מטען USB המופעל באמצעות נשימה: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

אתה נושם? האם יש לך גאדג'ט שניתן לטעון באמצעות יציאת USB? ובכן, אם ענית כן לשניהם, אז יש לך מזל. מדריך זה מראה כיצד לייצר מכשיר שיטעין את המכשירים שלך המסוגלים ל- USB בזמן שאתה עושה את מה שאתה עושה הכי טוב. לִנְשׁוֹם. בעזרת חלקים מסוימים שנמחקו מכונן תקליטורים ישן, ממעגל אלקטרוני פשוט וכמה גומיות, בקרוב תתחבטו ותנפנפו את עצמכם לגאדג'ט אלקטרוני שימושי פסאודו שימושי נירוונה.

שלב 1: מבוא ושלב 1

פרויקט זה דורש מגוון רחב של כישורי "יצרנים", כגון ייצור לוח PCB, פירוק אלקטרוניקה, חיתוך וקידוח של פלסטיק, ערבוב אפוקסי, עיצוב רכבת הילוכים, חיבור חבורה של חלקים, כיפוף מהדקי סיכון וסיכון הבאר להיות הטלפון, המצלמה או ה- PDA היקר שלך עד כה. בסך הכל, כיף. מכיוון שלכל אחד יהיה אוסף אחר של חלקי זבל לבנות את זה, אני רק אתן לך סקירה מפורטת של איך הלך על זה ואתה יכול ליישם את הרעיונות האלה על הפרויקט שלך. אשר יכלול באופן רופף מארבעה שלבים.1. גרור כמה חלקים מתאימים לגנרטור 2. בנה את מעגל המטען 3. הרכיבו את הגנרטור, מצמד החזה והחזרה המכנית 4. חבר את מעגל המטען ובדוק שלב 1: היו לי בערך ארבעה כונני CDROM ישנים והפרדתי כמה מהם כדי לראות אילו חלקים מגניבים יש בפנים. מסתבר שיש הרבה מנועים, הילוכים וחלקים מגניבים בפנים שמאמתים את ההתעקשות שלי לשמור על שטויות כאלה. הצפייה ברכבות ההילוכים בתוך יחידות אלה המשמשות לפתיחת המגש נתנה לי את הרעיון לפרויקט הזה. המנוע הקטן, בעל המומנט הנמוך, הגבוה בסל"ד, מקושר למגש באמצעות רכבת הילוכים שיש לו יחס סופי של כ- 20: 1 בעבר השתמשתי במערך מקביל של מנועי ביפר זעירים ליצירת חשמל מנשימה (ראה להלן) אבל הנסיעה הלינארית מהתרחבות החזה שלך אינה כה גדולה (בסביבות סנטימטר), כך שכדי לייצר מתח שימושי היית צריך באמת להתנפח. בכל אופן, נקרע לכונני ה- CDROM האלה, אותם תוכל למצוא כמעט בכל מכירת מוסך, חנות יד שנייה או הטמנה. התמונה למטה מציגה את התוצאות. יש שם הרבה פרויקטים פוטנציאליים. לעת עתה, אנו מעוניינים רק בהילוכים מפלסטיק ובמנועים לפתיחת המגש ו/או הזזה של מרכבת הלייזר. הביטו על ההילוכים והכוננים השונים ונסו לדמיין דרך להוספת הילוכים נוספים להגדלת יחס ההילוכים, או כיצד להוסיף מנוע נוסף בסדרה. אתה רוצה למזער את השינויים ברכבת ההילוכים. לחלופין אתה יכול פשוט לנגב את כל ההילוכים ולבנות את תיבת ההילוכים שלך מאפס. אתה גם צריך לפחות מנוע אחד עם גיר קטן או גלגלת עליו כדי שתוכל לחבר אותו לרכבת ההילוכים. המנועים בכונן CDROM הם בדרך כלל מנועי DC מגנט קבועים פשוטים המיועדים להפעלה על 5V, למעט מנוע הציר, שבכל מקרה אינך רוצה להשתמש בו. בשלב זה אתה גם רוצה לחשוב על מה אתה הולך להשתמש. לרצועה שתסובב את החזה שלך. חגורה ישנה, מעט חגורה, שרוך נעליים ישן, רצועת תג שם, או כל דבר שיתאים סביבך בנוחות ללא מתיחה אליו. אתה רוצה שכל ההרחבה תתבצע בגנרטור הלינארי שלך. כל מתיחה שתתרחש במצמד בית החזה תהיה בזבוז אנרגיה.

