GPON технология подключения к интернету — одна из самых удачных инноваций последних лет. Она позволяет полностью избавиться от питания устройств «последней мили», что особенно актуально при длительных перебоях с электроэнергией. Почти все остальные технологии позволяют обеспечить интернет только временно — на час‑два, и время это не зависит от конечного пользователя — только от доброй воли провайдера, обеспечивающего своё оборудование источниками бесперебойного питания «на чердаке».
В случае же GPON, единственное, о чём должен позаботиться конечный потребитель — обеспечение питания терминала на своей стороне. Часть терминалов сразу снабжают встроенным WiFi роутером, но чаще всего этого не происходит и провайдер предоставляет отдельное устройство. Наиболее частая конфигурация — GPON‑терминал, потребляющий 0.5А по 12-ти вольтам, и WiFi‑роутер, потребляющий 0.3А по 9-ти.
Конечно, можно купить дорогостоящую зарядную станцию, с ёмкими аккумуляторами и быстрой зарядкой, подключить блоки питания устройств к инвертору станции на 230в, но это дико неэффективно. В моём случае потребление такой конфигурации составило 16 ватт.
Следующий вариант — купить USB‑DC преобразователи на 9 и 12 вольт, и воткнуть их в мощный пауэрбанк. Потребление сразу становится более экономичным. В моём случае оно упало до двух ватт, но я использовал достаточно дорогие устройства с поддержкой технологий QC2/QC3. Хотя, простенькие шнурки без этих наворотов и повышайками внутри шнура позволяют достичь примерно тех же параметров. К повышайкам мы ещё вернёмся…
Недостаток такого подхода — почти все пауэрбанки не поддерживают одновременный заряд и разряд, а те, что поддерживают имеют пометку, что такой режим «не рекомендуется». Для случая «не поддерживается» — придётся вручную менять устройство, переподключать, ставить на зарядку и т. п. А для случая «не рекомендуется» — там и так понятно, что деградация аккумуляторных батарей будет происходить быстрее, чем обычно. Это связано с тем, что для литиевых аккумуляторов требуется соблюдение определённого алгоритма заряда, так называемый режим «постоянный ток → постоянное напряжение», так вот — этот ток должен измеряться по аккумулятору без нагрузки. В случае, если на аккумуляторе висит нагрузка, зарядка будет происходить некорректно, и из режима «постоянный ток» он никогда не перейдёт в режим «постоянное напряжение». Это справедливо для случая достаточно большой по сравнению с зарядным током нагрузки. Например, для батареи на 10 000мАч рекомендованный ток заряда 0.5С (половина ёмкости) = 5А и жалкие 1–2 ампера на нагрузке не должны влиять, но в реальности пауэрбанки редко заряжаются рекомендованным током, так как питание они берут с USB, который ограничен по току. Есть нюансы с QC2/QC3 и PowerDelivery, но эти технологии почти не используют в дешёвых пауэрбанках, мы же движемся в сторону наиболее бюджетного варианта.
Следующий кандидат на решение проблемы — специализированные устройства. Мной в свободной продаже было найдено 3 кандидата, но самый «крутой» из них предоставляет ёмкость всего в 10 800мАч, чего по отзывам хватает только на 4–5 часов для двух указанных выше устройств. Для тех, у кого свет не выключают на столь длительное время — вполне годный вариант. Для меня — нет. Я должен обеспечит себе интернет на 8–10 часов «палюбому», а за время наличия света должен успеть зарядиться на достаточный уровень, чтобы на следующий день опять иметь интерент 8–10 часов. Можно, конечно, купить два таких устройства, поставить один на роутер, второй — на GPON‑терминал, но это «не наш метод»;) Я так и не протестировал подобные устройства, поэтому про реальное время заряда оных не имею никакой информации, а верить производителю, точнее, его маркетингу — себя не уважать. Хочу ещё раз подчеркнуть, что для многих пользователей такие устройства — вполне приемлемое решение.
Переходим к главному — «своими руками». Что нам для этого понадобится? Первое, и самое главное — умение обращаться с паяльником! Для тех, кто не умеет — лучше воспользоваться готовыми решениями или помощью специалистов.
Второе — сами аккумуляторы. Выбирать можно любые, но по параметру «цена‑качество» у меня лично эту «гонку» выиграли китайские «нонеймы» на 2000мАч.
Замеры ёмкости показали, что они соответствуют заявленным продавцом с не очень большим разбросом. Выбор ёмкости очень удачно совпал с техническими характеристиками самых дешёвых плат контроллеров заряда на чипах TP4056/DW01A. Их максимальный ток заряда — 1А, что и составляет рекомендованную половину ёмкости данных аккумуляторов.
Для максимальной эффективности заряда таких платок необходимо столько же, сколько и аккумуляторов. А сколько взять аккумуляторов? Я, в процессе экспериментов, определил, что 8 штук уверенно держат необходимую мне нагрузку в течении 15 часов, но вот полный заряд после этого требует целых 6 часов ожидания, что многовато, поэтому я увеличил свою батарею до 12-ти банок (суммарная ёмкость примерно = 85Wh). Полный эксперимент заряд‑разряд ещё не проводился, но по расчётам выходит, что этого вполне достаточно (даже избыточно).
Чем заряжать? Тут подойдёт любой блок питания на 5 вольт с хорошим током. Можно приспособить старый компьютерный блок питания, или купить БП подходящий для вашей нагрузки (предельный ток по 5-ти вольтам должен быть больше чем количество аккумуляторов * 1А). Поскольку я занимался экспериментами, то выбрал БП с завышенными характеристиками — 5В 40А — дешевый китайский полуоткрытый блок для питания светодиодных лент, но для «серийного» применения он явно избыточен.
