Proyecto Lenergy como un replanteamiento de las fuentes de alimentación portátiles.

Hola Habr! Quiero hablar sobre mi visión de una fuente de energía portátil programable universal. Cómo llegué a esto, para qué terminó el proyecto en hardware, por qué es necesario y las opciones de aplicación, así como su desarrollo posterior. Obviamente, un artículo no será suficiente, por lo tanto, con el debido interés en este proyecto, el siguiente artículo estará dedicado a los momentos de desarrollo y las soluciones utilizadas con todo detalle. Pido un corte, ¡realmente quiero contarte sobre mi proyecto!



En este material quiero compartir no solo la descripción y el propósito del dispositivo, sino también el componente ideológico que me motivó en esta creación. Por lo tanto, quiero disculparme de antemano con los lectores, que pueden parecer cierto volumen de este material. Simplemente no podría escribir de otra manera.

Génesis


Estoy seguro de que alg√ļn d√≠a la humanidad podr√° llegar a una soluci√≥n unificada para la transferencia de energ√≠a, pero hasta ahora estamos en un zool√≥gico de diversos est√°ndares. S√≠, USB-C Power Delivery todav√≠a no es tan omnipresente en tecnolog√≠a port√°til como nos gustar√≠a, pero no ser√° una panacea para los m√°s avanzados.

Quería una fuente de correo electrónico verdaderamente universal y flexible. energía Para que los profesionales en su campo puedan encontrar una herramienta confiable y más versátil para sus tareas. Para que sea posible viajar, llevar cualquier equipo sin preocuparse, a veces, por su repentina transformación triste en una carga muerta y al mismo tiempo ser flexible en términos de peso / capacidad. En casa sobre la mesa era como una fuente de alimentación de laboratorio. Y en general, en el trabajo y la vida cotidiana no decepcionó. Sin embargo, por alguna razón, un dispositivo tan obvio no estaba a la venta. Con una excepción, titulada: "Vampiro". Me gustó el concepto y el enfoque, pero sus características, a saber, el poder, claramente no eran suficientes.

Pas√≥ el tiempo, segu√≠ "cultivando colectivamente" varias decisiones seg√ļn fuera necesario. Esta situaci√≥n ya comenzaba a ser bastante aburrida. ¬°Durante todos estos a√Īos, se ha formado una comprensi√≥n muy clara del concepto del dispositivo deseado, y se ha acumulado una "masa cr√≠tica" de motivaci√≥n para ir por este camino usted mismo! Lo admito, result√≥ ser muy largo y a√ļn no terminado.

Si el concepto de complejidad no ten√≠a la palabra, entonces, con la base de componentes y los circuitos, todo no era tan simple. Era necesario determinar exactamente qu√© se convertir√≠a en la base no solo de esta versi√≥n, sino tambi√©n de las posibles variaciones posteriores. En busca de la soluci√≥n m√°s equilibrada, se dise√Īaron y fabricaron varios prototipos, en los cuales realic√© todos los experimentos imaginables e impensables. Francamente, no perd√≠ el tiempo en esta etapa. Por supuesto, como escribi√≥ en la introducci√≥n, esto merece un art√≠culo separado. El resultado de todas estas iteraciones es lo que se muestra en la foto de arriba y abajo. En general, estoy satisfecho!



Concepto


Este es un almacenamiento de energ√≠a universal programable con dos inversores de alta eficiencia en la entrada y salida. Todo esto se gestiona a trav√©s de una aplicaci√≥n m√≥vil, as√≠ como a trav√©s de una aplicaci√≥n en una PC. Asegure de inmediato a los oponentes de este enfoque. Hay una funci√≥n conveniente para guardar ajustes preestablecidos en el dispositivo con la configuraci√≥n a trav√©s de la aplicaci√≥n, el trabajo posterior con el que se lleva a cabo con un solo bot√≥n y ya sin ninguna aplicaci√≥n. En la versi√≥n b√°sica, puede acumular aproximadamente 45 W * h de energ√≠a en forma de 4 celdas del tipo 18650. Muchos pueden notar una capacidad no tan alta de la bater√≠a interna, pero ese es el precio por el tama√Īo y peso adecuados. De una forma u otra, debido al conector especial, tiene la flexibilidad de aumentar la capacidad de las unidades externas o cualquier bater√≠a del mismo tipo. La potencia de salida no est√° limitada y por un corto tiempo puede exceder significativamente los 100 W, 50-75 W continuos dependiendo de la temperatura. En los extremos de ambos lados se encuentran los conectores m√°s comunes para conectar cualquier cosa y todo.

