Ar elpu darbināms USB lādētājs: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Vai jūs elpojat? Vai jums ir sīkrīks, ko var uzlādēt, izmantojot USB portu? Nu, ja jūs atbildējāt jā abiem, tad jums ir paveicies. Šajā pamācībā ir parādīts, kā izveidot ierīci, kas uzlādēs ar USB aprīkotas ierīces, kamēr jūs darīsit to, kas jums padodas vislabāk. Elpot. Izmantojot dažas detaļas, kas izvilktas no vecā CD-ROM diskdziņa, vienkāršas elektroniskās shēmas un dažas gumijas lentes, jūs drīz dosieties un pūtīsit ceļu uz pilnībā uzlādētu pseido-noderīgu elektronisko sīkrīku nirvānu.

1. darbība. Ievads un 1. darbība

Šim projektam ir vajadzīgas plašas "veidotāju" prasmes, piemēram, PCB plākšņu ražošana, elektronikas demontāža, plastmasas griešana un urbšana, epoksīda sajaukšana, pārnesumkārbas konstrukcija, detaļu ķekara salikšana, saspraužu saliekšana un risks būt no jūsu dārgākā tālruņa, fotokameras vai plaukstdatora. Kopumā laba izklaide. Tā kā ikvienam būs atšķirīga nevēlamo detaļu kolekcija, no kuras to veidot, es tikai sniegšu jums detalizētu pārskatu par to, kā es to darīju, un jūs varat izmantot šīs sajaukšanās savam projektam. Kas brīvi sastāvēs no četriem soļiem.1. Izvelciet dažas ģeneratoram piemērotas detaļas2. Izveidojiet lādētāja ķēdi3. Salieciet ģeneratoru, krūšu kurvja savienotāju un mehānisko atgriešanos4. Pievienojiet lādētāja ķēdi un pārbaudiet 1. solis. Man apkārt bija apmēram četri veci CDROM diskdziņi, un dažus no tiem atdalīju, lai redzētu, kādas atdzist detaļas ir iekšā. Izrādās, ka iekšā ir daudz foršu motoru, pārnesumu un citu detaļu, kas pilnībā apstiprina manu uzstājību turēt apkārt šitādus crapus. Redzot pārnesumkārbas šajās vienībās, ko izmanto paplātes atvēršanai, man radās ideja par šo projektu. Mazais zema griezes momenta motors ar lielu apgriezienu skaitu ir savienots ar paplāti, izmantojot pārnesumkārbu, kuras galīgā attiecība ir aptuveni 20: 1. Iepriekš es izmantoju paralēlu mazu peidžeru motoru kopu, lai ģenerētu elektrību no elpošanas (skat. Zemāk) bet lineārais gājiens no krūšu kurvja izplešanās nav tik liels (apmēram collas), tāpēc, lai radītu lietderīgu spriegumu, jums patiešām bija jāpuņķējas. Jebkurā gadījumā saplēsiet tos CDROM diskdziņus, kurus varat atrast gandrīz jebkurā garāžas pārdošanā, noliktavu veikalā vai poligonā. Zemāk redzamais attēls parāda rezultātus. Tur ir daudz potenciālu projektu. Pagaidām mūs interesē tikai plastmasas pārnesumi un motori paplātes atvēršanai un/vai lāzera ratiņu pārvietošanai. Apskatiet dažādus pārnesumus un piedziņas un mēģiniet iztēloties veidu, kā pievienot papildu pārnesumus, lai palielinātu pārnesumu skaitu, vai kā sērijveidā pievienot citu motoru. Jūs vēlaties samazināt pārnesumkārbas izmaiņas. Alternatīvi, jūs varat vienkārši iztīrīt visus pārnesumus un izveidot pārnesumkārbu no nulles. Jums būs nepieciešams arī vismaz viens motors ar nelielu pārnesumu vai skriemeli, lai to varētu savienot ar pārnesumkārbu. CDROM piedziņas motori parasti ir vienkārši pastāvīgā magnēta līdzstrāvas motori, kas paredzēti darbībai ar 5 V spriegumu, izņemot vārpstas motoru, kuru jūs tik un tā nevēlaties izmantot. Šajā brīdī jūs arī vēlaties domāt par to, ko izmantosit lai siksna iet ap krūtīm. Veca josta, dažas siksnas, veca kurpju aukla, nosaukuma nozīmītes siksniņa vai jebkas, kas ērti iederēsies jums apkārt, neizstiepjot to. Jūs vēlaties, lai visa paplašināšana notiktu jūsu lineārajā ģeneratorā. Jebkurš stiepšanās, kas rodas krūšu kurvja savienotājā, tiks izšķiesta enerģija.