Вариантов держателей масса, но мне приглянулись одиночный боксы для аккумуляторов с уже приштампованными проводами. Можно обойтись и вообще без них, сделав свой вариант монтажа, но возиться с этим мне было просто лень.
Понятно, что таких боксов тоже нужно столько же, сколько аккумуляторов.
А как мы из аккумулятора «достанем» 9 или 12 вольт? Существует несколько вариантов, но я выбрал самый простой — плата повышения напряжения. Таких плат сейчас очень много, с разными характеристиками, но самые дешёвые и популярные — XL6009E1 и MT3608.
У каждого из этих бюджетных решений есть свои достоинства и свои недостатки, но останавливаться на этом подробно я не буду, так как имеется куча видосиков в ютубе со сравнением этих устройств. XL6009E1 я лично забраковал (для себя), так как нижний порог рабочего напряжения для неё — 3 вольта, а плата TP4056 обеспечивает контроль разряда аккумулятора до 2.5 вольт, плюс, падение напряжение на защитном диоде… К которому я ещё вернусь. То есть, была выбрана плата MT3608, которая запускается от двух вольт. Точнее, две платы. Одну я настроил на 9, а вторую — на 12 вольт.
Теперь вернёмся к ключевому недостатку подобных повышаек — импульсная помеха. В моём случае GPON‑терминал её вполне «терпел», а вот WiFi‑роутер начал работать крайне нестабильно — связь могла пропадать секунд на 10–20 каждые пять‑десять минут. Решается данная проблема установкой двух конденсаторов на выходе из MT3608 — электролит на 470–1000мкФ, который съест основную частоту пульсаций (огибающую) и плёночного или керамического на 0.1–0.2мкФ, который задавит высокую частоту основного спектра.
Не пугайтесь навесному монтажу — это времянка (но нет ничего более постоянного, чем временное).
Возвращаясь к дешёвым USB‑DC преобразователям, упомянутым в четвёртом абзаце данной статьи — у них та же проблема! Если с ними ваш роутер начал «глючить» — думайте, как давить помеху по питанию.
Теперь про диоды. Всё это можно соединить и «на проход». То есть, когда работает блок питания, нагрузка остаётся подключенной к аккумуляторам, но этот режим не очень хорош, и те, кто хочет сделать всё «по красоте», могут сделать байпас с блока питания напрямую на нагрузку. Вот тут‑то и нужен диод (минимум один) для развязки плюса питания, иначе 5 вольт «придут» на схему зарядки с другой стороны и аккумуляторы заряжаться не будут. Лучше использовать диод Шотки, так как на диодах такого типа наименьше падение напряжения. А теперь… второй диод! Когда питание нагрузки идёт от аккумуляторов, и БП от сети не запитан, он оказывается запитан от аккумуляторов, точнее, его выходные цепи. Обычно там ничего опасного нет — пара конденсаторов, дроссель и дальше диодный мост, который «не пустит» напряжение дальше. Но это тоже лишняя нагрузка, пусть и небольшая, поэтому в цепь байпаса желательно тоже воткнуть диод, который запрёт цепи блока питания от этой паразитной деятельности.
Осталось припаять шнурки‑штеккеры на 5.5мм и всё! Не перепутайте полярность. Для такого типа штеккеров плюс всегда внутри, минус — снаружи.
Для удобства можно добавить дешёвые китайские «вольтметры» на выходы повышаек, выключатель, предохранитель и прочую «красоту». Но это уже «излишества».
P. S. Важное замечание для тех, кто купил MT3608 и не может настроить выходное напряжение — крутите резистор против часовой стрелки 30–40 оборотов. У этих плат имеется «мёртвая зона», где резистор не работает. Это связано с китайской экономией на одном резисторе, который там должен бы быть и задавать смещение, но его нет;)
Для увеличения нагрузочной способности MT3608 можно заменить дроссель на аналогичный по размерам с меньшей индуктивностью, или отмотать часть обмотки. КПД в этом случае слегка упадёт, но «перезагрузки» по перегрузке исчезнут. Поскольку у меня не было подходящего, выпаивать и мотать было лень, а WiFi-роутер иногда (при падении входного для MT3608 напряжения ниже 3.5В) принимается жрать больше, чем может обеспечить дефолтовый дроссель, я припаял ещё один такой же параллельно.
При параллельном соединении индуктивность снижается, как L = 1 / (1/L1 + 1/L2), если магнитные поля дросселей не пересекаются, иначе снижение индуктивности будет меньше. Т.е. не ставьте их бисквитиком, а расположите как-то иначе. Лично я вынес его в перпендикулярную впаянному дросселю плоскость.
По даташиту можно безопасно снижать индуктивность дросселя до 4.7мкГ, а два параллельных по 22мкГ дают примерно 11мкГ, то изменение вполне безопасное.
P.P. S. Если вас заинтересовали какие‑то подробности — прошу в комментарии. А если наберётся много интересующихся, выпущу статью с продолжением и разбором непонятных моментов более подробно.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
Было интересно?
Проголосовали 159 пользователей.
Воздержались 16 пользователей.
Если у вас дома отключили электричество, то это не значит, что во входящем сетевом электрическом или оптоволоконном кабеле пропал интернет. У большинства семей дома стоит центральный роутер, который раздает интернет на все мобильные устройства домашних. Когда отключают свет, то становится особо тоскливо и скучно. Чтобы интернет был всегда в работе, предлагаю собрать для него несложный источник бесперебойного питания, который обеспечит работу роутера в автономном режиме порядка трех часов.
Понадобится
- Аккумуляторы 18650 серии — 2 шт — http://ali.pub/4942zo.
- Вольтметр встраиваемый — http://ali.pub/4943kh.
- Повышающий преобразователь — http://ali.pub/4943ro.
