fair und für Intels Wissenschaft Wettbewerb teilzunehmen. Das Projekt ist noch in der Herstellung, und ich bin zu bauen mehrere Prototypen bis zur Perfektion zu erreichen.
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Hier ist Teaser meines kommenden Video-Tutorial:

Es kann Macht ein 32 "LCD-TV und ein Laptop auch!

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Das Projekt ist noch in Arbeit. Ich werde diese Anleitung die Aktualisierung häufig, bis ich zu stoppen und sich entscheiden, die SlimPanel v2.0 bauen. Ihre Meinung ist uns das Wichtigste für mich, es hilft, eine Menge auf den Aufbau meiner Version 2.0.
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Schritt 1: Google Science Fair 2015 und Intel 2015 (Research Paper)

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    Ich bin bei diesem in einigen Science Fair Wettbewerbe. Hoffe, dass ich gewinnen wie im Vorjahr.
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    Coole neue hohe Produktions Video in Kürze!

Schritt 2: Glossar - Wörter, zum Verstehen


  1. Laderegler -
    Spannungsteiler -
    Akku Balancing -
    Inverter -
    Regulator -
    Lithium-Batterien -

Schritt 3: Aufbau der Elektronik - Wie es funktioniert

  1. DIY Portable Solar Powerbank (w / 110V und USB-Ports)

    Hier ist ein Blockschaltbild des Projekts. Ich entschuldige mich für die schlechte Qualität, ich habe MS verwendet, Malen, um das Diagramm zu machen. Wie auch immer, ich schrieb Beschreibung eines Laien unten, wie das System funktioniert. Ich werde nicht zu viel Fachausdrücke zu verwenden, so dass jeder verstehen würde.
    Wie Es Funktioniert:
    1.). Das Solarpanel wandelt Sonnenlicht in Elektrizität während des Tages.
    2.). Die Ausgangsleistung des Sonnenkollektors durchläuft einen Übergang geht an einen Spannungsteiler. Der Spannungsteiler macht die Ausgangsspannung unter 5 V macht es lesbar zu der Arduino MCUs Analogstift. Dieser Spannungsteiler verfolgt die Ausgangsspannung des Solarmoduls.
    3rd.) Nach Durchlaufen der Verbindungsstelle der Spannungsteiler, der Leistungsausgang des Solarmoduls in die Ladesteuerungsabschnitt der Schaltung.
    4.). Die MCU läuft ein Algorithmus, um den Ladevorgang der Laderegler steuern.
    5.). Nach Ausgangsleistung des Solarpanels hat durch den Laderegler (mit Genehmigung der MCU) übergeben, wird es dann durch einen Übergang zu einem anderen Spannungsteiler. Der zweite Spannungsteiler (diese) wird für immer die Spannung der Batterie (für Power-Status verwendet wird) verwendet.
    6.). Nachdem man durch den Spannungsteiler der Kreuzung, jetzt Ausgang des Panels wird die Li-Ionen-Akku aufzuladen.
    7.). Die Lade nicht aufhören, bis die MCU hat erkannt, dass der Akku voll ist.
    8.). Zudem gibt es eine andere Linie (parallel zur Ladegeräts Ladeleitung), die an den MOSFET Lastumschalter geht. Der Lastumschalter ist für Drehen der Geräte automatisch ein und aus. Es funktioniert sehr ähnlich wie Relais. Auch hier hat die MCU-Steuerung an die Last-Umschalter. Sie können das Programm in Schritt # 31 zu ändern, um ein paar coole neue Features in die SlimPanel hinzuzufügen.
    9.). Der Lastumschalter folgt dem Programm geschrieben. Die Standard-Programm wird nur Energie zu der USB-Ladegerät und Wechselrichter, wenn der Akku ausreichend (16v Low-Cut-off). Sie können das Programm der MCU auf eine Menüauswahl hinzufügen anzupassen.
    10.). Das USB-Ladegerät regelt die Ausgangsleistung der Batterie und senkt sie bis 5 V (2A). Der Ausgang geht dann zu dem modifizierten USB HUB. Der Hub erweitert die Anzahl der Ports.
    11.). Der Wechselrichter wandelt die geregelten 12 V AC (220 V), die Macht für Wandgeräten eingesetzt.
    12.). Während alle diese gleichzeitig geschieht, gibt es andere Module, die ebenfalls in Betrieb sind. Ones wie die Takt-Tasten (für die Kontrolle), LCD-Display (zur Anzeige der Batteriestatus und Leistungsphasen, Bluetooth-Modul (für Smartphone Steuerung und Telemetrie) und WiFi-Modul (Intel IoT).

