PowerBank DIY – czyli jak ściągnąć na siebie problemy

Co i jak?

Wraz z ostatnią premierą Pokémon GO i ogromnym hype na tę grę (który nie ominął również mnie) zauważyłem że mój telefon jednak potrzebuje drobnej pomocy jeśli chodzi o jego czas pracy na baterii. Mój HTC Desire 820 daje sobie radę całkiem nieźle, lecz Pokemony lubią przedrenować baterię smartfona. W grę nie pograłem zbyt długo, jednak stwierdziłem że powerbank DIY byłby jednak przydatną rzeczą.

Jako że powerbanki gotowe sensownej jakości i pojemności kosztują niekiedy grubo ponad 100zł a nie dysponuję taką sumą, oraz że posiadam akurat w domu uszkodzony akumulator z Thinkpada x200s, zdecydowałem się na powerbank DIY – własnej roboty. W końcu co tu dużo potrzeba? Kilka modułów, pakiet ogniw, obudowa i działa! Tak więc zabrałem się do pracy.

Pakiet ogniw

Na sam początek zabrałem się za rozebranie pakietu akumulatorów laptopa i sprawdzenie ich stanu. Akumulator nie ładował się i laptop nie pracował na nim ani sekundy. Problemem mogło być uszkodzenie elektroniki pakietu lub kilku ogniw. Po rozebraniu pakietu i rozłączeniu pojedynczych ogniw, multimetrem sprawdziłem ich stan. Akumulator był 9-cio ogniwowy. W pakiecie znajdowały się ogniwa Panasonic CGR18650E których napięcie nominalne to 3.6V. Sprawdziłem miernikiem każde ogniwo; jeśli któreś z nich miało napięcie drastycznie niskie (poniżej około 2.5V – im niżej tym gorzej), ogniwo kwalifikowało się jako martwe. Na szczęście 7 z 9 ogniw miało napięcie powyżej 3V. Pozostałe ogniwa poszły na złom.

Aby powerbank miał sensowną pojemność i nie mega wysokie napięcia, należy ogniwa połączyć równolegle. Dzięki temu napięcie ładowania może być takie jak dla jednej baterii, napięcie pakietu wynosi tyle co jednego ogniwa a pojemność się sumuje – czyli to czego oczekujemy.
Lutowanie zacząłem od pocynowania kontaktów ogniw. Trzeba to robić możliwie ostrożnie ponieważ przegrzanie baterii może doprowadzić do jej eksplozji, zniszczenia, zdegradowania pojemności. Po pocynowaniu ogniw połączyłem je w pary za pomocą obranego z izolacji przewodu miedzianego i pocynowanego – minus z minusem i plus z plusem. Następnie połączyłem 3 takie pary ogniw ze sobą klejem na gorąco i taśmą izolacyjną a następnie plusy każdej z 3 par połączyłem ze sobą; tak samo z minusem. Dzięki temu powstał pakiet 6 ogniw o pojemności w sumie 15300mAh – czyli naprawdę ładnie. Oczywiście trzeba wziąć pod uwagę wiek ogniw i straty na przetwornicy przez co rzeczywista pojemność może być trochę niższa. Lecz jak na domowej roboty ogniwo całkiem nieźle.

Moduły

Nasz pakiet posiada napięcie 3.6V czyli za mało by zasilić jakikolwiek smartfon. No i potrzebujemy ładować nasze ogniwo. Do tego celu potrzebne nam są moduły a konkretnie moduł step-up podnoszący napięcie oraz moduł ładowania pakietu wraz z zabezpieczeniami (zbytnie rozładowanie ogniw = pewna ich śmierć). Mój wybór padł na moduł ładowarki Li-ion oparty o układ ładujący TP4056 (max 1A) oraz przetwornicę step-up XL6009. Takowe moduły są tanie jak barszcz na naszym polskim alledrogo a jeszcze taniej da się kupić na aliexpress. Ja kupiłem moduł ładowarki trochę droższy ponieważ ma dodatkowe zabezpieczania przed nadmiernym rozładowaniem ogniw.
Na początek przetestowałem ładowarkę ogniw. Przylutowałem + ładowarki i pakietu i tak samo z – i rozpocząłem ładowanie pakietu. Szacuję że ładowanie 1 amperem takiego pakietu może trwać do 20 godzin. TP4056 ma zintegrowane diody sygnalizujące ładowanie i naładowanie pakietu.

