Φορτιστής USB με αναπνοή: 4 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Αναπνέεις; Έχετε ένα gadget που μπορεί να φορτιστεί μέσω θύρας USB; Λοιπόν, αν απαντήσατε ναι και στα δύο, τότε είστε τυχεροί. Αυτό το διδακτικό δείχνει πώς να φτιάξετε μια συσκευή που θα φορτίζει τις συσκευές σας με δυνατότητα USB ενώ κάνετε αυτό που κάνετε καλύτερα. Αναπνέω. Χρησιμοποιώντας ορισμένα μέρη που έχουν απορροφηθεί από μια παλιά μονάδα CD-ROM, ένα απλό ηλεκτρονικό κύκλωμα και μερικές λαστιχένιες ταινίες, σύντομα θα χτυπήσετε και θα διογκώσετε τον δρόμο σας προς πλήρως φορτισμένη ψευδο-χρήσιμη ηλεκτρονική νιρβάνα gadget.

Βήμα 1: Εισαγωγή και Βήμα 1

Αυτό το έργο απαιτεί ένα ευρύ φάσμα δεξιοτήτων "κατασκευής", όπως κατασκευή πλακών PCB, αποσυναρμολόγηση ηλεκτρονικών συσκευών, κοπή και διάτρηση πλαστικών, ανάμειξη εποξειδικών προϊόντων, σχεδιασμός συρμών, συσσώρευση πολλών εξαρτημάτων, κάμψη συνδετήρων χαρτιού και ρίσκο στο πηγάδι είναι το τόσο ακριβό τηλέφωνο, κάμερα ή PDA σας. Συνολικά, καλή διασκέδαση. Δεδομένου ότι ο καθένας θα έχει μια διαφορετική συλλογή από σκουπίδια, για να το δημιουργήσει αυτό, θα σας δώσω μια λεπτομερή επισκόπηση του τρόπου με τον οποίο το πήγα και μπορείτε να εφαρμόσετε αυτές τις ατάκες στο δικό σας έργο. Το οποίο θα αποτελείται χαλαρά από τέσσερα βήματα.1. Σκουπίστε μερικά κατάλληλα μέρη για τη γεννήτρια2. Δημιουργήστε το κύκλωμα του φορτιστή3. Συναρμολογήστε τη γεννήτρια, το ζεύκτη θώρακα και τη μηχανική επιστροφή4. Συνδέστε το κύκλωμα του φορτιστή και δοκιμάστε Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν πολλοί δροσεροί κινητήρες, γρανάζια και άλλα μέρη στο εσωτερικό που επιβεβαιώνουν πλήρως την επιμονή μου να κρατάω τέτοια χάλια. Βλέποντας τα τρένα μέσα σε αυτές τις μονάδες που χρησιμοποιούνται για το άνοιγμα του δίσκου μου έδωσε την ιδέα για αυτό το έργο. Ο μικρός κινητήρας χαμηλής ροπής και υψηλής στροφής συνδέεται με το δίσκο μέσω ενός συρμού με τελική αναλογία περίπου 20: 1. αλλά το γραμμικό ταξίδι από την επέκταση του στήθους σας δεν είναι τόσο μεγάλο (περίπου μια ίντσα), οπότε για να δημιουργήσετε χρήσιμες τάσεις έπρεπε πραγματικά να αναστατωθείτε και να φουσκώσετε. Ούτως ή άλλως, μπείτε σε αυτούς τους δίσκους CDROM, τους οποίους μπορείτε να βρείτε σχεδόν σε κάθε πώληση γκαράζ, κατάστημα λιανικής ή σε χώρους υγειονομικής ταφής. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τα αποτελέσματα. Πολλά πιθανά έργα εκεί. Προς το παρόν, μας ενδιαφέρουν μόνο τα πλαστικά γρανάζια και οι κινητήρες για το άνοιγμα του δίσκου και/ή τη μεταφορά του φορέα λέιζερ. Κοιτάξτε τις διάφορες σχέσεις και κινήσεις και προσπαθήστε να οραματιστείτε έναν τρόπο να προσθέσετε επιπλέον ταχύτητες για να αυξήσετε την σχέση μετάδοσης ή πώς να προσθέσετε έναν άλλο κινητήρα σε σειρά. Θέλετε να ελαχιστοποιήσετε τις αλλαγές στο τρένο. Εναλλακτικά, μπορείτε απλά να καθαρίσετε όλες τις ταχύτητες και να φτιάξετε το κιβώτιο ταχυτήτων σας από την αρχή. Θα χρειαστείτε επίσης τουλάχιστον έναν κινητήρα με ένα μικρό γρανάζι ή τροχαλία, ώστε να μπορείτε να το συνδέσετε με το κιβώτιο ταχυτήτων. Οι κινητήρες στη μονάδα CDROM είναι συνήθως απλοί κινητήρες DC μόνιμου μαγνήτη σχεδιασμένοι να λειτουργούν σε 5V, εκτός από τον κινητήρα άξονα, τον οποίο δεν θέλετε να χρησιμοποιήσετε ούτως ή άλλως. Σε αυτό το σημείο θέλετε επίσης να σκεφτείτε τι πρόκειται να χρησιμοποιήσετε για ένα λουράκι να περνάει γύρω από το στήθος σας. Μια παλιά ζώνη, κάποιο ιμάντα, ένα παλιό κορδόνι παπουτσιών, ένα λουράκι με το σήμα ονόματος ή οτιδήποτε θα ταιριάζει άνετα γύρω σας χωρίς κανένα τέντωμα. Θέλετε όλη η επέκταση να λάβει χώρα στη γραμμική γεννήτρια σας. Οποιαδήποτε διάταση συμβαίνει στο ζευγάρι του θώρακα θα είναι σπατάλη ενέργειας.