Schritt 4: Sammeln Sie die Teile und Materialien

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    Hier sind die Teile, die Sie benötigen:
    Allgemeine Komponenten:
    - 12 V bis 220 V Wechselrichter
    - 2A USB-Ladegerät
    - 20W Solar Panel
    - Arduino Uno
    - LCD-Bildschirm
    - USB Hub
    - 18650 Li-Ionen-Akku
    Diskreten Komponenten:
    - ATmega328 IC (mit Arduino Eingeschlossen)
    - 28 Pin IC Socket (für Atmega328)
    - 16 MHz Quarzoszillator
    - 22pF Ceramic Capacitor
    - IRF9530 MOSFETs
    - IRF540 MOSFET
    - 2N3904 NPN Transistor
    - SPDT Schalt
    MISC:
    - AC Sockets
    - Epoxy
    - Super-Klebstoff
    - Klebestifte
    - Silikon-Dichtungsmittel

Schritt 5: könnte es auch kaufen Eine Intel Edison (IoT)

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    Der ursprüngliche Plan war, das Projekt mit dem Edison als MCU bauen. Ich nicht zu tun, da ich nicht über die kompakte Breakout-Board für den Edison. Ich bin immer noch der Planung auf die Verfolgung zu meiner ursprünglichen auf der Version 2.0 von SlimPanel verwenden.

Schritt 6: Messen Sie die Komponenten

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    Schnappen Sie sich Ihre Notizblock und Messschieber dann notieren Sie sich die measurements.You'll werden sie später benötigen.

Schritt 7: Mark die Ausschnitte

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    Planung und Layout die Platzierung der Teile zeichnen Sie dann die erfassten Messwerte an die Solar-Panel Alu-Gestell. Verwenden Sie keine Kugelschreiber oder Marker werden sie statt smuge, Verwendung Bleistift.

Schritt 8: Grind einige Metall!

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    Sie sind wahrscheinlich fragen, wie wurden Sie an, dass die Aluminium-Rahmen geschnitten. Die Antwort: Sie Ihre Bohrmaschine und Stichsäge verwenden. Zuerst bohren Sie ein Loch für die Tasten und ein Loch in der Mitte der rechteckigen Markierungen. Als nächstes useyour Puzzle aus den rechteckigen Markierungen Schluss die restlichen Metall. Wenn Sie Zugang zu einem Puzzle zu haben, können Sie eine Metallsäge verwenden oder Sie können ein Drehwerkzeug zu verwenden.

Schritt 9: Glätten der Kanten

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    Verwenden Sie Ihre Metall-Datei, um die scharfen Kanten zu glätten. Tun Sie es langsam und geduldig, es gibt keinen Weg zurück, wenn Sie zu viel Metall eingereicht.

Schritt 10: Hack den USB-Hub

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    In diesem Schritt werden Sie benötigen einen USB-Hub. So viel wie möglich, kaufen die billigsten. Qualität muss nicht so viel egal, denn wir werden die meisten der Bauteile im Innern zu entfernen.
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    Ich habe einen USB-Hub, um die Anzahl der USB-Ports meines USB-Autoladegerät zu erweitern. Sie müssen den USB-Anschluss zu hacken, um alle Vampir-Komponenten zu entfernen. Der USB-Hub verbraucht Strom, um den IC, der die Ports erweitert Macht, werde nicht mehr brauchen, dass wir, da wir nur Klopfen in der Nabe Stromleitung. Sobald Sie fertig sind Entlöten der Bauteile, löten zwei Anschlussdrähte an die DC-Buchse.

Schritt 11: Hack & Erwerben Internals des USB-Ladegerät

  1. DIY Portable Solar Powerbank (w / 110V und USB-Ports)

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    Finden Sie eine 12-USB-Ladegerät mit 2,1 Ampere Ausgangs. Einige mobile Geräte wie die neuesten Apple-Produkte nur auf 2.1A zu laden, werden sie nicht mit Ladegeräten bewertet unter 2,1 Ampere arbeiten.
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    Finden Sie einen Weg, um den USB-Ladegerät zu demontieren. Sie können die meisten der billigen Ladegeräten, die von mit einem Schraubendreher auseinander die Kunststoffabteilung zu drücken öffnen. Die teuersten kommt in der Regel durch Abschrauben der Spitze der Sicherungsbereich der 12V-Stecker ist.

