Vuoi costruire una cassa bluetooth da 50 watt perché non hai abbastanza soldi per comprartene una? Oppure ritieni che lo speaker wireless che tanto ti piace abbia poca potenza? Allora sei nel posto giusto.
In questo articolo imparerai come costruire la tua personalissima cassa wireless usando le schede TP4056. Materiali, errori e procedimento!
N.B.: ho aggiornato il progetto, migliorando il sistema di caricamento della batteria. Se non sai come è fatta una batteria lipo prima leggi il paragrafo dedicato, poi torna a quello dove parlo della BMS!
Aggiornamento del progetto
Sono passati ormai anni da quando la cassa è stata assemblata. Scrivo questo aggiornamento per dirti che, grazie anche ai feedback ricevuti in questo stesso articolo, ci sono stati dei miglioramenti alla boombox. Come posso non restituire il favore rendendo pubbliche queste modifiche?
BMS si, TP4056 no!
Un sistema di gestione delle batterie, Battery management system (BMS), è una schedina tanto piccola, tanto semplice e potente: permette di bilanciare in contemporanea diverse celle di una batteria lipo. Proprio quello che serve in questo progetto.
In pratica, come puoi vedere dallo schema, il BMS ha vari cavi che fanno ciò che io – goffamente – ho cercato di fare con tanti piccoli TP4056.
Ci tengo a puntualizzare alcuni dettagli/consigli:
- le batterie non sono saldate, ma inserite in contenitori in plastica (quelli senza molla, sennò le batterie sono messe in serie e non in parallelo) uniti col velcro. Perché? In questo modo potrò sostituire in pochi minuti la batteria difettosa, semplicemente aprendo il pannello posteriore, scollando il velcro e sfilando la batteria difettosa
- ho inserito anche un indicatore della carica in modo da capire quando è necessario caricare il tutto
- la scheda di gestione delle batterie che ho usato (una 6s) necessitava di una precisa corrente in entrata: 25,2 V. Nell’immagine si vede solamente un alimentatore da 24V. Come fare? Semplice: uso un alimentatore da 24 V e uno regolatore di voltaggio che permette un fine regolamento del voltaggio. Ogni BMS ha i suoi valori, quindi informati bene
- dallo schema si può dedurre che collegando la cassa alla presa (e quindi con l’alimentatore), questa si carica e può funzionare allo stesso tempo
- L’alimentatore, quando non è in uso, sarebbe meglio isolarlo dal circuito per evitare dispersioni di corrente, magari inserendo un interruttore.
Componenti della cassa
È bene avere in mente quali sono gli elementi fondamentali del progetto. Essi sono:
- altoparlanti (con o senza filtro per frequenze)
- telaio
- batteria
- caricatore per la batteria
Attenzione:questo articolo si concentrerà su batteria e come caricarla (TP4056), ovvero quello che è più difficile da calcolare.
Altoparlanti
Noi li abbiamo recuperati da un vecchio impianto stereo. Potete fare così anche voi (consiglio) oppure spendere qualche soldo e comprarne nuovi. Sappiate che i costi non sono contenuti, soprattutto se prendete versioni pensate per impianti Hi-Fi oppure dotati di un grande wattaggio.
Se volete dirigervi su qualche cosa che sia un buon compromesso allora comprate altoparlanti per macchine: belli a vedersi, buona qualità e prezzo contenuto.
La cosa che dovete tenere a mente è che essenzialmente la potenza complessiva di questi sia “copribile” con le batterie che avete, altrimenti sottoalimenterete il tutto, ottenendo un suono flebile.
Telaio
In teoria ci sono delle formule per capire che volume deve avere la cassa affinché il suono sia meno distorto e anzi amplificato. Però stiamo parlando di un qualche cosa che per definizione deve essere portatile, quindi cercate semplicemente di farlo più piccino possibile.
Legno spesso fa risuonare meglio, ma questo è un malus sul peso complessivo. La nostra (che vedete in foto), per esempio, è grande la metà di quello che dovrebbe essere per formula teorica, entra a mala pena in uno zaino da 35 litri e pesa 7kg siccome fatta in legno spesso 2 cm.
Batteria
Fulcro del progetto sono queste batterie, ai polimeri di litio di tipo 18650. Sono largamente usate in molti campi e ne esistono davvero di svariate capacità. Quello che rimane costante è la forma (da cui deriva il nome: 18mm x 65mm) e il voltaggio (3,7 volt, cioè una cella).
Per il progetto in questione sappi semplicemente che:
- costano circa 3-6 euro l’una
- si trovano nelle batterie estraibili dei portati e utensili da lavoro
- non ne esistono con capacità superiore a 3400 mAh, quindi attentoi alle truffe!