Βήμα 2: Δημιουργήστε το κύκλωμα φορτιστή

Το κύκλωμα του φορτιστή είναι αρκετά απλό. Αποτελείται από: 1. Μια γέφυρα διόδου για τη μετατροπή της τάσης AC από τη γεννήτρια σε διορθωμένο DC.2. Μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία για να εξισορροπήσει την τάση και να διατηρήσει την υπερβολική παραγόμενη ισχύ όταν δεν έχει συνδεθεί τίποτα στη θύρα USB. Θα μπορούσατε επίσης να χρησιμοποιήσετε έναν μεγάλο πυκνωτή, αλλά οι μπαταρίες προσφέρουν ένα πιο προβλέψιμο επίπεδο τάσης. Ένας μετατροπέας ώθησης για να φέρει τη χαμηλή τάση έως 5VDC για φόρτιση USB4. Ένα βύσμα USB. Έχω σχεδιάσει το κύκλωμα στο EAGLE, ένα πρόγραμμα που συνιστώ ανεπιφύλακτα. Μπορείτε να το κατεβάσετε δωρεάν από το cadsoft.de. Επισυνάπτονται η σχηματική και η μονή στρώση του πίνακα. Η πραγματική χρήση του EAGLE και η κατασκευή σανίδων είναι πέρα από το πεδίο αυτού του οδηγού. Υπάρχουν πολλές σπουδαίες οδηγίες για να καλύψουν αυτά τα θέματα. Δείτε αυτό για παράδειγμα, για το πώς να φτιάξετε PCB στην κουζίνα σας. Η λίστα μερών για το κύκλωμα του φορτιστή (ποσότητες με έντονα γράμματα): 1x L6920 Ρυθμιζόμενη έξοδος επιταχυνόμενου μετατροπέα DC (ελάχιστη είσοδος 1V, φύλλο δεδομένων εδώ) Digikey# 497-4593- Δίοδοι εναλλαγής 1-ND4x 1N4148 (χρησιμοποίησα μικροσκοπικά SOD523 smds, αλλά μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF κεραμικούς ή άλλους χαμηλούς πυκνωτές ESR (χρησιμοποίησα 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k λεπτό αντιστάσεις φιλμDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH wirewound inductor Digikey# 490-2519-1-ND1x USB θηλυκή υποδοχή smd τύπου A Digikey# AE9924-ND Παρακάτω μπορείτε να δείτε τα σχηματικά και τα αρχεία του σκάφους, καθώς και jpegs αυτών. Το δύσκολο κομμάτι είναι να φτιάξετε ένα καλό PCB στην κουζίνα σας που έχει ίχνη αρκετά μικρά για το πακέτο TSSOP του L6920. Όπως μπορείτε να δείτε στην εικόνα, έφτιαξα 4 σανίδες ταυτόχρονα, καθώς το καθένα είναι τόσο μικρό. Το κόλπο για να το συνδυάσετε είναι να ξεκινήσετε από τη μέση και να βγείτε έξω, να ξεκινήσετε με το L6920 και να προσθέσετε τις διακριτικές SMD καθώς προχωράτε. Ένα τσιμπιδάκι είναι απαραίτητο, μαζί με καλά μάτια ή μεγεθυντικό φακό, έντονο φως και σταθερό χέρι. Μην ανησυχείτε για την υπερβολική συγκόλληση εκεί, χρησιμοποιήστε το φυτίλι σας για να καθαρίσετε τυχόν ατυχήματα και ελέγξτε την εργασία σας με ένα πολύμετρο μετά από κάθε βήμα. Η πρακτική κάνει τέλεια.

