Hallo Habr! Ich möchte über meine Vision einer universellen programmierbaren tragbaren Energiequelle sprechen. Wie ich dazu kam, wofür das Projekt in Hardware endete, warum es benötigt wird und Anwendungsoptionen sowie seine Weiterentwicklung. Ein Artikel wird offensichtlich nicht ausreichen, daher wird der nächste Artikel bei gebührendem Interesse an diesem Projekt den Entwicklungsmomenten und den verwendeten Lösungen im Detail gewidmet sein. Ich bitte um einen Schnitt, ich möchte dir wirklich von meinem Projekt erzählen!
In diesem Material möchte ich nicht nur die Beschreibung und den Zweck des Geräts teilen, sondern auch die ideologische Komponente, die mich zu dieser Kreation motiviert hat. Daher möchte ich mich im Voraus bei den Lesern entschuldigen, die möglicherweise einen bestimmten Umfang dieses Materials haben. Ich konnte einfach nicht anders schreiben.
Genesis
Ich bin sicher, dass die Menschheit eines Tages zu einer einheitlichen Lösung für den Energietransfer gelangen kann, aber bisher befinden wir uns in einem Zoo mit verschiedenen Standards. Ja, USB-C Power Delivery ist in der tragbaren Technologie noch nicht so allgegenwärtig, wie wir es uns wünschen, aber es wird kein Allheilmittel für die Fortgeschrittenen sein.
Ich wollte eine wirklich universelle und flexible E-Mail-Quelle. Energie. Damit Fachleute auf ihrem Gebiet ein zuverlässiges und vielseitigstes Werkzeug für ihre Aufgaben finden können. Damit das Reisen jedes Gerät mitnehmen kann, ohne sich manchmal Sorgen über die plötzliche traurige Umwandlung in eine tote Last machen zu müssen, und gleichzeitig flexibel in Bezug auf Gewicht / Kapazität sein kann. Zu Hause auf dem Tisch war wie ein Labor-Netzteil. Und im Allgemeinen hat die Arbeit und der Alltag nicht enttäuscht. Aus irgendeinem Grund wurde ein solches offensichtliches Gerät jedoch nicht zum Verkauf angeboten. Mit einer Ausnahme mit dem Titel: "Vampir". Ich mochte das Konzept und den Ansatz, aber seine Eigenschaften, nämlich die Kraft, reichten eindeutig nicht aus.
Mit der Zeit fuhr ich fort, verschiedene Entscheidungen nach Bedarf zu „kollektivieren“. Diese Situation begann sich schon ziemlich zu langweilen. In all den Jahren hat sich ein sehr klares Verständnis für das Konzept des gewünschten Geräts gebildet, und es hat sich eine „kritische Masse“ an Motivation angesammelt, diesen Weg selbst zu gehen! Ich gebe zu, es stellte sich heraus, dass es sehr lang und noch nicht fertig war.
Wenn das Konzept der Komplexität überhaupt nicht das Wort hatte, war mit der Komponentenbasis und den Schaltkreisen nicht alles so einfach. Es musste genau festgelegt werden, auf welcher Grundlage nicht nur diese Version, sondern auch mögliche spätere Variationen erstellt werden sollten. Auf der Suche nach der ausgewogensten Lösung wurden mehrere Prototypen entworfen und hergestellt, an denen ich alle denkbaren und undenkbaren Experimente durchgeführt habe. Ich hatte ehrlich gesagt zu diesem Zeitpunkt keine Freizeit. Natürlich verdient dies, wie er in der Einleitung schrieb, einen separaten Artikel. Das Ergebnis all dieser Iterationen ist das, was auf dem Foto oben und unten gezeigt wird. Generell bin ich zufrieden!
