Elveet. Kinetic Charger Powerbank: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Engang var jeg på tur, og jeg havde et problem med at genoplade mine gadgets. Jeg rejste længe i bussen, havde ikke mulighed for at oplade min telefon og vidste, at jeg snart ville være uden kommunikation.

Så kom ideen om at oprette en kinetisk oplader, som ikke vil afhænge af stikkontakten.

Hvis du har brug for at genoplade din gadget på en tur, vandre, på stranden eller i transport, så hjælper Elveet dig. Du kan bare ryste Elveet eller putte den i din taske (rygsæk) og gå på arbejde (gå på vandreture, til stranden, til bjergene osv.). Enheden oplades, når du bevæger dig.

Elveet er en kinetisk oplader. Princippet om drift Elveet er baseret på fænomenet elektromagnetisk induktion

Trin 1: Komponentdele af elveet

1. Induktoren består af et 9-magnetisk Halbach-array og tre spoler.

2. PCB indeholder en induktor 200mA step-up-converter, en batterioplader og en batteri step-up converter 5V 2A output.

3. Lithium-polymer batteriet 2800 mAh.

4. Sagen består af 4 dele og er lavet med 3D -printer.

Hele projektet er oprettet i Fusion 360

Trin 2: Elveet Inductor

Induktoren omdanner din bevægelses kinetiske energi til en elektrisk strøm. Induktorens effektivitet er den vigtigste parameter. Mængden af akkumuleret energi i det interne batteri afhænger af induktorens effektivitet.

Induktoren består af tre spoler, et Halbach magnetisk array og tre diodebroer. Spolens arbejdsfelt er den del, over hvilken magneternes poler passerer, det vil sige, jo længere denne del er, jo mere energi kan vi få.

Ydermere er udgangene fra hver spole forbundet til diodebroen, det vil sige, at spolerne er uafhængige i spænding. Og strømmen af alle tre spoler opsummeres efter diodebroerne. Diodebroer bruger Schottky -dioder med meget lav fremspænding PMEG4010 produceret af Nexperia. Disse er de bedste dioder til sådanne applikationer, og jeg anbefaler ikke at ændre dem til andre.

Det magnetiske Halbach -array koncentrerer magnetfeltet på den ene side. På den anden side er magnetfeltet meget svagt.

Halbach -array kræver næsten det dobbelte af antallet af permanente magneter, men effektiviteten af Halbach -samlingen er meget høj.

Det magnetiske array passerer over to dele af hver spole og altid passerer polerne over forskellige dele. Da spolerne er elektrisk uafhængige på grund af diodebroer, er deres indflydelse på hinanden udelukket.

Induktoren anvender en samling af 9 neodymmagneter 5X5X30mm N42. Yderligere to magneter 2X4X30 N42 bruges som fjedre.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Induktorens effektivitet afhænger af magnetfeltets ændringshastighed. Til dette øges stien til den magnetiske samling. Således øges ændringshastigheden for magnetfeltet væsentligt på grund af den store acceleration af den magnetiske samling under bevægelse.

Denne induktor er meget mere effektiv end en induktor med en cylindrisk magnet i midten af spolen. Den cylindriske induktor har kun den øverste og sænker arbejdende del af magneten. Den midterste del af den cylindriske magnet virker næsten ikke i den nuværende generation. Derfor er dens effektivitet lav.

Elveet-induktoren har et 4-polet magnetisk system, der er rettet strengt vinkelret på spolernes ledninger.

Efter diodebroerne summeres strømmen af spolerne og føres til omformeren og opladerkortet.

Trin 3: Elveet PCB

Kredsløbet og alle komponenter i tavlerne. Det indeholder tre hoveddele:

1. Trin-op 200mA converter induktorstrøm. Chippen NCP1402 bruges.

Det er en boost -omformer, der fungerer fra 0,8 volt og giver en fast spænding på 5 volt og en strøm på op til 200 mA. Opgaven med denne chip er at give en behagelig spænding til opladning af batteriet.

2. Charge device chip STC4054

Denne chip modtager 5 volt fra induktoren eller fra en ekstern kilde (via mikro-USB) og oplader et litiumpolymerbatteri med en kapacitet på 2800 mA. Induktorstrømmen og strømmen fra den eksterne kilde afkobles via Schottky -dioder.

Det andet par Schottky -dioder giver også Elveet mulighed for at fungere som en uafbrudt strømforsyning, det vil sige, at du kan oplade Elveet og modtage strøm fra den til dine enheder på samme tid.

3. Step-up output-konverter. Det øger batterispændingen til 5 volt og giver en strøm på op til 2 ampere til at drive gadgets. I dette tilfælde fungerer LM2623 -chippen.

Et godt træk ved LM2623 er en intern højeffekttransistor og en udgangsstrøm på op til 2 ampere med lav udgangsspændingsrippel. Udgangsspændingen tilføres et standard USB -stik.

Ud over disse dele har tavlen en berøringsfølsom belastningsafbryder (f.eks. En kraftig rejselampe eller andre konstante belastninger). Der er også udgangsstifter til tilslutning af den trådløse oplader i stedet for USB -kablet, men denne mulighed er designet til fremtiden.

Trin 4: Elveet -kasse

Alle dele af kabinettet og magnetholderen er trykt på en 3D -printer.

Alle STL filer er her.

Kassens dimensioner:

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

Trin 5: Spoler

På en rektangulær bund 5x35 mm høj 8 mm ruller vi spole med en ledning på 32 AWG (0,2 mm).

Spolerne er lavet med en ledning på 32 AWG (0,2 mm) på en rektangulær bund. Antallet af omdrejninger er cirka 1200. Bredden på hele spolen må ikke være mere end 20 mm. Du kan anvende en tykkere ledning, men for en boost -konverter vil dette være en tungere driftsform. En tyndere ledning vil give mere spænding, men strømmen vil falde, og ohmiske tab vil stige.

Efter viklingen skal alle spoler pakkes ind med PTFE -tape.

Trin 6: Board Diode Bridges

Dette er et smalt bord til 12 dioder.

Det er placeret ved siden af spolerne.

Udgangene fra hver spole er forbundet til broerne, efter at brættet er placeret i rillen.

Trin 7: Kontrol af forbindelser

For at gøre dette har du brug for et tyndt bræt, der er monteret 10-15 hvide lysdioder og en kondensator på cirka 2200 mikrofarader.

Lysdioder er forbundet parallelt og loddet til pladen af diodebroer.

Når den magnetiske samling flyttes over spolerne, skal alle dioderne lyse klart.

Yderligere fjernes testkortet, og bropladestifterne tilsluttes konverterkortet.

Trin 8: Sidste samling

Vi forbinder batteri og induktionsledninger til kortet.

Derefter samler vi enhedens øvre og nedre dæksler ved hjælp af to skruer.

Enheden er klar til at fungere.

Nu er du fuldstændig energisk uafhængig!