Bez napětí 5 V projektový výkon: 16 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Nyní můžete mít regulovaný napájecí zdroj neustále na dosah ruky bez ŽÁDNÝCH baterií k výměně nebo dobíjení! Tento návod vám ukáže, jak upravit dynamickou svítilnu s klíčenkou na štíhlý střední zdroj, který může nahradit baterie pro jakékoli projekty vyžadující rychlé 5voltové stejnosměrné (5V DC) napájení.

Pokud jste do projektu dokonce zahrnuli digitální logiku, analogové čipy nebo mikrokontrolér, existuje velká šance, že jste museli najít způsob, jak do svého obvodu poskytnout 5 V DC. Existuje několik primárních zdrojů 5 V, takže můžete použít nástěnnou bradavici k přeměně střídavého proudu (což samozřejmě omezuje, kam si můžete vzít svůj nový gadget), nebo můžete strávit více času budováním obvodu regulátoru, abyste získali více 1,5 V baterií Napětí. Tato řešení jsou požadována pro některé obvody, ale pro menší gadgety by nebylo hezké mít vždy připravenou dodávku, abyste se mohli rovnou pustit do práce na dalších aspektech projektu? Přidáním několika elektronických součástek do široce dostupné dynamické svítilny můžete krátkodobě napájet malá zařízení, aniž byste museli používat zásuvky nebo baterie. Vylepšené dynamo je skvělé pro pracovní stůl nebo předvádění nových projektů téměř kdekoli. Tento návod popisuje, jak sestavit a nainstalovat zesílený měnič DC-DC, který mění měnící se nízké napětí generátoru dynama klíčenky na konstantních 5V. Zesílený obvod nabíjí velký kondenzátor, který zajišťuje skladování energie a určitý výkon, i když se dynamo netočí. Dodržováním kroků v tomto Instructable můžete toho všeho dosáhnout bez výroby speciální desky plošných spojů nebo použití těžko pájitelných součástí pro povrchovou montáž. Chcete -li dostat elektronické součásti do pouzdra na klíčenky, vyžaduje to nějaký origami obvodu, ale asi po hodině vrtání budete mít úhledné zařízení, které dokáže při navíjení generovat až 50 miliampérů proudu při konstantním 5 V stejnosměrném proudu a ještě několik minut po něm. !

Krok 1: Jak to funguje

Elektrický generátor Proud proudící do motoru vytváří magnetické pole v cívkách připojených k hřídeli, které se otáčí v přítomnosti magnetického pole z pevných magnetů. Když motor běží obráceně - výkon je aplikován otáčením hřídele - v cívce je indukováno napětí. Faradayův zákon říká, že toto napětí je úměrné rychlosti změny magnetického pole v cívce. Čím rychleji se hřídel otáčí, tím větší je napětí. Převodové poměry V klíčence se používá řada ozubených kol, aby se generátor roztočil co nejrychleji. Když zatáhnete za kliku, uvede do pohybu tři složená čelní kola. Jedna polovina každého složeného ozubeného kola má malý poloměr a druhá polovina má velký poloměr. Když se malý poloměr otočí, zuby na hraně většího poloměru se mění úměrně rychleji. Kaskádováním těchto složených ozubených kol je možné několikanásobně zvýšit klikovou rychlost a generátorovou hřídel lze otáčet mnohem rychleji, než by ji dokázal otočit člověk. Potřeba zesilovače a paměťového kondenzátoru Převodový poměr klíčenky může generovat několik voltů s rozumné zalomení, ale napětí není tak vysoké, aby dosáhlo 5V. Toto napětí se také rychle mění podle rychlosti otáčení hřídele. Chcete-li dosáhnout stabilního výstupu 5 V, je zapotřebí zesilovač. Vybraný konkrétní integrovaný obvod - MAX756 - dokáže přeměnit napětí od 0,7 V do 5 V a je dodáván v praktickém 8pólovém balení. Zesílený obvod je založen na aplikačním obvodu v datovém listu MAX756. https://datasheets. Generátor je připájen k tomuto zásobníku mincových baterií v poněkud surovém nabíjecím obvodu. Nemyslím si však, že by tyto baterie měly být dobíjecí a mají tendenci rychle se vybíjet po počátečním vybití. Tento Instructable nahrazuje tento zásobník mincí velkým kondenzátorem, který lze nabíjet častěji a je efektivnější. Viz schéma pro uspořádání celého obvodu. Specifické komponenty byly vybrány pro snadné ruční pájení, přičemž se jednalo o nejmenší velikosti, které byly stále dimenzovány pro napětí v obvodu. Poznámka: Datový list MAX756 má C3 jako kondenzátor 150 uF. Kondenzátory 150 uF, které jsem našel, byly fyzicky mnohem větší než ty 100 uF a nevešly by se do malé klíčenky. Tak jsem nahradil C3 kondenzátorem 100 uF a zdá se, že funguje dobře.