2. darbība: izveidojiet lādētāja ķēdi

Lādētāja ķēde ir diezgan vienkārša. Tas sastāv no: 1. Diodes tilts, lai maiņstrāvas spriegumu no ģeneratora pārvērstu rektificētā līdzstrāvā.2. Uzlādējams akumulators, lai izlīdzinātu spriegumu un noturētu pārpalikumu, ja nekas nav pievienots USB portam. Jūs varētu izmantot arī lielu kondensatoru, bet baterijas piedāvā paredzamāku sprieguma līmeni. Pastiprinājuma pārveidotājs, lai zemspriegumu paaugstinātu līdz 5 V līdzstrāvai USB uzlādēšanai4. USB spraudnis. Es esmu izveidojis ķēdi programmā EAGLE, ko es ļoti iesaku. To var bez maksas lejupielādēt vietnē cadsoft.de. Shematisks un viena slāņa dēļu izkārtojums ir pievienots. EAGLE faktiskā izmantošana un plākšņu ražošana ir ārpus šīs instrukcijas darbības jomas. Lai apskatītu šīs tēmas, ir pieejamas daudzas lieliskas pamācības. Skatiet šo, piemēram, par to, kā virtuvē izgatavot PCB. Lādētāja ķēdes daļu saraksts (treknrakstā): 1x L6920 Regulējams izejas palielināšanas līdzstrāvas pārveidotājs (1V minimālā ievade, datu lapa šeit) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 pārslēgšanas diodes (es izmantoju sīkus SOD523 smd, bet jūs varat ievietot to, kas jums ir pa rokai) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keramikas vai citi zemas ESR kondensatori (es izmantoju 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k plānas plēves rezistoriDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH stieples tinumu induktorsDigikey# 490-2519-1-ND1x USB mātītes A tipa smd savienotājsDigikey# AE9924-ND Zemāk varat redzēt shematiskos un tāfeles failus, kā arī to JPEG. Grūtākais ir izveidot labu PCB jūsu virtuvē, kurā ir pietiekami mazas pēdas L6920 TSSOP pakotnei. Kā redzat attēlā, es uzreiz izveidoju 4 dēļus, jo katrs ir tik mazs. Viltība, lai to saliktu, ir sākt pa vidu un virzīties ārā, sāciet ar L6920 un pievienojiet SMD diskrētos. Nepieciešams pāris pincetes kopā ar labām acīm vai palielināmo stiklu, spilgtu gaismu un stabilu roku. Neuztraucieties, ka tur nonāks pārāk daudz lodēšanas, izmantojiet savu lodēšanas dakšu, lai notīrītu negadījumus, un pārbaudiet savu darbu ar multimetru pēc katra soļa. Prakse padara perfektu.

3. solis: izveidojiet ģeneratoru

Tagad jums ir jāizveido ģenerators. Jums vajadzētu spēlēties ar pārnesumiem un motoriem, līdz iegūstat apmierinošu izkārtojumu. Griežot pārnesumus, uz motora vēlaties izmantot multimetru, lai redzētu, cik daudz sprieguma jūs saņemat. Jūs vēlaties nokļūt 2-3 voltu diapazonā, lēnām pārvietojot lineāro pārnesumu apmēram collas attālumā. Iestatot pārnesumus, vēlaties izmantot tos, kuriem ir liels pārnesums, kas veidots ar mazāku pārnesumu. Sērijā sakrauti tie nodrošinās labu pārnesumu attiecību, kā parādīts zīmējumā. (ignorējiet to, ka zīmējumā zobi ir nepareizā izmērā, man bija slinkums pārzīmēt ar atbilstošu zobu piķi) Jums vajadzētu fotografēt kaut kur 25-50: 1 diapazonā. Vairāk ir labāk, bet galu galā pārnesumkārbas zudumi sakrājas, un ir pārāk grūti pagriezt motoru, un pārnesumi tiks noņemti.

Viens no taustiņiem ir atrast veidu, kā izmantot CD teknē vai citā gabalā esošos lineāros pārnesumus, lai elpošanas kustību pārvērstu līdzstrāvas motora rotācijā. Es iekļāvu citas kompaktdisku diskdziņa ģeneratora prototipa versijas attēlu, kurā var skaidri redzēt lineāro paplātes pārnesumu. Redzamas ir arī griezuma zīmes plastmasā. Šis prototips arī varēja apgaismot attēlā redzamo LED bloku. Nebaidieties sasmalcināt šo lietu atbilstoši savām vajadzībām. Otrajā attēlā līdzstrāvas motors ir uzstādīts vietā, kurā es biju kanibalizēts. Netālu no tā atradās lineārs slīdnis, ko es izmantoju, lai savienotu elpošanas kustību ar zobratu. Es arī piedziņai pievienoju citu pārnesumu (skat. Attēlu), lai palielinātu attiecību un ļautu nākotnē uzstādīt citu motoru, lai palielinātu jaudu. Galvenais izaicinājums ir efektīvi panākt, lai elpošanas piepūle tiktu efektīvi pārvērsta motorā. Arī attēlā

4. solis: salieciet to kopā un pārbaudiet

Kad ģenerators ir apmierinoši iestatīts, ģeneratoru vēlaties savienot ar uzlādes ķēdi, ievietot akumulatoru un izmantot multimetru, lai pārbaudītu izejas spriegumu USB portā. Ja neredzat 5V, tad ir problēma. Izlabojiet to, pirms pievienojat savu dārgo sīkrīku USB portam. Zemāk varat redzēt manu samontēto elpas barošanas USB ģeneratoru visā krāšņumā, augšā un apakšā. Jūs varat redzēt atgriešanai izmantoto gumiju kopā ar lineāro pārnesumu kārbu, siksnu un saspraudi, ko izmantoju, lai savienotu lineāro pārnesumu ar siksnu. Galvenais šeit ir, lai visa kustība tiktu pārnesta uz lineāro pārnesumu, lai jūs vēlaties, lai siksna un savienojuma metode būtu stīva bez jebkādām sekām. Gumijas joslas vai atsperes atgriešanās spēks ir atkarīgs no jums. Mani pusass eksperimenti liecina, ka jūs varat gandrīz izturēt 1 N spēku, nejūtoties pārāk smagi elpojot. Ideālā gadījumā jūs vēlaties tik mazu gumijas joslu, cik izelpojot, lineārais pārnesums atgriezīsies sākuma stāvoklī. Ja jūs iegūstat pietiekami daudz ģeneratora jaudas, izmantojot augstu pārnesumu attiecību, papildu motorus vai lielāku motoru, tad jums būs nepieciešama lielāka atsperes atdeve. Būtībā jūs ieelpošanas laikā uzkrājat mehānisko enerģiju, ko izmanto, lai ieslēgtu ģeneratoru izelpā, lai jūs varētu radīt gan stumjot, gan velkot. Lai veiksmīgi izmantotu priekšrocības, jums ir nepieciešams diodes tilts. Tāpēc es piesprādzēju šo monstru un piesaistīju to savai uzticamajai datu iegūšanas kastei no DataQ. Pievienota ģeneratora sprieguma diagrammas izeja pirms pastiprinātas pārveidošanas par 5 V USB. Būtībā akumulators darbina pastiprinātāja pārveidotāju, un elpas ģenerators uzlādē akumulatoru. Sižetā var redzēt akumulatora izlīdzinošo efektu ar sprieguma tapām, kad es elpoju. Patiesībā es tuvojos hiperventilācijai, bet zinātnes vārdā. Rezultāti ir redzami tālruņa uzlādes fotoattēlā. Viena lieta, kas jāpiemin, ir tāda, ka man bija jāpārveido USB kabelis, lai RAZR varētu uzlādēt, kā aprakstīts šajā vietnē. Man nav stabilu skaitļu par ģenerēto jaudu, es vēl neesmu izdomājis labu veidu, kā to izmērīt. Tipisks atpūtas metabolisms ir aptuveni 50-75 W, no kuriem ievērojama daļa ir elpošanas dēļ pūles (esmu redzējis uz ziemeļiem no 50%). Tātad, ja mēs pieņemam, ka elpošanai tiek izmantota nepārtraukta 25 W enerģija, šķiet saprātīgi, ka mēs varētu palielināt šo 4%, lai iegūtu 1 W mobilā tālruņa uzlādēšanai. Pamatojoties uz manu mobilo tālruni un šiem pieņēmumiem, 3,7 V 800 mAh akumulatora uzlāde prasītu apmēram 3 stundas. Pieņemot 100% efektivitāti. Diemžēl, pamatojoties uz dažiem mērījumiem, kurus es varēju veikt, manis uzbūvētais elpošanas ģenerators darbojas vairāk kā 50 mW. Veids, kā elpot bez elpas. Tas uzlādētu tālruni, bet NiMH akumulators lielāko daļu darba darītu, līdz tas būtu iztukšots. Tad jums vajadzētu elpot apmēram dienu, lai uzlādētu NiMH akumulatoru. Vai jūs tomēr plānojāt to darīt, vai ne? Tātad ir kur uzlabot. Viena no jomām, ko es meklēju, ir oglekļa nanocauruļu un poliuretāna izmantošana elektroaktīvā polimēra ģeneratora izgatavošanai. Šāda veida tehnoloģija tiek izmantota, lai militārajiem spēkiem izveidotu ģeneratorus. Turpmākie uzlabojumi varētu šo ierīci sasniegt 1 W diapazonā. Konkrētāk, izmantojot labāku līdzstrāvas motoru (lielāks spriegums uz apgriezieniem) un pielāgotu piedziņas konstrukciju, lai būtu ērtāk un labāk savienotu elpošanas kustību. Es kādu laiku strādāju pie šāda veida ierīcēm savā virtuvē/darbnīcā un vēlos to visu padarīt publisku, lai citi varētu iekļūt tajā. Jūtieties brīvi sazināties ar mani ar jautājumiem vai diskusijām. Kā teica bards, "un suņa pieradināšana turpinājās bez pārtraukuma".