Nabíječka USB napájená dechem: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Dýcháš? Máte gadget, který lze nabíjet přes USB port? Pokud jste na oba odpověděli ano, máte štěstí. Tento návod ukazuje, jak vytvořit zařízení, které bude nabíjet vaše zařízení podporující USB, zatímco budete dělat to, co umíte nejlépe. Dýchat. S využitím některých částí uklizených ze staré jednotky CD-ROM, jednoduchého elektronického obvodu a několika gumiček si brzy budete odfrkávat a šmátrat po cestě k plně nabitému pseudoužitečnému nirváně elektronického gadgetu.

Krok 1: Úvod a krok 1

Tento projekt vyžaduje širokou škálu „tvůrčích“dovedností, jako je výroba desek plošných spojů, demontáž elektroniky, řezání a vrtání plastů, míchání epoxidů, navrhování soukolí, klouzání svazku dílů, ohýbání kancelářských spon a riskování vrtu být vaším stále tak drahým telefonem, fotoaparátem nebo PDA. Celkově dobrá zábava. Protože každý bude mít jinou sbírku nevyžádaných částí, ze kterých bude sestaven, poskytnu vám pouze podrobný přehled o tom, jak jsem na to šel, a můžete tato ramblings aplikovat na svůj vlastní projekt. Který se bude skládat volně ze čtyř kroků. Vymačkejte některé vhodné části pro generátor2. Sestavte nabíjecí obvod 3. Sestavte generátor, spojku hrudníku a mechanický návrat 4. Připojte nabíjecí obvod a vyzkoušejte Krok 1: Kolem se povalovaly asi čtyři staré jednotky CDROM a pár z nich jsem rozebral, abych zjistil, jaké chladné části jsou uvnitř. Ukázalo se, že uvnitř je spousta skvělých motorů, ozubených kol a dalších částí, které plně potvrzují mé naléhání na to, abych takové kraviny nechal ležet. Když jsem viděl ozubené soukolí uvnitř těchto jednotek používaných k otevření zásobníku, dostal jsem nápad na tento projekt. Malý motor s nízkým točivým momentem a vysokými otáčkami je připojen k zásobníku pomocí soukolí, které má konečný poměr asi 20: 1. Dříve jsem používal paralelní řadu malých pagerových motorů k výrobě elektřiny z dýchání (viz níže) ale lineární pohyb z vašeho hrudního rozšíření není tak velký (asi o palec), takže abyste mohli generovat užitečná napětí, museli jste opravdu nadávat a bafat. Každopádně se pusťte do těch jednotek CDROM, které najdete téměř ve všech garážových výprodejích, spořitelnách nebo na skládkách. Níže uvedený obrázek ukazuje výsledky. Je tam spousta potenciálních projektů. Prozatím nás zajímají pouze plastová ozubená kola a motory pro otevírání zásobníku a/nebo pohyb laserového vozíku. Podívejte se na různé rychlostní stupně a pohony a zkuste si představit způsob, jak přidat další převody pro zvýšení převodového poměru, nebo jak přidat další motor do série. Chcete minimalizovat změny v soukolí. Případně můžete jednoduše vyčistit všechny převody a postavit převodovku od nuly. Budete také potřebovat alespoň jeden motor s malým ozubeným kolem nebo kladkou, abyste jej mohli připojit k soukolí. Motory v jednotce CDROM jsou obvykle jednoduché stejnosměrné motory s permanentními magnety, které jsou navrženy tak, aby fungovaly na 5 V, s výjimkou vřetenového motoru, který stejně nechcete používat. V tomto okamžiku byste také měli přemýšlet o tom, co budete používat aby vám popruh obcházel hrudník. Starý opasek, popruh, stará tkanička, pásek na odznak nebo cokoli, co se kolem vás pohodlně vejde, aniž byste se museli natahovat. Chcete, aby veškerá expanze probíhala ve vašem lineárním generátoru. Jakýkoli úsek, ke kterému dojde ve vaší spojce hrudníku, bude zbytečnou energií.