Krok 2: Díly a nástroje

Části krokového převodníku Díly pro zesilovací obvod lze získat od distributora elektroniky, jako je Digikey. U1-převodník DC-DC DCV DC-MAX756 3,3 V/5 V, 8pinový balíček DIP [Digikey# MAX756CPA+-ND] C1-0,33 F 5,5 V kondenzátor, balíček mincí [Digikey# 604-1024-ND] C2, C3-100 uF 6,3 V hliníkový elektrolytický kondenzátor, mini radiální [Digikey# P803-ND] C4-0,1 uF 25 V keramika kondenzátor pro všeobecné použití, průchozí otvor [Digikey# BC1148CT-ND] L1-22 uH RF tlumivka, axiální [Digikey# M8138CT-ND] R1-1k, 1/4W rezistor pro uhlíkový film pro všeobecné použití, axiální [Digikey# 1.0KQBK -ND] D2-1A 20V Schottkyho dioda, axiální [Digikey# 1N5817GOS-ND] D3-Pokud nejste schopni recyklovat původní LED diody ve svítilně, protože vodiče byly příliš krátké, můžete použít jakoukoli 2 mA LED, kulatý T1 3 mm [např Digikey# 475-1402-ND] Svítilna s klíčenkou Dynamo Pro tento projekt jsem použil dynamo LED svítilnu s klíčenkou, která byla označena jako AIDvantage a vyrobena společností LTA, Inc. (položka č. 02119). Na trhu existuje celá řada těchto velkých svítilen různých výrobců - viděl jsem je v obchodech s potravinami (Giant na východním pobřeží) a v počítačích (Microcenter). Můžete je najít online Googling: dynamická klíčenka baterka. Obvykle stojí méně než 5 $. Zjistil jsem, že mezi baterkami různých výrobců existují určité drobné odchylky. Jedna baterka, kterou jsem dostal v Microcentru, neměla obvodovou desku pro LED diody - LED diody byly připájeny přímo k baterii. Tato deska s obvody LED je pěkná, ale není nutná. Pokud zjistíte, že pro LED diody neexistuje žádná samostatná deska s obvody, můžete pouze pájet příslušné kladné a záporné vývody kombinovaného odporu LED+odporu a výstupního kabelu dohromady. Trochu horkého lepidla uvnitř čelní desky v blízkosti LED a výstupního kabelu může sestavě poskytnout určitou mechanickou pevnost. Další variací bylo, že vodiče na přepínači v této verzi byly také připájeny mírně odlišně k baterii. Jinak to bylo víceméně identické. Výstupní kabel Jako výstupní kabel jsem použil kabel USB A samec na mini-B USB samec vyčištěný z mrtvého přehrávače MP3. Vybral jsem tento kabel, protože vstup mini-USB je běžný pro malé obvody. Protože uvnitř tohoto kabelu jsou 4 připojení, musíte zjistit, které vodiče jsou kladné a záporné vodiče. Pokud však znáte polaritu, můžete použít jakýkoli požadovaný typ výstupního kabelu. Chcete -li otestovat obvod, budete pravděpodobně také chtít mít k dispozici doplňkový konektor pro výstupní adaptér. Odpojil jsem zásuvku mini-B z mrtvého přehrávače MP3 a připojil červené a černé vodiče k napájení 5V a zemních kolíků. Nástroje K sestavení a testování upraveného dynama budete potřebovat následující nástroje:-odizolovač drátu-pájení žehlička, pájka a tavidlo (tento návod předpokládá, že jste již pájili)- voltmetr a testovací kabely- malý křížový šroubovák (pro otevření pouzdra svítilny)- elektrická páska- malé řezačky drátu- malé kleště- pinzeta (volitelně, ale doporučeno)- svěrák s nastavitelným ramenem, nástroj z třetí ruky (volitelný, ale doporučený)- malý plochý šroubovák (volitelný, ale doporučený)- horká lepicí pistole (volitelný, ale doporučený)- hobby nůž (volitelný, ale doporučeno)

