Pustedrevet USB -lader: 4 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Puster du? Har du en gadget som kan lades via en USB -port? Vel, hvis du svarte ja til begge deler, har du lykke til. Denne instruksjonen viser hvordan du lager en enhet som vil lade dine USB-kompatible enheter mens du gjør det du gjør best. Puste. Ved å bruke noen deler som er fjernet fra en gammel CD-ROM-stasjon, en enkel elektronisk krets og noen få gummibånd, vil du snart huffe og puffe deg til fulladet, pseudo-nyttig elektronisk gadget nirvana.

Trinn 1: Introduksjon og trinn 1

Dette prosjektet krever et bredt spekter av "maker" -ferdigheter, for eksempel produksjon av PCB -plater, demontering av elektronikk, kutting og boring av plast, blanding av epoxy, design av et gir, kludging sammen en haug med deler, bøyning av binders og risiko for brønnen å være av din aldri så dyre telefon, kamera eller PDA. Alt i alt, mye moro. Siden alle vil ha en annen samling av søppeldeler å bygge dette fra, vil jeg bare gi deg en detaljert oversikt over hvordan jeg gjorde det, og du kan bruke disse skrittene til ditt eget prosjekt. Som vil bestå løst av fire trinn. Skru opp noen passende deler til generatoren2. Bygg laderkretsen 3. Monter generatoren, brystkoblingen og mekanisk retur 4. Koble til laderkretsen og test Trinn 1: Jeg hadde omtrent fire gamle CDROM -stasjoner som hang rundt og tok fra hverandre noen av dem for å se hvilke kule deler som var inne. Det viser seg at det er mange kule motorer, tannhjul og andre deler inne som fullt ut bekrefter min insistering på å beholde sånn dritt. Å se girtogene inne i disse enhetene som ble brukt til å åpne brettet, ga meg ideen til dette prosjektet. Den lille motoren med lavt dreiemoment og høyt turtall er koblet til brettet via et gir som har et sluttforhold på omtrent 20: 1 Tidligere hadde jeg brukt et parallelt utvalg av bittesmå personsøkermotorer for å generere elektrisitet fra pusten (se nedenfor) men den lineære bevegelsen fra brystutvidelsen er ikke så stor (rundt en tomme), så for å generere nyttige spenninger måtte du virkelig puffe og puffe. Uansett, riv inn i CDROM -stasjonene, som du kan finne på stort sett alle garasjesalg, bruktbutikker eller deponi. Bildet nedenfor viser resultatene. Mange potensielle prosjekter der inne. Foreløpig er vi bare interessert i plastgirene og motorene for å åpne brettet og/eller flytte laservognen. Se over de forskjellige girene og stasjonene, og prøv å visualisere en måte å legge til ekstra gir for å øke girforholdet, eller hvordan du legger til en annen motor i serie. Du vil minimere endringene i giret. Alternativt kan du bare rive alle girene og bygge girkassen din fra bunnen av. Du kommer også til å trenge minst en motor med et lite gir eller remskive på, slik at du kan koble den til giret. Motorene i CDROM -stasjonen er vanligvis enkle DC -motorer med permanent magnet designet for å kjøre på 5V, bortsett fra spindelmotoren, som du uansett ikke vil bruke. På dette tidspunktet vil du også tenke på hva du skal bruke for at en stropp kan gå rundt brystet. Et gammelt belte, litt bånd, et gammelt snørebånd, et navnemerke eller noe som passer godt rundt deg uten å strekke til det. Du vil at all utvidelsen skal finne sted i din lineære generator. Enhver strekk som oppstår i brystkopleren vil være bortkastet energi.