Βήμα 3: Δημιουργήστε τη γεννήτρια

Τώρα πρέπει να φτιάξετε τη γεννήτρια. Θα πρέπει να παίζετε με τα γρανάζια και τους κινητήρες μέχρι να έχετε μια ικανοποιητική ρύθμιση. Θα θέλετε να χρησιμοποιήσετε ένα πολύμετρο στον κινητήρα ενώ γυρίζετε τις ταχύτητες για να δείτε πόση τάση παίρνετε. Θέλετε να μπείτε στην περιοχή των 2-3 βολτ ενώ μετακινείτε τον γραμμικό γρανάζι αργά περίπου μια ίντσα στο ταξίδι. Κατά τη ρύθμιση των γραναζιών, θέλετε να χρησιμοποιήσετε αυτά που έχουν μεγάλο γρανάζι με μικρότερο γρανάζι. Σε σειρά, αυτά θα σας δώσουν μια καλή σχέση μετάδοσης, όπως φαίνεται στο σχέδιο. (αγνοήστε το γεγονός ότι τα δόντια έχουν λάθος μέγεθος στο σχέδιο, ήμουν πολύ τεμπέλης για να ξανασχεδιάσω με αντίστοιχο βήμα δοντιών) Θα πρέπει να τραβήξετε για κάπου στο εύρος 25-50: 1. Περισσότερα είναι καλύτερα, αλλά τελικά οι απώλειες στο κιβώτιο ταχυτήτων συσσωρεύονται και γίνεται πολύ δύσκολο να γυρίσετε τον κινητήρα και οι ταχύτητες θα γίνουν λυγμένες.

