Φορτιστής τηλεφώνου με κινητήρα: 6 βήματα (με εικόνες)

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

Πρόκειται για έναν φορτιστή τηλεφώνου που λειτουργεί με ποδήλατο, είναι φθηνός, εκτυπώσιμος 3D, εύκολος στην κατασκευή και εγκατάσταση και ο φορτιστής τηλεφώνου είναι καθολικός. Είναι χρήσιμο να έχετε αν οδηγείτε πολύ το ποδήλατό σας και χρειάζεται να φορτίσετε το τηλέφωνό σας.

Ο φορτιστής σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από πέντε εφήβους στο Vector Space στο Lynchburg της Βιρτζίνια.

Προμήθειες

• Γενική γεννήτρια, $ 12,97
• Ρυθμιστής τάσης LM2596, 6,99 $
• 2 θύρες USB, 2,22 $
• 4 δίοδοι, 0,56 $
• Πυκνωτής 4700UF, 1,95 $
• 100 πόδια Red Primary waire 22 GA 22 GA, 7,76 $
• M3 βίδα x 30mm κεφαλή υποδοχής, (κατάστημα υλικού) 0,49 $
• 3D Printer Filament PLA (65g συνολικά για κουτί, σφιγκτήρα τιμονιού και θήκη τηλεφώνου), 1,30 $
• Λαστιχάκια
• Velcro

Σύνολο: $ 30

Βήμα 1: Τρισδιάστατη εκτύπωση

Κάτοχος τηλεφώνου

Εγώ, κύριε Τζέιμς, μέσα από πολλές δοκιμασίες και δοκιμασίες, σχεδίασα μια βάση τηλεφώνου που θα τοποθετηθεί στα περισσότερα τιμόνια ποδηλάτων. Είναι φτιαγμένο σε δύο μέρη. Η πρώτη είναι η βάση του τιμονιού και η δεύτερη είναι η βάση του τηλεφώνου.

Όρος τιμονιού

Η βάση του τιμονιού είναι προσαρτημένη στο τιμόνι και συγκρατείται με μια βίδα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα παξιμάδι εισαγωγής στη μία πλευρά της βάσης και να βγάλετε μια βίδα από την άλλη πλευρά. Σχεδίασα τη βάση για να χρησιμοποιήσω μια βίδα M3x20mm. Δείτε το βίντεο στο βήμα συναρμολόγησης.

Ένα άλλο βασικό στοιχείο της βάσης του τιμονιού είναι το μέγεθος της μεγάλης τρύπας. Ο σχεδιασμός μας διαθέτει μια τρύπα 27 χιλιοστών, η οποία του δίνει αρκετό χώρο για να ασφαλίσει με ασφάλεια στο τιμόνι μας. Εάν το τιμόνι σας έχει διαφορετικό μέγεθος, μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση και να τροποποιήσετε τον σχεδιασμό του TinkerCAD εδώ.

Το τηλέφωνο κρατιέται από δύο λαστιχάκια που περνούν μέσα από τις οπές του στηρίγματος του τηλεφώνου για να διατηρηθεί το τηλέφωνο στη θέση του. Συνδέετε το στήριγμα του τηλεφώνου στη βάση του τιμονιού κολλώντας το μεταξύ τους. Αυτή είναι μια γενική θήκη τηλεφώνου που σημαίνει ότι λειτουργεί για όλα τα τηλέφωνα.

Περίβλημα Ηλεκτρονικών

Χρησιμοποιήσαμε επίσης το TinkerCAD για να σχεδιάσουμε το ηλεκτρονικό μας περίβλημα. Μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση στο σχέδιο και να το τροποποιήσετε εδώ.

Ο σκοπός του κουτιού είναι η προστασία του κυκλώματος. Το κουτί έχει σχεδιαστεί με αυτόν τον τρόπο ώστε να μπορεί να είναι δεμένο στο ποδήλατο και να αφήνει τα καλώδια USB να περνούν μέσα και έξω. Το μόνο που εξετάσαμε σχετικά με την επιλογή υλικού ήταν αν θα ήταν αδιάβροχο. Διαπιστώσαμε ότι όλα τα μεγάλα πλαστικά πληρούν αυτήν την απαίτηση, οπότε αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε το PLA λόγω του χαμηλού κόστους και της ευκολίας εκτύπωσης. Το περίβλημα ηλεκτρονικών απαιτεί 41 γραμμάρια για εκτύπωση, το οποίο κοστίζει περίπου 82 λεπτά.