Schritt 12: Schließen Sie die Nabe mit der 12 V-USB-Ladegerät

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    Nun löten die Drähte Ihres gehackt USB-Hub an den USB-Anschluss Ihres USB-Ladegerät (Anmerkung: Ich entfernte die Buchse aus dem Ladegerät). Als nächstes löten zwei Anschlussdrähte mit 12V-Eingang des Ladegeräts.

Schritt 13: Mount The Hub, um die Platte

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    Heißkleber der USB-Hub zusammen mit Schaltungen auf der Sonnenkollektor 12V Ladegeräts.

Schritt 14: Bringen Sie das AC Sockets

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    Diese AC-Buchsen sollten Snap-ons sein, obwohl die Doppelwand Aluminiumrahmen war zu dick. Die Zwischenspeicher hat nicht funktioniert, so dass ich heiß verklebt sie auch. Zur Verdrahtung der Steckdose sind beide parallel angelötet.

Schritt 15: Demontieren Sie den Inverter

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    I Sie geschehen, haben ein 12v Wechselrichter liegen in der Umgebung, können Sie für das Projekt verwenden. Wenn Sie dies nicht tun, können Sie eine von eBay oder Amazon zu kaufen. Sie haben nicht so viel kosten, wenn Sie die richtigen zu kaufen. Ihrer Preisklasse liegt ca. € 5- € 25. So viel wie möglich, kaufen die 75W Version wird etwas höher als die zu viel Strom verbrauchen, und die Batterie wird schneller aufgebraucht.
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    Wenn Sie geschehen, zu finden oder kaufen, überprüfen Sie es, wenn es funktioniert und wenn es ist fit für die Spannung Ihres Gerätes. Als nächstes wird der Wechselrichter demontieren, um die Schaltung im Inneren. Achten Sie darauf, Vorsicht walten zu lassen, enthalten einige Wechselrichter geladenen Kondensatoren, die Stromschläge verursachen können. Sie können den Wechselrichter durch Herausdrehen der Sicherung Kopf an der Spitze des 12V-Stecker Ihres Wechselrichters gefunden zu demontieren.

Schritt 16: Verbinden Sie die Buchsen an den Wechselrichter

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    Die Drähte, die Sie mit dem Wechselstromsteckdosen verlötet haben kann nun an den Wechselstromausgang des Wechselrichters 12v gelötet werden.

Schritt 17: Befestigen Sie den LCD

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    Ich kaufte mir diese günstigen 8x1 Zeichen LCD SPI von E-Gizmo für P90 (2,00 €). Es war perfekt, da das LCD der Lage war, innerhalb des Solar-Panel-Rahmen passen. Sie können sie zu mounten, indem Sie einfach mit Heißkleber, gleichen den Takt Tasten.

Schritt 18: Montieren Sie die Tasten

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Schritt 19: Führen Sie einige Outdoor-Testing (Getting The Voltage)

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    Neben der Nutzung meiner Solarpanel Datenblatt als Referenz, dachte ich, es wäre klug, einige Tests, um zu sehen, wenn die Werte des Datenblattes präzise waren zu tun. Es stellt sich heraus, dass der Sonnenkollektor max ist (ohne Last) Spannungs war 3V höher als die im Datenblatt angegeben. Der Erwerb der max Spannung ist sehr wichtig, es gibt vor, wie die Zahl der Batterie-Zellen, können Sie Ihre Solarpanel aufladen. Sie müssen auch die max Spannungs später für den Aufbau der Spannungsteiler der Ladesteuerschaltung später.

Schritt 20: Erstellen Sie eine Dual-12v Regulator

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    Ich habe vor 5 Li-Ionen-Zellen in Reihe geschaltet zu verwenden. Wenn sie in Reihe geschaltet sind, werden die Batterien eine maximale Spannung von 21 V liefern. Der Wechselrichter und USB-Ladegerät nur an Spannungen von 11-14V arbeiten. Damit wir die Geräte sicher zu nutzen, müssten wir, um die Versorgung, die an das Ladegerät und Wechselrichter geht zu regulieren. In diesem Projekt habe ich und entwarf ein Linearregler, da war ich nicht in der Lage zu halten, einen Schaltregler / Buck Converter bekommen. Das ist ein großer Schritt nach unten für mich, auch wenn ich immer noch plant, dieses Linearregler mit einem wesentlich effizienter Schaltregler zu ersetzen, wenn überhaupt, werde ich halten, ein.
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    Wenn Sie jemals beschlossen, die Linearregler zu bauen, können Sie die ZIP-Datei hier herunterladen. Die ZIP-Datei enthält alles was Sie brauchen: die schematische Darstellung, die Druckleiterplatten-Layout (PDF) und der rohen Fritzing Datei.