Ένα από τα κλειδιά είναι να βρείτε έναν τρόπο χρήσης των γραμμικών γραναζιών στο δίσκο CD ή σε άλλο κομμάτι για να μετατρέψετε την αναπνευστική σας κίνηση σε περιστροφή του κινητήρα DC. Συμπεριέλαβα μια φωτογραφία μιας άλλης πρωτότυπης έκδοσης της γεννήτριας μονάδας CD, όπου μπορείτε να δείτε καθαρά το γρανάζι του δίσκου. Επίσης είναι ορατά τα σημάδια κοπής στο πλαστικό. Αυτό το πρωτότυπο ήταν επίσης ικανό να φωτίσει τη συστοιχία LED που απεικονίζεται. Μην φοβάστε να κόψετε αυτό το πράγμα ανάλογα με τις ανάγκες σας. Στην άλλη φωτογραφία, ο κινητήρας DC είναι τοποθετημένος στη θέση του στο πλαστικό του δίσκου που κανιβαλίστηκα. Κοντά σε αυτό υπήρχε ένα γραμμικό ρυθμιστικό που χρησιμοποίησα για να συνδέσω την κίνηση της αναπνοής με το τρένο. Πρόσθεσα επίσης μια άλλη ταχύτητα (βλέπε εικόνα) στο σύστημα κίνησης, προκειμένου να αυξηθεί η αναλογία και να επιτραπεί η τοποθέτηση ενός άλλου κινητήρα στο μέλλον για να αυξήσει την απόδοση. Η κύρια πρόκληση είναι να μετατραπεί αποτελεσματικά η προσπάθεια αναπνοής σε αποτελεσματική περιστροφή του κινητήρα. Επίσης εικονίζεται