Konzept
Dies ist ein programmierbarer universeller Energiespeicher mit zwei hocheffizienten Wechselrichtern am Ein- und Ausgang. Diese ganze Sache wird über eine mobile Anwendung sowie über eine Anwendung auf einem PC verwaltet. Beruhigen Sie sofort die Gegner dieses Ansatzes. Es gibt eine praktische Funktion zum Speichern von Voreinstellungen auf dem Gerät mit Konfiguration über die Anwendung. Die anschließende Arbeit wird mit einer einzigen Taste und bereits ohne Anwendungen ausgeführt. In der Basisversion kann es etwa 45 W * h Energie in Form von 4 Zellen vom Typ 18650 ansammeln. Viele mögen eine nicht so hohe Kapazität der internen Batterie feststellen, aber dies ist der Preis für eine angemessene Größe und ein angemessenes Gewicht. Auf die eine oder andere Weise haben Sie aufgrund des speziellen Anschlusses die Flexibilität, die Kapazität externer Einheiten oder Batterien des gleichen Typs zu erhöhen. Die Ausgangsleistung ist nicht begrenzt und kann für kurze Zeit 100 W deutlich überschreiten, abhängig von der Temperatur kontinuierlich 50-75 W. An den Enden auf beiden Seiten befinden sich die gebräuchlichsten Anschlüsse zum Anschließen von allem und jedem.
Mit der Zeit möchte ich zu einer offenen API kommen und Sie nicht nur die eingebauten Batterien, sondern auch einige Komponenten austauschen lassen;)
TTX:
- Ausgang: 3 - 25 V / 0,01 - 10 A / 50-100 W je nach Temperatur
- Eingang: 4,5 - 25 V, MRT
- Kapazität: ~ 45-50 W * h (13600 mAh) in Form von 4 x 18650 Elementen
- Wirkungsgrad jedes Konverters 90-96%
- Arbeiten Sie im Lademodus (nach USV-Typ).
- Hypothetische Fähigkeit, die Kapazität unendlich zu erhöhen
- Bluetooth LE und microUSB zur Steuerung von einem Telefon für Android / iOS und PC
- Schnellladeunterstützung für beide Micro-USB-Eingänge
- Unterstützung für beschleunigtes Laden für Apple und andere Ausgaben
- Abmessungen: 133 x 84 x 31 mm
- Gewicht: 300 Gramm
Concept.Accent
Das Hauptziel war zunächst die Effizienz. Alles hing von ihr ab. Wie viel Leistung kann am Ausgang gewonnen werden, bevor eine Überhitzung beginnt? Wie viel wertvolle Energie geht bei der Umwandlung in Lagerbedingungen verloren, bei denen jedes Gramm der Batterie zählt und sich natürlich auf ihre Größe auswirkt. Neben der Effizienz wird Kleinigkeiten große Aufmerksamkeit geschenkt, da sie die Verwendungsqualität des Geräts bestimmen. Ebenso wichtig war die hohe Genauigkeit der Ausgabewerte, die auch nicht übersehen wurde.
Natürlich könnte es trotz seiner hervorragenden miserablen TTX-Oberfläche die "Benutzerfreundlichkeit" aller Funktionen sofort beeinträchtigen. Als ich das erkannte, konzentrierte ich mich auch auf diesen Moment, da ich früher auf der Hardware war, ohne auf die Zeit zurückzublicken.
Concept.Design
Hier kann ich nicht genau sagen, wie man es benutzt, nur der Flug Ihrer Gedanken und Bedürfnisse wird seinen Platz in Ihrem Leben bestimmen. Es ist einfacher, einige Beispiele zu nennen.
Stellen wir uns vor, Sie sind ein Videofilmer. Videografie ist ein sehr energieintensives Geschäft, und Sie erhalten nicht genügend normale Batterien für die Kamera. Sie können ein teures tragbares Markengerät kaufen, das häufig aus normalen Batterien und / oder Steckern in einer Steckdose besteht. Und Sie können einen billigen Standard-Batterieadapter mit einem Kabel an Ali kaufen und an mein Gerät anschließen! Selbst die im Gerät eingebauten Batterien sind 3-4 mal so groß wie eine typische Originalbatterie, aber das ist nicht die Stärke. Sie können das Gerät zusammen mit zusätzlichen externen Akkus am Gürtel befestigen (oder in einen Rucksack werfen). In diesem Fall ist die Energieversorgung wirklich enorm.