- Модуль зарядки с защитой 2S BMS — http://ali.pub/4943vk.
- Блок питания 9 V 2A — http://ali.pub/49446n.
- Пластиковый корпус — http://ali.pub/4944bi.
Изготовление мини источника бесперебойного питания для роутера
Батареи 18650 было решено взять из вышедшего из строя аккумулятора ноутбука.
Разбираем корпус.
Проверяем чтобы напряжение каждой батареи не было ниже 2,7 В, иначе она не будет работать. Нужно всего два элемента.
Заряжаем аккумуляторы, чтобы быть уверенным в их полной работоспособности.
Берем пластиковый корпус. Вырезаем сбоку отверстия под гнездо подключения блока питания и выключатель.
Чтобы исключить случайное замыкание батарей, что очень опасно, подключение будет сделано через предохранители.
Изолируем термоусадкой все термоусадкой. Элементы скрепляем между собой изолентой.
Вырезаем окошко для вольтметра.
Вклеиваем его горячим клеем и им же изолируем контакты на его плате, чтобы не произошло случайного замыкания.
Контроллер зарядки приклеиваем на аккумуляторы при помощи двухстороннего скотча. Припаиваем провода к плате согласно схемы.
Схема бесперебойника на модулях
Собираем схему бесперебойника.
На выход припаиваем конденсатор, чтобы исключить микроброски и исключить передачу рабочей частоты преобразователя.
Переменным резистором, на повышающем преобразователе, настраиваем выходное напряжение 12 В для питания роутера.
Собираем ставим на зарядку.
Работа устройства:
Раньше роутер работал от своего блока 12 В. Его мы заменили на другой, 8,4-9 Вольтовый — это нужно для работы всего устройства.
Итак, при рабочей сети, блок питания преобразует сетевое напряжение в 8,4-9 В, далее оно подается на повышающий преобразователь и балансный контроллер заряда аккумуляторов. Повышающий преобразователь поднимает напряжение до 12 В и подает его на роутер. Роутер работает. Как только произойдет отключение тока в сети, контроллер заряда переключить свою работу с зарядки на потребление, и на выходе повышающего преобразователя появится напряжение от аккумуляторов 8, 4 В (если они максимально заряжены). И дальнейшая работа роутера будет производится от них.
По истечению времени батареи будут разряжаться и как их напряжение будет подходить к 2,7 Вольта, котроллер отключит элементы, исключив их полный разряд.
Итог работы таков:
При потреблении роутером тока в 1 Ампер, примерное время работы бесперебойника — 30 минут.
Если роутер будет потреблять 0,5 Ампера, то питания хватит на полтора часа.
Замеряем сколько потребляет наш роутер в реале.
Примерно четверть Ампера, а следовательно, источник обеспечит стабильную работу роутер на более чем 2,5 часа.
Такой мини бесперебойник можно использовать не только для роутера, но и для маршрутизатора, для станции проводного телефона, для питания съемного жесткого диска, и для других целей.
Смотрите видео
Постоянные посетители сайта уже знакомы с работами данного мастера специализируещегося на электронике, 3D-печати, светодиодном освещении.
На сайте представлена и подобная этой работа мастера «Резервный источник питания для роутера».
Представленный в этой статье источник бесперебойного питания для роутера, уже 5 версия. С каждой работой мастер совершенствует устройство и модернизирует его, в том числе и основываясь на отзывах читателей.
В данной версии реализованы такие функции, как:
1. Автоматическое переключение (с использованием полевого МОП-транзистора) между источником питания и аккумулятором во время сбоя сетевого питания
2. Два выходных порта: 12 В / 2 А и 5 В / 2 А или 9 В / 2 А
3. Увеличение времени автономной работы (до 8 часов)
4. Аккумулятор 3S BMS.
5. Дополнительная защита
Инструменты и материалы:
-Аккумуляторы 18650;
-Держатель батареи 18650;
-Никелевые полосы;
-Понижающий преобразователь;
— Модуль зарядного устройства;
-P-канальный MOSFET;
-Диод Шоттки — 1N5822;
-Резистор 10 кОм;
-Кулисный переключатель — 10 x15 мм;
-Штекер и разъем питания;
-Гнездо предохранителя;
-Предохранитель;
-Радиатор — TO220;
-Радиатор — 11x11x5;
-Дисплей вольтметра;
-Провода 22AWG;
-Термоусадочная трубка;
-Изоляционная прокладка 18650;
-Каптоновая лента;
-Двусторонний скотч;
-Винты M3 x 10;
-Резиновые ножки;
-3D-принтер;
-Паяльник;
-Аппарат для точечной сварки;
-Кусачки;
-Инструмент для зачистки проводов;
-Фен;
Шаг первый: принцип работы
Работа схемы в общих чертах делится на два условия:
Условие-1: питание от сети включено
В нормальных условиях питание от сети потребляется адаптером через входной разъем постоянного тока для зарядки 6 аккумуляторов 18650 и подачи питания на два выходных разъема через модули преобразователя. В этом состоянии затвор p-канального MOSFET (IRF9540) находится на высоком уровне и питание от аккумуляторной батареи не поступает. Питанию напрямую от адаптера постоянного тока к аккумуляторной батарее препятствуют два диода Шоттки (1N5822).
Условие-2: Питание от сети нет
При пропадании сетевого напряжения для питания используется батарея.. В этом состоянии затвор p-канального MOSFET (IRF9540) заземлен через резистор 10 кОм и питание будет проходить от аккумуляторной батареи к выходу.
Аккумулятор и цепь зарядки:
На принципиальной схеме 6 батарей x18650 подключены в конфигурации 3S2P (3-х последовательные и 2-параллельные), и они подключены к плате 3S BMS для защиты во время зарядки и разрядки. Аккумулятор заряжается через модуль понижающего преобразователя XL4015.
