Cómo construí una central eléctrica en una lata de munición – The Prepared

Las estaciones de energía de batería portátiles como las de Jackery son una adición útil a su kit de corte de energía, especialmente cuando se combinan con un panel solar para carga fuera de la red. Pero puede construir fácilmente el suyo, personalizarlo según sus propias necesidades y aprender sobre electrónica en el proceso.

El proyecto es bastante simple: agrega baterías, un controlador de carga solar y varios puertos a una caja de munición a prueba de agua para que pueda cargar y alimentar pequeños dispositivos electrónicos como teléfonos, tabletas, computadoras portátiles, lámparas y ventiladores. Y no tienes que ser un genio de la electrónica o tener habilidades de soldadura para hacerlo. Es económico y puede ayudar a que los futuros cortes de energía sean más llevaderos.

Cómo se ve el producto terminado:

¿Cómo se compara esto con productos comerciales similares?

Este proyecto costó alrededor de $180 por 198 vatios utilizables por hora de energía en un paquete de ~22 libras. En el momento de escribir:

• La estación Joyzis 296Wh cuesta $170. Es más liviano con sus mejores baterías de iones de litio, pero solo puede alimentar dispositivos de 100 W y tiene un puerto de CA.
• El Jackery 240 tiene 42 vatios hora más, cuesta $200, solo tiene un puerto de CA y dos puertos USB menos.
• La estación Baldr 173Wh cuesta $150 y tiene menos capacidad de batería que nuestro modelo con solo un puerto de CA y dos puertos USB menos, pero le brinda carga USB-C y la misma salida de 200W para dispositivos.
• La estación Anker 256Wh parece ser una opción superior a todas las anteriores. A $ 200, obtiene una salida de 200 W, 2 puertos de CA, 2 puertos USB-A, 1 puerto USB-C y baterías LiFePo4 superiores. La única desventaja de su modelo es que no es resistente al agua y no se puede reparar o actualizar fácilmente como esta opción de bricolaje.

juntando las partes

Este proyecto es muy personalizable según el presupuesto y el caso de uso deseado. Aprende los conceptos básicos sobre cómo construir uno y luego hazlo tuyo.

La construcción

Antes del ensamblaje final, desea probar el ajuste de los componentes para ver cómo encajarán todos juntos.

Comience colocando las baterías en la parte inferior y cortando un trozo de cartón del tamaño del interior de la lata de munición para representar el panel en el que eventualmente se montarán los componentes. Podrías tener cosas sueltas en la lata de munición, pero el panel mantiene todo protegido y con un aspecto más limpio. Coloque los componentes sobre el panel de cartón temporal y trace su contorno para visualizar cómo se sentarían todos juntos.

Hacer este ajuste aproximado me enseñó un par de cosas. Si junté todas las baterías, pude colocar el inversor de corriente y el cable de carga en un espacio cerca del frente. Originalmente quería que el panel cubriera todo el interior, pero decidí recortar suficiente espacio para acceder fácilmente a las piezas en el compartimiento de almacenamiento. Tuve que recortar la plantilla de cartón y juntar los componentes, pero el espacio adicional permitió una mejor accesibilidad.

Algunas variaciones que puedes hacer aquí:

• Si desea que su proyecto sea más económico, sacrificando una menor capacidad de batería, puede optar por una sola batería de 15 Ah.
• Puede comprar cuatro baterías de 9 Ah si desea maximizar la cantidad de jugo en su central eléctrica a expensas de más peso y menos almacenamiento para el inversor de energía.
• También puede hacer su panel de plexiglás en lugar de madera para darle un diseño transparente (que sería genial para ver todas las entrañas de su central eléctrica), u optar por no tener todo montado en un panel y simplemente estar suelto en el caso.
• Muchas personas que construyen proyectos similares cortan agujeros en los lados de la lata y montan puertos hacia el exterior, pero opté por mantener todas las conexiones dentro del contenedor a prueba de agua.

El siguiente paso es transferir el diseño del panel del cartón a la pieza de madera contrachapada y comenzar a cortar el panel. Usé una sierra manual básica, un taladro eléctrico y papel de lija para cortar el mío. Un rompecabezas lo habría hecho más fácil.

Como referencia, aquí están los tamaños de broca que usé:

• Controlador de cargador solar orificios 5/32”
• Agujeros para jacks banana 3/16”
• Agujeros de alimentación de cables frente al controlador de carga de ⅜”
• Toma de cigarrillos 1 ¼”

Tenía restos de tinte para madera de otro proyecto, así que apliqué dos capas de eso a la madera contrachapada, lo que ayuda con la resistencia al agua y la durabilidad, y hace que las cosas se vean mejor. Si planea teñir la madera, haga los agujeros un poco más grandes o prepárese para lijar el interior de los agujeros porque aplicar el tinte agregará algo de grosor al interior de los agujeros.