Krok 3: Okruh Origami: MAX756 a úložný kondenzátor

A. Identifikujte 8 pinů na MAX756 a orientujte čip pomocí kolíku 1 vlevo dole.

B. Otočte čip (tj. Otočte jej o 180 stupňů podél dlouhé osy) a připněte kolíky 4 a 5. Tyto kolíky přecházejí na funkci indikátoru vybití baterie MAX756 a nejsou použity v tomto Instructable. Můžete upravit obvod a pomocí těchto pinů určit, kdy je napětí na paměťovém kondenzátoru (C1) nízké. Otočte úložný kondenzátor tak, aby byl záporný kolík vlevo. C. Umístěte MAX756 na akumulační kondenzátor tak, aby byl čip zhruba mezi zápornými vývody C1 (-) a kladnými C1 (+) paměťového kondenzátoru. D. Ohněte kolíky úložného kondenzátoru směrem k MAX756, jako by čip přichytil na místo. Ohněte kolíky 2 a 7 na MAX756 tak, aby se téměř dotýkaly záporného kolíku C1 (-) paměťového kondenzátoru. Ohněte kolík 6 tak, aby se téměř dotýkal kladného kolíku C1 (+) úložného kondenzátoru. E. Pájejte dohromady C1 (-) a piny 2 a 7 na MAX756. Poté pájte dohromady C1 (+) a pin 6 na MAX756. F. Nakonec odstřihněte malý kousek elektrické pásky zhruba na výšku a šířku MAX756. Pomocí tohoto kusu zakryjte spoje pájené v E.

Krok 4: Okruh Origami: induktor, referenční kondenzátor, Schottkyho dioda

A. Umístěte induktor L1 proti kolíkům 1 a 8 na MAX756. Přitlačte vývody L1 k kolíkům MAX756, aby byla součást co nejblíže k tělu čipu.

B. Pájejte L1 na piny 1 a 8 a seřízněte zbývající délku vedení L1. C. Umístěte keramický kondenzátor C4 tak, aby se jeden vodič dotýkal kolíku 3 na MAX756 a druhý tlačil na odkrytou část kolíku 2, která je nyní většinou pod elektrickou páskou. D. Pájejte C4 na piny 2 a 3 a seřízněte zbývající délku kabelu C4. E. Při pohledu na MAX756 s kolíkem 1 vlevo nahoře umístěte Schottkyho diodu D2 na římsu vytvořenou velkým kondenzátorem C1. Ohněte pin D2 (-) katody D2-identifikovaný pásmem-kolem těla MAX756 tak, aby se dotýkal kladného pólu C1, C1 (+). Ohněte anodu D2 D2 (+) nahoru tak, aby se dotýkala kolíku 8 na MAX756. F. Připájejte kolíky D2 k MAX756 a seřízněte zbývající délku vedení. Ořízněte kolíky 8 a 3.