Schritt 21: Montieren Sie den Dual-Regulator

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    Beim Zusammenbau der Linearregler, biegen Sie die Transistor und Stifte Regulierungsbehörde nach vorne. Wenn Sie die tansistors und Regulierungsbehörden zu löten, muss das Metall (Kühlkörper) Teil nach oben zeigen. Achten Sie darauf, eine Mylar-Isolator und Kunststoffscheibe für die 7805 Regulatoren und den TIP35C Transistoren verwenden. Wenn Sie noch kein Konto haben mit Ihnen, können Sie einfach decken die 7805 mit einem dicken Stückchen Abdeckband (keine Notwendigkeit für die TIP35C Transistoren). Schrauben Sie nun die beiden Transistoren auf den Kühlkörper, so dass die Regulatoren abgeschraubt. Die Transistoren müssen keine Isolierung, da die Metallplatten sind beide mit einer gemeinsamen Schiene verbunden ist, die Regler auf der anderen Seite an die entgegengesetzte Spannung der Schiene verbunden, so dass sie von dem Kühlkörper getrennt werden müssen. Die Regler müssen nicht an den Kühlkörper angeschraubt werden, da sie nicht zu viel Wärme abzuführen.

Schritt 22: eine bessere Alternative für den Regler

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    Wenn Sie geduldig genug, um für den Versand warten sind, würde ich vorschlagen, den Kauf eines Abwärtswandlers. Abwärtswandler sind viel effizienter als Linearregler.

Schritt 23: Schließen Sie den Regler an die anderen Komponenten

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    Verbinden Sie den Ausgang des Reglers an den Wechselrichter und an die 12V USB-Ladegerät. Verlassen Sie die Eingabe hängen. Im Moment bin ich mit Epoxid, um den Kühlkörper zu montieren. Eine intelligente Vorschlag wäre, um den Kühlkörper direkt auf die Aluminiumrahmen der Platte schrauben.

Schritt 24: Erstellen Sie den Laderegler Schalt

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    Dies ist das Herzstück des Projekts. Der Laderegler kontrolliert alles. Es regelt die Spannung und der Strom kommt aus Ihren Solarzellen, die zwischen einem Solar-Panel und einer Batterie angeordnet ist. Es wird verwendet, um die richtige Ladespannung an den Batterien zu erhalten. Da die Eingangsspannung von dem Solarmodul steigt, der Laderegler regelt die Ladung der Batterien verhindern jede Überladung.

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    Was ist der Vorteil von Building One Statt dem Kauf?
    Vorgefertigten Laderegler sollen direkt aus der Box zu arbeiten. Ja, das ist ein vorgefertigter Controller einfacher zu bedienen, aber es hat seine Grenzen, und das wäre der Mangel, wenn Anpassbarkeit sein. Die Antwort darauf ist, eine DIY Laderegler zu bauen, mit einem Arduino als sein Gehirn. Wir alle wissen, was Arduino tun könnte, so ziemlich alles, denke ich. Wenn immer Sie wollen würde, um eine andere Spannungsabschaltung festlegen, können Sie nur programmieren, es mit Ihrem Laptop. Wenn Sie möchten, um andere Funktionen hinzufügen, die Sie es tun, was Sie auch wollen, programmieren könnte.
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    Ich habe Design der Schaltung von meinem guten Freund, Debashish (Deba168) erworben. Er hat drei herausragende Solarladeregler in instructables gestaltet, hier und ich empfehle seine Projekte.

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    Dieser Leitfaden wird nicht erklären die detaillierten Prozess des Aufbaus einer Laderegler, da es zu breit, um zu lehren, anstatt Sie diese gut dokumentiert instructables von Debashish (Deba168) auf den Aufbau einer von Grund auf neu zu besuchen:
    1st.) ARDUINO Solarladeregler (Version 1.0)
    2..) ARDUINO Solarladeregler (Version 2.0)
    3..) ARDUINO MPPT Solarladeregler (Version-3.0)
    BTW, In diesem Projekt habe ich den Laderegler Design aus dem Faust-Link.

