Breath Powered USB įkroviklis: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Ar kvėpuojate? Ar turite įtaisą, kurį galima įkrauti per USB prievadą? Na, jei į abu atsakėte teigiamai, jums pasisekė. Šioje instrukcijoje parodyta, kaip sukurti įrenginį, kuris įkraus jūsų USB palaikančius įrenginius, kol jūs darysite tai, ką mokate geriausiai. Kvėpuoti. Naudodamiesi kai kuriomis senojo CD-ROM įrenginio dalimis, paprasta elektronine grandine ir keliomis guminėmis juostomis, netrukus keliausite ir pūsite kelią į visiškai įkrautą pseudo naudingą elektroninę programėlę „nirvana“.

1 žingsnis: Įvadas ir 1 žingsnis

Šiam projektui reikia įvairių „gamintojų“įgūdžių, tokių kaip PCB plokščių gamyba, elektronikos išmontavimas, plastikų pjovimas ir gręžimas, epoksidinių medžiagų maišymas, krumpliaračio projektavimas, daugybės dalių sujungimas, lenkimas sąvaržėlėmis ir rizikavimas šuliniu yra jūsų brangiausias telefonas, fotoaparatas ar PDA. Apskritai, smagu. Kadangi kiekvienas turės skirtingą šiukšlių dalių kolekciją, kad galėčiau tai sukurti, aš tik pateiksiu jums išsamią apžvalgą apie tai, kaip aš tai padariau, ir jūs galite pritaikyti šiuos keblus savo projektui. Kurį laisvai sudarys keturi žingsniai.1. Išimkite kai kurias generatoriui tinkamas dalis2. Sukurkite įkroviklio grandinę3. Surinkite generatorių, krūtinės ląstos movą ir mechaninę grąžą4. Prijunkite įkroviklio grandinę ir išbandykite 1 žingsnis: Turėjau maždaug keturis senus CDROM įrenginius ir paėmiau kelis iš jų, kad pamatyčiau, kokios šaunios dalys buvo viduje. Pasirodo, viduje yra daug šaunių variklių, krumpliaračių ir kitų dalių, kurios visiškai patvirtina mano primygtinį reikalavimą išlaikyti tokį šūdą. Pamatęs šių įrenginių krumpliaračius, naudojamus atidaryti dėklą, man kilo šio projekto idėja. Mažas mažo sukimo momento variklis su dideliu apsisukimų dažniu yra prijungtas prie dėklo per pavarų dėžę, kurios galutinis santykis yra apie 20: 1. Anksčiau aš naudodavau lygiagretų mažų peidžerių variklių rinkinį, kad generuočiau elektros energiją iš kvėpavimo (žr. Žemiau) bet tiesinė eiga nuo krūtinės išsiplėtimo nėra tokia didelė (apie colį), todėl norint sukurti naudingą įtampą, reikėjo tikrai pūsti ir pūsti. Bet kokiu atveju, suplėšykite tuos CDROM įrenginius, kuriuos galite rasti beveik bet kurioje garažo parduotuvėje, dėvėtų prekių parduotuvėje ar sąvartyne. Žemiau esanti nuotrauka rodo rezultatus. Ten daug potencialių projektų. Kol kas mus domina tik plastikinės pavaros ir varikliai, skirti atidaryti dėklą ir (arba) perkelti lazerio vežimėlį. Peržiūrėkite įvairias pavaras ir pavaras ir pabandykite įsivaizduoti, kaip pridėti papildomų pavarų, kad padidintumėte pavarų santykį, arba kaip pridėti kitą variklį serijiniu būdu. Norite sumažinti pavarų dėžės pakeitimus. Arba galite tiesiog išvalyti visas pavaras ir pastatyti pavarų dėžę nuo nulio. Jums taip pat reikės bent vieno variklio su maža pavara arba skriemuliu, kad galėtumėte jį prijungti prie krumpliaračio. CDROM pavaros varikliai paprastai yra paprasti nuolatinio magneto nuolatinės srovės varikliai, skirti veikti 5 V įtampa, išskyrus veleno variklį, kurio vis tiek nenorite naudoti. Šiuo metu taip pat norite galvoti apie tai, ką ketinate naudoti kad diržas apeitų tavo krūtinę. Senas diržas, kai kurios juostos, senas batų raištis, vardo ženklelio dirželis ar viskas, kas patogiai tilps aplink jus, netempiant. Norite, kad visas išplėtimas vyktų jūsų linijiniame generatoriuje. Bet koks tempimas, atsirandantis krūtinės ląstos movoje, bus švaistoma energija.