In der Natur können Sie durch Anschließen einer Solarbatterie Batterien von einer Drohne oder sogar einem Auto aufladen, einen Laptop damit betreiben und das Telefon aufladen. Übermäßige Energie lädt gleichzeitig das Gerät selbst für die Zukunft auf. Wenn Sie ihn verlassen haben und die Sonne untergegangen ist, wird er Ihre Ausrüstung weiterhin mit Energie aus "eigenen Reserven" versorgen und als USV arbeiten. Integrierte Profile in der Anwendung vereinfachen das direkte Laden von Batterien.
Zu Hause auf dem Desktop wird er aufgrund der hohen Leistung und Genauigkeit der Ausgabewerte zu Ihrem treuen Assistenten bei Ihren DIY-Bestrebungen. Software für den Computer ermöglicht neben den grundlegenden Verwaltungs- und Überwachungsfunktionen sogar das Schreiben von Skripten.
In allgegenwärtigen täglichen Prozessen wird es eine unverzichtbare und sehr zuverlässige Powerbank sein. Die Leistung reicht aus, um Laptops, Kameras, Telefone, Tablets usw. aufzuladen.
Anschlüsse
Alle Steckverbinder sind in Gruppen zusammengefasst, die einerseits empfangen und auf der gegenüberliegenden Seite Energie abgeben. Mit der Hostgruppe können Sie eine Verbindung zur Steckdose herstellen, Netzteile von einem Laptop, Netzteil von einem Computer (CPU-Stromkabel), andere Batterien, Sonnenkollektoren, einen Fahrrad-Gleichstromgenerator, einen thermoelektrischen Generator, nur das Laden von einem Telefon aus usw. anschließen. Dementsprechend ist alles, was Sie aufladen und einschalten, mit den Ausgängen verbunden - den Verbrauchern.
Jeder Anschluss ist nicht sinnvoll zu beschreiben, sie sind sowohl am Eingang als auch am Ausgang identisch. Einige Punkte müssen noch geklärt werden, nämlich die eingebauten Klemmenblöcke werden ausgewählt, um weniger Verwechslungen mit der Polarität zu verursachen, wobei sich „+“ in der Mitte und „-“ an den Seiten befindet. Zwei runde Gleichstromstecker am Ausgang haben unterschiedliche Dicken des Mittelstifts (2,1 und 2,5 mm). Es sollte auch beachtet werden, dass zwei Micro-USBs am Eingang Quick Charge unterstützen, aber zwei USBs am Ausgang nicht mehr vorhanden sind. Dafür unterstützen sie jedoch das beschleunigte Laden für Apple und Geräte anderer Hersteller. Es ist wahrscheinlich, dass Quick Charge hinzugefügt wird, indem die Firmware später aktualisiert wird, wie bei anderen Schnellladetechnologien, jedoch noch nicht. Alle Anschlüsse sind vor Verpolung geschützt, dh wenn Sie das Plus mit dem Minus verwechseln. Hier ist die Liste der Anschlüsse:
- Runder Gleichstrom 5,5 x 2,1 / 2,5 mm
- Steckklemmen für blanke Drähte
- Zwei Micro-USB-Eingänge mit QuickCharge
- Zwei USB-Ausgänge (Apple 2.4 A, USB-Akkuladung )
- Molex 4 Pin - wie man die CPU auf dem Motherboard mit Strom versorgt. Sie finden diesen Draht immer am ausgebrannten ATX-Netzteil. Ich fand es einfach und zuverlässig.
Anschlüsse Spezial Molex
Eine Ausnahme zu den eingehenden Anschlüssen ist ein Molex. Im grundlegenden Anwendungsfall dient dieser Anschluss zum Anschließen externer Akkus oder desselben Batterietyps in unbegrenzter Anzahl. Im nächsten Artikel werde ich jedoch alle technischen Funktionen des Geräts vorstellen. Sie werden verstehen, wie vielseitig und vielseitig dieser Anschluss ist, und die Weiterentwicklung der Schnittstelle wird seine Funktionalität aktualisieren.