Morze problemów rozpoczyna się

Aby powerbank miał sens bycia trzeba go wpakować do jakiejś obudowy. Zmierzyłem wysokość pakietu i szerokość. Wyszło mi że obudowa uniwersalna plastikowa typu Z77 będzie pasować… Taaaa… Tutaj zaczynają się problemy. Zamówiłem więc na alledrogo takową obudowę; dotarła kilka dni później.
Na początek należało zrobić w ściance obudowy otwory dla portów USB, diód, włącznika. Niestety nie posiadałem pilniczków więc pierwszy etap zacząłem od wywiercenia plastiku we frontowej ściance dla portu USB i micro USB. Samo wywiercenie nie dało zadowalającego efektu. Krawędzie poszarpane, nierówne. Mniejszy port poprawiłem rozgrzanym śrubokrętem płaskim co pogorszyło sprawę. Koniec końców porty pasowały ale nie wyglądało to najlepiej.

Następny otwór, pod włącznik, wywierciłem w podobny sposób. Niestety również wyszło nie najlepiej. Kupiłem sobie pilniczek do paznokci metalowy i dzięki niemu sytuacja trochę się poprawiła ale nadal nie byłem zadowolony. Kolejne otwory to otwory dla diód LED. Okazało się że mam albo za małe wiertło albo za duże… Wybrałem oczywiście za duże. Przełknąłem ciężko tę sytuację i zacząłem montować wszystko do kupy.

Najpierw montaż ładowarki i portu USB wyjściowego. Ułożyłem wszystko w obudowie i wymieszałem dwuskładnikowy klej epoksydowy. Przykleiłem port i płytkę ładowarki do dna obudowy. Zostawiłem wszystko na noc by porządnie wyschło. Następnego dnia okazało się że zapewne wymieszałem klej w złych proporcjach bo klej co prawda trzymał ale był jakby miękki… Można było robić w nim bruzdy paznokciem. To również przełknąłem ciężko – „ważne że trzyma…”.

Koniec projektu i więcej problemów…

Zabrałem się za lutowanie wszystkiego do kupy. Wybrałem kable z zasilacza ATX. Do diod wybrałem przewody cienkie ze skrętki. Kilka kurew później udało mi się diody przylutować zamiast oryginalnych diod SMD. Następnie przylutowałem przetwornicę step-up do wyjścia ładowarki a wyjście przetwornicy do portu USB (piny portu zabezpieczyłem termokurczką). Kolejno przedłużyłem przewody pakietu akumulatorów by sięgały do pinów ładowarki. Nakleiłem na pakiet taśmę dwustronną i przykleiłem go do dna obudowy. Przymocowałem przetwornicę do boku pakietu ze względu na brak miejsca. Przylutowałem pakiet do ładowarki. I… KONIEC! Projekt skończony.

Czas na regulację przetwornicy – posiada ona potencjometr do wybrania napięcia wyjściowego. Podłączyłem multimetr i zacząłem kręcić potencjometrem aż do uzyskania napięcia równo 5.000V. Podłączyłem ładowarkę do powerbanku i sprawdzam napięcia… Wszystko wygląda dobrze. Podłączyłem swój telefon do portu USB – DZIAŁA! ŁADUJE!

Byłem uradowany. Wszystko działa, wygląda średnio ale działa idealnie. Chciałem już zamknąć obudowę gdy nagle… oh… wait… Obudowa się nie domyka. Akumulator wystaje prawie centymetr nad obudowę… Co jest? Przecież wymierzyłem wszystko. Cóż, okazało się że mój margines błędu rzędu 1mm to stanowczo za mało. Nie mam pojęcia dlaczego nagle akumulator wystaje ponad obudowę prawie centymetr (nie była to wina taśmy dwustronnej). Wkurzyłem się, rozebrałem i rozlutowałem wszystko na części a zdezelowaną obudowę wyrzuciłem.

Podsumowując

Jeśli się nie ma czasu, odpowiednich narzędzi i cierpliwości to nie ma się za co zabierać. Lepiej w takim wypadku kupić gotowego powerbanka. Ja jednak się nie poddam. Wyniosłem z tego eksperymentu takie wnioski:

• Zakupić pilniki metalowe o grubości do 2mm,
• Zwrócić uwagę na proporcje kleju,
• Kupić większą obudowę – typu Z78,
• Użyć dłuższych przewodów,
• Przyłożyć się do wiercenia otworów pod porty (możliwe że zakupię dodatkowe wiertła),
• Zwracać uwagę na to co się robi (podczas wiercenia otworów w obudowie przypadkiem wywierciłem otwór po złej stronie obudowy…)

Mam zamiar projekt za jakiś czas, po skompletowaniu wszystkich rzeczy, kontynuować. Także stay tuned!

Również zapraszam do komentowania, udostępniania i lajkowania fanpage!

Bazowane na: https://www.youtube.com/watch?v=UjG2QGOC4aA