Cykeldriven telefonladdare: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Detta är en cykeldriven telefonladdare som är billig, 3D -utskrivbar, enkel att göra och installera, och telefonladdaren är universell. Det är en användbar sak att ha om du cyklar mycket och behöver ladda telefonen.

Laddaren designades och byggdes av fem tonåringar på Vector Space i Lynchburg, Virginia.

Tillbehör

• Generisk generator, $ 12,97
• LM2596 spänningsregulator, 6,99 dollar
• 2 USB -portar, 2,22 dollar
• 4 dioder, $ 0,56
• 4700UF -kondensator, 1,95 dollar
• 100 fot Red Primary waire 22 GA 22 GA, $ 7,76
• M3 skruv x 30 mm sockelhuvud, (järnaffär) $ 0,49
• 3D -skrivarfilament PLA (totalt 65 g för låda, styrklämma och telefonhållare), 1,30 dollar
• Gummiband
• Kardborre

Totalt: $ 30

Steg 1: 3D -utskrift

Telefonhållare

Jag, sir James, har genom många prövningar och svårigheter utformat en telefonhållare som kommer att monteras på de flesta cykelstyren. Den är gjord i två delar. Det första är styrfästet, och det andra är telefonfästet.

Handtagets fäste

Styrfästet fästs på styret och hålls fast med en skruv. Du kan använda en insatsmutter på ena sidan av fästet och driva en skruv från den andra sidan. Jag konstruerade fästet för att använda en M3x20mm skruv. Se videon i monteringssteget.

En annan viktig komponent i styrfästet är storleken på det stora hålet. Vår design har ett hål på 27 mm, vilket ger den tillräckligt med utrymme för att klämmas fast på styret. Om ditt styr har en annan storlek kan du komma åt och ändra vår TinkerCAD -design här.

Telefonen hålls av två gummiband som går genom telefonstödets hål för att hålla telefonen på plats. Du ansluter telefonstödet till styrfästet genom att superlimma ihop dem. Detta är en universell telefonhållare som betyder att den fungerar för alla telefoner.

Elektronikkapsling

Vi använde också TinkerCAD för att designa vårt elektronikskåp. Du kan komma åt designen och ändra den här.

Syftet med lådan är att skydda kretsen. Lådan är utformad så att den kan knytas till cykeln och för att låta USB -sladdarna passera in och ut. Vår enda övervägande med materialval var om det skulle vara vattentätt. Vi fann att alla de större plasterna uppfyller detta krav, så vi bestämde oss för att använda PLA på grund av dess låga kostnad och enkla utskrift. Elektronikhöljet tar 41 gram att skriva ut, vilket kostar cirka 82 cent.

Vi skrev ut allt på en Lulzbot TAZ 6 med PLA på 0,25 mm lagerhöjd och 20% fyllning. Inga stöd behövs.

Steg 2: Elektronik

AC till DC -omvandling

Generatorerna producerar växelspänning, som måste konverteras till likström för att ladda en telefon. Vi använde en fullbryggad likriktare för att konvertera strömmen sedan en spänningsregulator för att sänka den till 5v så att den inte steker batteriet på din mobila enhet. Vi satte också en 4700uF kondensator på den för att få den att ladda smidigare så går den ut till USB -utgången. Vi använde 22 gauge koppartråd för att ansluta allt.

En fullständig brygglikriktare är gjord av fyra dioder placerade i en specifik konfiguration. Du kan hitta detaljer om hur du bygger en här, kom ihåg att du inte behöver en brödbräda, du kan löda dioderna direkt till varandra. Se hur vi gjorde det i bildshowet

stiften som du inte brukar använda är de längsta vänstra och högra stiften för att löda till trådarna om USB -portarna är staplade, då brukar du inte använda dem framför om du använder den som är närmast stiften

Spänningsreglering

För att konvertera från spänningar över 5 volt till exakt 5 volt använde vi en LM2596 spänningsregulator. Utgångsspänningen för denna regulator kan justeras genom att vrida den lilla skruven på den blå rutan. För att ställa in den här skruven korrekt anslöt vi en digital strömförsörjning till ingångsstiften med 9 volt och vi mätte utspänningen med en multimeter. Medan du gör detta, vrid skruven och titta på utspänningen tills du kommer så nära som möjligt till 5 volt. Om du går över fem volt stekas din telefon så det är viktigt att få den så nära som möjligt till 5 volt. Använd en liten skruvmejsel för att vrida skruven. Därefter vill du löda den röda tråden till hålet märkt med+ och den svarta tråden märkt med-, sedan vill du göra samma sak till andra sidan

Steg 3: Montering

Telefonhållaren och styrfästet är anslutna till varandra med hjälp av superlim. För in ett gummiband genom vart och ett av de två hålen i telefonhållaren.

Placera elektroniken i lådan, anslut USB -kablarna till USB -portarna och lim sedan fast elektroniken på plats. Se till att få inmatning och utmatning korrekt med etiketterna på lådan.