Krok 2: Sestavte obvod nabíječky

Nabíjecí obvod je velmi jednoduchý. Skládá se z: 1. Diodový můstek pro přeměnu střídavého napětí z generátoru na usměrněný DC.2. Dobíjecí baterie pro vyrovnávání napětí a udržování přebytečného generovaného výkonu, když není nic připojeno k portu USB. Můžete také použít velký kondenzátor, ale baterie nabízejí předvídatelnější úroveň napětí. Zesilovač pro zvýšení nízkého napětí až na 5 V DC pro nabíjení USB4. Zásuvka USB. Obvod jsem vytvořil v programu EAGLE, který vřele doporučuji. Můžete si jej zdarma stáhnout z webu cadsoft.de. Schématické a jednovrstvé rozvržení desky je připojeno. Skutečné použití EAGLE a výroba desek přesahují rámec tohoto návodu. K pokrytí těchto témat existuje mnoho skvělých pokynů. Podívejte se například na to, jak vyrábět desky plošných spojů ve vaší kuchyni. Seznam dílů pro nabíjecí obvod (množství tučně): 1x L6920 Nastavitelný výstupní měnič DC (minimální vstup 1 V, datový list zde) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 spínací diody (Použil jsem malé SOD523 smds, ale můžete vložit to, co máte po ruce) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keramické nebo jiné kondenzátory s nízkým ESR (použil jsem 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k tenké filmové odporyDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH drátová cívkaDigikey# 490-2519-1-ND1x USB samice typ A smd konektorDigikey# AE9924-ND Níže můžete vidět schematické a deskové soubory a také jpegs z nich. Nejtěžší je vytvořit ve vaší kuchyni dobrý PCB, který má dostatečně malé stopy pro balíček TSSOP L6920. Jak vidíte na obrázku, vyrobil jsem 4 desky najednou, protože každá je tak malá. Trik, jak to dát dohromady, je začít uprostřed a pohybovat se ven, začít s L6920 a přidávat diskrétní SMD za pochodu. Klíčová je pinzeta, dobré oči nebo lupa, jasné světlo a pevná ruka. Nebojte se, že by se vám tam dostalo příliš mnoho pájky, použijte pájecí knot k vyčištění případných nehod a po každém kroku zkontrolujte svou práci pomocí multimetru. Cvičení dělá mistra.

Krok 3: Sestavte generátor

Nyní musíte vyrobit generátor. Měli byste si pohrát s převody a motory, dokud nedosáhnete uspokojivého uspořádání. Při otáčení rychlostních stupňů budete chtít na motoru použít multimetr, abyste zjistili, jaké napětí dostanete. Chcete se dostat do rozsahu 2–3 voltů při pomalém pohybu lineárního převodu přibližně o palec na cestě. Při nastavování rychlostních stupňů chcete použít ty, které mají velké ozubené kolo tvarované s menším ozubeným kolem. Seskupené v sérii vám poskytnou dobrý převodový poměr, jak ukazuje obrázek. (ignorujte skutečnost, že zuby mají ve výkresu špatnou velikost, byl jsem líný překreslovat s odpovídajícím roztečí zubů) Měli byste střílet někde v rozmezí 25-50: 1. Více je lepší, ale nakonec se ztráty v soukolí hromadí a je příliš těžké otáčet motorem a převody se svlékají.

Jedním z klíčů je najít způsob, jak pomocí lineárních převodů na přihrádce na CD nebo jiném dílu proměnit váš dechový pohyb v rotaci stejnosměrného motoru. Vložil jsem obrázek další prototypové verze generátoru jednotky CD, kde můžete jasně vidět lineární ozubené kolo. Viditelné jsou také značky řezu v plastu. Tento prototyp byl také schopen osvětlit LED pole na obrázku. Nebojte se tuto věc rozsekat, aby vyhovovala vašim potřebám. Na druhém obrázku je stejnosměrný motor namontován na místo v plastu měniče, který jsem kanibalizoval. Blízko toho byl lineární posuvník, který jsem použil ke spojení dýchacího pohybu s ozubeným soukolím. Také jsem přidal další převodový stupeň (viz obrázek) do hnacího ústrojí, abych zvýšil poměr a umožnil v budoucnu montáž dalšího motoru pro zvýšení výkonu. Hlavní výzvou je efektivně přenést dechovou námahu na rotaci motoru. Také na obrázku