Trinn 2: Bygg laderkretsen

Laderkretsen er ganske enkel. Den består av: 1. En diodebro for å gjøre AC -spenningen fra generatoren til en utbedret likestrøm. Et oppladbart batteri for å utjevne spenningen og holde overflødig generert strøm når ingenting er koblet til USB -porten. Du kan også bruke en stor kondensator, men batterier gir et mer forutsigbart spenningsnivå. En boost -omformer for å bringe lavspenningen opp til 5VDC for USB -lading4. En USB -plugg. Jeg har laget kretsen i EAGLE, et program som jeg anbefaler på det sterkeste. Du kan laste den ned gratis fra cadsoft.de. Den skjematiske og enkeltlags bordoppsettet er vedlagt. Den faktiske bruken av EAGLE og brettproduksjonen er utenfor omfanget av denne instruksen. Mange flotte instruktører er der ute for å dekke disse temaene. Se denne for eksempel om hvordan du lager PCB på kjøkkenet ditt. Delelisten for laderkretsen (fet skrift): 1x L6920 Justerbar utgang trinn opp DC-omformer (1V minimum inngang, datablad her) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 koblingsdioder (jeg brukte små SOD523 smds, men du kan legge inn det du har praktisk) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keramikk eller andre lave ESR-kondensatorer (jeg brukte 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k tynn filmmotstanderDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH wirewound inductorDigikey# 490-2519-1-ND1x USB hunn Type A smd-kontaktDigikey# AE9924-NDNedenfor kan du se skjematiske og tavlefiler, og jpeg-filer av dem også. Den tøffe delen er å lage en god PCB på kjøkkenet som har spor som er små nok til TSSOP -pakken til L6920. Som du kan se på bildet, lagde jeg 4 brett samtidig, siden hver er så liten. Trikset for å sette det sammen er å starte på midten og flytte deg ut, begynne med L6920 og legge til SMD -diskretene mens du går. En pinsett er viktig, sammen med gode øyne eller et forstørrelsesglass, sterkt lys og en jevn hånd. Ikke bekymre deg for å få for mye loddetinn der inne, bruk loddeveien til å rydde opp i ulykker, og sjekk arbeidet ditt med et multimeter etter hvert trinn. Øvelse gjør mester.

Trinn 3: Bygg generatoren

Nå må du lage generatoren. Du bør leke med gir og motorer til du får et tilfredsstillende arrangement. Du vil bruke et multimeter på motoren mens du snur girene for å se hvor mye spenning du får. Du vil komme inn i 2-3 volt-området mens du flytter det lineære giret sakte omtrent en tomme i reise. Når du setter opp girene, vil du bruke de som har et stort gir støpt med et mindre gir. Disse er stablet i serie og gir deg et godt girforhold som vist på tegningen. (ignorer det faktum at tennene er feil størrelse på tegningen, jeg var for lat til å tegne med matchende tannhelling) Du bør skyte for et sted i området 25-50: 1. Mer er bedre, men til slutt hoper tapene i giret seg opp, og det blir for vanskelig å snu motoren og tannhjulene blir av.

En av nøklene er å finne en måte å bruke de lineære tannhjulene på CD -skuffen eller et annet stykke for å gjøre pustebevegelsen til rotasjon av likestrømsmotoren. Jeg inkluderte et bilde av en annen prototypeversjon av CD -stasjonsgeneratoren der du kan se det lineære brettet giret tydelig. Kuttmerkene i plasten er også synlige. Denne prototypen var også i stand til å tenne LED -serien på bildet. Ikke vær redd for å kutte denne tingen etter dine behov. På det andre bildet er likestrømsmotoren montert på plass i plasten til stasjonen jeg kannibaliserte. I nærheten av dette var en lineær glidebryter som jeg brukte for å koble pustebevegelsen til giret. Jeg la også til et annet gir (se bilde) i drivverket for å øke forholdet og for å tillate montering av en annen motor i fremtiden for å øke effekten. Hovedutfordringen er å effektivt få pusteinnsatsen oversatt til rotasjon av motoren effektivt. Også avbildet