2 žingsnis: sukurkite įkroviklio grandinę

Įkroviklio grandinė yra gana paprasta. Jį sudaro: 1. Diodinis tiltas, skirtas kintamosios srovės įtampai iš generatoriaus paversti ištaisyta nuolatine DC.2. Įkraunama baterija, skirta išlyginti įtampą ir išlaikyti perteklinę elektros energiją, kai nieko nėra prijungta prie USB prievado. Taip pat galite naudoti didelį kondensatorių, tačiau baterijos siūlo labiau nuspėjamą įtampos lygį. Padidinimo keitiklis, skirtas žemai įtampai iki 5 V nuolatinės srovės įkrauti USB4. USB kištukas. Aš sukūriau grandinę EAGLE, programoje, kurią labai rekomenduoju. Ją galite nemokamai atsisiųsti iš cadsoft.de. Pridedamas scheminis ir vieno sluoksnio plokštės išdėstymas. Faktinis EAGLE naudojimas ir plokščių gamyba nepatenka į šios instrukcijos taikymo sritį. Yra daug puikių instrukcijų, skirtų šioms temoms aptarti. Žiūrėkite, pavyzdžiui, kaip pasigaminti PCB savo virtuvėje. Įkroviklio grandinės dalių sąrašas (kiekiai paryškinti): 1x L6920 Reguliuojamas išvesties padidinimo nuolatinės srovės keitiklis (minimali 1 V įvestis, duomenų lapas čia) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 perjungimo diodai (aš naudoju mažus SOD523 smd, bet galite subadyti, ką turite) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keraminiai arba kiti žemo ESR kondensatoriai (aš naudoju 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k plonas plėvelės rezistoriaiDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH vielos indukcijos induktoriusDigikey# 490-2519-1-ND1x USB tipo A tipo smd jungtisDigikey# AE9924-ND Žemiau galite pamatyti schemas ir plokštės failus, taip pat jų JPEG. Sunkioji dalis yra tai, kad jūsų virtuvėje yra geras PCB, kurio pėdsakai yra pakankamai maži, kad būtų galima naudoti L6920 TSSOP paketą. Kaip matote paveikslėlyje, aš padariau 4 lentas vienu metu, nes kiekviena yra tokia maža. Susidūrimo gudrybė yra pradėti nuo vidurio ir išeiti, pradedant nuo L6920 ir einant pridėti SMD diskrečius. Pincetų pora yra būtina kartu su geromis akimis ar padidinamuoju stiklu, ryškia šviesa ir tvirta ranka. Nesijaudinkite, kad ten per daug lydmetalio, naudokite lydmetalio dagtį, kad pašalintumėte nelaimingus atsitikimus, ir po kiekvieno žingsnio patikrinkite savo darbą multimetru. Praktika daro tobulą.

3 žingsnis: sukurkite generatorių

Dabar jums reikia sukurti generatorių. Turėtumėte žaisti su krumpliaračiais ir varikliais, kol susitvarkysite. Sukdami pavaras norėsite naudoti variklio multimetrą, kad pamatytumėte, kiek įtampos gaunate. Jūs norite patekti į 2-3 voltų diapazoną, lėtai judindami tiesinę pavarą maždaug colio atstumu. Nustatydami krumpliaračius, norite naudoti tuos, kurie turi didelę pavarą, suformuotą mažesne pavara. Sujungus jas serijomis, pavaros santykis bus geras, kaip parodyta brėžinyje. (nekreipkite dėmesio į tai, kad piešinyje neteisingo dydžio dantys, aš buvau tingus perbraižyti su atitinkamu danties žingsniu) Turėtumėte fotografuoti kažkur 25–50: 1 diapazone. Daugiau yra geriau, bet galiausiai krumpliaračio nuostoliai susikaupia ir variklį pasukti tampa per sunku, o krumpliaračiai nusisuka.

Vienas iš raktų yra rasti būdą, kaip naudoti kompaktinių diskų dėklo ar kito gabalo linijines pavaras, kad kvėpavimo judesiai taptų nuolatinės srovės variklio sukimu. Įdėjau kitos kompaktinių diskų generatoriaus prototipo versijos nuotrauką, kurioje galite aiškiai matyti linijinio dėklo pavarą. Taip pat matomos pjovimo žymės plastike. Šis prototipas taip pat galėjo apšviesti pavaizduotą LED matricą. Nebijokite susmulkinti šio dalyko pagal savo poreikius. Kitoje nuotraukoje nuolatinės srovės variklis sumontuotas į kanibalizuotos pavaros plastiką. Netoli to buvo linijinis slankiklis, kuriuo kvėpavimo judesį susiejau su krumpliaračiu. Aš taip pat pridėjau kitą pavarą (žr. Paveikslėlį) prie pavaros, kad padidintumėte santykį ir leistumėte ateityje sumontuoti kitą variklį, kad padidintumėte našumą. Pagrindinis uždavinys yra efektyviai išversti kvėpavimo pastangas į variklio sukimąsi. Taip pat nuotraukoje