Schritt 25: Fügen Sie eine Balancing Ladeschaltung (bald aktualisieren)

  1. DIY Portable Solar Powerbank (w / 110V und USB-Ports)

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    Kürzlich bekam ich Hilfe von Adam München bei der Gestaltung einer besseren Ladegerät (sein Design) für die SlimPanel Projekt. Die Ausgleichs Ladegerät ist für Lithium-Batterien, Lithium-Ionen-Ladung um genau zu sein. Es wurde entwickelt, um den Überblick über Spannung jedes Li-Ionen-Zelle zu halten. Ich war nicht in der Lage, um den Ausgleich Ladegerät, meine aktuelle Version von SlimPanel implementieren, da war ich nicht in der Lage zu halten, die Sendung in der Zeit erhalten. Ich plane, es zu meinem zweiten Version des Projekts hinzuzufügen. Da Lithium-Batterien sind sehr empfindlich gegen Entwässerung wird ein Lithium-Balancer Ladegerät empfohlen, um Explosionen zu verhindern. Die Ausgleichsladeschaltung sorgt dafür, dass jeder Lithiumzelle erhält eine gleiche Ladungsverteilung.

Schritt 26: Alternativen für die Controller-

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    Es gibt eine große Vielfalt zu bieten. Wenn Sie nicht genug Erfahrung, um ein Arduino-Version zu bauen, können Sie immer wählen, um eine fertige Controller zu kaufen.
    Hier ist ein Link zu Amazon meistverkaufte Controller: Solar Laderegler

Schritt 27: Montieren Sie Lithium-Ionen-Akkubetrieb

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    Vor kurzem fand ich ein Geschäft, das Lithium verkauft 18650 Lithium-Ionen-Batterien für jede 2 €. Lithium-Batterien sind die effizientesten bisher. Sie laden schneller, haben eine höhere Stromentladung, hat große Größe, um Kapazitätsverhältnis und ist relativ billig. Jede Zelle einer Nennleistung von 3,7 V (2000mAh). Ich vier von ihnen verlötet in Serie, um eine 14.8v (2000mAh) Akku-Pack zu bauen. Achten Sie darauf, um sie schnell zu verlöten, ansonsten könnten die Dinge schief gehen, wenn Sie sie erwärmen zu lang.
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    Vorteile der Li-Ionen:
    Wie im Diagramm oben zu sehen, haben Lithium-Ionen-Batterien eine plötzliche Entladungscharakteristik. Im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien, würden sie immer noch die gleiche Spannung zu halten, bis die Batterie schwach.

Schritt 28: Heiße Oberfläche Battery Hazard (Fix)

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    Lithium-Batterien sind hitzeempfindlich, wobei sie extremer Hitze ausgesetzt kann Explosionen verursachen. Das Solarpanel, wenn sie unter Sonneneinstrahlung könnte Aufheizzeit bis zu + 100 ° C Meine Lösung dafür war auch eine riesige Schnecke 12v Fan hinzufügen, um die die Oberfläche, wo die Batterien montiert kühlen. Der Lüfter ist direkt mit dem Sonnenkollektor angeschlossen ist. Der Lüfter schaltet sich, wenn die Solar-Panel produziert Strom aus Sonnenlicht. Es keine Notwendigkeit für Temperatursensoren, ich bin gegen overkilling Prototypen.

Schritt 29: Schließen Sie sie auf Together

  1. DIY Portable Solar Powerbank (w / 110V und USB-Ports)

    Nun, da Sie alle in der Solar-Panel-Rahmen montierten Teile haben, können Sie jetzt alles miteinander zu verbinden. Folgen Sie einfach dem Blockschaltbild.

Schritt 30: Konstrukt der Rückseite

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    Schneiden Sie ein Stück Schaumplatte dann verwenden, um die hintere Fläche der Platte abzudecken. Sie können entweder schrauben oder Heißkleber es um das Solarpanel-Rahmen.

Schritt 31: Programm Es

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    Laden Sie die folgenden Codes.

Schritt 32: Demo - Video


  1. SlimPanel - Powering einen 32 "-LCD-TV und ein Laptop:

    Projekt-Teaser: [youtube] REX0ExXhrP0 [/ youtube]

Schritt 33: Kommt bald - SlimPanel (v2.0)