Для сглаживания тока используется электролитический конденсатор C1 1000 мкФ / 16 В.
Схемы выходного преобразователя:
На выходе используются два модуля преобразователя постоянного тока для формирования напряжения 12 В и 9 В / 5 В (в соответствии с напряжением маршрутизатора / модема).
Выходной порт 12 В:
Понижающий-повышающий преобразователь используется учитывая состояния заряда аккумулятора. Когда аккумулятор полностью заряжен, напряжение составляет около 12,6 В, (поэтому нужно понизить напряжение до 12 В). Когда напряжение батареи низкое, напряжение будет меньше 11 В, (поэтому нужно увеличить напряжение (режим Boost) до 12 В).
Адаптер постоянного тока также подключен к входу понижающего преобразователя, поэтому любые колебания напряжения на входе не будут отражаться на выходе.
Выходной порт 9 В / 5 В:
Понижающий преобразователь используется для понижения напряжения от адаптера постоянного тока, а также от аккумуляторной батареи.
Выходные конденсаторы:
Два электролитических конденсатора 1000 мкФ / 16 В (C2 и C3) подключены к выходу модулей преобразователя, чтобы избежать скачков напряжения. Это предотвратит вероятность перезагрузки во время переключения между адаптером постоянного тока и аккумуляторной батареей.
Состояние напряжения батареи:
Дисплей вольтметра используется для отображения уровня напряжения батареи. Использование переключателя в цепи вольтметра обусловлено экономией заряда батареи.
Предохранитель:
Предохранитель используется для защиты от перегрузки по току или короткого замыкания. Предохранитель устанавливается не в цепь заряда/разряда.
Мастер приложил две схемы (Rev-1 и Rev-2). Обновленная схема — это Rev-2. Эта схема сделана с учетом рекомендаций пользователей.
Шаг второй: подготовка аккумуляторов
Перед монтажом аккумулятора необходимо проверить напряжение отдельных ячеек. Для параллельной работы ячеек напряжение каждой ячейки должно быть близко друг к другу, в противном случае большой ток будет течь от ячейки с более высоким напряжением к ячейке с более низким напряжением. Это может повредить батареи и даже, в редких случаях, привести к возгоранию.
Мастер проверяет напряжения каждой ячейки и при необходимости заряжает их.
Чтобы предотвратить короткое замыкание между клеммами батарей, он использовал самоклеящиеся изоляционные кольца со стороны положительной клеммы.
Шаг третий: сборка батареи
Уровень напряжения полностью заряженной батареи 18650 составляет 4,2 В, чтобы получить 12 В, нужно подключить 3 батареи последовательно (3S). Чтобы увеличить емкость, нужно такие последовательные группы (3S) соединить параллельно. Окончательная конфигурация аккумуляторной батареи — 3S2P.
При необходимости можно увеличить емкость батареи собрав ее по схеме 3S3P, 3S4P, 3S5P … и так далее.
Количество батарей, необходимых для достижения конфигурации 3S2P = 3 x 2 = 6
Теперь нужно правильно смонтировать 6 батарей.
Размещаем первую параллельную группу ячеек (2 шт.) положительной стороной вверх, затем помещаем вторую параллельную группу отрицательной стороной вверх и, последнюю группу снова плюсом вверх.
Для сборки аккумулятора мастер использовал пластиковые держатели для ячеек 18650.
Шаг четвертый: точечная сварка
Теперь нужно соединить элементы. Как правило, такие батареи соединяются с помощью никелиевой полосы припаиваемой точечной сваркой к контактом.
Отрезаем полосу по размерам. Подключаем отрицательную клемму первой параллельной группы к положительной клемме второй группы, а затем отрицательную клемму второй группы к положительной клемме третьей группы. Затем привариваем никелевые полосы точечным сварочным аппаратом.
Шаг пятый: подключение платы BMS
Дальше подключаем плату BMS, как показано на схеме подключения. BMS имеет четыре контактные площадки: B-, B1, B2 и B +. Нужно подключить отрицательную клемму первой параллельной группы к B-, а положительную клемму — к B1. Точно так же отрицательная клемма третьей параллельной группы к B2 и положительная клемма к B +.
Можно приварить никелевые полосы к BMS или припаять их к контактной площадке печатной платы. Мастер предпочел второй вариант.
После сборки нужно проверить напряжение аккумуляторной батареи, чтобы убедиться, что все сделано правильно.
Шаг шестой: 3D-печать корпуса
Корпус для устройства был спроектирован с помощью программы Autodesk Fusion 360. Размеры всех компонентов измерялись штангенциркулем, затем результаты учитывались при проектировании.
Корпус состоит из двух частей:
1. Основной корпус
2. Крышка
Для печати корпуса мастер использовал 3D-принтер Creality CR-10 Mini и 1,75 мм серебряную и красную нити PLA. На печать основного корпуса ушло около 12 часов, а на верхнюю крышку — около 3 часов.
Настройки печати следующие:
Скорость печати: 60 мм / с
Высота слоя: 0,2 мм (0,3 также подойдет)
Плотность заполнения: 25%
Температура экструдера: 200 °C
Температура стола: 60 градусов
Файлы для печати корпуса можно скачать здесь.
Обратите внимание, что мастер предоставил два файла для основного корпуса, один с портом 5 В, а другой 9 В.
Шаг седьмой: подготовка комплектующих
В устройстве используется три разъема постоянного тока 5,5 мм. Один для подключения адаптера постоянного тока, а два других — для подключения маршрутизатора и любого другого устройства.
Согласно принципиальной схеме, к входному разъему постоянного тока подключается диод.Ножки диода нужно откусить и припаять его к разъему постоянного тока, используя провод.
