USB зарядно устройство с дъх: 4 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:55

Дишаш ли? Имате ли притурка, която може да се зарежда чрез USB порт? Е, ако сте отговорили с да и на двете, значи имате късмет. Тази инструкция показва как да направите устройство, което да зарежда вашите USB-съвместими устройства, докато правите това, което правите най-добре. Дишайте. Използвайки някои части, извлечени от старо CD-ROM устройство, обикновена електронна схема и няколко гумени ленти, скоро ще профучите и издухате пътя си към напълно заредена псевдополезна електронна джаджа нирвана.

Стъпка 1: Въведение и Стъпка 1

Този проект изисква широк спектър от умения „производител“, като производство на печатни платки, демонтаж на електроника, рязане и пробиване на пластмаси, смесване на епоксидна смола, проектиране на зъбно колело, забиване на куп части, огъване на кламери и рискуване на кладенеца да бъдете от вашия толкова скъп телефон, камера или КПК. Като цяло, приятно забавление. Тъй като всеки ще има различна колекция от боклуци, от които да изгради това, аз просто ще ви дам подробен преглед на това как го направих и можете да приложите тези размишления към вашия собствен проект. Което ще се състои свободно от четири стъпки. Потърсете някои подходящи части за генератора2. Изградете веригата на зарядното устройство 3. Сглобете генератора, гръдния съединител и механичното връщане4. Свържете веригата на зарядното устройство и тествайте Стъпка 1: Имах около четири стари CDROM устройства и разглобих няколко от тях, за да видя какви готини части има вътре. Оказа се, че вътре има много готини двигатели, зъбни колела и други части, които напълно потвърждават моето настояване да държа подобни глупости наоколо. Виждайки зъбните влакове вътре в тези единици, използвани за отваряне на тавата, ми даде идеята за този проект. Малкият двигател с нисък въртящ момент и високи обороти е свързан към таблата чрез зъбно колело, което има крайно съотношение около 20: 1 Преди това бях използвал паралелен набор от малки пейджър двигатели за генериране на електричество от дишането (виж по-долу) но линейният ход от разширяването на гърдите ви не е толкова голям (около инч), така че за да генерирате полезни напрежения, трябваше наистина да хълцате и да издухате. Както и да е, разкъсайте тези CDROM устройства, които можете да намерите почти във всяка гаражна разпродажба, магазин за спестовност или депо. Снимката по -долу показва резултатите. Има много потенциални проекти. Засега ни интересуват само пластмасовите зъбни колела и двигателите за отваряне на тавата и/или преместване на лазерната каретка. Прегледайте различните предавки и задвижвания и се опитайте да визуализирате начин да добавите допълнителни предавки, за да увеличите предавателното отношение, или как да добавите друг двигател последователно. Искате да сведете до минимум промените в предавката. Като алтернатива можете просто да изчистите всички предавки и да изградите вашата скоростна кутия от нулата. Също така ще ви е необходим поне един двигател с малка предавка или ролка, така че да можете да го свържете към зъбното колело. Двигателите в CDROM устройството обикновено са прости двигатели с постоянен магнит постоянен ток, предназначени да работят на 5V, с изключение на шпинделния двигател, който така или иначе не искате да използвате. В този момент също искате да помислите какво ще използвате за каишка, която да обикаля гърдите ви. Стар колан, някаква лента, стара връв за обувки, каишка със значка за име или нещо, което ще се побере удобно около вас без никакво разтягане. Искате цялото разширение да се извършва във вашия линеен генератор. Всяко разтягане, което се случи в гръдния ви съединител, ще се губи енергия.

