Nabíjačka USB napájaná dychom: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Dýchaš? Máte pomôcku, ktorú je možné nabíjať cez port USB? Ak ste na obidve odpovedali áno, máte šťastie. Tento návod ukazuje, ako vytvoriť zariadenie, ktoré bude nabíjať vaše zariadenia podporujúce USB, kým budete robiť to, čo robíte najlepšie. Dýchaj. Použitím niektorých dielov ukrytých v starej mechanike CD-ROM, jednoduchého elektronického obvodu a niekoľkých gumičiek si čoskoro budete odfukovať a búrať sa k plne nabitej pseudo užitočnej elektronickej gadget nirváne.

Krok 1: Úvod a krok 1

Tento projekt vyžaduje široké spektrum zručností „výrobcu“, ako je výroba dosiek plošných spojov, demontáž elektroniky, rezanie a vŕtanie plastov, miešanie epoxidov, navrhovanie prevodoviek, spájanie zväzkov dielov, ohýbanie kancelárskych sponiek a riskovanie studne. byť stále drahším telefónom, fotoaparátom alebo PDA. Celkovo vzaté, dobrá zábava. Pretože každý bude mať inú zbierku nevyžiadanej pošty, z ktorej to bude stavať, poskytnem vám len podrobný prehľad o tom, ako som na to prišiel, a tieto roztržky môžete použiť na svoj vlastný projekt. Ktorý bude voľne pozostávať zo štyroch krokov.1. Uschovajte niekoľko vhodných dielov pre generátor2. Zostavte obvod nabíjačky 3. Zostavte generátor, spriahadlo hrudníka a mechanický návrat 4. Pripojte obvod nabíjačky a otestujte Krok 1: Mal som zavesené asi štyri staré jednotky CDROM a niekoľko z nich som rozobral, aby som zistil, aké chladné časti sú vo vnútri. Ukázalo sa, že vo vnútri je veľa chladných motorov, prevodov a ďalších častí, ktoré plne potvrdzujú moje naliehanie na to, aby som také blbosti nechal ležať. Vidieť prevodové ústrojenstvo vo vnútri týchto jednotiek používaných na otváranie zásobníka mi dalo nápad na tento projekt. Malý motor s nízkym krútiacim momentom a vysokými otáčkami je spojený so zásobníkom pomocou ozubeného prevodu, ktorý má konečný pomer asi 20: 1. Predtým som na výrobu elektriny z dýchania používal paralelné pole malých pagerových motorov (pozri nižšie). ale lineárny zdvih z rozšírenia hrudníka nie je taký veľký (asi jeden palec), takže na generovanie užitočného napätia ste museli skutočne narážať a nafukovať. V každom prípade sa pusťte do tých jednotiek CDROM, ktoré nájdete v takmer každom garážovom predaji, obchode so zmiešaným tovarom alebo na skládke. Na obrázku nižšie sú uvedené výsledky. Je tu veľa potenciálnych projektov. Nás zatiaľ zaujímajú iba plastové prevody a motory na otváranie zásobníka a/alebo pohyb laserového vozíka. Pozrite sa na rôzne prevodové stupne a pohony a pokúste sa predstaviť si spôsob pridania ďalších prevodových stupňov na zvýšenie prevodového pomeru alebo ako pridať ďalší motor do série. Chcete minimalizovať zmeny v prevodovke. Prípadne môžete jednoducho previesť všetky prevodové stupne a postaviť prevodovku od začiatku. Budete tiež potrebovať najmenej jeden motor s malým prevodom alebo kladkou, aby ste ho mohli pripojiť k prevodovke. Motory v jednotke CDROM sú typicky jednoduché jednosmerné motory s permanentnými magnetmi, navrhnuté tak, aby pracovali na 5 V, s výnimkou vretenového motora, ktorý však aj tak nechcete používať. V tomto mieste tiež chcete premýšľať o tom, čo budete používať. aby vám okolo hrudníka prešiel popruh. Starý opasok, popruh, stará šnúrka na topánke, remienok na odznak alebo čokoľvek, čo sa okolo vás pohodlne zmestí bez toho, aby ste sa o to museli rozťahovať. Chcete, aby celé rozšírenie prebiehalo vo vašom lineárnom generátore. Akýkoľvek úsek, ktorý sa vyskytne vo vašej spojke hrudníka, bude zbytočná energia.