Schnittstelle
Wie ich oben erwähnt habe, sind nur zwei Tasten und drei LEDs für die Anzeige des allgemeinen Status oder der aktuell ausgewählten Voreinstellung verantwortlich. Wenn eine Taste für allgemeine Funktionen und Voreinstellungen verantwortlich ist, dann die zweite für den Not-Aus.
Es gibt etwas mehr Optionen für die Verwendung des Geräts als nur eine Menge und es ist unmöglich, alles vorherzusehen. Es war logisch, die grundlegende Arbeitslogik und die Schnittstelle der Interaktion mit dem Gerät auf Softwareebene zu implementieren. Daher plane ich, die Benutzeroberfläche und die Algorithmen in Zukunft weiter zu verbessern, indem ich durch Aktualisierung der Software neue Funktionen hinzufüge. Ja, und Sie müssen verstehen, dass einige die einfachste und kostengünstigste Art der Interaktion erfordern, während andere professionelle erweiterte Funktionen benötigen. All dies ist in der Anwendung einfach zu tun.
Ich würde diesen Abschnitt gerne ohne eine detaillierte Beschreibung der Benutzeroberfläche, des Mobilgeräts und der PC-Anwendung verlassen. Da es Vertrauen und ein wenig Stolz gibt, dass ich eine funktional einzigartige und nicht weniger universelle Oberfläche ohne Schnickschnack habe, ist dies ideal für die meisten Anwendungsszenarien. Es besteht jedoch kein Wunsch, diesen Abschnitt in eine langweilige Anweisung umzuwandeln. Trotzdem kann ich keine sehr kurze Beschreibung geben.
Wenn Sie die Anwendung starten, gelangen Sie zum Hauptbildschirm, in dem Sie die drei Hauptwerte bearbeiten können: Spannung (U), Strom (I) und Leistung (P). Es ist zu beachten, dass U auf dem Bildschirm hervorgehoben ist, was bedeutet, dass die Spannung derzeit die Zielspannung ist, d. H. Durch die Einstellung unterstützt das Gerät die von Ihnen eingestellte Ausgangsspannung. Auch mit Strom und Leistung. Wenn Sie zusätzlich zum Zielwert die beiden anderen festlegen, sind sie die Obergrenze, die Grenze.
Lassen Sie mich ein Beispiel geben: Sie haben einen Laptop, der mit roter Farbe assoziiert ist (zum Beispiel mit Designelementen aus Rot). Sie müssen zum nächsten Bildschirm wischen, der genau gleich aussieht, aber nicht grün, sondern rot dekoriert ist, was der Farbe der LED auf dem Gerät entspricht, die wiederum für diese Voreinstellung verantwortlich ist. Darauf scrollen Sie die Spannung auf die gewünschte, zum Beispiel 19,5 V. Das war's. Sie können sofort anwenden, was das Gerät einschaltet, oder einfach schließen, um es automatisch als rote Voreinstellung zu speichern. Wenn Sie aufladen müssen, wählen Sie einfach per Knopfdruck eine Voreinstellung aus, die der roten LED entspricht, ohne dass das Telefon daran teilnehmen muss.
Weiterentwicklung
Da ich ursprünglich nicht nur Eisen, sondern auch Software modular aufgebaut habe, kann ich zumindest einige Variationen vornehmen. Bei USB-C Power Delivery wird es definitiv eine Variation geben. Ich möchte wirklich eine kompakte Version ohne Batterien herstellen, als billige Alternative zu einem Labornetzteil mit der Fähigkeit zu programmieren, möglicherweise sogar in einem Mehrphasen- / Mehrkanal-Layout. Basierend auf dem bestehenden Vorstand wird natürlich prof. Revision mit erhöhter Leistung und Spannung bis zu 36 V, ohne Rücksicht auf die Kosten.
Das ist alles für jetzt. Ich hoffe es hat euch gefallen!
Ich möchte mich ganz besonders für die kompromisslosen und dringenden Empfehlungen beim Schreiben dieses Artikels
maiorovx bedanken