- sono “combinabili” in serie (“s”) o parallelo (“p”) per aumentarne voltaggio e/o amperaggio (
- vanno scelte in base agli altoparlanti che avete intenzione di usare (per 240W io ne ho usate 18 da 2000 mAh in configurazione 6s3p)
Caricatore per batteria: TP4056
Queste piccole schedine elettroniche sono necessarie per caricare correttamente una batteria ai polimeri di litio.
Io li ho comprati per poter realizzare un caricatore bilanciato di un pacco batteria Li-Ion, da me costruito, a 6 celle.
Ho cercato per una settimana, ogni giorno, risposte ad alcune domande inerenti a ciò che stavo per fare, senza trovare realmente risposta, ma dopo l’esperienza che mi sono fatto sono contento di appianare molti dubbi a riguardo e di condividere questo bottino con voi.
Vi premetto che queste schede sono fondamentali per evitare che la batteria smetta di funzionare dopo qualche ciclo di carica, ma non sono l’unica alternativa. Trovate maggiori dettagli nelle considerazioni finali.
Procedimento
Come precedentemente accennato, questo articolo si concentrerà più sulla costruzione e assemblaggio di una batteria partendo dalle 18650, piuttosto che sulla costruzione del telaio e la scelta degli speaker. Quello sta a voi e non vi sono particolari indicazioni, se non quelle che ho indicato sopra.
La batteria che ho costruito, con 27 batterie 18650 recuperate da avvitatori e portatili, necessitava un bilanciamento nella fase di carica e anche qualche cosa che fosse in grado di caricarla. L’utilizzo che ne ho fatto è stato costruire una boom-box bluetooth da 240W (si, avete letto bene). La batteria nel dettaglio è una 6s3p.
Procedimento ed errori
- ogni TP4056 è in grado di bilanciare esclusivamente una sola cella, qui ne ho 6. Ne ho quindi usati 6 (messi in parallelo come in figura rispetto alle batterie);
- non essendo ancora esploso nulla ho continuato il progetto: ogni TP4056 doveva esser alimentato. Mi sono detto: Alimento tutto con un PSU da 240w di un Pc desktop. Collego quindi tutti due positivi e due negativi di queste schedine bilanciati all’alimentatore…quando mi accorgo che si stanno surriscaldando e che dovevo subito scollegarli: stavano facendo cortocircuito;
- decisi quindi che dovevo utilizzare 6 alimentatori separati. Usai quelli dei cellulari siccome i TP4056 ricevono tra i 3-8 v in ingresso e in uscita danno 4.2-3.7 v 1 A (poi sempre meno in modo da caricare correttamente la batteria). Qui capii un’altra cosa: per poter avere i massimo output servivano caricatori da 1.2 Ah circa, siccome della corrente viene dispersa (altrimenti vedi allungato i empi di ricarica). Ogni cella infatti aveva nominalmente 6600 mAh. Ipotizzandone 6000, caricando il tutto a 1 ah avrei impiegato 6 ore. Utilizzando 0.5 ah 12. I caricatori che riciclai avevano diversi amperaggi, il più scarso dettava in passo: 0.850 mah (consiglio per chi vuole fare di meglio di avere tutti e 6 o caricatori con valori identici e alti, in modo da bilanciare correttamente la batteria). Di questi riciclati, alcuni vecchi anche 10 anni, un paio esplosero;
- dopo aver scotchato tutto e aver ottenuto 6 positivi e 6 negativi, questi li unii e li collegai ad una presa con pure la messa a terra.
Cosa ho imparato
- MAI collegare gli “IN” di questi TP4056 tra loro;
- alimentateli con caricatori di cellulari (ne avrete sicuramente tanti come me a casa, riciclare a costo zero e sono molto sicuro…se non fanno strano rumori);
- se volete bilanciare una batteria come la mia o più grande e volete che duri ancora di più vi conviene associare ad ogni singola cella (nel mio caso sarebbero state 27) uno di questi cosini: La batteria sarà sempre al 100% bilanciata (come contro necessitate di tanti alimentatori e schedine). Inoltre avrete tempi di ricarica molto inferiori (siccome ipotizzando una 18650 da 2000 mah, questa viene caricata nel minimo tempo di 2 h!!);
- potete fare il pacco grande quanto volete o piccolo quanto volete: Da 1 cella a 100 celle, basta associare ad ognuna un TP4056.
- se non siete esperti (mo ci metto anche io) vi giocherete un paio almeno di queste schedine: Prendetene tante (dalla vina costano pochissimo).
Concludendo
Sono riuscito a dilungarmi di un oggetto che pochi vedono come utile perché non conoscono il suo potenziale: potete fabbricare qualunque batteria li-ion riciclando e arricchendo le vostre abilita in elettronica, divertendovi con amici o fratelli (come ho fatto io). In internet c’è gente che si fabbrica batterie di bici elettriche, power bank e altro ancora!
Potete approfondire ulteriormente la questione boombox leggendo questi altri articoli:
