Încărcător USB cu respirație: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Respiri? Aveți un gadget care poate fi încărcat printr-un port USB? Ei bine, dacă ai răspuns afirmativ la ambele, atunci ai noroc. Această instrucțiune arată cum să creați un dispozitiv care vă va încărca dispozitivele compatibile USB în timp ce faceți ceea ce faceți cel mai bine. A respira. Folosind unele piese recuperate de pe o unitate CD-ROM veche, un circuit electronic simplu și câteva benzi de cauciuc, veți fi în curând umflate și umflate spre nirvana gadget-ul electronic pseudo-util complet încărcat.

Pasul 1: Introducere și Pasul 1

Acest proiect necesită o gamă largă de abilități de "producător", cum ar fi fabricarea plăcilor PCB, dezmembrarea electronice, tăierea și găurirea materialelor plastice, amestecarea materialelor epoxidice, proiectarea unui tren de angrenaje, împingerea împreună cu o grămadă de piese, îndoirea agrafelor de hârtie și riscul puțului fiind un telefon, o cameră sau un PDA atât de scump. Una peste alta, distracție bună. Deoarece toată lumea va avea o colecție diferită de piese nedorite din care să construiască acest lucru, vă voi oferi o prezentare detaliată a modului în care am procedat și puteți aplica aceste divergențe propriului dvs. proiect. Care va fi în mod liber din patru pași. Urcați câteva părți potrivite pentru generator2. Construiți circuitul încărcătorului 3. Asamblați generatorul, cuplajul toracic și returul mecanic4. Conectați circuitul încărcătorului și testați Pasul 1: Aveam vreo patru unități CDROM vechi agățate și am desfăcut câteva dintre ele pentru a vedea ce părți interesante erau în interior. Se pare că există o mulțime de motoare, angrenaje și alte piese reci în interior care îmi confirmă pe deplin insistența de a păstra așa porcării. Văzând trenurile de viteze din interiorul acestor unități utilizate pentru deschiderea tăvii mi-a dat ideea acestui proiect. Micul cuplu mic, cu turație ridicată, este conectat la tavă printr-un tren de transmisie care are un raport final de aproximativ 20: 1 Anterior folosisem o serie paralelă de mici motoare pager pentru a genera electricitate prin respirație (vezi mai jos) dar deplasarea liniară de la extinderea pieptului nu este atât de grozavă (în jur de un centimetru), așa că, pentru a genera tensiuni utile, a trebuit să sufli cu adevărat. Oricum, rupeți acele unități CDROM, pe care le puteți găsi la aproape orice vânzare de garaj, magazin de cumpărături sau depozit de deșeuri. Imaginea de mai jos arată rezultatele. O mulțime de proiecte potențiale acolo. Deocamdată ne interesează doar angrenajele din plastic și motoarele pentru deschiderea tăvii și / sau deplasarea căruciorului laser. Priviți diferitele trepte de viteză și unități și încercați să vizualizați o modalitate de a adăuga trepte de viteză suplimentare pentru a crește raportul de transmisie sau cum să adăugați un alt motor în serie. Doriți să reduceți la minimum modificările aduse trenului de viteze. Alternativ, puteți purta doar toate treptele și vă puteți construi cutia de viteze de la zero. De asemenea, veți avea nevoie de cel puțin un motor cu o roată redusă sau o scripete mică, astfel încât să îl puteți conecta la trenul de viteze. Motoarele din unitatea CDROM sunt de obicei simple motoare cu curent continuu cu magnet permanent concepute pentru a funcționa pe 5V, cu excepția motorului axului, pe care oricum nu doriți să îl utilizați. În acest moment doriți să vă gândiți și la ce veți folosi pentru ca o curea să vă înconjoare pieptul. O centură veche, niște chingi, un șiret de pantofi vechi, o curea pentru insignă sau orice altceva care se va potrivi confortabil în jurul tău, fără nici o întindere. Vrei ca toată expansiunea să aibă loc în generatorul tău liniar. Orice întindere care apare în cuplajul toracic va fi risipită de energie.

