Elveet. Kinetická nabíječka Powerbank: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Jednou jsem byl na výletě a měl jsem problém s dobíjením svých gadgetů. Cestoval jsem dlouho autobusem, neměl jsem možnost nabít si telefon a věděl jsem, že brzy budu bez komunikace.

Tak přišel nápad vytvořit kinetickou nabíječku, která nebude záviset na elektrické zásuvce.

Pokud potřebujete dobít svůj gadget na výlet, túru, na pláž nebo v dopravě, pak vám Elveet pomůže. Elveet můžete jen protřepat nebo si ho dát do tašky (batohu) a vyrazit do práce (vyrazit na túru, na pláž, do hor atd.). Zařízení se nabíjí, když se pohybujete.

Elveet je kinetická nabíječka. Princip činnosti Elveet je založen na jevu elektromagnetické indukce

Krok 1: Součásti Elveet

1. Induktor se skládá z 9-magnetického Halbachova pole a tří cívek.

2. Deska plošných spojů obsahuje krokový převodník 200mA induktoru, nabíječku baterií a 5V 2A výstup měniče pro zvýšení kapacity baterie.

3. Lithium-polymerová baterie 2800 mAh.

4. Pouzdro se skládá ze 4 částí a je vyrobeno pomocí 3D tiskárny.

Celý projekt je vytvořen ve Fusion 360

Krok 2: Induktor Elveet

Induktor převádí kinetickou energii vašeho pohybu na elektrický proud. Účinnost induktoru je nejdůležitějším parametrem. Množství akumulované energie ve vnitřní baterii závisí na účinnosti induktoru.

Induktor se skládá ze tří cívek, Halbachova magnetického pole a tří diodových můstků. Pracovní pole cívky je část, přes kterou procházejí póly magnetů, to znamená, čím déle je tato část, tím více energie můžeme získat.

Dále jsou výstupy každé cívky připojeny k diodovému můstku, to znamená, že cívky jsou nezávislé na napětí. A proud všech tří cívek je shrnut po diodových můstcích. Diodové můstky používají diody Schottky s velmi nízkým dopředným napětím PMEG4010 vyráběné společností Nexperia. Toto jsou nejlepší diody pro takové aplikace a nedoporučuji je měnit za jiné.

Magnetické pole Halbach koncentruje magnetické pole na jedné straně. Na druhé straně je magnetické pole velmi slabé.

Halbachovo pole vyžaduje téměř dvojnásobný počet permanentních magnetů, ale účinnost Halbachovy sestavy je velmi vysoká.

Magnetické pole prochází dvěma částmi každé cívky a vždy póly procházejí různými částmi. Protože jsou cívky elektricky nezávislé díky diodovým můstkům, je jejich vzájemný vliv vyloučen.

Induktor používá sestavu 9 neodymových magnetů 5X5X30mm N42. Jako pružiny jsou použity další dva magnety 2X4X30 N42.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Účinnost induktoru závisí na rychlosti změny magnetického pole. Za tímto účelem se dráha magnetické sestavy zvětší. Rychlost změny magnetického pole se tedy podstatně zvýší v důsledku velkého zrychlení magnetické sestavy během pohybu.

Tento induktor je mnohem účinnější než induktor s válcovým magnetem ve středu cívky. Válcový induktor má pouze horní a dolní pracovní část magnetu. Střední část válcového magnetu v současné generaci téměř nefunguje. Proto je jeho účinnost nízká.

Induktor Elveet má 4pólový magnetický systém, který je nasměrován přesně kolmo na dráty cívek.

Po přemostění diod se proud cívek sečte a přivede na desku převodníku a nabíječky.

Krok 3: Elveet PCB

Obvod a všechny součásti desek. Obsahuje tři hlavní části:

1. Zvyšte proud induktoru měniče 200 mA. Je použit čip NCP1402.

Jedná se o posilovací převodník, který pracuje od 0,8 voltu a poskytuje pevné napětí 5 voltů a proud až 200 mA. Úkolem tohoto čipu je poskytnout příjemné napětí pro nabíjení baterie.

2. Nabijte čip zařízení STC4054

Tento čip přijímá 5 voltů z induktoru nebo z externího zdroje (přes micro-USB) a nabíjí lithium-polymerovou baterii s kapacitou 2800 mA. Proud induktoru a proud z externího zdroje jsou odděleny pomocí Schottkyho diod.

Druhá dvojice diod Schottky také umožňuje, aby Elveet fungoval jako nepřerušovaný napájecí zdroj, to znamená, že můžete Elveet nabíjet a současně z něj přijímat proud pro vaše zařízení.

3. Převodník zesílení výstupu. Zvyšuje napětí baterie na 5 voltů a poskytuje proud až 2 ampéry pro napájení gadgetů. V tomto případě funguje čip LM2623.

Dobrou vlastností LM2623 je vnitřní vysoce výkonný tranzistor a výstupní proud až 2 ampéry s nízkým zvlněním výstupního napětí. Výstupní napětí je přivedeno do standardního USB konektoru.

Kromě těchto částí má deska dotykový spínač zátěže (například výkonnou cestovní lampu nebo jiné konstantní zátěže). Existují také výstupní kolíky pro připojení bezdrátové nabíječky místo kabelu USB, ale tato možnost je navržena pro budoucnost.

Krok 4: Pouzdro Elveet

Všechny části pouzdra a držáku magnetu jsou vytištěny na 3D tiskárně.

Všechny soubory STL jsou zde.

Rozměry pouzdra:

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

Krok 5: Cívky

Na obdélníkovou základnu 5x35 mm vysokou 8 mm navíjíme cívku s drátem 32 AWG (0,2 mm).

Cívky jsou vyrobeny z drátu 32 AWG (0,2 mm) na obdélníkové základně. Počet závitů je přibližně 1200. Šířka celé cívky by neměla být větší než 20 mm. Můžete použít silnější drát, ale pro posilovač převodu to bude těžší režim provozu. Tenčí vodič poskytne větší napětí, ale proud klesne a ohmické ztráty se zvýší.

Po navinutí by měly být všechny cívky zabaleny PTFE páskou.

Krok 6: Deskové diodové můstky

Jedná se o úzkou desku pro 12 diod.

Nachází se vedle cívek.

Po umístění desky do drážky jsou výstupy každé cívky připojeny k můstkům.

Krok 7: Kontrola připojení

K tomu potřebujete tenkou desku, na kterou je namontováno 10-15 bílých LED a jeden kondenzátor přibližně 2200 mikrofarad.

LED diody jsou zapojeny paralelně a připájeny k desce diodových můstků.

Při pohybu magnetické sestavy přes cívky by měly všechny diody jasně svítit.

Dále je testovací deska odstraněna a kolíky můstkové desky jsou připojeny k desce převodníku.

Krok 8: Konečná montáž

K desce připojujeme vodiče baterie a induktoru.

Poté pomocí dvou šroubů sbíráme horní a dolní kryty zařízení.

Zařízení je připraveno k práci.

Nyní jste energeticky zcela nezávislí!