4 žingsnis: sudėkite viską ir išbandykite

Sukūrę patenkinamą generatoriaus nustatymą, norite prijungti generatorių prie įkrovimo grandinės, įdėti akumuliatorių ir naudoti multimetrą, kad patikrintumėte išėjimo įtampą USB prievade. Jei nematote 5 V, yra problema. Išspręskite tai prieš prijungdami savo brangią programėlę prie USB prievado. Žemiau galite pamatyti mano surinktą įkvepiančio įkvėpimo USB generatorių visoje savo šlovėje, viršuje ir apačioje. Galite pamatyti grąžinimo metu naudojamą guminę juostelę kartu su linijine pavarų dėže, dirželiu ir sąvaržėle, kurią naudoju tiesinei įrangai prijungti prie diržo. Svarbiausia, kad visas judesys būtų perkeltas į linijinę pavarą, kad norėtumėte, kad diržas ir sujungimo būdas būtų standūs ir nieko neduotų. Guminės juostos ar spyruoklės grąžos stiprumas priklauso nuo jūsų. Mano pusėtini eksperimentai rodo, kad jūs galite beveik atlaikyti 1 N jėgą, nesijaučiant pernelyg sunkiai kvėpuojant. Idealiu atveju norite tokios mažos gumytės, kokia iškvepiant grąžins tiesinę pavarą į pradinę padėtį. Jei gausite pakankamai generavimo pajėgumų per didelį pavarų skaičių, papildomus variklius arba didesnį variklį, jums reikės didesnės spyruoklės grąžos. Iš esmės jūs įkvepiate mechaninę energiją, kuri naudojama generatoriui įjungti iškvėpimą, kad galėtumėte generuoti tiek stumdami, tiek traukdami. Jums reikia diodų tilto, kad galėtumėte sėkmingai pasinaudoti. Taigi aš pririšau prie šios monstros ir prijungiau ją prie savo patikimos duomenų rinkimo dėžutės iš „DataQ“. Pridedama generatoriaus įtampos diagramos išvestis prieš didinant konversiją į 5 V USB. Iš esmės akumuliatorius veikia pakopiniu keitikliu, o kvėpavimo generatorius įkrauna akumuliatorių. Siužete galite pamatyti akumuliatoriaus išlyginamąjį efektą, kai įtampa šoktelėjo, kai kvėpavau. Tiesą sakant, aš priartėjau prie hiperventiliacijos, bet vardan mokslo. Rezultatus galima pamatyti telefono įkrovimo nuotraukoje. Reikia paminėti vieną dalyką - turėjau modifikuoti USB kabelį, kad RAZR būtų įkrautas taip, kaip išsamiai aprašyta šioje svetainėje. Aš neturiu tvirtų skaičių apie savo generuojamą galią, aš dar nesugalvojau gero būdo tai išmatuoti. Įprastas metabolizmas ramybės būsenoje yra apie 50–75 W, kurio didelę dalį lemia kvėpavimas pastangų (mačiau į šiaurę nuo 50%). Taigi, jei mes manome, kad 25 W nuolatinė energija, naudojama kvėpavimui, atrodo pagrįsta, kad galėtume padidinti šiuos 4%, kad surinktume 1 W mobiliojo telefono įkrovimui. Remiantis mano mobiliuoju telefonu ir šiomis prielaidomis, įkrauti 3,7 V 800 mAh bateriją užtruks apie 3 valandas. Darant prielaidą, kad efektyvumas yra 100%. Deja, remiantis keliais matavimais, kuriuos galėjau atlikti, mano sukurtas kvėpavimo generatorius yra labiau panašus į 50 mW. Būdas kvėpuoti be kvėpavimo. Tai įkrautų telefoną, tačiau NiMH baterija atliks didžiąją dalį darbo, kol ji bus išsekusi. Tada, norint įkrauti NiMH bateriją, turėsite kvėpuoti apie dieną. Ar vis tiek planavote tai padaryti? Taigi yra kur tobulėti. Viena iš sričių, į kurią aš žiūriu, yra anglies nanovamzdelių ir poliuretano naudojimas elektroaktyvių polimerų generatoriui gaminti. Tai yra technologija, kuri naudojama kuriant įkrovos generatorius kariuomenei. Ateityje patobulinus šį įrenginį būtų galima pasiekti 1 W diapazoną. Tiksliau, naudojant geresnį nuolatinės srovės variklį (didesnė įtampa per apsisukimų dažnį) ir pritaikytą pavaros konstrukciją, kad būtų patogesnė ir geriau sujungta su kvėpavimo judesiu. Kurį laiką dirbau su tokio tipo prietaisais savo virtuvėje/dirbtuvėse ir norėčiau, kad visa tai būtų vieša, kad kiti galėtų patekti. Nedvejodami kreipkitės į mane, jei turite klausimų ar norite aptarti. Kaip sakė bardas, „ir šuns prijaukinimas tęsėsi be perstojo“.