सन द्वारा संचालित 4एस 18650 ली-आयन बैटरी सेल चार्जर: 7 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

इस परियोजना को शुरू करने की प्रेरणा मेरा अपना 18650 बैटरी सेल चार्जिंग स्टेशन बनाना था जो मेरे भविष्य के वायरलेस (पावर वार) परियोजनाओं में एक महत्वपूर्ण हिस्सा होगा। मैंने एक वायरलेस मार्ग चुना क्योंकि यह इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाओं को मोबाइल, कम भारी बनाता है और मेरे पास बचाए गए 18650 बैटरी सेल का ढेर है।

अपने प्रोजेक्ट के लिए मैंने एक बार में चार 18650 ली-आयन बैटरी चार्ज करना चुना और श्रृंखला में जुड़ा जो इसे 4S बैटरी व्यवस्था बनाता है। बस इसके मजे के लिए मैंने अपने डिवाइस के ऊपर चार सौर पैनल लगाने का फैसला किया जो बैटरी सेल को मुश्किल से चार्ज करता है … लेकिन यह अच्छा लग रहा है। यह प्रोजेक्ट अतिरिक्त लैपटॉप चार्जर द्वारा संचालित है लेकिन +16.8 वोल्ट से अधिक का कोई अन्य पावर स्रोत भी ऐसा करेगा। अन्य अतिरिक्त विशेषताओं में चार्जिंग प्रक्रिया को ट्रैक करने के लिए ली-आयन बैटरी चार्ज इंडिकेटर और स्मार्टफोन को चार्ज करने के लिए उपयोग किए जाने वाले यूएसबी 2.0 पोर्ट शामिल हैं।

चरण 1: संसाधन

इलेक्ट्रॉनिक्स:

• 4एस बीएमएस;
• 4S 18650 बैटरी सेल धारक;
• 4S 18650 बैटरी चार्ज इंडिकेटर;
• 4 पीसी 18650 ली-आयन बैटरी सेल;
• 4 पीसी 80x55 मिमी सौर पैनल;
• यूएसबी 2.0 महिला जैक;
• लैपटॉप चार्जर महिला जैक;
• वर्तमान सीमित सुविधा के साथ बक कनवर्टर;
• +5 वोल्ट के लिए छोटा हिरन कनवर्टर;
• बैटरी चार्ज इंडिकेटर के लिए स्पर्श बटन;
• 4 पीसी BAT45 Schottky डायोड;
• 1N5822 Schottky डायोड या ऐसा ही कुछ;
• 2 पीसी एसपीडीटी स्विच;

निर्माण:

• कार्बनिक ग्लास शीट;
• बोल्ट्स एंड नट्स;
• 9 पीसी कोण ब्रैकेट;
• 2 पीसी टिका है;
• गर्म गोंद;
• हाथ आरी;
• ड्रिल;
• डक्ट टेप (वैकल्पिक);

चरण 2: बीएमएस

इस परियोजना को शुरू करने से पहले, मुझे ली-आयन बैटरी चार्जिंग के बारे में ज्यादा जानकारी नहीं थी और मैंने जो पाया उसके लिए मैं बता सकता हूं कि बीएमएस (बैटरी प्रबंधन प्रणाली के रूप में भी जाना जाता है) इस समस्या का मुख्य समाधान है (मैं यह नहीं कह रहा हूं कि यह सबसे अच्छा और एकमात्र है)। यह एक बोर्ड है जो सुनिश्चित करता है कि 18560 ली-आयन बैटरी सेल सुरक्षित और स्थिर परिस्थितियों में काम करें। इसमें निम्नलिखित सुरक्षा विशेषताएं हैं:

• अधिभार संरक्षण;

  • वोल्टेज प्रति बैटरी सेल +4.195 V से अधिक नहीं होगा;
  • अपने बैटरी सेल को अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज (आमतौर पर +4.2 V) से अधिक वोल्टेज के साथ चार्ज करने से उन्हें नुकसान होगा;
  • यदि ली-आयन बैटरी सेल को अधिकतम +4.1 V तक चार्ज किया जाता है, तो इसका जीवनकाल उस बैटरी की तुलना में लंबा होगा जिसे +4.2 V पर चार्ज किया गया था;

• अंडरवॉल्टेज संरक्षण;

  • बैटरी सेल वोल्टेज +2.55 V से कम नहीं मिलेगा;
  • यदि बैटरी सेल को न्यूनतम ऑपरेटिंग वोल्टेज से कम डिस्चार्ज करने की अनुमति दी जाती है तो यह क्षतिग्रस्त हो जाएगी, इसकी कुछ क्षमता ढीली हो जाएगी और इसकी स्व-निर्वहन दर बढ़ जाएगी;
  • ली-आयन सेल को चार्ज करते समय जो वोल्टेज अपने न्यूनतम ऑपरेटिंग वोल्टेज से कम है, यह एक शॉर्ट सर्किट विकसित कर सकता है और अपने परिवेश को खतरे में डाल सकता है;