Krok 2: Zostavte obvod nabíjačky

Obvod nabíjačky je veľmi jednoduchý. Pozostáva z: 1. Diódový mostík na premenu striedavého napätia z generátora na usmernený DC.2. Nabíjateľná batéria na vyrovnanie napätia a udržanie prebytočného generovaného výkonu, keď nie je nič pripojené k portu USB. Môžete použiť aj veľký kondenzátor, ale batérie ponúkajú predvídateľnejšiu úroveň napätia. Zosilňovač s nízkym napätím až 5 VDC na nabíjanie USB4. Zásuvka USB. Okruh som zostavil v programe EAGLE, program, ktorý vrelo odporúčam. Môžete si ho zadarmo stiahnuť z cadsoft.de. Priložené je schematické a jednovrstvové rozloženie dosky. Skutočné používanie EAGLE a výroba dosiek presahuje rámec tohto návodu. Existuje mnoho skvelých návodov na pokrytie týchto tém. Pozrite sa napríklad na to, ako vyrábať PCB vo vašej kuchyni. Zoznam dielov pre nabíjací obvod (množstvo tučným písmom): 1x L6920 Nastaviteľný výstupný prevodník DC (minimálny vstup 1 V, údajový list tu) Digikey# 497-4593- Spínacie diódy 1-ND4x 1N4148 (Použil som malé SOD523 smds, ale môžete doplniť to, čo máte poruke) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keramické alebo iné kondenzátory s nízkym ESR (použil som 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k tenké filmové odporyDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH induktor s drôteným vinutímDigikey# 490-2519-1-ND1x konektor USB samica typu ADigikey# AE9924-ND Nižšie môžete vidieť schématické a tabuľkové súbory a tiež ich jpegs. Najťažšou vecou je vytvoriť dobrý PCB vo vašej kuchyni, ktorý má dostatočne malé stopy pre balík TSSOP modelu L6920. Ako vidíte na obrázku, vyrobil som 4 dosky naraz, pretože každá je taká malá. Trik, ako to skĺbiť, je začať v strede a vystúpiť von, začať s L6920 a pridávať diskrétne SMD za pochodu. Nevyhnutná je pinzeta, dobré oči alebo lupa, jasné svetlo a pevná ruka. Nebojte sa, že by ste tam dostali príliš veľa spájky, použite spájkovací knôt na vyčistenie nehôd a po každom kroku skontrolujte svoju prácu pomocou multimetra. Opakovanie je matka múdrosti.

Krok 3: Zostavte generátor

Teraz musíte vytvoriť generátor. Mali by ste sa pohrať s prevodmi a motormi, kým nedosiahnete uspokojivé usporiadanie. Pri otáčaní prevodových stupňov budete chcieť na motore použiť multimetr, aby ste zistili, aké napätie na vás prúdi. Chcete sa dostať do rozsahu 2–3 voltov a pomaly pohybovať lineárnym prevodom asi o palec na cestách. Pri nastavovaní prevodových stupňov chcete použiť tie, ktoré majú veľký prevodový stupeň vylisovaný s menším prevodovým stupňom. Sériové usporiadanie týchto spojov vám poskytne dobrý prevodový pomer, ako je znázornené na obrázku. (ignorujte skutočnosť, že zuby majú na výkrese nesprávnu veľkosť, bol som lenivý prekresľovať so zodpovedajúcim rozstupom zubov) Mali by ste strieľať niekde v rozmedzí 25-50: 1. Viac je lepšie, ale nakoniec sa straty v prevodovke hromadia a je príliš ťažké otáčať motorom a prevody sa odizolujú.

Jedným z kľúčov je nájsť spôsob, ako použiť lineárne prevody na disku CD alebo inom diele na premenu vášho dychového pohybu na rotáciu jednosmerného motora. Priložil som obrázok ďalšej prototypovej verzie generátora jednotky CD, kde môžete jasne vidieť lineárny prevodový stupeň. Tiež sú viditeľné značky rezu v plaste. Tento prototyp bol tiež schopný osvetliť zobrazené pole LED. Nebojte sa túto vec nakrájať tak, aby vyhovovala vašim potrebám. Na druhom obrázku je jednosmerný motor namontovaný na mieste v plastu pohonu, ktorý som kanibalizoval. Blízko toho bol lineárny posúvač, ktorý som použil na spojenie dychového pohybu s prevodovkou. Tiež som pridal ďalší prevodový stupeň (pozri obrázok) do hnacieho ústrojenstva, aby sa zvýšil prevodový pomer a umožnilo v budúcnosti namontovanie ďalšieho motora na zvýšenie výkonu. Hlavnou výzvou je efektívne preniesť dýchacie úsilie do efektívnej rotácie motora. Tiež na obrázku