Дальше нужно припаять провода к гнезду предохранителя.
Припаивает два провода к одному из выводов держателя предохранителя и отрезок провода к другому выводу. Затем припаивает диод к более короткому проводу. Отрицательная ножка диода подключается к клемме держателя предохранителя.
Целью использования дисплея вольтметра является отображение напряжения батареи. Переключатель нужен для отключения дисплея.
В схеме используется p-канальный MOSFET для быстрого переключения между сетевым питанием и аккумулятором. MOSFET имеет 3 ножки, обозначенных как Gate, Drain и Source.
Нужно припаять провод и резистор 10 кОм к затвору (gate) полевого МОП-транзистора. Затем припаять два куска проводов к ножкам стока и истока.
Для изоляции соединений мастер использует термоусадочную трубку.
Согласно принципиальной схеме, одна и та же клемма заземления подключена к плате BMS и двум модулям преобразователя. Для соединения мастер подготавливает провод.
Дальше нужно подготовить адаптер для подключения выхода ИБП к входу маршрутизатора. Распиновка зависит от конкретной модели роутера.
В данном случае диаметр разъема составляет 5,5 мм, а полярность положительная.
Шаг восьмой: регулировка выходного напряжения преобразователя
В схеме используются два модуля понижающего преобразователя (XL4015), один для зарядки аккумуляторной батареи, а другой для разъема 5 В или 9 В. Модули понижающего преобразователя имеют настройки как напряжения, так и тока. Модули нужно отрегулировать с помощью мультиметра.
1. Понижающий преобразователь для зарядки: устанавливаем выходное напряжение — 12,6 В и ток -> 3 А.
2. Понижающий преобразователь для разъема: устанавливаем выходное напряжение — 9 В / 5 В и ток -> 2 А.
Шаг девятый: сборка
Теперь можно приступить к сборке устройства.
Устанавливает разъемы постоянного тока, держатель предохранителя, переключатель и дисплей вольтметра.
Устанавливает остальные комплектующие согласно схемы.
Устанавливает и прикручивает верхнюю крышку.
Шаг десятый: тестирование
Последний шаг — проверить ИБП, подключить адаптер постоянного тока к входному разъему. После включения тумблера на задней стороне устройства загорится красный светодиод сигнализирующий, что батарея заряжается. Всегда можно проверить напряжение аккумулятора, включив тумблер на передней панели. Точное напряжение отобразится на дисплее вольтметра.
Как только аккумулятор полностью зарядится, подключает кабель разъема постоянного тока к гнезду. Другой конец кабеля подключается к входному разъему питания маршрутизатора. Теперь индикатор состояния маршрутизатора начинает светиться, и через несколько минут ваш маршрутизатор загрузится.
Если отключить сетевое питание, то маршрутизатор будет работать от аккумулятора.
Весь процесс по сборке и тестированию устройства можно посмотреть на видео.
Источник
Introduction: DIY Mini UPS for WiFi Router V2.0
The pandemic COVID-19 outbreak forced companies to continue with work-from-home policy to maintain social distancing and for business continuity. More and more of us are working from home these days, and that means your home’s WiFi networks are more important than ever.
Anyone with a fixed-line connection will know that their WiFi drops whenever the power goes out. It is annoying if you are in an important meeting/webinar through Zoom, WebEx, or MS-Team, and there is an interruption due to power cuts.
Support me On Patreon:
If you enjoy my work here on Instructables, consider joining my Patreon, it will be a great help for me to make more interesting projects in the future.
Patreon Link:https://www.patreon.com/opengreenenergy
To keep your internet uninterrupted during power-failures you have the following solutions
Solutions :
1. Using a conventional UPS ( Bulky and Costly )
2. Mini-UPS ( Light and Cheap )
I have already posted an Instructables on DIY Mini UPS, but there are some issues that were reported by the users. In this Instructable, I will guide you on how to make a powerful UPS for your Router.
Features:
1. Light Weight ( 200 grams )
2. Output: 12V / 2A
3. Back up time up to 2 Hours
4. Uses 2 x 3400 mAh 18650 Battery
5. Battery Voltage Display
6. 3D Printed Enclosure
Full Video Tutorial:
Supplies
Components Required :
1. TP4056 Charger ( Amazon / Banggood )
2. Boost Converter ( Amazon / Banggood )
3. 2S BMS ( Amazon/ Banggood )
4. LEDs ( Amazon )
5. DC Jack- Female ( Amazon / Banggood )
6. DC Jack-Male ( Amazon / Banggood )
7. Rocker Switch 15*21mm ( Amazon )
8. 18650 Battery ( Banggood )
9. Diode 1N5822 ( Amazon / Banggood )
10. 20 AWG Wires ( Amazon / Banggood )
11. Heat Shrink Tube ( Amazon / Banggood)
12. Volt Meter: ( Amazon / Banggood)
13. Electrical tape ( Amazon / Banggood )
14.Duoble-sided Tape: ( Amazon / Banggood )
Tools Used :
1.Soldering Iron ( Amazon / Banggood)
2. Hot Glue Gun ( Amazon / Banggood)
3. Wire Cutter ( Amazon / Banggood )
4. Wire Stripper ( Amazon /Banggood )
5. 3D Printer ( Amazon / Banggood )
6. Hot Air Gun ( Amazon / Banggood )
7. Nitecore Charger ( Banggood )
Step 1: How It Works?
The working of the circuit is very simple, in normal condition, power from the mains is drawn by a 12V DC adapter to charge the 2x 18650 batteries and to provide power to the router. When the mains power fails, the stored energy in the battery is used to power up the router. The voltmeter display is used to display the battery voltage level. The two diodes 1N5822 are used to block the reverse current flow.