Стъпка 2: Изградете веригата на зарядното устройство

Схемата на зарядното устройство е доста проста. Състои се от: 1. Диоден мост за превръщане на променливотоковото напрежение от генератора в ректифициран DC.2. Акумулаторна батерия за изравняване на напрежението и задържане на излишната генерирана мощност, когато нищо не е свързано към USB порта. Можете да използвате и голям кондензатор, но батериите предлагат по -предвидимо ниво на напрежение. Усилващ преобразувател за повишаване на ниското напрежение до 5VDC за USB зареждане4. USB щепсел Съставих схемата в EAGLE, програма, която силно препоръчвам. Можете да го изтеглите безплатно от cadsoft.de. Схематичното и еднослойното оформление на дъската са приложени. Действителната употреба на EAGLE и производството на дъски са извън обхвата на тази инструкция. Много страхотни инструктажи са там, за да покрият тези теми. Вижте този пример за това как да направите печатни платки във вашата кухня. Списъкът с части за веригата на зарядното устройство (количествата в удебелен шрифт): 1x L6920 Регулируем изходен DC преобразувател (минимален вход 1V, лист с данни тук) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 превключващи диоди (използвах малки SOD523 smds, но можете да добавите това, което имате под ръка) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF керамични или други ниски ESR кондензатори (използвах 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k тънък филмови резисториDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH индуктор с телена навивка Digikey# 490-2519-1-ND1x USB женски тип SMD конектор тип A Digikey# AE9924-ND По-долу можете да видите схемите и файловете на платката, както и jpegs от тях. Трудната част е да направите добра печатна платка във вашата кухня, която има достатъчно малки следи за пакета TSSOP на L6920. Както можете да видите на снимката, направих 4 дъски наведнъж, тъй като всяка е толкова малка. Номерът да го сглобите е да започнете по средата и да излезете навън, да започнете с L6920 и да добавите SMD дискретността, докато вървите. Чифт пинсети са от съществено значение, заедно с добри очи или лупа, ярка светлина и стабилна ръка. Не се притеснявайте, че ще получите твърде много спойка, използвайте своя фитил за запояване, за да почистите всякакви злополуки и проверявайте работата си с мултицет след всяка стъпка. Практиката прави съвършенството.

Стъпка 3: Изградете генератора

Сега трябва да направите генератора. Трябва да си поиграете със зъбните колела и двигателите, докато не получите задоволителна подредба. Вие ще искате да използвате мултицет на двигателя, докато въртите предавките, за да видите колко напрежение получавате. Искате да влезете в обхвата 2-3 волта, докато бавно движите линейната предавка на около инч при движение. Когато настройвате предавките, искате да използвате тези, които имат голяма предавка, оформена с по -малка предавка. Подредени последователно, те ще ви дадат добро предавателно отношение, както е показано на чертежа. (игнорирайте факта, че зъбите са с грешен размер на чертежа, бях твърде мързелив, за да прерисувам със съответната стъпка на зъбите) Трябва да стреляте някъде в диапазона 25-50: 1. Повече е по -добре, но в крайна сметка загубите в зъбното колело се натрупват и става твърде трудно да завъртите двигателя и предавките ще се събличат.

Един от ключовете е да се намери начин да се използват линейните зъбни колела на тавата за компактдискове или друго парче, за да се превърне дишащото ви движение във въртене на DC двигателя. Включих снимка на друга прототипна версия на генератора на CD устройство, където можете ясно да видите линейната предавка. Видими са и отрязаните следи в пластмасата. Този прототип също беше в състояние да осветява изобразения светодиоден масив. Не се страхувайте да нарежете това нещо според вашите нужди. На другата снимка DC моторът е монтиран на място в пластмасата на устройството, което канибализирах. Близо до това имаше линеен плъзгач, който използвах за свързване на дишащото движение към зъбното колело. Също така добавих още една предавка (вижте снимката) към задвижващия механизъм, за да увеличите съотношението и да позволите в бъдеще да монтирате друг двигател, за да увеличите мощността. Основното предизвикателство е ефективно усилието за дишане да се превърне ефективно в въртене на двигателя. Също на снимката

