Elveet. Kinetic Charger Powerbank: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Κάποτε ήμουν σε ένα ταξίδι και είχα ένα πρόβλημα με την επαναφόρτιση των gadget μου. Ταξίδεψα για πολύ καιρό στο λεωφορείο, δεν είχα την ευκαιρία να φορτίσω το τηλέφωνό μου και ήξερα ότι σύντομα θα μείνω χωρίς επικοινωνία.

Έτσι ήρθε η ιδέα να δημιουργηθεί ένας κινητικός φορτιστής, ο οποίος δεν θα εξαρτάται από την πρίζα.

Εάν πρέπει να επαναφορτίσετε το gadget σας σε ένα ταξίδι, πεζοπορία, στην παραλία ή στις μεταφορές, τότε το Elveet θα σας βοηθήσει. Μπορείτε απλά να τινάξετε το Elveet ή να το βάλετε στην τσάντα σας (σακίδιο) και να πάτε στη δουλειά (να κάνετε πεζοπορία, παραλία, βουνά κλπ.). Η συσκευή φορτίζεται όταν μετακινείστε.

Το Elveet είναι κινητικός φορτιστής. Η αρχή λειτουργίας του Elveet βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής

Βήμα 1: Εξαρτήματα εξαρτημάτων του Elveet

1. Ο επαγωγέας αποτελείται από ένα 9-μαγνητικό πίνακα Halbach και τρία πηνία.

2. Το PCB περιέχει έναν επαγωγέα επιταχυνόμενου επαγωγέα 200mA, έναν φορτιστή μπαταρίας και έναν μετατροπέα αύξησης της μπαταρίας 5V 2A.

3. Η μπαταρία λιθίου-πολυμερούς 2800 mAh.

4. Η θήκη αποτελείται από 4 μέρη και είναι κατασκευασμένη με τρισδιάστατο εκτυπωτή.

Όλο το έργο δημιουργείται στο Fusion 360

Βήμα 2: Επαγωγέας Elveet

Ο επαγωγέας μετατρέπει την κινητική ενέργεια της κίνησής σας σε ηλεκτρικό ρεύμα. Η αποδοτικότητα του επαγωγέα είναι η πιο σημαντική παράμετρος. Η ποσότητα της συσσωρευμένης ενέργειας στην εσωτερική μπαταρία εξαρτάται από την απόδοση του επαγωγέα.

Ο επαγωγέας αποτελείται από τρία πηνία, μια μαγνητική συστοιχία Halbach και τρεις γέφυρες διόδων. Το πεδίο εργασίας του πηνίου είναι το μέρος πάνω από το οποίο περνούν οι πόλοι των μαγνητών, δηλαδή όσο μεγαλύτερο είναι αυτό το μέρος, τόσο περισσότερη ενέργεια μπορούμε να πάρουμε Ε

Επιπλέον, οι έξοδοι κάθε πηνίου συνδέονται με τη γέφυρα διόδου, δηλαδή τα πηνία είναι ανεξάρτητα σε τάση. Και το ρεύμα και των τριών πηνίων συνοψίζεται μετά τις γέφυρες διόδου. Οι γέφυρες διόδου χρησιμοποιούν διόδους Schottky με πολύ χαμηλή τάση προς τα εμπρός PMEG4010 που παράγεται από την Nexperia. Αυτές είναι οι καλύτερες δίοδοι για τέτοιες εφαρμογές και δεν προτείνω να τις αλλάξετε σε άλλες.

Η μαγνητική συστοιχία Halbach συγκεντρώνει το μαγνητικό πεδίο στη μία πλευρά. Από την άλλη πλευρά, το μαγνητικό πεδίο είναι πολύ ασθενές.

Ο πίνακας Halbach απαιτεί σχεδόν διπλάσιο αριθμό μόνιμων μαγνητών, αλλά η απόδοση του συγκροτήματος Halbach είναι πολύ υψηλή.

Η μαγνητική συστοιχία περνά πάνω από δύο μέρη κάθε πηνίου και πάντα οι πόλοι περνούν πάνω από διαφορετικά μέρη. Δεδομένου ότι τα πηνία είναι ηλεκτρικά ανεξάρτητα λόγω γεφυρών διόδων, αποκλείεται η επιρροή τους μεταξύ τους.

Ο επαγωγέας χρησιμοποιεί ένα συγκρότημα 9 μαγνητών νεοδυμίου 5X5X30mm N42. Δύο ακόμη μαγνήτες 2X4X30 N42 χρησιμοποιούνται ως ελατήρια.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Η απόδοση του επαγωγέα εξαρτάται από το ρυθμό μεταβολής του μαγνητικού πεδίου. Για αυτό, η διαδρομή του μαγνητικού συγκροτήματος αυξάνεται. Έτσι, ο ρυθμός μεταβολής του μαγνητικού πεδίου αυξάνεται σημαντικά λόγω της μεγάλης επιτάχυνσης του μαγνητικού συγκροτήματος κατά την κίνηση.

Αυτός ο επαγωγέας είναι πολύ πιο αποτελεσματικός από έναν επαγωγέα με κυλινδρικό μαγνήτη στο κέντρο του πηνίου. Ο κυλινδρικός επαγωγέας έχει μόνο το πάνω και χαμηλότερο τμήμα εργασίας του μαγνήτη. Το μεσαίο τμήμα του κυλινδρικού μαγνήτη σχεδόν δεν λειτουργεί στη σημερινή γενιά. Ως εκ τούτου, η αποτελεσματικότητά του είναι χαμηλή.

Ο επαγωγέας Elveet έχει μαγνητικό σύστημα 4 πόλων το οποίο κατευθύνεται αυστηρά κάθετα στα σύρματα των πηνίων.