Εκτυπώσαμε τα πάντα σε ένα Lulzbot TAZ 6 χρησιμοποιώντας PLA σε ύψος στρώματος 0,25 mm και 20% πλήρωση. Δεν χρειάζονται υποστηρίξεις.

Βήμα 2: Ηλεκτρονικά

Μετατροπή AC σε DC

Οι γεννήτριες παράγουν τάση AC, η οποία πρέπει να μετατραπεί σε DC για να φορτίσει ένα τηλέφωνο. Χρησιμοποιήσαμε έναν γεφυρωμένο ανορθωτή για να μετατρέψουμε την ισχύ και στη συνέχεια έναν ρυθμιστή τάσης για να τον μειώσουμε στα 5V, ώστε να μην τσιγαριστεί η μπαταρία της κινητής συσκευής σας. Βάζουμε επίσης έναν πυκνωτή 4700uF για να φορτίζεται πιο ομαλά και μετά βγαίνει στο USB εξόδου. Χρησιμοποιήσαμε σύρμα χαλκού 22 μετρητών για να συνδέσουμε τα πάντα.

Ένας πλήρης ανορθωτής γέφυρας κατασκευάζεται από τέσσερις διόδους τοποθετημένες σε μια συγκεκριμένη διαμόρφωση. Μπορείτε να βρείτε λεπτομέρειες για το πώς να φτιάξετε ένα εδώ, να έχετε κατά νου, δεν χρειάζεστε ένα breadboard, μπορείτε να κολλήσετε τις διόδους απευθείας μεταξύ τους. Δείτε πώς το κάναμε στην εικόνα

οι ακίδες που δεν θα χρησιμοποιήσετε είναι οι πιο απομακρυσμένες αριστερές και δεξιές καρφίτσες για συγκόλληση στα καλώδια, εάν οι θύρες USB είναι στοιβαγμένες, τότε δεν θα χρησιμοποιείτε τις μπροστινές αν χρησιμοποιείτε αυτήν που βρίσκεται πιο κοντά στις ακίδες

Κανονισμός Τάσης

Για να μετατρέψουμε από τάσεις άνω των 5 βολτ σε ακριβώς 5 βολτ, χρησιμοποιήσαμε έναν ρυθμιστή τάσης LM2596. Η τάση εξόδου αυτού του ρυθμιστή μπορεί να ρυθμιστεί περιστρέφοντας τη μικρή βίδα στο μπλε κουτί. Για να ρυθμιστεί σωστά αυτή η βίδα, συνδέσαμε μια ψηφιακή τροφοδοσία στους πείρους εισόδου στα 9 βολτ και μετρήσαμε την τάση εξόδου με ένα πολύμετρο. Ενώ το κάνετε αυτό, γυρίστε τη βίδα και παρακολουθήστε την τάση εξόδου μέχρι να φτάσετε όσο πιο κοντά μπορείτε στα 5 βολτ. Εάν υπερβείτε τα πέντε βολτ, το τηλέφωνό σας θα τηγανιστεί, οπότε είναι σημαντικό να το πάρετε όσο πιο κοντά μπορείτε στα 5 βολτ. Χρησιμοποιήστε ένα μικρό κατσαβίδι επίπεδης κεφαλής για να γυρίσετε τη βίδα. Στη συνέχεια, θέλετε να κολλήσετε το κόκκινο σύρμα στην οπή με την ένδειξη+ και το μαύρο σύρμα με την ένδειξη-, τότε θέλετε να κάνετε το ίδιο πράγμα στην άλλη πλευρά

Βήμα 3: Συναρμολόγηση

Το στήριγμα του τηλεφώνου και η βάση του τιμονιού συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας σούπερ κόλλα. Τοποθετήστε μια λαστιχένια ταινία σε κάθε μία από τις δύο οπές στο στήριγμα του τηλεφώνου.

Τοποθετήστε τα ηλεκτρονικά στο κουτί, συνδέστε τα καλώδια USB στις θύρες USB και, στη συνέχεια, κολλήστε θερμά τα ηλεκτρονικά στη θέση τους. Βεβαιωθείτε ότι έχετε εισάγει και εξάγει σωστά με τις ετικέτες στο κουτί.

Η γεννήτρια που χρησιμοποιήσαμε ήρθε με ένα κομμάτι σφιγκτήρα για να το συνδέσετε στο ποδήλατο. Wasταν αρκετά απλό υπήρχαν δύο μπουλόνια για τον σφιγκτήρα που περνάει στο ποδήλατο. Το συνδέσαμε με το κάθισμα. Βεβαιωθείτε ότι είναι κάτω από το σύρμα για το μηχανισμό αλλαγής ταχυτήτων, ώστε να μην παρεμβαίνει σε αυτό. Είναι πιο εύκολο να τοποθετήσετε τη γεννήτρια στο εξάρτημα προσάρτησης πριν τη βάλετε στο ποδήλατο.

Βήμα 4: Εγκατάσταση

Περίβλημα Ηλεκτρονικών

Το κουτί είναι προσαρτημένο με Velcro, ώστε να μπορείτε να το βάλετε όπου θέλετε στο downtube. Βάλτε το λουράκι Velcro στις σχισμές καρτελών και στη συνέχεια βεβαιωθείτε ότι είναι ωραίο και σφιχτό στο σημείο που το βάλατε.

Γεννήτρια

Για να εγκαταστήσετε τη γεννήτρια πρέπει πρώτα να βιδώσετε τη γεννήτρια στο τέλος του βραχίονα και στη συνέχεια να τη βιδώσετε στη βάση του καθίσματος του πίσω άκρου του ποδηλάτου και να τη βιδώσετε στη γεννήτρια. Όταν το κάνετε αυτό, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι το τελικό τμήμα πιέζει αρκετά δυνατά, αλλά όχι πολύ σκληρά ή αυτό θα επηρεάσει την πίεση των ελαστικών. Πριν ξεκινήσετε να οδηγείτε το ποδήλατό σας, θα πρέπει να βεβαιωθείτε ότι οι βίδες είναι αρκετά σφιχτές, ώστε να μην πέσει η γεννήτρια. Θα χρειαστεί επίσης να κρατήσετε τον κεντρικό άξονα της γεννήτριας στραμμένη προς το κέντρο του τροχού. Στη συνέχεια, θα πρέπει να συνδέσετε τα καλώδια στη γεννήτρια ποδηλάτων και στη συνέχεια να συνδέσετε το άλλο άκρο των καλωδίων στη θύρα USB στο τέλος του κουτιού που λέει "Εισαγωγή". Στη συνέχεια, βάζετε το δικό σας καλώδιο USB στην οπή "Έξοδος" στην άλλη πλευρά του κουτιού και συνδέετε το δικό σας φορτιστή στο τηλέφωνό σας.

Κάτοχος τηλεφώνου

Κλείστε το στήριγμα του τιμονιού στο τιμόνι σας και στερεώστε το χρησιμοποιώντας μια βίδα Μ3. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε τις λαστιχένιες ταινίες για να κρατήσετε τις 4 γωνίες του τηλεφώνου σας. Είναι πιο ανθεκτικό από ότι φαίνεται!

Βήμα 5: Προσάρτημα Α: Έρευνα

Από: Ellie Weeks

Για να φορτίσετε πλήρως το τηλέφωνό σας, η μπαταρία χρειάζεται 5 βολτ. Επομένως, το μόνο που χρειάζεται είναι να φτάσετε με ταχύτητα 4 μίλια / ώρα. Εάν προχωρήσετε πιο αργά, δεν θα έχετε καμία χρέωση, αν πάτε πιο γρήγορα, ο ρυθμιστής τάσης θα διατηρήσει 5 βολτ.

Πειραματική ρύθμιση

Ταχύτητα ποδηλάτου έναντι τάσης

• Δοκιμάσαμε δύο διαφορετικές γεννήτριες (Sanyo και unbranded)
• Χρησιμοποιήσαμε ένα τρυπάνι για να περιστρέψουμε τη γεννήτρια
• χρησιμοποιήσαμε ένα στροφόμετρο για να μετρήσουμε το RPM της γεννήτριας
• Για να μετατρέψουμε από RPM γεννήτριας σε ταχύτητα ποδηλάτου, υποθέσαμε ένα ποδήλατο με τροχούς 24 ιντσών

Έτσι καταλήξαμε σε αυτό το συμπέρασμα από το πείραμά μας. Εάν χρησιμοποιείτε γεννήτρια Sanyo 12 $. 1150 στροφές γεννήτριας = 73,3 σ.α.λ. Περιφέρεια ελαστικών 75 ιντσών x 73,3 = 5500 ίντσες/λεπτό = 5,2 μίλια/ώρα. Με αυτήν την ταχύτητα η γεννήτρια θα αρχίσει να παράγει 5 βολτ. Αυτό το γνωρίζουμε με βάση τα ακόλουθα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματός μας.