Pasul 2: Construiți circuitul încărcătorului

Circuitul încărcătorului este destul de simplu. Se compune din: 1. O punte cu diode pentru a transforma tensiunea alternativă de la generator în DC rectificat. O baterie reîncărcabilă pentru a reduce nivelul de tensiune și pentru a menține puterea generată în exces atunci când nimic nu este conectat la portul USB. Puteți utiliza și un condensator mare, dar bateriile oferă un nivel de tensiune mai previzibil. Un convertor boost pentru a aduce tensiunea joasă până la 5VDC pentru încărcarea USB4. O mufă USB. Am întocmit circuitul în EAGLE, un program pe care îl recomand cu drag. Îl puteți descărca gratuit de pe cadsoft.de. Schema și aspectul plăcii cu un singur strat sunt atașate. Utilizarea efectivă a EAGLE și fabricarea plăcilor sunt dincolo de scopul acestui instructiv. Multe instrumente minunate sunt acolo pentru a acoperi aceste subiecte. Vedeți aceasta de exemplu, despre cum să faceți PCB-uri în bucătăria dvs. Lista pieselor pentru circuitul încărcătorului (cantități cu caractere aldine): 1x L6920 Convertor continuu cu ieșire reglabilă (intrare minimă 1V, foaie de date aici) Digikey # 497-4593- 1-ND4x 1N4148 diode de comutare (am folosit mici smd-uri SOD523, dar poți să faci sub rezerva în ceea ce ai la îndemână) Digikey # 1N4148WTDICT-ND2x 10uF ceramice sau alte condensatoare ESR reduse (am folosit 1206 smds) Digikey # 39901299-1-ND2x 100k subțire rezistențe de film Digikey # P100kFCT-ND1x 10uH inductor bobinat Digikey # 490-2519-1-ND1x USB feminin tip A conector smd Digikey # AE9924-ND Mai jos puteți vedea fișierele schematice și de placă, precum și jpeg-urile acestora. Partea dificilă este crearea unui PCB bun în bucătăria dvs., care are urme suficient de mici pentru pachetul TSSOP al L6920. După cum puteți vedea în imagine, am făcut 4 plăci simultan, deoarece fiecare este atât de mică. Trucul pentru a-l pune împreună este să începeți din mijloc și să vă deplasați, să începeți cu L6920 și să adăugați discreția SMD pe măsură ce mergeți. O pereche de pensete este esențială, împreună cu ochi buni sau o lupă, lumină strălucitoare și o mână fermă. Nu vă faceți griji cu privire la obținerea prea multă lipire acolo, folosiți fitilul de lipit pentru a curăța orice accident și verificați-vă munca cu un multimetru după fiecare pas. Practica este perfectă.

Pasul 3: Construiți generatorul

Acum trebuie să faci generator. Ar trebui să vă jucați cu angrenajele și motoarele până când veți obține un aranjament satisfăcător. Veți dori să utilizați un multimetru pe motor în timp ce rotiți roțile dințate pentru a vedea câtă tensiune obțineți. Doriți să intrați în intervalul de 2-3 volți în timp ce deplasați treptat viteza liniară cu aproximativ un centimetru în cursă. Atunci când configurați angrenajele, doriți să le utilizați pe cele care au un angrenaj mare turnat cu un angrenaj mai mic. Stivuite în serie, acestea vă vor oferi un raport de transmisie bun, așa cum se arată în desen. (ignorați faptul că dinții au dimensiunea greșită în desen, mi-a fost prea leneș să-i desenez cu pasul dinților potrivite) Ar trebui să trageți undeva în intervalul 25-50: 1. Mai mult este mai bine, dar în cele din urmă pierderile din trenul de viteze se acumulează și devine prea greu să rotiți motorul și angrenajele se vor dezlipi.

Una dintre chei este să găsiți o modalitate de a folosi angrenajele liniare de pe tava CD sau de pe altă piesă pentru a vă transforma mișcarea de respirație în rotația motorului de curent continuu. Am inclus o fotografie a unei alte versiuni prototip a generatorului de unități CD, unde puteți vedea în mod clar treapta liniară. De asemenea, sunt vizibile semnele tăiate din plastic. Acest prototip a fost, de asemenea, capabil să aprindă matricea de LED-uri din imagine. Nu vă fie frică să tăiați acest lucru pentru a se potrivi nevoilor dvs. În cealaltă imagine, motorul de curent continuu este montat în locul în plasticul unității pe care am canibalizat-o. Lângă acesta se afla un glisor liniar pe care l-am folosit pentru a cupla mișcarea de respirație la trenul de viteze. Am adăugat, de asemenea, o altă treaptă de viteză (a se vedea imaginea) la trenul de transmisie pentru a crește raportul și pentru a permite montarea unui alt motor în viitor pentru a crește puterea. Principala provocare este de a obține eficient efortul de respirație tradus în rotația motorului în mod eficient. De asemenea, în imagine

