Елвет. Кинетично зарядно устройство Powerbank: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Веднъж бях на пътуване и имах проблем с презареждането на джаджите си. Пътувах дълго в автобуса, нямах възможност да заредя телефона си и знаех, че скоро ще остана без комуникация.

Така дойде идеята да се създаде кинетично зарядно устройство, което няма да зависи от контакта.

Ако трябва да презаредите притурката си на пътуване, поход, на плажа или в транспорт, тогава Elveet ще ви помогне. Можете просто да разклатите Elveet или да го поставите в чантата (раницата) и да отидете на работа (да отидете на туризъм, на плаж, на планина и т.н.). Устройството се зарежда, когато се движите.

Elveet е кинетично зарядно устройство. Принципът на действие Elveet се основава на явлението електромагнитна индукция

Стъпка 1: Компонентни части на Elveet

1. Индукторът се състои от 9-магнитна решетка на Halbach и три намотки.

2. Печатната платка съдържа индуктор 200mA повишаващ преобразувател, зарядно устройство за батерии и батериен усилващ преобразувател 5V 2A изход.

3. Литиево-полимерната батерия 2800 mAh.

4. Калъфът се състои от 4 части и е изработен с 3D принтер.

Целият проект е създаден във Fusion 360

Стъпка 2: Elveet Inductor

Индукторът преобразува кинетичната енергия на вашето движение в електрически ток. Ефективността на индуктора е най -важният параметър. Количеството натрупана енергия във вътрешната батерия зависи от ефективността на индуктора.

Индукторът се състои от три намотки, магнитна решетка на Halbach и три диодни моста. Работното поле на бобината е частта, над която преминават полюсите на магнитите, тоест колкото по -дълга е тази част, толкова повече енергия можем да получим.

Освен това изходите на всяка намотка са свързани към диодния мост, тоест бобините са независими по напрежение. А токът и на трите намотки се сумира след диодните мостове. Диодните мостове използват диоди Шотки с много ниско напрежение PMEG4010 напред, произведени от Nexperia. Това са най -добрите диоди за такива приложения и не препоръчвам да ги сменяте на други.

Магнитната решетка Halbach концентрира магнитното поле от едната страна. От друга страна, магнитното поле е много слабо.

Масивът Halbach изисква почти два пъти броя на постоянните магнити, но ефективността на монтажа на Halbach е много висока.

Магнитната решетка преминава през две части на всяка намотка и винаги полюсите преминават през различни части. Тъй като намотките са електрически независими поради диодни мостове, тяхното влияние един върху друг е изключено.

Индукторът използва комплект от 9 неодимови магнита 5X5X30mm N42. Още два магнита 2X4X30 N42 се използват като пружини.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Ефективността на индуктора зависи от скоростта на промяна на магнитното поле. За това пътят на магнитния възел се увеличава. По този начин скоростта на промяна на магнитното поле се увеличава значително поради голямото ускорение на магнитния възел по време на движение.

Този индуктор е много по -ефективен от индуктор с цилиндричен магнит в центъра на бобината. Цилиндричният индуктор има само горната и долната работна част на магнита. Средната част на цилиндричния магнит почти не работи в сегашното поколение. Следователно ефективността му е ниска.

Индукторът Elveet има 4-полюсна магнитна система, която е насочена строго перпендикулярно на проводниците на бобините.

След диодните мостове, токът на бобините се сумира и подава към преобразувателя и платката на зарядното устройство.

Стъпка 3: Електрическа платка на Elveet

Схемата и всички компоненти на платките. Тя съдържа три основни части:

1. Увеличете 200mA ток на индуктора на преобразувателя. Използва се чипът NCP1402.

Това е усилващ преобразувател, който работи от 0,8 волта и дава фиксирано напрежение от 5 волта и ток до 200 mA. Задачата на този чип е да осигури удобно напрежение за зареждане на батерията.

2. Чип за зареждане на устройство STC4054

Този чип получава 5 волта от индуктора или от външен източник (чрез микро-USB) и зарежда литиево-полимерна батерия с капацитет 2800 mA. Токът на индуктора и токът от външния източник са отделени чрез диодите на Шотки.

Също така, втората двойка диоди Шотки позволяват на Elveet да работи като непрекъснато захранване, тоест можете да зареждате Elveet и да получавате ток от него за вашите устройства едновременно.

3. Усилващ изходен преобразувател. Той повишава напрежението на батерията до 5 волта и осигурява ток до 2 ампера за захранване на джаджите. В този случай чипът LM2623 работи.

Добра характеристика на LM2623 е вътрешен транзистор с висока мощност и изходен ток до 2 ампера с ниско вълнение на изходното напрежение. Изходното напрежение се подава към стандартен USB конектор.

В допълнение към тези части, платката има сензорен превключвател за натоварване (например мощна ходова лампа или други постоянни товари). Има и изходни щифтове за свързване на безжичното зарядно устройство вместо USB кабела, но тази опция е предназначена за бъдещето.

Стъпка 4: Калъф Elveet

Всички части на кутията и магнитния държач са отпечатани на 3D принтер.

Всички STL файлове са тук.

Размери на корпуса:

18 - 54 - 133 мм (5, 24 - 2, 13 - 0, 728 инча)

Стъпка 5: Бобини

На правоъгълна основа 5x35 мм с височина 8 мм, навиваме бобина с тел от 32 AWG (0,2 мм).

Намотките са направени с проводник от 32 AWG (0,2 мм) върху правоъгълна основа. Броят на завоите е приблизително 1200. Ширината на цялата намотка не трябва да бъде повече от 20 мм. Можете да приложите по -дебел проводник, но за усилващ преобразувател това ще бъде по -тежък режим на работа. По -тънкият проводник ще даде повече напрежение, но токът ще спадне и омическите загуби ще се увеличат.

След навиване всички бобини трябва да бъдат увити с PTFE лента.

Стъпка 6: Включете диодни мостове

Това е тясна платка за 12 диода.

Намира се до бобините.

Изходите на всяка намотка са свързани към мостовете, след като платката е поставена в жлеба.

Стъпка 7: Проверка на връзките

За да направите това, имате нужда от тънка платка, на която са монтирани 10-15 бели светодиода и един кондензатор с приблизително 2200 микрофарада.

Светодиодите са свързани паралелно и запоени към платката на диодни мостове.

Когато премествате магнитния възел над бобините, всички диоди трябва да светят ярко.

Освен това тестовата платка се отстранява и щифтовете на мостовата платка се свързват към преобразуващата платка.

Стъпка 8: Окончателно сглобяване

Свързваме проводниците на батерията и индуктора към платката.

След това събираме горния и долния капак на устройството с помощта на два винта.

Устройството е готово за работа.

Сега сте напълно енергийно независими!