Åndedræts USB -oplader: 4 trin (med billeder)

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

Trækker du vejret? Har du en gadget, der kan oplades via en USB -port? Godt, hvis du svarede ja til begge, så har du held og lykke. Denne instruktør viser, hvordan du laver en enhed, der oplader dine USB-kompatible enheder, mens du gør det, du gør bedst. Træk vejret. Ved at bruge nogle dele, der er fjernet fra et gammelt cd-rom-drev, et simpelt elektronisk kredsløb og et par gummibånd, vil du snart dunke og puffe dig til fuldt opladet pseudo-nyttig elektronisk gadget nirvana.

Trin 1: Introduktion og trin 1

Dette projekt kræver en bred vifte af "maker" -færdigheder, såsom fremstilling af printkort, demontering af elektronik, skæring og boring af plast, blanding af epoxy, design af et geartog, kludning sammen en masse dele, bøjning af papirclips og risiko for brønden af din nogensinde så dyre telefon, kamera eller PDA. Alt i alt god fornøjelse. Da alle vil have en anden samling af uønskede dele at bygge dette ud fra, vil jeg bare give dig en detaljeret oversigt over, hvordan jeg gik til det, og du kan anvende disse vandringer til dit eget projekt. Hvilket løst vil bestå af fire trin.1. Skrab nogle passende dele op til generatoren2. Byg opladerkredsløbet3. Saml generatoren, thoraxkobleren og mekanisk retur4. Tilslut opladerkredsløbet, og test Trin 1: Jeg havde omkring fire gamle CDROM -drev hængende og tog et par af dem fra hinanden for at se, hvilke seje dele der var indeni. Det viser sig, at der er masser af seje motorer, gear og andre dele indeni, der fuldt ud bekræfter min insisteren på at beholde sådan noget lort. At se geartogene inde i disse enheder, der blev brugt til at åbne bakken, gav mig ideen til dette projekt. Den lille motor med lavt drejningsmoment og høj omdrejningstal er forbundet til bakken via et geartog, der har et slutforhold på cirka 20: 1 Tidligere havde jeg brugt et parallelt udvalg af bittesmå personsøgermotorer til at generere elektricitet fra vejrtrækning (se nedenfor) men den lineære rejse fra din brystudvidelse er ikke så stor (omkring en tomme), så for at generere nyttige spændinger var du nødt til virkelig at huffe og puffe. Anyway, riv i de CDROM -drev, som du kan finde på stort set ethvert garagesalg, genbrugsbutik eller losseplads. Billedet herunder viser resultaterne. Masser af potentielle projekter derinde. For nu er vi kun interesseret i plastgear og motorer til åbning af bakken og/eller flytning af laservognen. Kig over de forskellige gear og drev, og prøv at visualisere en måde at tilføje yderligere gear for at øge gearforholdet, eller hvordan du tilføjer en anden motor i serie. Du vil minimere ændringerne af geartoget. Alternativt kan du bare rive alle gearene og bygge din gearkasse op fra bunden. Du skal også bruge mindst en motor med et lille gear eller remskive på, så du kan forbinde den med gearet. Motorerne i CDROM -drevet er typisk simple DC -motorer med permanent magnet designet til at køre på 5V, undtagen spindelmotoren, som du alligevel ikke vil bruge. På dette tidspunkt vil du også tænke over, hvad du skal bruge for at en rem kan gå rundt om brystet. Et gammelt bælte, noget bælte, et gammelt snørebånd, et navneskiltrem eller noget, der passer behageligt omkring dig uden at strække det. Du vil have al udvidelsen til at finde sted i din lineære generator. Enhver strækning, der opstår i din thorax -kobler, vil være spild af energi.