Trinn 4: Sett alt sammen og test det ut

Når du har et tilfredsstillende generatoroppsett, vil du koble generatoren til ladekretsen, sette inn batteriet og bruke multimeteret ditt til å teste utgangsspenningen på USB -porten. Hvis du ikke ser 5V, er det et problem. Løs det før du kobler den kostbare gadgeten til USB -porten. Her kan du se min monterte pustedrevne USB -generator i all sin prakt, topp og bunn. Du kan se gummibåndet som brukes for retur, sammen med den lineære girvognen, stroppen og binderset jeg brukte for å koble det lineære giret til stroppen. Nøkkelen her er å ha all bevegelse overført til det lineære giret, slik at du vil at stroppen og tilkoblingsmetoden skal være stiv uten å gi. Styrken på gummibåndet eller fjærreturen er opp til deg. Mine halvfulle eksperimenter indikerer at du stort sett kan håndtere en 1N-kraft uten å føle deg for hard i pusten. Ideelt sett vil du ha et så lite gummibånd som det lineære giret vil sette tilbake til utgangsposisjonen når du puster ut. Hvis du får nok produksjonskapasitet enten gjennom høyt girforhold, ekstra motorer eller en større motor, trenger du en større fjærretur. I hovedsak lagrer du mekanisk energi under innåndingen som brukes til å slå generatoren på utpusten slik at du kan generere både ved å skyve og trekke. Du trenger diodebroen for å lykkes med å dra fordel. Så jeg festet denne monstrositeten og koblet den til min pålitelige datainnsamlingsboks fra DataQ. Vedlagt er spenningsplott-utgangen til generatoren før oppgradering til 5V USB. I utgangspunktet driver batteriet oppstartsomformeren, og pustegeneratoren lader batteriet. På plottet kan du se utjevningseffekten av batteriet, med spenningstoppene når jeg pustet. Egentlig nærmet jeg meg hyperventilasjon, men i vitenskapens navn. Resultatene kan sees på bildet av telefonen som lades. En ting å nevne er at jeg måtte endre en USB -kabel for å få RAZR til å lade som beskrevet på dette nettstedet. Jeg har ingen solide tall på strømmen jeg genererte, jeg har ikke funnet en god måte å måle det på ennå. Typisk hvilemetabolisme er i størrelsesorden 50-75W, hvorav en betydelig del skyldes pust. innsats (jeg har sett nord for 50%). Så hvis vi antar 25W kontinuerlig energi som brukes til å puste, virker det rimelig at vi kan øke de 4% for å høste 1W for lading av en mobiltelefon. Basert på mobiltelefonen min, og disse forutsetningene ville det ta omtrent 3 timer å lade 3,7V 800mAh batteri. Forutsatt 100% effektivitet. Dessverre er pustegeneratoren jeg bygde ut mer enn 50mW, basert på de få målingene jeg var i stand til å gjøre. Måte å puste på, ingen pust. Det ville lade telefonen, men NiMH -batteriet ville gjøre det meste av arbeidet til det var tømt. Da må du puste i et døgn for å lade NiMH -batteriet. Du hadde uansett tenkt å gjøre det? Så det er rom for forbedring. Et område jeg ser på er å bruke karbon -nanorør og polyuretan til å lage en elektroaktiv polymergenerator. Dette er den typen teknologi som brukes til å lage boot-strike generatorer for militæret. Fremtidige forbedringer kan få denne enheten til 1W-serien. Spesielt ved å bruke en bedre likestrømsmotor (høyere spenning per omdreining) og tilpasset bygging av drivverket for å bli mer behagelig og bedre kobling til pustebevegelse. Jeg har jobbet med denne typen enheter på kjøkkenet/verkstedet en stund, og vil gjerne gjøre dette offentlig slik at andre kan komme om bord. Ta gjerne kontakt med meg for spørsmål eller for diskusjon. Som barden sa, "og tamingen av hunden fortsatte uforminsket."