• 950 σ.α.λ. παράγει 3,5 βολτ
• Οι 1150 σ.α.λ. κάνουν 4,24 βολτ
• Οι 1900 σ.α.λ. κάνουν 6,7 βολτ

Εάν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε μια γεννήτρια 9 $ η οποία είναι μικρότερη, θα χρειαστεί μόνο να κάνετε 3,2 μίλια / ώρα για να αποκτήσετε 5 βολτ και να βάλετε πραγματικά μια φόρτιση στο τηλέφωνό σας και τα 5 μίλια / ώρα θα σας δώσει λίγο περισσότερο από 6 βολτ.

1500 στροφές γεννήτριας = 47 σ.α.λ. ελαστικών ποδηλάτου. 47 στροφές ανά λεπτό x 72 (περιφέρεια ποδηλάτου) = 3384 ίντσες/λεπτό = 3,2 μίλια/ώρα

• 1300 σ.α.λ. δίνει 3 βολτ
• 1500 στροφές ανά λεπτό δίνει 5 βολτ
• Οι 1700 σ.α.λ. δίνει 7 βολτ

Ποσοστό φόρτισης

Δημιουργήσαμε ένα πείραμα για να μετρήσουμε πόσο ηλεκτρικό ρεύμα παραδίδεται στο τηλέφωνο κατά τη φόρτιση. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η γεννήτρια Sanyo παρήγαγε 0,9 Amps και η μη επώνυμη γεννήτρια 1,0 Amps.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτούς τους αριθμούς για να υπολογίσουμε περίπου πόσο χρόνο θα χρειαζόταν για τη φόρτιση ενός τυπικού κινητού τηλεφώνου. Δεδομένου ότι πολλά κινητά τηλέφωνα έχουν χωρητικότητα μπαταρίας 3 Amp-ώρες, θα χρειαστεί περίπου 3 ώρες για να φορτιστεί η μη μάρκα γεννήτρια από 0 έως 100%.

Λόγω της χαμηλότερης τιμής, της χαμηλότερης ταχύτητας ποδηλάτου που απαιτείται για τη φόρτιση και λόγω του καλύτερου ρυθμού φόρτισης, θα συνιστούσα τη γενική γεννήτρια πάνω από τη γεννήτρια Sanyo.

Βήμα 6: Προσάρτημα Β: Σχετικά με το έργο

Αυτός ο φορτιστής κινητήρα με κινητήρα εφευρέθηκε από 5 εφήβους (Ellie, Ian, Adam, Isaac και James) από το Lynchburg της Βιρτζίνια στο Vector Space, τον τοπικό κατασκευαστικό χώρο. Το έργο χρηματοδοτήθηκε από το Nuts and Bolts Foundation.

Κατασκευάσαμε αυτόν τον φορτιστή σε πέντε ημέρες για περίπου 5 ώρες κάθε μέρα. Την πρώτη μέρα κάναμε τρισδιάστατη μοντελοποίηση και καταλάβαμε πού θα τοποθετηθεί το τηλέφωνο.

Την ημέρα 2 κάναμε κάποια συγκόλληση και επεξεργασία των τρισδιάστατων μοντέλων μας και τα κάναμε καλύτερα, κάναμε μαθηματικούς υπολογισμούς για το πόσο γρήγορα πρέπει να προχωρήσετε και καλωδίωση για τη μετατροπή του A. C. (εναλλασσόμενη σταφίδα) σε DC (συνεχές ρεύμα).

Την ημέρα 3 κάναμε τρισδιάστατη εκτύπωση και επεξεργασία και μερικά από τα πρώτα κουτιά δεν ταιριάζουν στις διαστάσεις, στη συνέχεια τα διορθώσαμε και βάλαμε την ηλεκτρική καλωδίωση και υπολογίσαμε πόσο καιρό θα χρειαστείτε να κάνετε ποδήλατο για να φτάσετε από το 0% στο 100%.

Την 4η ημέρα ετοιμάζαμε τα πάντα για χρήση ώστε να έχουμε το πρώτο μας πρωτότυπο, τελειοποιώντας τις διαστάσεις, δοκιμάζοντας και τεκμηριώνοντας.

Την 5η ημέρα προσθέτοντας τελικές πινελιές και τεκμηρίωση.