Βήμα 4: Βάλτε τα όλα μαζί και δοκιμάστε τα

Μόλις έχετε μια ικανοποιητική ρύθμιση γεννήτριας, τότε θέλετε να συνδέσετε τη γεννήτρια στο κύκλωμα φόρτισης, να τοποθετήσετε την μπαταρία και να χρησιμοποιήσετε το πολύμετρό σας για να ελέγξετε την τάση εξόδου στη θύρα USB. Αν δεν βλέπετε 5V τότε υπάρχει πρόβλημα. Διορθώστε το πριν συνδέσετε το ακριβό σας gadget στη θύρα USB. Παρακάτω μπορείτε να δείτε τη συναρμολογημένη γεννήτρια USB που λειτουργεί με αναπνοή σε όλο της το μεγαλείο, πάνω και κάτω. Μπορείτε να δείτε το λάστιχο που χρησιμοποιείται για την επιστροφή, μαζί με το γραμμικό κιβώτιο ταχυτήτων, τον ιμάντα και το συνδετήρα που χρησιμοποίησα για τη σύνδεση του γραμμικού γραναζιού στον ιμάντα. Το κλειδί εδώ είναι να μεταφερθεί όλη η κίνηση στο γραμμικό γρανάζι, ώστε να θέλετε ο ιμάντας και η μέθοδος σύνδεσης να είναι άκαμπτοι χωρίς να δίνετε. Η δύναμη του ελαστικού ή της επιστροφής του ελατηρίου εξαρτάται από εσάς. Τα ημίτροπα πειράματά μου υποδεικνύουν ότι μπορείτε να χειριστείτε σχεδόν μια δύναμη 1Ν χωρίς να αισθάνεστε πολύ κουρασμένοι στην αναπνοή σας. Ιδανικά θέλετε τόσο μικρό λάστιχο που θα επιστρέψει το γραμμικό γρανάζι στην αρχική θέση όταν εκπνέετε. Εάν έχετε αρκετή παραγωγική ικανότητα είτε μέσω υψηλής σχέσης μετάδοσης, επιπλέον κινητήρων ή μεγαλύτερου κινητήρα, τότε θα χρειαστείτε μεγαλύτερη επιστροφή ελατηρίου. Ουσιαστικά αποθηκεύετε μηχανική ενέργεια κατά την εισπνοή σας που χρησιμοποιείται για να ενεργοποιήσετε τη γεννήτρια κατά την εκπνοή, έτσι ώστε να μπορείτε να παράγετε τόσο σε ώθηση όσο και σε έλξη. Χρειάζεστε τη γέφυρα διόδου για να επωφεληθείτε επιτυχώς. Έτσι, δέθηκα σε αυτό το τερατούργημα και το συνδέσα με το αξιόπιστο κουτί απόκτησης δεδομένων μου από το DataQ. Επισυνάπτεται η έξοδος γραφήματος τάσης της γεννήτριας πριν από την εντατική μετατροπή σε USB 5V. Βασικά η μπαταρία τρέχει τον μετατροπέα επιτάχυνσης και η γεννήτρια αναπνοής φορτίζει την μπαταρία. Στην πλοκή μπορείτε να δείτε το αποτέλεσμα ισοπέδωσης της μπαταρίας, με τις αυξήσεις τάσης όταν αναπνέω. Στην πραγματικότητα πλησίαζα τον υπεραερισμό, αλλά στο όνομα της επιστήμης. Τα αποτελέσματα φαίνονται στη φωτογραφία της φόρτισης του τηλεφώνου. Ένα πράγμα που πρέπει να αναφέρω είναι ότι έπρεπε να τροποποιήσω ένα καλώδιο USB για να φορτίσω το RAZR όπως περιγράφεται λεπτομερώς σε αυτόν τον ιστότοπο. Δεν έχω σταθερούς αριθμούς σχετικά με τη δύναμη που παρήγαγα, δεν έχω βρει έναν καλό τρόπο για να το μετρήσω ακόμα. Ο τυπικός μεταβολισμός σε ηρεμία είναι της τάξης των 50-75W, εκ των οποίων ένα σημαντικό μέρος οφείλεται στην αναπνοή προσπάθεια (έχω δει βόρεια του 50%). Έτσι, αν υποθέσουμε ότι η συνεχής ενέργεια των 25W χρησιμοποιείται για την αναπνοή, φαίνεται λογικό ότι θα μπορούσαμε να αυξήσουμε αυτό το 4% για να συλλέξουμε 1W για τη φόρτιση ενός κινητού τηλεφώνου. Με βάση το κινητό μου, και αυτές τις υποθέσεις, θα χρειαστούν περίπου 3 ώρες για να φορτίσετε την μπαταρία 3.7V 800mAh. Υποθέτοντας 100% αποτελεσματικότητα. Δυστυχώς, με βάση τις λίγες μετρήσεις που μπόρεσα να κάνω, η γεννήτρια αναπνοής που έφτιαξα είναι περίπου 50mW. Τρόπος αναπνοής χωρίς ανάσα. Θα φόρτιζε το τηλέφωνο, αλλά η μπαταρία NiMH θα έκανε το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς μέχρι να αδειάσει. Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να αναπνεύσετε για περίπου μία ημέρα για να φορτίσετε την μπαταρία NiMH. Σχεδιάζατε να το κάνετε έτσι κι αλλιώς; Υπάρχουν λοιπόν περιθώρια βελτίωσης. Ένας τομέας που εξετάζω είναι η χρήση νανοσωλήνων άνθρακα και πολυουρεθάνης για την κατασκευή μιας ηλεκτροενεργού γεννήτριας πολυμερών. Αυτός είναι ο τύπος τεχνολογίας που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία γεννητριών εκκίνησης για τον στρατό. Οι μελλοντικές βελτιώσεις θα μπορούσαν να φέρουν αυτήν τη συσκευή στην περιοχή 1W. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας έναν καλύτερο κινητήρα DC (υψηλότερη τάση ανά περιστροφή) και προσαρμοσμένη κατασκευή του συστήματος μετάδοσης κίνησης για να είναι πιο άνετη και καλύτερη σύζευξη με την αναπνευστική κίνηση. Εργάζομαι σε αυτούς τους τύπους συσκευών στην κουζίνα/εργαστήριό μου για λίγο και θα ήθελα να τα δημοσιοποιήσω όλα αυτά, ώστε να μπορούν να επιβιβαστούν άλλοι. Μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μου για ερωτήσεις ή για συζήτηση. Όπως είπε ο βάρδος, «και η εξημέρωση του σκύλου συνεχίστηκε αμείωτη».