Power Bank с солнечной панелью и беспроводной зарядкой гаджетов
Это небольшое устройство является одновременно батареей на солнечных батареях и беспроводной зарядной площадкой. С одной стороны — поликристаллическая солнечная панель мощностью 3 Вт, способная заряжать внутренние аккумуляторы со скоростью около 500 мАч под прямыми солнечными лучами, с другой стороны беспроводная зарядная панель мощностью 5 Вт, спрятанную под акриловой панелью.
Инструменты и материалы:
-3D-принтер;
-Акриловая панель 3 мм (145 х 145 мм);
-Солнечное литий-ионное зарядное устройство Adafruit V2;
-Повышающий модуль Adafruit PowerBoost 500;
-Провода;
-Выключатель со светодиодной подсветкой;
-Модуль беспроводной зарядки Anker powerport Qi;
-Солнечная панель;
-Две литий-ионных батареи 18650 с держателями;
-Микро USB-кабель;
-Термоусадочные трубки;
-Светодиодные держатели;
-Светодиоды;
-Паяльные принадлежности;
-Термоклей;
-Эпоксидная смола;
-Ножницы;
-Мультиметр;
-Отвертка;
-Лазерный резак;
Шаг первый: солнечная панель
Солнечная батарея Uxcell 3 Вт — одно из лучших предложений на Amazon в своем сегменте. Ее параметры 6В 3 Вт. Подключать панель к аккумулятору нужно только через контроллер заряда.
Шаг второй: акриловая панель
Со стороны беспроводной зарядки будет установлена панель из 3 мм акрила. Размеры панели такие же, как и у солнечной панели с обратной стороны (145 х 145 х 3 мм). Зарядная панель способна эффективно передавать энергию через акрил, но чехол на гаджете нужно снимать при зарядке.
Мастер вырезал панель и нанес на нем рисунок с помощью гравера.
Шаг третий: корпус
Корпус мастер напечатал на 3D-принтере. Размеры корпуса составляют 151 x 151 x 32 мм со стенками толщиной 6 мм и вставками шириной 3 мм и 5 мм с каждой стороны для солнечной панели и акриловой панели. Панели имеют толщину 3 мм, поэтому они слегка «утапливаются» в рамку корпуса и это предохраняет их от царапин. Передняя часть корпуса имеет сквозные отверстия для кнопки питания и индикаторов зарядки.
Файл для печати можно скачать ниже.
Qi Solar Charger Frame.stl
Шаг четвертый: беспроводное зарядное устройство
Беспроводная зарядная катушка и контроллер для этого проекта мастер взял от 5-ваттной зарядной площадки Qi.
Контроллер заряда имеет вход микро-USB и контакты для подключения питания. Мастер решил использовать кабель micro USB в этом проекте, потому что контактные площадки очень маленькие. Индуктивная катушка припаяна к плате контроллера и приклеена к экранирующему диску.
Шаг пятый: контроллер заряда
Напряжение и ток на выходе солнечной панели постоянно колеблются в зависимости от условий освещения. Хотя линейный контроллер заряда (например, TP4056) будет работать с солнечной панелью, он не очень эффективен. Плата зарядки литий-ионных батарей Adafruit разработана на основе контроллера заряда (VPCC), который стабилизирует напряжение и потребляет максимальный ток от панели. Плата имеет регулируемую максимальную скорость зарядки, управляемую резистором. Максимальная скорость по умолчанию составляет 500 мАч, что идеально подходит для панели мощностью 3 Вт, используемой в этом проекте.
Большой фильтрующий конденсатор входит в комплект платы и его нужно припаять. Обратите внимание на полярность конденсатора (контакты на плате помечены). Чтобы вписаться в корпус, конденсатор необходимо припаять под углом 90 градусов (параллельно плате).
На плате также имеется встроенный диод, который не позволяет солнечной панели разряжать батареи. Диод подключен к входу штекерного разъема, но не к входным контактам постоянного тока на плате. Это значит, что подключать солнечную панель нужно через 2,1-миллиметровый кабельный разъем.
На плате так же имеются разъемы JST и контакты для подключения аккумулятора, и нагрузки. Кроме того, есть контакты для монтажа светодиодов.
Шаг шестой: повышающая плата
PowerBoost 500 basic — это бустерная плата DC / DC. Она повышает 3,0 — 4,2 В от литий-ионных аккумуляторов до 5,2 В.
Мастер использовал кабель micro USB для подключения повышающей платы к беспроводному зарядному модулю. В кабеле USB 2.0 имеется 4 провода (заземление, + 5 В, данные + и данные -). Мастер припаял их к выходным контактам USB на повышающей плате.
Шаг седьмой: остальные компоненты
Аккумуляторы
Контроллер заряда Adafruit способен заряжать широкий спектр литий-ионных и полимерных батарей. Для этого проекта мастер использовал две аккумуляторных батареи 18650 подключенных параллельно и имеющих общую емкость около 6000 мАч. Чтобы устройство было сбалансированным, мастер поместил по одной батарее с каждой стороны корпуса.
Светодиоды
В этом проекте есть два светодиодных индикатора: один показывает, когда батареи заряжаются, а другой — когда зарядка завершена. Они подключаются к солнечной зарядной плате Adafruit и имеют общий вывод +. Светодиоды приклеены к держателям (или гнездам), закрепленным на корпусе.
Выключатель питания
Выключатель питания SPST имеет встроенный светодиод с резистором. Выводы светодиодов помечены + и -.
Шаг восьмой: схема
Подключается все по данной схеме.
Шаг девятый: установка солнечной панели
Первый шаг в сборке этого проекта — приклеить солнечную панель к одной стороне корпуса. В рамке корпуса имеются зазоры для размещения контактных площадок на нижней стороне солнечной панели. Мастер использует термоклей и эпоксидную смолу для крепления панели.
Устанавливает держатели и светодиоды.
Аккумуляторы, повышающая плата и плата солнечной зарядки приклеены к нижней части солнечной панели.
Шаг десятый: установка беспроводного зарядного устройства
Беспроводная зарядная панель и контроллер приклеены к нижней части акриловой панели. Зарядная катушка должна быть размещена на панели медной обмоткой к акрилу. Мастер использовал термоклей вокруг внешней стороны катушки, а также вдоль края контроллера. Подсоединяет кабель micro USB к входу беспроводного зарядного устройства и приклеивает его на акриловую панель.
Дальше нужно протестировать устройство.
Мастер размещает устройство солнечной панелью вверх под солнечные лучи. Индикатор зарядки должен загореться. Дальше нужно нажать на кнопку включения и проверить ее работу (светодиод кнопки должен загореться).
Последняя проверка — это поместить смартфон на сторону с беспроводной зарядкой и проверить ее работу.
Шаг одиннадцатый: окончательная сборка
Последний шаг — приклеить акриловую панель к раме.
Устройству требуется 12 часов для полной зарядки аккумуляторов. Этого хватает для зарядки iPhone8 примерно 3 раза, iPhone 11 или Galaxy S10 около двух раз, AirPods около 10 раз.