In the schematic diagram, the two18650 batteries are connected in series and then they are connected to a 2S BMS board for protection during the charging and discharging.
The positive terminal input DC jack is connected to the positive terminal of the output DC jack through a Schottky diode ( 1N5822 ).
The 12V input power from the DC adapter is connected to the input terminal of the TP5100 module through a 5.5mm DC Jack. The output terminal of the TP5100 charging module is connected to the battery pack.
The battery positive terminal is connected to boost converter LM2587 IN+ terminal through a rocker switch and the negative terminal is directly connected to boost converter IN- terminal.
The boost converter LM2587 Out+ terminal is connected to the positive terminal of the output DC Jack through a Schottky diode ( 1N5822 ) and the Out- terminal is connected directly to the negative terminal of the DC jack.
The voltmeter positive terminal is connected to boost converter IN+ and the negative terminal is connected to IN-.
Disclaimer: Please note that you are working on a Li-Ion battery which is potentially very hazardous. I cannot be held responsible for any loss of property, damage, or loss of life if it comes to that. This tutorial is written for those who have ample knowledge of rechargeable lithium-ion technology. Please do not attempt this if you are a novice. Stay Safe.
Step 2: Prepare the 18650 Battery
First, charge the two 18650 batteries by using a good charger. Here I am using a NITECORE charger.
Clean the terminal of the 18650 battery by using a clean cloth, if required you can use fine sandpaper.
Apply a small amount of soldering flux in all the four terminals.
Then make a series connection between the two batteries. Keep two battery side by side, one battery positive terminal shall face towards the negative terminal of another battery. You can see the above picture for your reference. Then Join them together by using 3M double-sided tape.
Step 3: Connect the BMS Board
Solder a thick wire ( 20 AWG ) in the midpoint of the two battery ( junction of the positive and negative terminal )
Solder a black wire to the negative terminal of the first battery and red wire to the positive terminal of the second battery.
Before soldering the wires to the BMS board, tin all the soldering pads for the good soldering joint.
The red wire from the middle point of the battery pack is connected to the BMS MB terminal.
The red wire is connected to BMS B+ and the black wire is connected to B-.
At last, connect a red wire to the BMS P+ terminal and black wire to the BMS P- terminal. These two terminals will be used for charging or discharging the battery pack.
Step 4: Insulate the Battery Pack
It is essential to protect the battery pack from metal on metal contact, which is very important for your safety.
The best way to wrap the battery pack is by using the PVC Heat Shrink Wrap.
Cut the heat shrink wrap to the size of your battery (remember to leave a little extra on the ends as you want it to wrap around the corners). Then apply heat over the surface by using a hot air gun until the wrap is tightly fitted around the battery.
I have used Electrical tape to wrap the battery pack because of the unavailability of heat shrink wrap.
After wrapping the battery pack, check the terminal voltage by using a multimeter. If the battery is in a fully charged condition, then the voltage must be above 8V.
Step 5: Prepare the TP5100 to Charge 2S Battery Pack
The TP5100 is a charging management module suitable for charging a single/double lithium battery (4.2V / 8.4V).
The default setting of the board is suitable for charging a single cell ( 4.2V ) lithium battery. To set it for double cell ( 8.4V) charging, you have to short the soldering pad named as » SET «.
Apply a small amount of solder to your soldering iron tip and then short the two soldering pad.
Step 6: Prepare the Charging Status LEDs
The TP5100 charging module has one onboard bi-color LED ( red and blue ) to indicate the charging status. But the objective is that the led should be visible to the outside of the enclosure. We are fortunate that the module also has some pads for connecting an external bi-color LED (common anode) next to the input. You can use a common anode bi-color LED or use two LEDs ( Red and Green)
I have used two 3mm LED instead of a common anode bi-color LED.
First, bend the two anodes of LED at the right angle as shown in the above picture. Then trim the legs as per the desired length and solder them together.
Solder a red wire to the red LED cathode, green wire to the green LED cathode, and a yellow wire to the common anode. I have used 24AWG hookup wires to the LED legs. For solid connections and protection to the soldering joints, apply a heat-shrink tube.
At last, solder the terminal wires to the 3 soldering pads of charging module TP5100.
Step 7: Prepare the DC Jacks
The DC jacks are used for supplying power to the UPS ( 12V input ) from a DC adapter and delivering power to the Router ( 12V Output ).
Clean the terminals of the DC Jacks and then apply a small amount of soldering flux to them. The main purpose of the flux is to prepare the metal surfaces for soldering by cleaning and removing any oxides and impurities. Oxides are formed when metal is exposed to air and may prevent the formation of good solder joints.
Before soldering the terminal wires, tin them by applying a small amount of solder.
Solder a red wire to the positive terminal and black wire to the negative terminal of the DC Jack.
Apply heat-shrink tubing to insulate the exposed soldering joints.
Step 8: Prepare the Schottky Diode
In this project, we will use two Schottky diodes to prevent reverse current flow. You can also use general-purpose diodes but the main reason for using the Schottky diode is that they have a lower forward voltage drop then the general purpose diode.
The negative terminal of the diode is indicated by a silver ring on it.
Trim the two legs of the diode by using a nipper and then solder two pieces of wire to them.
Then apply heat-shrink tubing to the terminal joints as shown in the above picture.
The datasheet of the 1N5822 diode is attached below for your reference.
Step 9: Prepare the Rocker Switch
The switch is used between the battery pack and the boost converter input terminal.
Soldering wires to the rocker switch is normally very difficult because the solder does not stick easily to the metal terminals. To avoid this, apply a small amount of soldering flux before soldering the terminal wires.
Tin the terminals of the rocker switch as well as the wires to be solder by applying a small amount of solder.