Krok 5: Okruh Origami: elektrolytické kondenzátory, část 1

A. Postavte elektrolytické kondenzátory C2 a C3 na jejich konce tak, aby záporné svorky C2 (-) a C3 (-) byly vedle sebe.

B. Ohněte C3 (-) kolem C2 (-). C. Pájte dva záporné vývody společně blízko C2. Tím se vytvoří uzemňovací vodič pro dva kondenzátory. Dávejte pozor, abyste omylem nepájili kladný pól C2. Ořízněte zbývající délku C2 (-). D. Otočte kondenzátory směrem k sobě. Ohněte C3 (-) do kanálu vytvořeného mezi dvěma kondenzátory. Blízko konce kondenzátorů ohněte zbývající délku o 90 stupňů, jako byste vytvořili nohu pro dva kondenzátory. E. Otočte C1 (-) k sobě, umístěte C2 a C3 na levou stranu a zastrčte nohu C3 (-) mezi terminál C1 (-) a tělo C1. F. Pájejte C3 (-) na C1 (-). Spojujete zemnící kolíky C2, C3 a C1 dohromady.

Krok 6: Okruh Origami: elektrolytické kondenzátory, část 2

A. Ohněte kladný pól C3, C3 (+) směrem ke kolíku 1 na MAX756 tak, aby byl uvnitř kolíků 1 a 2.

B. Pájejte C3 (+) na pin 1 na MAX756. Ořízněte zbývající délku kolíku 1. C. Otočte sestavu tak, aby spočívala na záporném vedení C1, C1 (-). Odřízněte dohromady pásek elektrické pásky, který je užší než šířka kondenzátorů C2 a C3 a je zhruba dvakrát delší. Umístěte tuto elektrickou pásku mezi C1 a C2/C3 tak, aby zakrývala zemnící kolíky C2/C3. Tím se zabrání náhodnému dotyku a zkratu C2 (+) na zem. E. Ohněte C2 (+) o 90 stupňů tak, aby byla přes pájecí spoj C2/C3. Poté jej ohněte o 90 stupňů směrem k terminálu C1 (+). F. Pájejte C2 (+) na C1 (+) a ořízněte zbývající délku.

Krok 7: Výroba výstupního kabelu

Proces výroby výstupního kabelu závisí na tom, jaký adaptér zvolíte pro své projekty. Tento krok se zabývá tím, jak začlenit kabel USB mini-B male, protože jde o běžný formát napájecí zástrčky. Použil jsem kabel, který přišel z mrtvého přehrávače MP3 a měl konce USB-A samec a mini-B samec.

Odřízněte kabel asi 5 palců od špičky konce mini-B. Odizolujte konec USB-A a 4 dráty uvnitř. Chcete-li zjistit, které vodiče jsou kladné a uzemněné, zapojte USB-A do napájeného konektoru USB. Otestujte kombinace vodičů voltmetrem - pokud existují červené a černé vodiče, pravděpodobně poskytují kladný výkon a uzemnění. Odizolujte vnější izolátor na konci mini-B asi 1/4 palce. Jakmile víte, které vodiče jsou kladné a uzemněné, J1 (+) a J1 (-), odizolujte tyto vodiče na konci mini-B a ořízněte zbývající dva vodiče.

Krok 8: Demontáž svítilny

A. K rozebrání svítilny použijte křížový šroubovák na čtyři šrouby.

B. Svítilna by se měla snadno rozdělit. Určete, které části jsou horní, spodní a zadní a zadní deska. C. Vytáhněte elektroniku. D. Připevněte dva dráty blízko čelní desky. Použijete drát, který je připájen ke spínači, takže ten vodič držte co nejdéle. Poté zastrčte vodič a konec diody D1 (záporný konec katody je označen černou čarou) blízko naskládaných mincových baterií tak, aby délky vodičů a diod vycházející z motoru M1 byly co nejdelší.