שלב 2: בנה את מעגל המטען

מעגל המטען די פשוט. הוא מורכב מ: 1. גשר דיודה להפיכת מתח AC מהגנרטור ל- DC מתוקן. סוללה נטענת כדי ליישר את המתח ולהחזיק עודף כוח שנוצר כאשר שום דבר לא מחובר ליציאת ה- USB. אתה יכול להשתמש גם בקבל גדול, אך הסוללות מציעות רמת מתח צפויה יותר. ממיר דחיפה להעלאת המתח הנמוך עד 5VDC לטעינת USB 4. תקע USB. הכנתי את המעגל ב- EAGLE, תוכנית שאני ממליצה עליה בחום. אתה יכול להוריד אותו בחינם מ- cadsoft.de. מצורפת פריסת לוח סכמטית ושכבה אחת. השימוש בפועל ב- EAGLE וייצור הלוח הוא מעבר להיקף ההנחיות. יש הרבה מדריכים נהדרים שיש בהם כדי לכסות נושאים אלה. עיין במדגם זה למשל כיצד להכין מחשבי PCB במטבח שלך. רשימת החלקים של מעגל המטען (כמויות מודגשות): 1x L6920 פלט מתכוונן להמרת DC (קלט מינימלי 1V, גליון נתונים כאן) Digikey# 497-4593- דיודות מיתוג 1-ND4x 1N4148 (השתמשתי ב- sms SOD523 זעירים, אבל אתה יכול לתת מה שיש לך נוח) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF קרמיקה או קבלים ESR נמוכים אחרים (השתמשתי ב- 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k דק נגדי סרטים Digikey# P100kFCT-ND1x 10uH משרן כבל חשמלי Digikey# 490-2519-1-ND1x מחבר USB נקבה מסוג SMD מחבר Digikey# AE9924-ND להלן תוכל לראות את קבצי הסכימה והלוח, וגם את קובצי ה- jpeg שלהם. החלק הקשה הוא יצירת לוח PCB טוב במטבח שלך שיש בו עקבות קטנים מספיק לחבילת TSSOP של ה- L6920. כפי שאתה יכול לראות בתמונה, הכנתי 4 לוחות בבת אחת מכיוון שכל אחד מהם כל כך קטן. הטריק לחבר אותו הוא להתחיל באמצע ולצאת החוצה, להתחיל עם L6920 ולהוסיף את הדיסקרטיות SMD תוך כדי תנועה. זוג פינצטה הוא חיוני, יחד עם עיניים טובות או זכוכית מגדלת, אור בהיר ויד יציבה. אל תדאג להכניס לשם יותר מדי הלחמה, השתמש בפתיל ההלחמה כדי לנקות תאונות, ובדוק את עבודתך במולטימטר לאחר כל שלב. תרגול מביא לשלמות.

שלב 3: בנה את הגנרטור

עכשיו אתה צריך להכין את הגנרטור. כדאי לשחק עם ההילוכים והמנועים עד שתקבל סידור מספק. תרצה להשתמש במולטימטר על המנוע תוך כדי סיבוב ההילוכים כדי לראות כמה מתח אתה מקבל. אתה רוצה להיכנס לטווח של 2-3 וולט תוך כדי הזזת ההילוכים הליניאריים באיטיות בסנטימטר בנסיעה. בעת הגדרת ההילוכים, אתה רוצה להשתמש באלה שיש להם הילוך גדול המעוצב עם הילוך קטן יותר. מוערמים בסדרות אלה יתנו לך יחס הילוך טוב כפי שמוצג בשרטוט. (התעלם מהעובדה שהשיניים בגודל הלא נכון בציור, הייתי עצלן מכדי לצייר מחדש עם זווית שיניים תואמת) עליך לירות במקום כלשהו בטווח 25-50: 1. יותר טוב יותר אבל בסופו של דבר ההפסדים ברכבת ההילוכים נערמים וזה מתקשה מדי לסובב את המנוע וההילוכים יתפשטו.

אחד המפתחות הוא למצוא דרך להשתמש בהילוכים הליניאריים במגש התקליטורים או ביצירה אחרת כדי להפוך את תנועת הנשימה שלך לסיבוב של מנוע ה- DC. כללתי תמונה של גירסת אב טיפוס נוספת של מחולל כונני התקליטורים, שבה ניתן לראות את הילוך המגש הלינארי בבירור. כמו כן ניכרים סימני החיתוך בפלסטיק. אב טיפוס זה היה מסוגל גם להאיר את מערך ה- LED בתמונה. אל תפחד לחתוך את הדבר הזה בהתאם לצרכיך. בתמונה השנייה מנוע ה- DC מותקן במקומו בפלסטיק של הכונן שקניבתי. ליד זה היה מחוון ליניארי בו השתמשתי כדי לצמד את תנועת הנשימה לרכבת ההילוכים. הוספתי גם הילוך נוסף (ראו תמונה) לרכבת ההנעה על מנת להגדיל את היחס ולאפשר הרכבה נוספת של מנוע בעתיד כדי להגדיל את התפוקה. האתגר העיקרי הוא לתרגם ביעילות את מאמץ הנשימה לסיבוב המנוע. בתמונה גם