Always use heat-shrink tubing at the exposed conductive parts.
Step 10: Prepare the Voltmeter
The voltmeter display that I have used in this project has 3 wires. The red and black wire is given to power the meter and the third wire ( yellow ) is given for measuring the voltage allowing for a greater range of measurement.
In our case, we will measure the battery pack voltage only, so there is no need to use the third wire. You can short the soldering pads of the red and yellow wire together.
Then check it by connecting the display to a 18650 battery.
Note: You can buy a two-wire voltmeter instead of three-wire for this project.
Step 11: Prepare the DC Output Jack
Now you have to prepare the adapter to connect the UPS output to the router input. First, check the specification of your router to confirm the size of the jack ( Sleeve size ) and the tip polarity. Your router will have a small diagram indicating the polarity expected by it; care should be taken to adhere to this, as an improper power supply may damage the device.
In my case, the size of the jack is 5.5mm and the tip polarity is positive. According to the size, order two male DC Jack. Then solder red wire to the tip (smaller one ) and black wire to the sleeve.
Step 12: Enclosure Designing
To give a nice commercial product look, I designed an enclosure for this project. I used Autodesk Fusion 360 to design the enclosure. The dimensions of all the components are measured by a vernier caliper then the same were considered during the design.
The enclosure has two parts:
1. Main Body
2. Cover Lid
The Main Body is basically designed to fit all the components including the battery. The Cover lid is to cover up the main body opening.
Step 13: 3D Printed Enclosure
I have used my Creality CR-10S printer and 1.75 mm Grey and Red PLA filaments to print the parts. It took me about 3 hours to print the main body and around 1.5 hours to print the top lid.
My settings are:
Print Speed: 60 mm/s
Layer Height: 0.2mm ( 0.3 also works well)
Fill Density: 25%
Extruder Temperature: 200 deg C
Bed Temp: 60 deg C
Download the STL files from Thingiverse
Step 14: Using Heat Set Inserts
Threaded brass inserts can be a great way to add longevity to our 3D printed enclosures because we will 4 screws at the 4 corners to secure the top lid. Threaded inserts are commonly brass with a pre-formed thread within them.
Allow your soldering iron to heat for 3-5 minutes before installing inserts. This will ensure that you have to use the least amount of force to install inserts. The tip of the iron heats up the brass and softens the plastic. Pressing down pushes the insert into the part and once it cools down, it’s locked in place.
Step 15: Connect the Input DC Jack to TP5100
Mount the 5.5mm female DC jack to the 3d printed enclosure slot.
Then solder the terminal wires of the DC jack to the input terminal of the TP5100 as shown above. The red wire is positive and the black wire is negative.
Step 16: Install the Components
Install the DC Jacks, Rocker Switch, and Voltmeter display unit to the slot provided in the 3D printed enclosure.
Apply hot glue to mount the charging status LEDs and Voltmeter.
Similarly mount the TP5100 charging board, battery pack, and the LM2587 boost converter by using hot glue.
Note: Mount the charging board, battery pack, and the boost converter only after completion of all the connections as per the schematic.
Step 17: Make the Circuit
Solder one diode positive terminal to the positive terminal of the TP5100 and the negative terminal to the positive terminal of the Output DC Jack. Similarly the second diode positive terminal to the boost converter Out+ terminal and negative terminal to the DC jack positive terminal. To avoid any damages to connecting two thick wires to the DC jack terminal, I made a junction point ( covered by yellow heat-shrink tubing ).
TP5100 positive terminal is connected to the positive terminal of the battery pack and one terminal of the rocker switch. And the negative terminal is connected to the boost converter IN- and battery pack negative terminal. The other end of the rocker switch is connected to the boost converter IN+.
Voltmeter display positive is connected to boost converter IN+ and the negative terminal is connected to the IN-.
I will recommend to take a printout of the attached schematic diagram and make the circuit as per it. Before connecting the input DC adapter, double-check all the connections.
Note: Red and black wire in the schematic represent positive and negative respectively.
Step 18: Set the Boost Converter Output
After connecting the wires to the Input and output screw terminal of the Boost Converter, you have to set the output voltage.
Place your multimeter prove at the output terminal and adjust the trim pot until you get 12V.
Step 19: Close the Top Lid
Finally, place the top lid and secure the 4 screws at the corners.
I have used 3M x 8mm screws to secure the lid. the counter sinkholes in the enclosure fit perfectly to the screw heads. I used the Allen key to tighten the screws.
Never overtighten the screws, otherwise, the enclosure may cracks or breaks.
Step 20: Final Testing
The last step is to test the UPS, plug in the 12V adapter jack to the input jack. Now you will notice the red will glow, it indicates the battery is charging. You can always check the exact battery voltage from the voltmeter display at the output side.
Once the battery is fully charged, plug in the DC jack cable prepared in the earlier step into the female jack at the output. The other end of the cable will connect to the Router power input port.
Turn the switch ON, the router status LED starts to glow and after a few minutes, your router is ready for providing the internet service. At this stage, you can unplug the input DC adapter, you will notice the router is still working flawlessly. You can check the backup time in this condition. I have checked with my router ( 12V / 1.5A ), the backup time is more than 2 Hrs.
Блок питания является одной из основных частей роутера, обеспечивающей его работу. Он отвечает за подачу электроэнергии и стабильность ее потока, что позволяет устройству функционировать без сбоев. Часто блок питания приходится заменять по различным причинам: поломка, устаревание или необходимость увеличения мощности.
Однако, приобретение готовых блоков питания для роутера может быть довольно дорогим занятием. В таких случаях можно собрать блок питания своими руками, используя простые и доступные компоненты. В этой статье мы расскажем о том, как собрать и настроить блок питания для роутера самостоятельно.