Krok 4: Dajte to všetko dohromady a vyskúšajte to

Akonáhle budete mať uspokojivé nastavenie generátora, budete chcieť pripojiť generátor k nabíjaciemu obvodu, vložiť batériu a pomocou multimetra otestovať výstupné napätie v USB porte. Ak nevidíte 5 V, potom je problém. Opravte to pred zapojením drahého modulu gadget do portu USB. Nasleduje môj zostavený dychom napájaný generátor USB v celej svojej kráse, hore a dole. Môžete vidieť gumičku použitú na návrat, spolu s lineárnym vozíkom, popruhom a kancelárskou sponkou, ktorú som použil na pripojenie lineárneho prevodu k popruhu. Kľúčom je, aby bol všetok pohyb prenesený na lineárny prevod, aby ste zaistili, že popruh a spôsob pripojenia budú tuhé bez dávania. Sila gumičky alebo návrat pružiny je na vás. Moje polovične experimenty naznačujú, že 1N silu môžete celkom zvládnuť bez toho, aby ste sa cítili príliš namáhavo vo svojom dýchaní. V ideálnom prípade by ste chceli takú malú gumičku, ktorá pri výdychu vráti lineárny prevod do východiskovej polohy. Ak získate dostatok výrobnej kapacity buď prostredníctvom vysokého prevodového pomeru, prídavných motorov alebo väčšieho motora, potom budete potrebovať väčší návrat pružiny. V podstate počas vdýchnutia skladujete mechanickú energiu, ktorá sa používa na zapnutie generátora pri výdychu, aby ste mohli generovať stlačením aj ťahom. Na to, aby ste úspešne využili výhody, potrebujete diódový mostík. Preto som túto obludnosť pripútal a zapojil do svojej dôveryhodnej schránky na zber údajov od DataQ. V prílohe je výstup grafu napätia generátora pred zvýšeným prevodom na 5 V USB. V zásade batéria poháňa zosilňovač a generátor dychu nabíja batériu. Na grafe môžete vidieť vyrovnávací účinok batérie s napäťovými hrotmi, keď som dýchal. V skutočnosti som sa blížil k hyperventilácii, ale v mene vedy. Výsledky môžete vidieť na fotografii nabíjania telefónu. Jedna vec, ktorú treba spomenúť, je, že som musel upraviť kábel USB, aby sa RAZR nabíjal, ako je popísané na tomto webe. Nemám žiadne solídne čísla o sile, ktorú som generoval, zatiaľ som neprišiel na dobrý spôsob, ako to zmerať. Typický pokojový metabolizmus je rádovo 50-75 W, z ktorých podstatná časť je spôsobená dýchaním úsilie (videl som severne od 50%). Ak teda predpokladáme nepretržitú 25 W energiu používanú na dýchanie, zdá sa rozumné, že by sme mohli zvýšiť tieto 4% na zber 1 W na nabíjanie mobilného telefónu. Na základe môjho mobilného telefónu a týchto predpokladov by nabitie 3,7 V 800 mAh batérie trvalo asi 3 hodiny. Za predpokladu 100% účinnosti. Na základe niekoľkých meraní, ktoré som dokázal, bohužiaľ, generátor dýchania, ktorý som postavil, vydáva viac ako 50 mW. Spôsob, ako dýchať, žiadny dych. Nabíjalo by to telefón, ale batériu NiMH bude vykonávať väčšina práce, kým sa nevybije. Potom by ste museli asi jeden deň dýchať, aby ste nabili batériu NiMH. Aj tak si to plánoval? Je teda čo zlepšovať. Jednou z oblastí, na ktoré sa pozerám, je použitie uhlíkových nanorúrok a polyuretánu na výrobu elektroaktívneho generátora polymérov. Toto je typ technológie, ktorá sa používa na výrobu generátorov bootovacích úderov pre armádu. Budúce vylepšenia by mohli dostať toto zariadenie do rozsahu 1 W. Konkrétne pomocou lepšieho jednosmerného motora (vyššie napätie na otáčku) a vlastnej stavby hnacieho ústrojenstva, aby bolo pohodlnejšie a lepšie prepojené s dychovým pohybom. Na týchto typoch zariadení vo svojej kuchyni/dielni pracujem už nejaký čas a chcel by som to všetko zverejniť, aby sa k nim mohli dostať aj iní. V prípade otázok alebo diskusie ma neváhajte kontaktovať. Ako povedal bard, „a domestikácia psa pokračovala nezmenšene“.