• शॉर्ट सर्किट सुरक्षा;

  आपके सिस्टम में शॉर्ट सर्किट होने पर आपकी बैटरी सेल खराब नहीं होगी;

• ओवरकुरेंट संरक्षण;

  BMS करंट को रेटेड मूल्य से ऊपर नहीं जाने देगा;

• बैटरी संतुलन;

  • यदि सिस्टम में श्रृंखला में जुड़े एक से अधिक बैटरी सेल हैं, तो यह बोर्ड सुनिश्चित करेगा कि सभी बैटरी सेल का चार्ज समान हो;
  • यदि उदा. हमारे पास एक ली-आयन बैटरी सेल है, जिसमें दूसरों की तुलना में अधिक चार्ज है, यह अन्य कोशिकाओं को डिस्चार्ज करेगा जो उनके लिए बहुत अस्वस्थ है;

विभिन्न उद्देश्यों के लिए डिज़ाइन किए गए विभिन्न प्रकार के बीएमएस सर्किट हैं। उनके पास अलग-अलग सुरक्षा सर्किट हैं और विभिन्न बैटरी कॉन्फ़िगरेशन के लिए बनाए गए हैं। मेरे मामले में, मैंने 4S कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया, जिसका अर्थ है कि चार बैटरी सेल श्रृंखला (4S) में जुड़े हुए हैं। यह बैटरी कोशिकाओं की गुणवत्ता के आधार पर लगभग +16, 8 वोल्ट और 2 आह के कुल वोल्टेज का उत्पादन करेगा। इसके अलावा, आप इस बोर्ड के लिए जितनी चाहें उतनी बैटरी सेल श्रृंखला को समानांतर में जोड़ सकते हैं। इससे बैटरी की क्षमता बढ़ेगी। इस बैटरी को चार्ज करने के लिए आपको लगभग +16, 8 वोल्ट के साथ बीएमएस की आपूर्ति करनी होगी। बीएमएस का कनेक्शन सर्किट तस्वीरों में है।

ध्यान दें कि बैटरी चार्ज करने के लिए आप आवश्यक आपूर्ति वोल्टेज को P+ और P- पिन से कनेक्ट करते हैं। चार्ज की गई बैटरी का उपयोग करने के लिए आप अपने घटकों को B+ और B- पिन से कनेक्ट करते हैं।

चरण 3: 18650 बैटरी की आपूर्ति

मेरी १८६५० बैटरी के लिए बिजली की आपूर्ति एचपी +१९ वोल्ट और ४,७४ एम्पीयर लैपटॉप चार्जर है जिसे मैंने चारों ओर बिछाया था। चूंकि इसका वोल्टेज आउटपुट थोड़ा अधिक है, इसलिए मैंने वोल्टेज को +16, 8 वोल्ट तक कम करने के लिए एक हिरन कनवर्टर जोड़ा। जब सब कुछ पहले से ही बनाया गया था, तो मैंने यह देखने के लिए इस उपकरण का परीक्षण किया कि यह कैसा प्रदर्शन करता है। मैंने इसे सौर ऊर्जा का उपयोग करके चार्ज करने के लिए खिड़की पर छोड़ दिया। जब मैं घर वापस आया तो मैंने देखा कि मेरे बैटरी सेल बिल्कुल चार्ज नहीं थे। वास्तव में, उन्हें पूरी तरह से छुट्टी दे दी गई थी और जब मैंने लैपटॉप चार्जर का उपयोग करके उन्हें चार्ज करने की कोशिश की, तो हिरन कनवर्टर चिप ने अजीब सी आवाजें शुरू कर दीं और यह वास्तव में गर्म हो गया। जब मैंने बीएमएस में जाने वाले करंट को मापा तो मुझे 3.8 एम्पीयर से अधिक की रीडिंग मिली! यह मेरे हिरन कनवर्टर की अधिकतम रेटिंग से काफी ऊपर था। बीएमएस इतना करंट खींच रहा था क्योंकि बैटरियां पूरी तरह से मर चुकी थीं।

सबसे पहले, मैंने बीएमएस और बाहरी घटकों के बीच सभी कनेक्शनों को फिर से जोड़ दिया, फिर मैं सौर के साथ चार्ज करते समय होने वाली निर्वहन समस्या के बाद चला गया। मुझे लगता है कि यह समस्या इसलिए हो रही थी क्योंकि हिरन कन्वर्टर को चालू करने के लिए पर्याप्त धूप नहीं थी। जब ऐसा हुआ, मुझे लगता है कि चार्जर विपरीत दिशा में जाने लगा - बैटरी से हिरन कनवर्टर तक (बक कनवर्टर लाइट चालू थी)। वह सब जो बीएमएस और हिरन कनवर्टर के बीच एक शोट्की डायोड जोड़कर हल किया गया था। इस तरह करंट निश्चित रूप से हिरन कन्वर्टर में वापस नहीं आएगा। इस डायोड में अधिकतम डीसी ब्लॉकिंग वोल्टेज 40 वोल्ट और अधिकतम फॉरवर्ड करंट 3 एम्पीयर है।

भारी लोड वर्तमान समस्या को हल करने के लिए, मैंने अपने हिरन कनवर्टर को एक के साथ बदलने का फैसला किया जिसमें वर्तमान सीमित सुविधा थी। यह हिरन कन्वर्टर दोगुना बड़ा है लेकिन सौभाग्य से मेरे पास इसे फिट करने के लिए मेरे बाड़े में पर्याप्त जगह थी। यह गारंटी देता है कि लोड करंट कभी भी 2 एम्पीयर से ऊपर नहीं जाएगा।

चरण 4: सौर ऊर्जा आपूर्ति

इस परियोजना के लिए मैंने मिश्रण में सौर पैनल को शामिल करने का निर्णय लिया। ऐसा करने से मैं इस बात की बेहतर समझ प्राप्त करना चाहता था कि वे कैसे काम करते हैं और उनका उपयोग कैसे करते हैं। मैंने श्रृंखला में चार ६ वोल्ट और १०० एमए सौर पैनलों को जोड़ने का विकल्प चुना जो बदले में मुझे २४ वोल्ट और १०० एमए कुल मिलाकर सबसे अच्छी धूप की स्थिति में प्रदान करता है। यह 2.4 वाट से अधिक बिजली नहीं जोड़ता है जो बहुत अधिक नहीं है। उपयोगितावादी दृष्टिकोण से यह जोड़ काफी बेकार है और 18650 बैटरी कोशिकाओं को मुश्किल से चार्ज कर सकता है, इसलिए यह एक विशेषता की तुलना में एक सजावट के रूप में अधिक है। इस भाग के अपने परीक्षण के दौरान मैंने पाया कि सौर पैनलों की यह सरणी केवल 18650 बैटरी कोशिकाओं को सही परिस्थितियों में चार्ज करती है। बादल वाले दिन में यह एक हिरन कनवर्टर को भी चालू नहीं कर सकता है जो सौर पैनल सरणी के बाद आता है।

आमतौर पर, आप PV4 पैनल (योजनाबद्ध में देखें) के बाद एक ब्लॉकिंग डायोड को कनेक्ट करेंगे। जब सूरज की रोशनी नहीं होगी और पैनल कोई बिजली पैदा नहीं करेंगे, तो यह करंट को वापस सौर पैनलों में बहने से रोकेगा। फिर एक बैटरी पैक सौर पैनल सरणी पर डिस्चार्ज होना शुरू हो जाएगा जो संभावित रूप से उन्हें नुकसान पहुंचा सकता है। चूँकि मैंने पहले से ही हिरन कनवर्टर और १८६५० बैटरी पैक के बीच एक D5 डायोड जोड़ा है ताकि करंट को वापस बहने से रोका जा सके, मुझे एक और जोड़ने की आवश्यकता नहीं थी। इस उद्देश्य के लिए Schottky डायोड का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है क्योंकि उनके पास नियमित डायोड की तुलना में कम वोल्टेज ड्रॉप होता है।

सौर पैनलों के लिए एहतियात की एक और पंक्ति बाय-पास डायोड हैं। उनकी आवश्यकता तब होती है जब सौर पैनल एक श्रृंखला विन्यास में जुड़े होते हैं। वे उन मामलों में मदद करते हैं जब एक या अधिक जुड़े सौर पैनल छायांकित होते हैं। जब ऐसा होता है, तो छायांकित सौर पैनल कोई शक्ति उत्पन्न नहीं करेगा और इसका प्रतिरोध उच्च हो जाएगा, जिससे बिना छायांकित सौर पैनलों से करंट का प्रवाह अवरुद्ध हो जाएगा। यहाँ बाय-पास डायोड आता है। उदाहरण के लिए जब PV2 सोलर पैनल को छायांकित किया जाता है, तो PV1 सोलर पैनल द्वारा उत्पादित करंट कम से कम प्रतिरोध का रास्ता अपनाएगा, जिसका अर्थ है कि यह डायोड D2 से प्रवाहित होगा। इसके परिणामस्वरूप कुल शक्ति कम होगी (छायांकित पैनल के कारण) लेकिन कम से कम करंट सभी को एक साथ अवरुद्ध नहीं किया जाएगा। जब कोई भी सौर पैनल अवरुद्ध नहीं होता है तो करंट डायोड को अनदेखा कर देगा और सौर पैनलों से प्रवाहित होगा क्योंकि यह कम से कम प्रतिरोध का मार्ग है। अपने प्रोजेक्ट में मैंने प्रत्येक सोलर पैनल के साथ समानांतर में जुड़े BAT45 Schottky डायोड का उपयोग किया। Schottky डायोड की सिफारिश की जाती है क्योंकि उनके पास कम वोल्टेज ड्रॉप होता है जो बदले में पूरे सौर पैनल सरणी को अधिक कुशल बना देगा (ऐसी स्थितियों में जब कुछ सौर पैनल छायांकित होते हैं)।