Μετά τις γέφυρες διόδου, το ρεύμα των πηνίων αθροίζεται και τροφοδοτείται στον πίνακα μετατροπέα και φορτιστή.

Βήμα 3: PCB Elveet

Το κύκλωμα και όλα τα εξαρτήματα των σανίδων. Περιέχει τρία κύρια μέρη:

1. Ενίσχυση ρεύματος επαγωγής μετατροπέα 200mA. Χρησιμοποιείται το τσιπ NCP1402.

Είναι ένας μετατροπέας ώθησης που λειτουργεί από 0,8 βολτ και δίνει σταθερή τάση 5 βολτ και ρεύμα έως 200 mA. Το καθήκον αυτού του τσιπ είναι να παρέχει μια άνετη τάση για τη φόρτιση της μπαταρίας.

2. Φορτίστε το τσιπ της συσκευής STC4054

Αυτό το τσιπ δέχεται 5 βολτ από τον επαγωγέα ή από εξωτερική πηγή (μέσω micro-USB) και φορτίζει μια μπαταρία πολυμερούς λιθίου χωρητικότητας 2800 mA. Το ρεύμα επαγωγής και το ρεύμα από την εξωτερική πηγή αποσυνδέονται μέσω διόδων Schottky.

Επίσης, το δεύτερο ζεύγος διόδων Schottky επιτρέπει στο Elveet να λειτουργεί ως αδιάλειπτη παροχή ρεύματος, δηλαδή μπορείτε να φορτίζετε το Elveet και να λαμβάνετε ρεύμα από αυτό για τις συσκευές σας ταυτόχρονα.

3. Ενισχυτικός μετατροπέας εξόδου. Αυξάνει την τάση της μπαταρίας στα 5 Volt και παρέχει ρεύμα έως 2 Amperes για να τροφοδοτήσει τα gadget. Σε αυτή την περίπτωση, το τσιπ LM2623 λειτουργεί.

Ένα καλό χαρακτηριστικό του LM2623 είναι ένα εσωτερικό τρανζίστορ υψηλής ισχύος και ρεύμα εξόδου έως 2 Amperes με χαμηλό κυματισμό τάσης εξόδου. Η τάση εξόδου τροφοδοτείται σε μια τυπική υποδοχή USB.

Εκτός από αυτά τα μέρη, η πλακέτα διαθέτει διακόπτη φορτίου ευαίσθητο στην αφή (για παράδειγμα ισχυρό λαμπτήρα ταξιδιού ή άλλα σταθερά φορτία). Υπάρχουν επίσης ακίδες εξόδου για τη σύνδεση του ασύρματου φορτιστή αντί του καλωδίου USB, αλλά αυτή η επιλογή έχει σχεδιαστεί για το μέλλον.

Βήμα 4: Θήκη Elveet

Όλα τα μέρη της θήκης και η θήκη μαγνήτη εκτυπώνονται σε έναν εκτυπωτή 3D.

Όλα τα αρχεία STL είναι εδώ.

Διαστάσεις θήκης:

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

Βήμα 5: Πηνία

Σε ορθογώνια βάση ύψους 5x35 mm 8 mm, τυλίγουμε με ένα σύρμα 32 AWG (0,2 mm).

Τα πηνία είναι κατασκευασμένα με σύρμα 32 AWG (0,2mm) σε ορθογώνια βάση. Ο αριθμός των στροφών είναι περίπου 1200. Το πλάτος ολόκληρου του πηνίου δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 20 mm. Μπορείτε να εφαρμόσετε ένα παχύτερο σύρμα, αλλά για έναν μετατροπέα ώθησης, αυτός θα είναι ένας βαρύτερος τρόπος λειτουργίας. Ένα λεπτότερο σύρμα θα δώσει περισσότερη τάση αλλά το ρεύμα θα πέσει και οι ωμικές απώλειες θα αυξηθούν.

Μετά την περιέλιξη, όλα τα πηνία πρέπει να τυλιχτούν με ταινία PTFE.

Βήμα 6: Γέφυρες Διοδίων Διοικητικού Συμβουλίου

Αυτός είναι ένας στενός πίνακας για 12 διόδους.

Βρίσκεται δίπλα στα πηνία.

Οι έξοδοι κάθε πηνίου συνδέονται με τις γέφυρες αφού τοποθετηθεί η σανίδα στο αυλάκι.

Βήμα 7: Έλεγχος συνδέσεων

Για να το κάνετε αυτό, χρειάζεστε μια λεπτή σανίδα, η οποία είναι τοποθετημένη 10-15 λευκές λυχνίες LED και έναν πυκνωτή περίπου 2200 microfarads.

Οι λυχνίες LED συνδέονται παράλληλα και συγκολλούνται στην σανίδα των γεφυρών διόδων.

Όταν μετακινείτε το μαγνητικό συγκρότημα πάνω από τα πηνία, όλες οι δίοδοι πρέπει να λάμπουν έντονα.

Περαιτέρω, ο πίνακας δοκιμής αφαιρείται και οι πείροι της σανίδας γέφυρας συνδέονται με την πλακέτα μετατροπέα.

Βήμα 8: Τελική συνέλευση

Συνδέουμε τα καλώδια της μπαταρίας και του επαγωγέα στην πλακέτα.

Μετά από αυτό, συλλέγουμε το επάνω και το κάτω κάλυμμα της συσκευής χρησιμοποιώντας δύο βίδες.

Η συσκευή είναι έτοιμη για λειτουργία.

Τώρα είστε εντελώς ενεργειακά ανεξάρτητοι!