Перед тем, как приступить к сборке блока питания, необходимо определиться с его характеристиками. Важными параметрами являются: напряжение, сила тока, положительный и отрицательный выводы. Выбор оптимальных значений напряжения и силы тока будет зависеть от конкретной модели роутера и его потребностей. Также важно учесть компоненты, из которых будет состоять блок питания: трансформатор, выпрямительные диоды, емкости, резисторы и т.д.
Собирая блок питания для роутера своими руками, необходимо обратить внимание на безопасность. Работа с электронными компонентами требует соблюдения определенных правил: соблюдение полярности, изоляции и защиты от короткого замыкания. Также рекомендуется использовать качественные компоненты и следовать инструкциям по их сборке и подключению. В случае сомнений или отсутствия опыта, лучше обратиться к специалистам.
Содержание
- Самостоятельное изготовление блока питания для роутера
- Изучение требований и сборка необходимых компонентов
- Подготовка отверстий и монтаж блока питания
Самостоятельное изготовление блока питания для роутера
Вместо покупки готового блока питания для вашего роутера, вы можете попробовать сделать его самостоятельно. Это может быть полезно, когда у вас нет возможности получить подходящий блок питания или если вы просто хотите сэкономить немного денег.
Для изготовления блока питания для роутера вам потребуются следующие материалы и инструменты:
- Трансформатор с подходящим входным и выходным напряжениями для вашего роутера;
- Мостовой выпрямитель;
- Электролитический конденсатор;
- Резисторы и диоды;
- Печатная плата;
- Провода и припой;
- Паяльник и инструменты для сборки печатной платы.
Перед началом работы, важно внимательно изучить схему и инструкции по сборке для вашего конкретного роутера. Это поможет убедиться, что вы правильно выбрали все компоненты и соединения.
Когда у вас есть все необходимые компоненты, можно приступить к сборке блока питания. Сначала следует запаять элементы на печатную плату, следуя схеме. Убедитесь, что все соединения правильно проведены и что нет короткого замыкания.
После сборки печатной платы, можно приступить к подключению проводов, трансформатора и других элементов. Важно убедиться, что все соединения безопасны и надежны.
Последним шагом будет тестирование вашего самодельного блока питания. Подключите его к роутеру и проверьте его работоспособность. Убедитесь, что напряжение и ток соответствуют требованиям вашего роутера.
Самостоятельное изготовление блока питания для роутера может быть интересным и практичным проектом. Однако будьте осторожны и внимательны во время работы с электричеством. Если вы не уверены в своих навыках, лучше обратиться к специалисту, чтобы избежать повреждения роутера или других непредвиденных проблем.
Изучение требований и сборка необходимых компонентов
Перед тем как приступить к сборке блока питания для роутера, необходимо изучить требования производителя. В инструкции к роутеру можно найти информацию о напряжении питания, токе, и типе разъема, которые подходят для данной модели.
После того как вы узнали требования к блоку питания, можно приступить к сборке необходимых компонентов. Основные компоненты, которые вам понадобятся:
- Трансформатор: выберите трансформатор, способный выдерживать требуемое напряжение и ток. Убедитесь, что он имеет низкую потерю энергии и отвечает стандартам безопасности.
- Диодный мост: диодный мост нужен для преобразования переменного тока в постоянный. Подберите диодный мост, который соответствует требованиям вашего роутера.
- Электролитические конденсаторы: выберите конденсаторы с нужной ёмкостью и рабочим напряжением. Они используются для сглаживания постоянного тока и устранения пульсаций.
- Резисторы: резисторы могут быть необходимы для ограничения тока, деления напряжения или других целей. Выберите резисторы с нужным сопротивлением и мощностью.
- Транзисторы: транзисторы используются для управления током или напряжением. Подберите транзисторы, которые соответствуют требуемым параметрам вашего роутера.
- Силовой разъем: выберите разъем, который подходит для вашего роутера и способен выдерживать требуемый ток.
Это основные компоненты, которые могут понадобиться при сборке блока питания для роутера. Кроме того, возможно, потребуются дополнительные компоненты в зависимости от требований вашего роутера и планируемой схемы сборки.
Подготовка отверстий и монтаж блока питания
Перед тем как приступить к монтажу блока питания, необходимо подготовить отверстия для его установки. Для этого используются специальные инструменты, такие как сверло и дрель.
Прежде всего, нужно выбрать место для установки блока питания на корпусе роутера. Рекомендуется выбрать удобное место, чтобы в дальнейшем иметь возможность легко подключать и отключать блок питания.
Далее следует отметить место, где будут располагаться отверстия. Для этого можно использовать рулетку и маркер. Отверстия должны быть расположены на разных сторонах корпуса для обеспечения правильной вентиляции и охлаждения блока питания.
После отметки следует приступить к сверлению отверстий. Размер отверстий должен соответствовать размеру разъема блока питания. Обычно используются отверстия диаметром 8-10 мм.
После сверления отверстий можно приступить к монтажу блока питания. Блок питания устанавливается в отверстия и фиксируется с помощью специальных крепежных элементов или винтов.
Важно убедиться, что блок питания надежно закреплен и не будет совершать никаких подвижных движений во время эксплуатации роутера.
После закрепления блока питания следует проверить его подключение. Для этого необходимо обратить внимание на правильное подключение проводов блока питания к роутеру. Провода должны быть надежно зафиксированы и не должны создавать помех при работе роутера.
После проведения всех необходимых проверок и подключений, можно приступить к включению роутера. Блок питания обеспечит его стабильную работу и позволит использовать все функции и возможности роутера.
Таким образом, подготовка отверстий и монтаж блока питания являются важными этапами в процессе самостоятельной сборки и настройки роутера.