Стъпка 4: Съберете всичко заедно и го изпробвайте

След като имате задоволителна настройка на генератора, тогава искате да свържете генератора към зареждащата верига, да поставите батерията и да използвате своя мултицет, за да тествате изходното напрежение на USB порта. Ако не виждате 5V, значи има проблем. Поправете го, преди да включите скъпата си джаджа в USB порта. По -долу можете да видите моя сглобен USB генератор, задвижван от дъх, в цялата му слава, отгоре и отдолу. Можете да видите гумената лента, използвана за връщане, заедно с носача на линейна предавка, каишката и кламерчето, което използвах за свързване на линейното зъбно колело към каишката. Ключът тук е цялото движение да се прехвърли на линейната предавка, така че да искате лентата и методът на свързване да са твърди, без да се дава. Силата на гумената лента или връщането на пружината зависи от вас. Моите полуоценни експерименти показват, че можете да се справите почти с 1N сила, без да се чувствате твърде натоварени с дишането си. В идеалния случай искате толкова малка гумена лента, която ще върне линейната предавка в изходна позиция, когато издишате. Ако получите достатъчно генериращ капацитет или чрез високо предавателно отношение, допълнителни двигатели или по -голям двигател, тогава ще имате нужда от по -голямо връщане на пружината. По същество вие съхранявате механична енергия по време на вдишването си, която се използва за включване на генератора при издишване, така че да можете да генерирате както при натискане, така и при издърпване. Имате нужда от диодния мост, за да се възползвате успешно. Така че привързах това чудовище и го закачих към моята надеждна кутия за събиране на данни от DataQ. Приложен е изходът на напрежението на генератора преди усилващо преобразуване към 5V USB. По принцип батерията работи с повишаващ преобразувател и дихателният генератор зарежда батерията. В сюжета можете да видите изравняващия ефект на батерията с скокове на напрежението, когато дишах. Всъщност се приближавах до хипервентилация, но в името на науката. Резултатите могат да се видят на снимката на зареждането на телефона. Едно нещо, което трябва да споменем, е, че трябваше да променя USB кабел, за да накарам RAZR да се зарежда, както е описано подробно на този уебсайт. Нямам солидни числа за генерираната от мен мощност, все още не съм измислил добър начин за измерване на това. Типичният метаболизъм в покой е от порядъка на 50-75W, от които значителна част се дължи на дишането усилие (виждал съм на север от 50%). Така че, ако приемем 25W непрекъсната енергия, използвана за дишане, изглежда разумно, че бихме могли да увеличим тези 4%, за да съберем 1W за зареждане на мобилен телефон. Въз основа на моя мобилен телефон и тези предположения ще са необходими около 3 часа за зареждане на батерията 3.7V 800mAh. Приемайки 100% ефективност. За съжаление, въз основа на няколкото измервания, които успях да направя, дишащият генератор, който построих, извежда повече като 50mW. Начин да дишате без дъх. Той ще зарежда телефона, но NiMH батерията ще свърши по -голямата част от работата, докато не се изтощи. След това ще трябва да дишате за около ден, за да заредите NiMH батерията. Все пак планирахте да го направите, нали? Така че има място за подобрение. Една област, която разглеждам, е използването на въглеродни нанотръби и полиуретан за производство на електроактивен полимерен генератор. Това е типът технология, която се използва за производство на генератори за ударни удари за военните. Бъдещите подобрения биха могли да вкарат това устройство в диапазона 1W. По -специално, използването на по -добър DC мотор (по -високо напрежение на оборот) и персонализирано изграждане на задвижващия механизъм, за да бъде по -удобно и по -добре да се свързва с дишащото движение. Работя по тези видове устройства в кухнята/работилницата си известно време и бих искал да направя всичко това публично достояние, за да могат другите да се качат на борда. Чувствайте се свободни да се свържете с мен с въпроси или за дискусия. Както каза бардът, „и опитомяването на кучето продължи безкрайно“.