Trin 2: Byg oplader kredsløb

Opladerkredsløbet er ret simpelt. Den består af: 1. En diodebro til at vende AC -spændingen fra generatoren til en udbedret DC.2. Et genopladeligt batteri til at udjævne spændingen og holde overskydende genereret strøm, når intet er tilsluttet USB -porten. Du kan også bruge en stor kondensator, men batterier tilbyder et mere forudsigeligt spændingsniveau. En boost -konverter til at bringe lavspændingen op til 5VDC til USB -opladning4. Et USB -stik. Jeg har tegnet kredsløbet i EAGLE, et program, som jeg stærkt anbefaler. Du kan downloade det gratis fra cadsoft.de. Det skematiske og enkeltlags layout er vedhæftet. Den faktiske brug af EAGLE og tavlefremstillingen ligger uden for denne instruks. Mange gode instruktører er derude for at dække disse emner. Se denne for eksempel om, hvordan man laver printkort i dit køkken. Delelisten til opladerkredsløbet (fede mængder): 1x L6920 Justerbar output trin op DC-konverter (1V minimum input, datablad her) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 koblingsdioder (jeg brugte små SOD523 smds, men du kan sub i hvad du har praktisk) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keramik eller andre lave ESR kondensatorer (jeg brugte 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k tynd filmmodstandeDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH wirewound inductorDigikey# 490-2519-1-ND1x USB hun Type A smd-stikDigikey# AE9924-NDNedenfor kan du også se skematiske filer og tavlefiler og jpegs af dem. Den hårde del er at lave en god print i dit køkken, der har spor, der er små nok til TSSOP -pakken på L6920. Som du kan se på billedet, lavede jeg 4 tavler på én gang, da hver er så lille. Tricket til at sammensætte det er at starte i midten og flytte din vej ud, begynde med L6920 og tilføje SMD -diskreterne, mens du går. En pincet er vigtig sammen med gode øjne eller et forstørrelsesglas, stærkt lys og en stabil hånd. Du skal ikke bekymre dig om at få for meget loddemetal derinde, brug din loddevæske til at rydde op i eventuelle ulykker, og tjek dit arbejde med et multimeter efter hvert trin. Øvelse gør mester.

Trin 3: Byg generatoren

Nu skal du lave generatoren. Du bør lege med gear og motorer, indtil du får et tilfredsstillende arrangement. Du vil gerne bruge et multimeter på motoren, mens du drejer gearene for at se, hvor meget spænding du får. Du vil komme i 2-3 volt-området, mens du flytter det lineære gear langsomt omkring en tomme i rejse. Når du opsætter gearene, vil du bruge dem, der har et stort gear støbt med et mindre gear. Stablede i serie vil disse give dig et godt gearforhold som vist på tegningen. (ignorer det faktum, at tænderne er den forkerte størrelse på tegningen, jeg var for doven til at tegne med matchende tandhøjde) Du skal skyde efter et sted i området 25-50: 1. Mere er bedre, men til sidst hober tabene i tandhjulet op, og det bliver for svært at dreje motoren, og gearene fjernes.

En af nøglerne er at finde en måde at bruge de lineære gear på CD -bakken eller et andet stykke til at vende din vejrtrækningsbevægelse til rotation af DC -motoren. Jeg inkluderede et billede af en anden prototype -version af cd -drevgeneratoren, hvor du tydeligt kan se gearet til det lineære bakke. Skæremærkerne i plasten er også synlige. Denne prototype var også i stand til at tænde det viste LED -array. Vær ikke bange for at hakke denne ting op, så den passer til dine behov. På det andet billede er DC -motoren monteret på plads i plastikken på drevet, jeg kannibaliserede. I nærheden af dette var en lineær skyder, som jeg brugte til at koble vejrtrækningsbevægelsen til gearet. Jeg tilføjede også et andet gear (se billede) til drivlinjen for at øge forholdet og for at tillade montering af en anden motor i fremtiden for at øge ydelsen. Hovedudfordringen er effektivt at få oversat åndedrætsindsatsen til rotation af motoren effektivt. Også afbilledet

