Elveet. Kinetická nabíjačka Powerbank: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Raz som bol na výlete a mal som problém s dobíjaním svojich pomôcok. Cestoval som dlho v autobuse, nemal som možnosť nabiť si telefón a vedel som, že čoskoro budem bez komunikácie.

Tak prišiel nápad vytvoriť kinetickú nabíjačku, ktorá nebude závisieť od elektrickej zásuvky.

Ak potrebujete dobiť svoj prístroj na výlete, túre, na pláži alebo v doprave, Elveet vám pomôže. Elveet môžete len potriasť alebo ho vložiť do tašky (batohu) a začať pracovať (ísť na túru, na pláž, do hôr atď.). Zariadenie sa nabíja, keď sa pohybujete.

Elveet je kinetická nabíjačka. Princíp činnosti Elveet je založený na fenoméne elektromagnetickej indukcie

Krok 1: Súčasti Elveetu

1. Induktor sa skladá z 9-magnetického Halbachovho poľa a troch cievok.

2. Doska plošných spojov obsahuje zosilňovač 200mA induktora, nabíjačku batérií a prevodník zosilňovača batérie 5V 2A.

3. Lítium-polymérová batéria 2800 mAh.

4. Puzdro sa skladá zo 4 častí a je vyrobené pomocou 3D tlačiarne.

Celý projekt je vytvorený vo Fusion 360

Krok 2: Induktor Elveet

Induktor prevádza kinetickú energiu vášho pohybu na elektrický prúd. Účinnosť induktora je najdôležitejším parametrom. Množstvo akumulovanej energie vo vnútornej batérii závisí od účinnosti induktora.

Induktor sa skladá z troch cievok, Halbachovho magnetického poľa a troch diódových mostov. Pracovné pole cievky je časť, cez ktorú prechádzajú póly magnetov, to znamená, že čím je táto časť dlhšia, tým viac energie môžeme získať.

Ďalej sú výstupy každej cievky pripojené k diódovému mostíku, to znamená, že cievky sú napäťovo nezávislé. A prúd všetkých troch cievok je zhrnutý za diódovými mostíkmi. Diódové mosty používajú Schottkyho diódy s veľmi nízkym dopredným napätím PMEG4010 vyrobené spoločnosťou Nexperia. Toto sú najlepšie diódy pre takéto aplikácie a neodporúčam ich meniť na iné.

Magnetické pole Halbach koncentruje magnetické pole na jednej strane. Na druhej strane je magnetické pole veľmi slabé.

Halbachovo pole vyžaduje takmer dvojnásobný počet permanentných magnetov, ale účinnosť Halbachovej zostavy je veľmi vysoká.

Magnetické pole prechádza cez dve časti každej cievky a vždy póly prechádzajú cez rôzne časti. Pretože cievky sú vďaka diódovým mostíkom elektricky nezávislé, je ich vzájomný vplyv vylúčený.

Induktor používa zostavu 9 neodýmových magnetov 5X5X30mm N42. Ako pružiny sa používajú ďalšie dva magnety 2X4X30 N42.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Účinnosť induktora závisí od rýchlosti zmeny magnetického poľa. Za týmto účelom sa dráha magnetickej zostavy zvýši. Rýchlosť zmeny magnetického poľa sa teda podstatne zvýši v dôsledku veľkého zrýchlenia magnetickej zostavy počas pohybu.

Tento induktor je oveľa účinnejší ako induktor s valcovým magnetom v strede cievky. Valcový induktor má iba hornú a dolnú pracovnú časť magnetu. Stredná časť valcového magnetu v súčasnej generácii takmer nefunguje. Preto je jeho účinnosť nízka.

Induktor Elveet má 4-pólový magnetický systém, ktorý je nasmerovaný kolmo na drôty cievok.

Po premostení diód sa zhrnie prúd cievok a privedie sa na dosku meniča a nabíjačky.

Krok 3: DPS Elveet

Obvod a všetky komponenty dosiek. Obsahuje tri hlavné časti:

1. Zvýšte prúd induktora 200 mA v prevodníku. Použitý je čip NCP1402.

Je to zosilňovač, ktorý pracuje od 0,8 voltu a poskytuje pevné napätie 5 voltov a prúd až 200 mA. Úlohou tohto čipu je poskytnúť pohodlné napätie na nabíjanie batérie.

2. Nabite čip zariadenia STC4054

Tento čip prijíma 5 voltov z induktora alebo z externého zdroja (cez micro-USB) a nabíja lítium-polymérovú batériu s kapacitou 2 800 mA. Induktorový prúd a prúd z externého zdroja sú oddelené pomocou Schottkyho diód.

Druhý pár diód Schottky tiež umožňuje, aby Elveet fungoval ako neprerušované napájanie, to znamená, že môžete Elveet nabíjať a súčasne z neho prijímať prúd pre svoje zariadenia.

3. Zosilňovač prevodníka výstupu. Zvyšuje napätie batérie na 5 voltov a na napájanie gadgetov poskytuje prúd až 2 ampéry. V tomto prípade funguje čip LM2623.

Dobrou vlastnosťou LM2623 je vnútorný vysokovýkonný tranzistor a výstupný prúd až 2 ampéry s nízkym zvlnením výstupného napätia. Výstupné napätie je vedené do štandardného konektora USB.

Okrem týchto častí má doska dotykový spínač zaťaženia (napríklad výkonnú cestovnú lampu alebo iné konštantné zaťaženie). Existujú aj výstupné kolíky na pripojenie bezdrôtovej nabíjačky namiesto kábla USB, ale táto možnosť je navrhnutá do budúcnosti.

Krok 4: Puzdro Elveet

Všetky časti puzdra a držiaka magnetu sú vytlačené na 3D tlačiarni.

Tu sú všetky súbory STL.

Rozmery púzdra:

18 - 54 - 133 m (5, 24 - 2, 13 - 0, 728 palcov)

Krok 5: Cievky

Na obdĺžnikový podstavec vysoký 5 x 35 mm 8 mm navíjame cievku drôtom 32 AWG (0,2 mm).

Cievky sú vyrobené z drôtu 32 AWG (0,2 mm) na obdĺžnikovej základni. Počet závitov je približne 1200. Šírka celej cievky by nemala byť väčšia ako 20 mm. Môžete použiť hrubší drôt, ale pre posilňovací menič to bude ťažší režim prevádzky. Tenší drôt poskytne viac napätia, ale prúd klesne a ohmické straty sa zvýšia.

Po navinutí by mali byť všetky cievky zabalené do PTFE pásky.

Krok 6: Doskové diódové mostíky

Jedná sa o úzku dosku pre 12 diód.

Nachádza sa vedľa cievok.

Po umiestnení dosky do drážky sú výstupy každej cievky spojené s mostíkmi.

Krok 7: Kontrola pripojení

Na to potrebujete tenkú dosku, na ktorú je namontovaných 10-15 bielych LED diód a jeden kondenzátor približne 2200 mikrofaradov.

LED diódy sú zapojené paralelne a spájkované s doskou diódových mostíkov.

Pri presúvaní magnetickej zostavy cez cievky by mali všetky diódy jasne svietiť.

Ďalej sa testovacia doska odstráni a kolíky mostíkovej dosky sa spoja s doskou prevodníka.

Krok 8: Konečná montáž

K doske pripájame vodiče batérie a induktora.

Potom pomocou dvoch skrutiek zozbierame horný a dolný kryt zariadenia.

Zariadenie je pripravené na prácu.

Teraz ste úplne energeticky nezávislí!