Con el tiempo, quiero llegar a una API abierta y permitirle cambiar no solo las baterías incorporadas, sino incluso algunos componentes;)

TTX:

  • Salida: 3 - 25 V / 0.01 - 10 A / 50-100 W dependiendo de la temperatura
  • Entrada: 4.5 - 25 V, MRI
  • Capacidad: ~ 45-50 W * h (13600 mAh) en forma de 4 x 18650 elementos
  • Eficiencia de cada convertidor 90-96%
  • Trabajar en modo de carga (por tipo de UPS)
  • Capacidad hipot√©tica para aumentar infinitamente la capacidad.
  • Bluetooth LE y microUSB para control desde un tel√©fono para Android / iOS y PC
  • Soporte de carga r√°pida para entrada microUSB
  • Soporte para carga acelerada para Apple y otras salidas
  • Dimensiones: 133x84x31 mm
  • Peso: 300 gramos.

Concepto acento


Inicialmente, el objetivo principal era la eficiencia. Todo depend√≠a de ella. Cu√°nta potencia se puede obtener en la salida antes de que comience el sobrecalentamiento. Cu√°nta energ√≠a preciosa se perder√° en calor cuando se convierta en condiciones de campamento, donde cada gramo de bater√≠a cuenta y, por supuesto, afecta su tama√Īo. Junto con la eficiencia, se presta gran atenci√≥n a las peque√Īeces, porque determinan la calidad de uso del dispositivo. Igualmente importante fue la alta precisi√≥n de los valores de salida, que tampoco se perdi√≥.

Por supuesto, a pesar de su excelente interfaz TTX miserable, podría arruinar instantáneamente la "usabilidad" de todas las funciones. Al darme cuenta de esto, también me concentré en este momento, ya que solía estar en el hardware sin mirar atrás en ese momento.

Concepto Dise√Īo


Aquí no puedo decir exactamente cómo usarlo, solo el vuelo de tus pensamientos y necesidades determinará su lugar en tu vida. Es más fácil dar algunos ejemplos.

Imaginemos que eres un camarógrafo. La videografía es un negocio muy intensivo en energía y no obtendrá suficientes baterías regulares para la cámara. Puede comprar una costosa unidad portátil de marca, que, recuerde, a menudo consiste en baterías y / o enchufes normales en un tomacorriente. ¡Y puede comprar un adaptador de batería estándar barato con un cable en Ali y conectarlo a mi dispositivo! Incluso las baterías incorporadas en el dispositivo serán 3-4 veces más potentes que una batería original típica, pero esta no es la fuerza. Puede colocar el dispositivo en el cinturón junto con paquetes de baterías externas adicionales (o tirarlo en una mochila) en cuyo caso el suministro de energía será realmente enorme.

En la naturaleza, al conectar una batería solar, puede cargar baterías desde un dron o incluso un automóvil, alimentar una computadora portátil y cargar el teléfono. La energía excesiva cargará simultáneamente el dispositivo en sí mismo para el futuro. Si lo dejó, y el sol se puso, él continuará suministrando energía a su equipo de "reservas propias", trabajando como UPS. Los perfiles integrados en la aplicación simplificarán la carga de baterías directamente.

En casa, en el escritorio, se convertirá en su fiel asistente en sus aspiraciones de bricolaje debido a la alta potencia y precisión de los valores de salida. El software para la computadora, además de las funciones básicas de administración y monitoreo, incluso permitirá escribir scripts.

En los procesos diarios ubicuos, será un Powerbank indispensable y muy confiable. Su potencia es suficiente para cargar computadoras portátiles, cámaras, teléfonos, tabletas, etc.

Conectores


Todos los conectores están agrupados, tanto los que reciben por un lado, como los que dan energía en el lado opuesto. Para el grupo host, puede conectarse a la toma de corriente, conectar las fuentes de alimentación desde una computadora portátil, la fuente de alimentación desde una computadora (cable de alimentación de la CPU), otras baterías, paneles solares, un generador de CC de bicicleta, generador termoeléctrico, simplemente cargando desde un teléfono, etc. En consecuencia, todo lo que cargará y encenderá está conectado a las salidas: consumidores.



Cada conector no tiene sentido para describir, son id√©nticos, tanto en la entrada como en la salida. Algunos puntos a√ļn deben aclararse, a saber, los bloques de terminales incorporados se eligen para una menor confusi√≥n con la polaridad, donde "+" se encuentra en el centro y "-" en los lados. Dos conectores de CC redondos en la salida tienen diferentes espesores del pin central (2.1 y 2.5 mm). Tambi√©n se debe tener en cuenta que dos microUSB en la entrada tienen soporte para carga r√°pida, pero dos USB en la salida ya no est√°n all√≠, pero para eso admiten carga acelerada para Apple y equipos de otros fabricantes. Es probable que se agregue Quick Charge actualizando el firmware m√°s tarde, como otras tecnolog√≠as de carga r√°pida, pero a√ļn no. Todos los conectores est√°n protegidos de la polaridad inversa, en otras palabras, en caso de que confunda el m√°s con el menos. Aqu√≠ est√° la lista de conectores:

  • DC redondo 5.5x2.1 / 2.5 mm
  • Terminales push-in para cables pelados
  • Dos entradas microUSB con QuickCharge
  • Dos salidas USB (Apple 2.4 A, carga de bater√≠a USB )
  • Molex 4 pin: c√≥mo alimentar la CPU en la placa base. Siempre puede encontrar este cable de la fuente de alimentaci√≥n ATX quemada. Lo encontr√© simple y confiable.



Conectores Molex especial


Una excepci√≥n a los conectores entrantes es un Molex. En el caso de uso b√°sico, este conector est√° dise√Īado para conectar paquetes de bater√≠as externas o el mismo tipo de bater√≠a en un n√ļmero ilimitado. Sin embargo, en el pr√≥ximo art√≠culo planeo revelar todas las caracter√≠sticas t√©cnicas del dispositivo, y comprender√° cu√°n vers√°til y vers√°til es este conector, y un mayor desarrollo de la interfaz actualizar√° su funcionalidad.

Interfaz


Como indiqué en el dispositivo anterior, solo dos botones y tres LED son responsables de indicar el estado general o el preajuste seleccionado actualmente. Si un botón es responsable de las funciones generales y los preajustes, el segundo para la parada de emergencia.

Hay un poco más de opciones para usar el dispositivo que muchas y es imposible prever todo. Era lógico implementar la lógica básica del trabajo y la interfaz de interacción con el dispositivo a nivel de software. Por lo tanto, planeo continuar mejorando la interfaz y los algoritmos en el futuro agregando nuevas funciones al actualizar el software. Sí, y debe comprender que algunos requieren la forma más sencilla y económica de interactuar, mientras que otros necesitan funciones avanzadas profesionales. Todo esto es fácil de hacer en la aplicación.

Odiar√≠a salir de esta secci√≥n sin una descripci√≥n detallada de la interfaz, el dispositivo m√≥vil y la aplicaci√≥n para PC. Dado que hay confianza y un poco de orgullo, obtuve una interfaz funcionalmente √ļnica y no menos universal sin adornos, que es ideal para la mayor√≠a de los escenarios de aplicaci√≥n. Pero no hay ning√ļn deseo de convertir esta secci√≥n en una instrucci√≥n aburrida. A√ļn as√≠, no puedo dar una breve descripci√≥n.

Al iniciar la aplicación, accede a la pantalla principal, en la que puede manipular los tres valores principales: voltaje (U), corriente (I) y potencia (P). Tenga en cuenta que U se enfatiza en la pantalla, lo que significa que el voltaje es actualmente el voltaje objetivo, es decir, Al configurarlo, el dispositivo admitirá el voltaje de salida que establezca. También con corriente y potencia. Si, además del valor objetivo, establece los otros dos, entonces serán el límite superior, el límite.

D√©jame darte un ejemplo: tienes una computadora port√°til, est√° asociada con el color rojo (por ejemplo, tiene elementos de dise√Īo hechos de rojo). Debe pasar a la siguiente pantalla, que se ve exactamente igual, pero no est√° decorada en verde, sino en rojo, que corresponde al color del LED en el dispositivo, que a su vez es responsable de este preajuste. En √©l, desplaza el voltaje al deseado, por ejemplo, 19,5 V. Eso es todo. Puede aplicar inmediatamente lo que enciende el dispositivo o simplemente cerrarlo para guardarlo autom√°ticamente como un valor predeterminado rojo. Cuando necesite cargar, con solo presionar un bot√≥n seleccione un valor predeterminado correspondiente al LED rojo sin la participaci√≥n del tel√©fono.

Mayor desarrollo


Dado que inicialmente dise√Ī√© el dise√Īo modular no solo de hierro, sino tambi√©n de software, esto me permitir√° hacer al menos algunas variaciones. Definitivamente habr√° una variaci√≥n con USB-C Power Delivery. Realmente quiero hacer una versi√≥n compacta sin bater√≠as, como una alternativa econ√≥mica a una fuente de alimentaci√≥n de laboratorio con la capacidad de programar, posiblemente incluso en un dise√Īo de m√ļltiples fases / canales. Basado en la junta existente, obviamente, ser√° prof. revisi√≥n con aumento de potencia y voltaje hasta 36 V, sin importar el costo.

Eso es todo por ahora. ¬°Espero que lo hayas disfrutado!

Quiero expresar mi agradecimiento especial por las recomendaciones intransigentes y urgentes al escribir este artículo maiorovx

Source: https://habr.com/ru/post/439584/


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