Ahora viene el cableado. Comience dibujando todos los componentes y cómo interactuarán y se conectarán entre sí. Esto le ayudará a saber cuántos cables se deben cortar para mantener su proyecto limpio. También puede probar los componentes sosteniendo un cable desnudo desde los terminales de la batería hasta el controlador de carga solar y asegúrese de que funcione antes de conectar todo.

Cuando llegó el momento de hacer el cableado real, planeé usar un soldador para conectar el cable directamente a cada componente. Pero eso rápidamente resultó ser un gran lío y me di cuenta de que no era muy bueno para soldar. Además, los componentes soldados no son fáciles de cambiar.

Así que volví a la ferretería y compré algunos conectores de terminales: conectores de pala para los extremos de la batería y conectores de anillo para los conectores tipo banana. Recomiendo encarecidamente estos, porque son fáciles de trabajar y no requieren soldadura. Simplemente recorte el cable a la longitud que desee, pele el extremo del cable para exponer el cobre, deslice un poco de tubo termorretráctil, coloque el cable dentro de la terminal y engarce la terminal con unos alicates. Utilice un encendedor o una pistola de aire caliente para encoger el tubo en su lugar y aislar los terminales para evitar cortocircuitos.

Mientras construía este proyecto, accidentalmente dejé que los cables positivo y negativo se tocaran y se fundió el fusible de 20 amperios. Mantenga algunos fusibles de repuesto en su bote de munición.

Ahora que la batería está conectada, conecta los dos terminales que has hecho al interruptor. El interruptor tendrá tres puntas, generalmente una es dorada y las otras dos son plateadas. La punta dorada es la tierra y la conectarás a los terminales negativos de la batería. Puede omitir esta punta por completo e ir directamente al puerto negativo del controlador de carga si su interruptor no tiene una luz indicadora LED o si no desea que brille cuando esté encendido. El terminal positivo de la batería se conectará a la clavija central del interruptor. Haga un tercer cable y conéctelo a la punta más alejada de la de color dorado y que irá al puerto positivo del controlador de carga solar.

Para este proyecto, decidí usar puertos tipo banana para conectar un adaptador de corriente o un panel solar al proyecto. Los jacks de banana son versátiles. Además de enchufar los conectores tipo banana macho, puede desatornillar los conectores tipo banana para conectar terminales de anillo o incluso cables pelados. Puede usar muchos puertos diferentes y puede querer uno específico para lo que ya tiene su panel solar. Use terminales de anillo y un cable corto para conectar los puertos del conector tipo banana de carga a los puertos de entrada solar en el controlador de carga.

Agregué otro par de puertos de conector tipo banana a los puertos de carga del controlador de carga para que sea un puerto de salida de CC para futuras expansiones, como conectar una bombilla o un ventilador de CC. Daisy encadenado a este puerto de salida de CC es un enchufe de encendedor de cigarrillos que alimenta varios dispositivos automotrices como un inversor de potencia de 200 W que puede hacer funcionar pequeños electrodomésticos alimentados por CA.

La estación de energía se puede cargar con un panel solar, pero un adaptador de pared es bueno por conveniencia o si hay mal tiempo afuera. Compre o busque un adaptador de corriente de 18 V viejo, corte los extremos y conecte los terminales de conector tipo banana hasta el final. Usé pegamento caliente dentro de los terminales para sujetar los cables en su lugar.

Si los dos conectores tipo banana se tocan, obtendrá una pequeña chispa, por lo que debe evitar usar el adaptador si existe la posibilidad de una fuga de gas, como después de un terremoto o un tornado. Para evitar descargas eléctricas o chispas, conecte los terminales a los puertos de carga antes de conectar el adaptador a la pared. Una opción más segura sería instalar un receptáculo Anderson Powerpole y usar conectores Powerpole en cables pelados. Muchos paneles solares ya los usan como puerto adaptador predeterminado.

Configuración del controlador de carga

Antes de comenzar a usar o cargar la estación de energía, es bueno tomarse un minuto y cambiar algunas configuraciones en el controlador de carga solar para prolongar la vida útil de sus baterías. El manual de usuario incluido es confuso y mal traducido.

Usando este video de YouTube, Pude descubrir los conceptos básicos sobre cómo funciona esto. Aquí están las diferentes pantallas y la configuración de mi controlador de carga. Consulte estos pasos en la imagen del manual de usuario anterior:

1. Pantalla principal: mostrará el voltaje actual, si la unidad se está cargando, el nivel de la batería y si la carga está recibiendo energía.
2. Lleno de voltaje: tengo el voltaje máximo establecido en 14,0 V para evitar la sobrecarga.
3. Reconexión de descarga: 12,5 V. Si la batería cae por debajo de la cantidad establecida en el ajuste n.° 4, se desconectará la energía de la carga hasta que las baterías se carguen nuevamente hasta este voltaje.
4. Parada de descarga: 11,5 V. Una vez que se alcance este voltaje, se cortará la alimentación a la carga hasta que se vuelva a cargar al voltaje establecido en la configuración n.º 3. Tengo este conjunto en la cantidad más alta posible para evitar la descarga excesiva de las baterías.
5. Modo de trabajo: puede configurar un temporizador de cuánto tiempo se le dará energía a la carga. Dejé esto en el 24H porque siempre estaré cerca de la central eléctrica y apagaré la caja manualmente cuando no la necesite.
6. Tipo de batería: Deje esto en b1 porque estamos usando baterías selladas de plomo-ácido. Si usa baterías de gel, cambie a b2 y cambie a b3 si usa una batería de inundación.