Krok 9: Příprava čelní desky

Poznámka: ne všechny baterky na klíčenky s dynamem mají desku LED. Pokud to tak není, můžete tento krok přeskočit.

A. Vložte plochý šroubovák mezi plastovou čelní desku a desku s obvody LED. B. Otočte šroubovákem. Čelní deska a obvodová deska LED by se měly rozbít. C. Najděte nub na plastovém čelním panelu. D. Zastřihněte nub pomocí nožů na drát. E. Nub strana bude v novém dynamu směřovat ven. F. Odpojte LED diody z desky LED. Pokuste se vyjmout neporušené diody LED a ponechat otvory otevřené pro budoucí kolíky.

Krok 10: Vytvoření čelní desky

A. Pokud je vaše deska s obvody LED podobná té na schématu, nasměrujte LED D3 tak, aby se katodový pin D3 (-) dostal do otvoru naproti plochému konci kulatého bílého obrysu LED1.

B. Ohněte anodu D3 D3 (+) o 90 stupňů a vložte D3 (-) do otvoru v desce s obvody LED. C. Za ohybem ořízněte D3 (+) tak, aby byl kratší než 1/8 palce. Ořízněte jeden vodič 1k ohmového rezistoru R1 tak, aby byl také dlouhý asi 1/8 palce. Protáhněte dlouhý konec R1, R1 (2) skrz otvor v desce LED a spojte krátké konce R1 a D3 (+) dohromady. D. Otočte desku s obvody LED. Připájejte R1 (2) k otvoru neobsazenému D3 (+) a ořízněte zbývající délku. Pás mědi R1 (2) je nyní připájen ke kladné sběrnici. E. Otočte desku s obvody LED zpět. Protáhněte výstupní kabel jedním z otvorů v plastové čelní desce. Všimněte si toho, že směr čelní desky je nyní obrácen a čelní deska bude vyčnívat, až budete hotovi. F. Zapájejte J1 (+) otvorem, který se připojuje k kladné sběrnici. Pájku J1 (-) pájte na zemní sběrnici.

Krok 11: Dokončení čelní desky

A. Naneste trochu horkého lepidla do trhliny mezi deskou s obvody LED a čelní deskou na straně kabelu. To poskytne sestavě určitou mechanickou pevnost.

B. Vzhledem k tomu, že nepotřebujete knoflíkové baterie, odpojte ze stohu drát. Tento vodič připájejte na R1 (2). Tento vodič zajistí napájení LED a výstupního kabelu po připojení k výstupu stupňovaného převodníku.

Krok 12: Instalace obvodu spínače a zesilovače

A. Odpojte spínač ze sady mincovních baterií baterky.

B. Zajistěte, aby vývod spínače vypadal podobně jako na fotografii, přičemž vodič je připájen k hornímu kolíku SW1 (2) a žádný k dolním dvěma. Ohněte střední kolík SW1 (1) asi 45 stupňů od těla spínače. Můžete připnout spodní kolík. C. Spodní polovina pouzdra má na přední straně tři plastové prvky, které by bránily novému zapojení vnitřního obvodu. Ořízněte je pomocí nožů na drát. D. Možná budete muset použít hobby nůž, abyste tyto funkce srovnali se zbytkem pouzdra. E. Umístěte přepínač do spodní poloviny pouzdra na původním místě. Ujistěte se, že kolík s vodičem, SW1 (2), je nejblíže konci čelní desky. F. Umístěte celý zesilovací obvod převodníku do dutiny, velkým kondenzátorem C1 směrem k přepínači a dvěma elektrolytickými kondenzátory C2 a C3 vzadu. SW1 (1) by měl tlačit na záporný pól C1, C1 (-). Pokud tomu tak není, ohněte jej směrem ke kondenzátoru. Možná budete chtít umístit elektrickou pásku na C1 (-) za pin SW1 (2), aby se nezkratovala.