Krok 4: Dejte to všechno dohromady a vyzkoušejte to

Jakmile budete mít uspokojivé nastavení generátoru, budete chtít připojit generátor k nabíjecímu obvodu, vložit baterii a pomocí multimetru otestovat výstupní napětí na USB portu. Pokud nevidíte 5V, je problém. Opravte to před zapojením svého drahého gadgetu do USB portu. Níže můžete vidět můj sestavený dechový generátor USB v celé své kráse, nahoře i dole. Můžete vidět gumičku použitou pro návrat, spolu s lineárním vozíkem, popruhem a sponkou na papír, kterou jsem použil k připojení lineárního ozubeného kola k popruhu. Klíčem je, aby byl veškerý pohyb převeden na lineární převod, takže chcete, aby popruh a způsob připojení byly tuhé bez dávání. Síla gumičky nebo návrat pružiny je na vás. Moje napůl osvědčené experimenty naznačují, že můžete do značné míry zvládnout 1N sílu, aniž byste se cítili příliš namáhaví při dýchání. V ideálním případě chcete tak malou gumičku, která při výdechu vrátí lineární převod do výchozí polohy. Pokud získáte dostatečnou výrobní kapacitu buď prostřednictvím vysokého převodového poměru, přídavných motorů nebo většího motoru, budete potřebovat větší návrat pružiny. V podstatě během vdechování ukládáte mechanickou energii, která slouží k zapnutí generátoru při výdechu, takže můžete generovat jak tlačením, tak tahem. Abyste úspěšně využili výhody, potřebujete diodový můstek. Takže jsem tuto monstróznost připoutal a připojil k mému důvěryhodnému boxu pro získávání dat od DataQ. V příloze je výstup grafu napětí generátoru před zvýšením převodu na 5V USB. V zásadě baterie spouští krokový převodník a generátor dechu dobíjí baterii. Na grafu můžete vidět vyrovnávací efekt baterie, s napěťovými špičkami, když jsem dýchal. Vlastně jsem se blížil k hyperventilaci, ale ve jménu vědy. Výsledky jsou vidět na fotografii nabíjení telefonu. Jedna věc, kterou je třeba zmínit, je, že jsem musel upravit kabel USB, aby se RAZR mohl nabíjet, jak je uvedeno na tomto webu. Nemám žádnou solidní čísla o výkonu, který jsem generoval, zatím jsem nepřišel na dobrý způsob, jak to změřit. Typický klidový metabolismus je řádově 50-75 W, z nichž podstatná část je způsobena dýcháním úsilí (viděl jsem severně od 50%). Pokud tedy předpokládáme nepřetržitou energii 25 W použitou k dýchání, zdá se rozumné, že bychom mohli zvýšit tato 4% na sklizeň 1 W na nabíjení mobilního telefonu. Na základě mého mobilního telefonu a těchto předpokladů by dobití baterie 3,7 V 800 mAh trvalo přibližně 3 hodiny. Za předpokladu 100% účinnosti. Bohužel, na základě několika měření, která jsem mohl provést, generátor dýchání, který jsem postavil, vydává více než 50 mW. Způsob, jak dýchat, žádný dech. Nabíjelo by to telefon, ale většinu práce odvedla baterie NiMH, dokud nebyla vybitá. Pak byste museli asi jeden den dýchat, abyste dobili NiMH baterii. Stejně jsi to plánoval udělat, že? Je tedy co zlepšovat. Jednou z oblastí, na kterou se dívám, je použití uhlíkových nanotrubic a polyuretanu k výrobě elektroaktivního polymerního generátoru. Toto je typ technologie, která se používá k výrobě generátorů boot-strike pro armádu. Budoucí vylepšení by mohla toto zařízení dostat do rozsahu 1W. Konkrétně pomocí lepšího stejnosměrného motoru (vyšší napětí na otáčku) a vlastní stavby hnacího ústrojí, aby bylo pohodlnější a lépe se propojilo s dechovým pohybem. Na těchto typech zařízení ve své kuchyni/dílně pracuji již nějakou dobu a chtěl bych to všechno zveřejnit, aby se ostatní mohli dostat na palubu. Neváhejte mě kontaktovat s dotazy nebo diskusí. Jak řekl bard, „a domestikace psa pokračovala bez ustání“.