Pasul 4: puneți totul împreună și testați-l

Odată ce ați configurat un generator satisfăcător, atunci doriți să conectați generatorul la circuitul de încărcare, să introduceți bateria și să utilizați multimetrul pentru a testa tensiunea de ieșire la portul USB. Dacă nu vedeți 5V, atunci există o problemă. Remediați-l înainte de a vă conecta gadgetul scump în portul USB. Mai jos puteți vedea generatorul meu USB asamblat cu respirație, în toată splendoarea, sus și jos. Puteți vedea banda de cauciuc folosită pentru întoarcere, împreună cu căruciorul liniar al angrenajului, cureaua și agrafa pe care am folosit-o pentru a conecta angrenajul liniar la curea. Cheia aici este ca toată mișcarea să fie transferată la angrenajul liniar, astfel încât să doriți ca banda și metoda de conectare să fie rigide, fără a da. Rezistența benzii de cauciuc sau a revenirii arcului depinde de dvs. Experimentele mele pe jumătate indică faptul că poți face față unei forțe 1N fără a te simți prea trudit în respirație. În mod ideal, doriți o bandă de cauciuc la fel de mică ca să readuceți angrenajul liniar în poziția de pornire atunci când expirați. Dacă obțineți suficientă capacitate de generare, fie printr-un raport de transmisie ridicat, motoare suplimentare sau un motor mai mare, atunci veți avea nevoie de o revenire mai mare a arcului. În esență, depozitați energie mecanică în timpul inhalării, care este utilizată pentru a porni generatorul pe expirație, astfel încât să puteți genera atât prin împingere, cât și prin tragere. Ai nevoie de podul diodelor pentru a profita cu succes. Așa că m-am legat de această monstruozitate și l-am conectat la caseta mea de încredere de achiziție de date de la DataQ. Este atașată ieșirea grafică de tensiune a generatorului înainte de conversia treptată la 5V USB. Practic bateria rulează convertorul step up și generatorul de respirație încarcă bateria. În complot puteți vedea efectul de nivelare al bateriei, cu vârfurile de tensiune când respiram. De fapt mă apropiam de hiperventilație, dar în numele științei. Rezultatele pot fi văzute în fotografia încărcării telefonului. Un lucru de menționat este că a trebuit să modific un cablu USB pentru ca RAZR să se încarce așa cum este detaliat pe acest site web. Nu am nicio cifră solidă pe puterea pe care am generat-o, nu am găsit încă o modalitate bună de a măsura acest lucru. efort (am văzut la nord de 50%). Deci, dacă presupunem energie continuă de 25W utilizată pentru respirație, pare rezonabil să putem crește cu 4% pentru a recolta 1W pentru încărcarea unui telefon mobil. Pe baza telefonului meu mobil și a acestor presupuneri, ar fi nevoie de aproximativ 3 ore pentru a încărca bateria de 3,7 V 800 mAh. Presupunând o eficiență de 100%. Din păcate, pe baza celor câteva măsurători pe care le-am putut face, generatorul de respirație pe care l-am construit este mai mult ca 50mW. Mod de a respira fără respirație. Ar încărca telefonul, dar bateria NiMH ar face cea mai mare parte a muncii până când va fi golită. Apoi, va trebui să respirați o zi sau cam așa pentru a reîncărca bateria NiMH. Plănuiai să o faci oricum, nu? Deci, este loc de îmbunătățire. Un domeniu pe care îl analizez este utilizarea nanotuburilor de carbon și poliuretanului pentru a produce un generator de polimeri electroactivi. Acesta este tipul de tehnologie care este utilizată pentru a produce generatoare de boot-strike pentru militari. Îmbunătățirile viitoare ar putea aduce acest dispozitiv în gama de 1W. Mai exact, folosind un motor DC mai bun (tensiune mai mare pe turație) și construirea personalizată a transmisiei pentru a fi mai confortabilă și cuplată mai bine la mișcarea respirației. Lucrez de ceva timp la aceste tipuri de dispozitive în bucătăria / atelierul meu și aș dori să fac totul public astfel încât alții să poată urca la bord. Nu ezitați să mă contactați cu întrebări sau pentru discuții. Așa cum spunea bardul, „și domesticirea câinelui a continuat fără întrerupere”.