Krok 13: Připojení čelního panelu a obvodu převodníku zesílení

A. Vraťte motor M1 zpět na původní místo ve spodní polovině skříně. Prodlužte vodič vycházející z motoru - zemnící vodič M1 (-) - tak, aby se dotýkal středního kolíku spínače SW1 (1) a záporného pólu velkého kondenzátoru C1 (-).

B. Odřízněte a odizolujte vodič M1 (-) na příslušnou délku a spojte vodič, SW1 (1) a C1 (-) dohromady. Toto je důležité připojení, proto se ujistěte, že jsou tři pájené. C. Otočte pouzdro tak, aby byl motor nalevo, a ohněte katodový vodič D1, D1 (-) tak, aby se dotýkal odkryté části kladného pólu C3, C3 (+). D. Pájejte D1 (-) a C3 (+) dohromady a ořízněte zbývající délku D1 (-). E. Připájejte vodič SW1 (2) k záporné sběrnici čelní desky. F. Připájejte vodič připojený k kladné sběrnici čelní desky ke kladnému pólu velkého kondenzátoru C1 (+).

Krok 14: Opětovné sestavení

Dokončení montáže vložte čelní deskou do spodní poloviny pouzdra. Okraj čelní desky by měl být uvnitř okraje pouzdra, aby držel na svém místě.

Pokud si myslíte, že dioda D1 hrozí zkratem do skříně motoru, můžete na motor umístit elektrickou pásku. Vraťte převody a rukojeť zpět do jejich původních poloh. Podívejte se na fotografii níže, abyste zjistili, jak jsou v pouzdru orientovány. Položte horní polovinu pouzdra na spodní polovinu. Tyto dvě části by do sebe měly těsně zapadat, pokud by byl převodník pro zvýšení úrovně velmi blízký té v tomto Instructable. Otočte nové a vylepšené napájení a utáhněte čtyři šrouby.

Krok 15: Testování

Přepněte přepínač směrem k čelní desce. To je poloha Zapnuto.

Držte napájecí zdroj dynama v levé ruce a pravou rukou zalomte kliku. Dobré jsou přibližně dvě otáčky za sekundu. Měli byste narazit na malý odpor - to je nabíjení kondenzátoru. Po několika sekundách bude napětí dostatečně vysoké, aby se rozsvítila LED. Jakmile se kondenzátor přiblíží na 5 V, odpor klesne. V tom okamžiku je kondenzátor nabitý. Pokud máte pro výstupní kabel doplňkový adaptér s napájecími kabely, můžete jej připojit k voltmetru. Kolem bodu, kde klesá odpor při startování, byste měli vidět, že se napětí blíží a zůstává blízko 5V. Pokud narazíte na odpor, ale kontrolka LED nesvítí, zkontrolujte připojení čelního panelu. Pokud výstupní napětí vážně překročí 5 V, zkontrolujte, zda jsou elektrolytické kondenzátory správně připájeny. Pokud nenarazíte na odpor a očividně to nefunguje, je možné, že je někde zkrat v obvodu zesilovače.

Krok 16: Aplikace

Napájení dynama jsem použil k napájení hodnotící desky Luminary LM3S811, která tiskne „5V - žádná baterie!“na OLED displej. Kvůli čipům použitým na této desce odebírá slušné množství proudu … asi 80 mA. V důsledku toho neběží příliš dlouho na napájecím zdroji dynama, dokud nepotřebuje nějaké klikování, ale běží dostatečně dlouho na to, aby na obrazovce blikal jiný text. Napájení dynama bude nejlépe fungovat s obvody, které odebírají několik mA proudu. Obvody mohou běžet až 10 minut bez protáčení, v závislosti na jejich minimálním provozním napětí.

Testoval jsem také napájení dynama s hobby motorem. Během klikování motor hučel spolu s proudem 50 mA.