कुछ मामलों में, बाय-पास और ब्लॉकिंग डायोड पहले से ही सौर पैनल में एकीकृत होते हैं जो आपके डिवाइस के डिज़ाइन को बहुत आसान बनाता है।

संपूर्ण सौर पैनल सरणी SPDT स्विच के माध्यम से A1 हिरन कनवर्टर (वोल्टेज को +16.8 वोल्ट तक कम करने) से जुड़ा है। इस तरह उपयोगकर्ता चुन सकता है कि 18650 बैटरी सेल को कैसे संचालित किया जाना चाहिए।

चरण 5: अतिरिक्त विशेषताएं

सुविधा के लिए मैंने एक 4S बैटरी चार्ज इंडिकेटर जोड़ा है जो स्पर्श स्विच के माध्यम से जुड़ा हुआ है यह दिखाने के लिए कि क्या 18650 बैटरी पैक अभी तक चार्ज किया गया था। एक और विशेषता जो मैंने जोड़ी है वह है डिवाइस चार्जिंग के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला यूएसबी 2.0 पोर्ट। यह तब काम आ सकता है जब मैं अपना 18650 बैटरी चार्जर बाहर ले जाऊं। चूंकि स्मार्टफ़ोन को चार्ज करने के लिए +5 वोल्ट की आवश्यकता होती है, इसलिए मैंने वोल्टेज को +16.8 वोल्ट से +5 वोल्ट तक कम करने के लिए एक स्टेप-डाउन हिरन कनवर्टर जोड़ा। इसके अलावा, मैंने एक एसपीडीटी स्विच जोड़ा है ताकि यूएसबी पोर्ट का उपयोग नहीं होने पर ए 2 हिरन कनवर्टर द्वारा कोई अतिरिक्त बिजली बर्बाद न हो।

चरण 6: आवास का निर्माण

हाउसिंग एनक्लोजर के आधार के रूप में मैंने पारदर्शी ऑर्गेनिक ग्लास शीट का इस्तेमाल किया है जिसे मैंने हैंड्स से काटा है। यह अपेक्षाकृत सस्ता और उपयोग में आसान सामग्री है। सब कुछ एक ही स्थान पर जकड़ने के लिए मैंने बोल्ट और नट्स के संयोजन में धातु के कोण कोष्ठक का उपयोग किया। इस तरह आप जरूरत पड़ने पर बाड़े को जल्दी से इकट्ठा और अलग कर सकते हैं। दूसरी ओर, यह दृष्टिकोण डिवाइस में अनावश्यक वजन जोड़ता है क्योंकि यह धातु का उपयोग करता है। नट्स के लिए आवश्यक छेद बनाने के लिए मैंने एक इलेक्ट्रिक ड्रिल का इस्तेमाल किया। सौर पैनलों को गर्म गोंद का उपयोग करके कार्बनिक ग्लास से चिपकाया गया था। जब सब कुछ एक साथ रखा गया तो मैंने महसूस किया कि इस उपकरण का लुक सही नहीं था क्योंकि आप पारदर्शी कांच के माध्यम से सभी इलेक्ट्रॉनिक गड़बड़ी देख सकते थे। इसे हल करने के लिए मैंने ऑर्गेनिक ग्लास को डक्ट टेप के विभिन्न रंगों से ढक दिया।

चरण 7: अंतिम शब्द

हालांकि यह एक अपेक्षाकृत आसान परियोजना थी, मुझे इलेक्ट्रॉनिक्स में अनुभव हासिल करने, अपने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए बाड़े बनाने और नए (मेरे लिए) इलेक्ट्रॉनिक घटकों से परिचित होने का मौका मिला।

मुझे उम्मीद है कि यह निर्देश आपके लिए दिलचस्प और जानकारीपूर्ण था। यदि आपके कोई प्रश्न या सुझाव हैं तो कृपया बेझिझक टिप्पणी करें?

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