שלב 4: שים הכל ביחד ובדוק את זה

ברגע שיש לך התקנת גנרטור מספקת, אתה רוצה לחבר את הגנרטור למעגל הטעינה, הכנס את הסוללה והשתמש במולטימטר שלך כדי לבדוק את מתח היציאה ביציאת ה- USB. אם אתה לא רואה 5V אז יש בעיה. תקן את זה לפני שתחבר את הגאדג'ט היקר שלך ליציאת ה- USB. להלן תוכל לראות את גנרטור ה- USB המורכב הנשימתי במלוא הדרו, למעלה ולמטה. אתה יכול לראות את הגומייה המשמשת להחזרה, יחד עם עגלת ההילוכים הליניארית, הרצועה ומהדק הנייר בו השתמשתי כדי לחבר את ההילוך הליניארי לרצועה. המפתח כאן הוא להעביר את כל התנועה להילוך הליניארי, כך שאתה רוצה שהרצועה ושיטת החיבור יהיו נוקשות בלי לתת. חוזק הגומייה או החזרת האביב תלוי בך. הניסויים החצופים שלי מצביעים על כך שאתה די יכול להתמודד עם כוח 1N מבלי להרגיש עייף מדי בנשימה. באופן אידיאלי אתה רוצה רצועת גומי קטנה ככל שתחזיר את ההילוך הלינארי למצב ההתחלה בעת הנשיפה. אם אתה מקבל מספיק יכולת ייצור באמצעות יחס הילוך גבוה, מנועים נוספים או מנוע גדול יותר, תצטרך החזרת אביב גדולה יותר. בעיקרו של דבר אתה אוגר אנרגיה מכנית במהלך השאיפה שלך המשמש להפעלת הגנרטור על הנשיפה כך שתוכל לייצר הן בדחיפה והן במשיכה. אתה צריך את גשר הדיודה כדי לנצל בהצלחה. אז התחברתי למפלצת הזו וחיברתי אותה לתיבת רכישת הנתונים האמינה שלי מ- DataQ. מצורף פלט עלילת המתח של הגנרטור לפני המרת שלב ל- USB 5V. בעיקרון הסוללה מפעילה את ממיר ההגברה ומחולל הנשימה טוען את הסוללה. בעלילה אתה יכול לראות את אפקט הרמה של הסוללה, עם קפיצי המתח כשנשמתי. בעצם התקרבתי להיפר -אוורור, אבל בשם המדע. את התוצאות ניתן לראות בתצלום הטעינה של הטלפון. דבר אחד שצריך לציין הוא שהייתי צריך לשנות כבל USB כדי לגרום ל- RAZR לטעון כמפורט באתר זה. אין לי מספרים מוצקים על הכוח שיצרתי, עדיין לא מצאתי דרך טובה למדוד את זה. מאמץ (ראיתי מצפון ל -50%). אז אם נניח 25W אנרגיה רציפה המשמשת לנשימה, נראה סביר שנוכל להגדיל את 4% אלה כדי לאסוף 1W עבור טעינת טלפון סלולרי. בהתבסס על הטלפון הסלולרי שלי, וההנחות האלה יידרשו כ -3 שעות לטעינת סוללת 3.7V 800mAh. בהנחה של 100% יעילות. למרבה הצער, בהתבסס על המדידות הבודדות שהצלחתי לבצע, מחולל הנשימה שבניתי מוציא יותר כמו 50mW. דרך לנשום אין נשימה. זה יטעין את הטלפון, אבל סוללת ה- NiMH תעשה את רוב העבודה עד שהיא תתרוקן. אז תצטרך לנשום במשך יום בערך כדי להטעין את סוללת ה- NiMH. בכל זאת תכננת לעשות את זה נכון? אז יש מקום לשיפור. תחום אחד שאני בוחן הוא שימוש בצינורות פחמן ופוליאוריטן לייצור גנרטור פולימר אלקטרו אקטיבי. זהו סוג הטכנולוגיה המשמשת לייצור גנרטורים של שביתת אתחול לצבא. שיפורים עתידיים יכולים להביא את המכשיר הזה לטווח של 1W. באופן ספציפי, שימוש במנוע DC טוב יותר (מתח גבוה יותר לסבב) ובניית מותאם אישית של מערכת ההנעה כך שיהיה נוח יותר וחיבור טוב יותר לתנועת נשימה. עבדתי על מכשירים מסוג זה במטבח/בסדנה שלי זמן מה והייתי רוצה להפוך את כל זה לציבורי כך שאחרים יוכלו לעלות על הסיפון. אל תהסס לפנות אלי לשאלות או לדיון. כפי שאמר הפייטן, "וביות הכלב נמשך ללא הרף".