Cargue el sistema y comience a usarlo. Con la forma en que tenemos todo conectado, deberá encenderlo cuando esté cargando el sistema.

¿Cómo funciona?

Esta estación de energía no alimentará un refrigerador, un televisor grande o un calentador de espacio, pero para dispositivos pequeños no es tan malo. Puede alimentar:

• bombilla de 60 vatios durante unas 3 horas
• Almohadilla térmica de 150 vatios durante una hora y quince minutos.
• Laptop de 45 watts por más de 4 horas

Para tener una idea de cuánto tiempo la estación de energía alimentará un dispositivo determinado, necesita saber cuántos vatios consumirá, que puede encontrar revisando el adaptador de corriente o conectándolo a un Kill-A-Watt.

En esta central eléctrica usamos dos baterías de 9 amperios hora (Ah) que se convierten en 216 vatios hora (Wh) y una batería de 15 Ah que es 180 Whs. En total, eso significa que tenemos 33 Ah, que también son 396 Wh. Con baterías de plomo ácido como esta, nunca queremos permitir que caigan por debajo de la mitad de su capacidad para preservar las baterías, por lo que en realidad tenemos 198 vatios hora de energía utilizable. Entonces, si un dispositivo consume 20 vatios, la central eléctrica puede alimentarlo durante 9,9 horas.

El inversor de corriente de 200 W hace gran parte del trabajo pesado porque le permite conectar electrodomésticos de CA y es súper silencioso. Estaba cargando y trabajando en mi computadora portátil, verifiqué el estado de la batería de la central eléctrica y solo entonces me di cuenta de un pequeño zumbido del ventilador del inversor. Si bien es bueno tener el inversor de CA, intente conectarse directamente a los puertos USB en el controlador de carga solar o use un dispositivo con el enchufe del cigarrillo cuando sea posible. Al no usar el inversor, puede obtener más jugo de su central eléctrica porque no hay pérdida a través de la conversión de energía de CC a CA.

Este proyecto se puede ampliar con un controlador de carga más grande, un inversor y más capacidad de batería. Mucha gente ha construido proyectos similares en grandes contenedores rodantes o unidades estacionarias en un cobertizo para encender luces y herramientas.

Una cosa que no querrá encender con esta opción de bricolaje es una máquina CPAP u otro dispositivo alimentado por un motor, ya que estamos usando un inversor de onda sinusoidal modificada de 200 W. Los dispositivos médicos son más sensibles y requieren energía de onda sinusoidal pura más limpia. Si eso es algo que desea usar con su estación, tendrá que gastar un poco más de dinero en un inversor de onda sinusoidal pura o puede usar un adaptador para encendedor de cigarrillos si su dispositivo lo admite y no necesita pasar por un inversor.

Variaciones de este proyecto.

Este video de YouTube de Benjamin Nelson inspiró este proyecto. Estas son algunas de las diferencias que mi sistema tiene en comparación con el suyo:

• Usó este panel cuatro en uno que proporciona un voltímetro, dos tomas USB, un interruptor y un puerto para cigarrillos. Ahorré $ 11 dólares y tuve mucho menos cableado simplemente yendo con el puerto de un solo cigarrillo. El controlador de carga solar ya tiene un voltímetro y dos puertos USB de 2,5 A, además el inversor de corriente tiene dos puertos USB de 2,1 A adicionales. No necesitaba dos más además de eso.
• En el video anterior, usa el interruptor para apagar la carga del panel cuatro en uno y, para desconectar la alimentación del controlador de carga, levanta el panel y desconecta manualmente la batería. en otro video cambia el cableado para que se parezca más al que se hizo aquí, donde el interruptor es el principal interruptor de apagado de todo el sistema. Si le gusta la capacidad de desconectar la energía de la carga mientras aún tiene el sistema encendido, como cuando se está cargando, puede presionar el botón ‘-‘ en el controlador de carga solar y desconectará la energía de la carga.
• Benjamin reunió todas sus terminales negativas en un punto central. Usé el método de conexión en cadena porque usaba menos alambre, era menos voluminoso y mantenía las cosas más limpias.
• Él solo usó una batería de 15Ah, yo usé una de 15Ah y dos baterías de 9Ah para un total de 33Ah.
• Cortó con láser y grabó su panel, este fue hecho a mano.