Trin 4: Sæt det hele sammen, og test det

Når du har en tilfredsstillende generatoropsætning, vil du slutte generatoren til opladningskredsløbet, indsætte batteriet og bruge dit multimeter til at teste udgangsspændingen ved USB -porten. Hvis du ikke kan se 5V, er der et problem. Løs det, før du tilslutter din dyre gadget til USB -porten. Herunder kan du se min samlede åndedrætsdrevne USB -generator i al sin herlighed, top og bund. Du kan se gummibåndet, der bruges til retur, sammen med den lineære gearvogn, remmen og binderen, jeg brugte til at forbinde det lineære gear til remmen. Nøglen her er at have al bevægelse overført til det lineære gear, så du vil have remmen og forbindelsesmetoden til at være stiv uden at give. Gummibåndets eller fjederreturens styrke er op til dig. Mine halvkloge eksperimenter indikerer, at du stort set kan håndtere en 1N-kraft uden at føle dig for anstrengt i din vejrtrækning. Ideelt set vil du have et så lille gummibånd, som vil bringe det lineære gear tilbage til udgangspositionen, når du ånder ud. Hvis du får tilstrækkelig produktionskapacitet enten gennem højt gearforhold, ekstra motorer eller en større motor, så har du brug for et større fjederretur. I det væsentlige lagrer du mekanisk energi under din indånding, der bruges til at tænde generatoren for udåndingen, så du kan generere både ved skub og træk. Du har brug for diodebroen for at kunne drage fordel. Så jeg spændte på denne uhygge og tilsluttede den min troværdige dataindsamlingsboks fra DataQ. Vedhæftet er generatorens spændingsplot output før trin-up konvertering til 5V USB. Grundlæggende kører batteriet step up -konverteren, og åndedrætsgeneratoren oplader batteriet. På plottet kan du se batteriets udjævningseffekt med spændingsspidserne, da jeg trak vejret. Egentlig nærmede jeg mig hyperventilation, men i videnskabens navn. Resultaterne kan ses på billedet af telefonen, der oplades. En ting at nævne er, at jeg var nødt til at ændre et USB -kabel for at få RAZR til at oplade som beskrevet på dette websted. Jeg har ikke nogen solide tal på den effekt, jeg genererede, jeg er ikke kommet på en god måde at måle det på endnu. Typisk hvilemetabolisme er i størrelsesordenen 50-75W, hvoraf en betydelig del skyldes vejrtrækning indsats (jeg har set nord for 50%). Så hvis vi antager 25W kontinuerlig energi, der bruges til vejrtrækning, virker det rimeligt, at vi kan øge de 4% for at høste 1W for opladning af en mobiltelefon. Baseret på min mobiltelefon og disse forudsætninger ville det tage omkring 3 timer at oplade 3,7V 800mAh batteriet. Forudsat 100% effektivitet. Desværre er vejrtrækningsgeneratoren, jeg byggede, ud fra 50mW baseret på de få målinger, jeg var i stand til at foretage. Måde at trække vejret ingen vejrtrækning. Det ville oplade telefonen, men NiMH -batteriet ville klare det meste af arbejdet, indtil det var afladet. Så skulle du trække vejret i et par dage for at genoplade NiMH -batteriet. Du havde alligevel tænkt dig at gøre det? Så der er plads til forbedringer. Et område, jeg ser på, er at bruge kulnanorør og polyurethan til at lave en elektroaktiv polymergenerator. Dette er den type teknologi, der bruges til at lave boot-strike generatorer til militæret. Fremtidige forbedringer kan få denne enhed til 1W-serien. Specifikt ved hjælp af en bedre jævnstrømsmotor (højere spænding pr. Omdrejningstal) og specialbygget drivlinjen for at være mere behagelig og bedre kobling til vejrtrækningsbevægelse. Jeg har arbejdet med denne type enheder i mit køkken/værksted i et stykke tid og vil gerne gøre det hele offentligt, så andre kan komme om bord. Kontakt mig gerne med spørgsmål eller til diskussion. Som barden sagde, "og tamningen af hunden fortsatte uformindsket."