Generatorn vi använde kom med en klämdel för att fästa den på cykeln. Det var ganska enkelt det fanns två bultar för klämman som går på cykeln. Vi fäst den på sittplatsen. Se till att den sitter under tråden för växeln så att den inte stör den. Det är lättast att sätta generatorn på fästdelen innan du sätter den på cykeln.

Steg 4: Installation

Elektronikkapsling

Lådan är fäst med kardborre så att du kan lägga den där du vill på nedröret. Sätt kardborrbandet i flikspåren och se till att det är snyggt och tätt på platsen du sätter på det.

Generator

För att installera generatorn måste du först skruva generatorn till änden av fästet och sedan skruva fast fästet på sittstaget på cykelns bakre ände och skruva fast fästet på generatorn. När du gör detta måste du se till att änddelen trycker tillräckligt hårt, men inte för hårt för att påverka däcktrycket. Innan du börjar cykla måste du se till att skruvarna sitter tillräckligt hårt så att generatorn inte faller av. Du måste också hålla generatorns mittaxel pekande mot mitten av hjulet. Sedan måste du fästa ledningarna till cykelgeneratorn och sedan fästa den andra änden av ledningarna till USB -porten i slutet av lådan som säger "Inmatning". Sedan sätter du in din egen USB -kabel i "Output" -hålet på andra sidan lådan och ansluter din egen laddare till din telefon.

Telefonhållare

Fäst styrfästet på styret och säkra det med en M3 -skruv. Använd sedan gummibanden för att hålla telefonens fyra hörn. Det är starkare än det ser ut!

Steg 5: Bilaga A: Forskning

Av: Ellie Weeks

För att telefonen ska bli fulladdad behöver batteriet 5 volt. Så du behöver bara gå så snabbt som 4 mph. Om du går långsammare får du ingen laddning, om du går snabbare kommer spänningsregulatorn att behålla 5 volt.

Experimentuppställning

Cykelhastighet kontra spänning

• Vi testade två olika generatorer (Sanyo och varumärke)
• Vi använde en borrmaskin för att snurra generatorn
• vi använde en varvräknare för att mäta generatorns varvtal
• För att konvertera från generatorvarvtal till cykelhastighet antog vi en cykel med 24 tums hjul

Så här kom vi fram till denna slutsats från vårt experiment. Om du använder en Sanyo -generator på 12 $. 1150 generator varv / min = 73,3 varv för cykeldäck. 75 tum däckomkrets x 73,3 = 5500 tum/min = 5,2 mph. Det är vid denna hastighet som generatorn kommer att börja producera 5 volt. Vi vet detta baserat på följande data som samlats in under vårt experiment.

• 950 rpm ger 3,5 volt
• 1150 rpm gör 4,24 volt
• 1900 rpm gör 6,7 volt

Om du ska använda en 9 $ generator som är mindre behöver du bara gå 3,2 mph för att få 5 volt och att faktiskt ladda in din telefon och gå 5 mph ger dig lite mer än 6 volt.

1500 generator varv / min = 47 cykeldäck varv / min. 47 varv/min x 72 (cykelomkrets) = 3384 tum/min = 3,2 mph

• 1300 rpm ger 3 volt
• 1500 rpm ger 5 volt
• 1700 rpm ger 7 volt

Laddningshastighet

Vi satte upp ett experiment för att mäta hur mycket elektrisk ström som levereras till telefonen vid laddning. Våra resultat visade att Sanyo -generatorn producerade 0,9 ampere och den märkeslösa generatoren producerade 1,0 ampere.

Vi kan använda dessa nummer för att beräkna ungefär hur lång tid det skulle ta att ladda en typisk mobiltelefon. Eftersom många mobiltelefoner har en batterikapacitet på 3 Amp-timmar, skulle det ta den märkeslösa generatorn cirka 3 timmar att ladda från 0 till 100%.

På grund av det lägre priset, lägre cykelhastighet som krävs för laddning och på grund av den bättre laddningshastigheten, skulle jag rekommendera den generiska generatorn över Sanyo -generatorn.

Steg 6: Bilaga B: Om projektet

Denna cykeldrivna telefonladdare uppfanns av 5 tonåringar (Ellie, Ian, Adam, Isaac och James) från Lynchburg, Virginia på Vector Space, den lokala makerspace. Projektet sponsrades av Nuts and Bolts Foundation.

Vi byggde denna laddare på fem dagar i cirka 5 timmar varje dag. Den första dagen gjorde vi bara lite 3D -modellering och räknade ut var telefonen skulle placeras.

På dag 2 lödde vi och redigerade våra 3D -modeller och gjorde dem bättre, vi gjorde några matematiska beräkningar om hur snabbt du behöver gå och kablar för att konvertera AC (växelvinbär) till DC (likström).

På dag 3 gjorde vi lite 3D -utskrift och redigering och några av de första lådorna passade inte till måtten, sedan fixade vi dem och satte våra elektriska ledningar och beräknade hur lång tid du skulle behöva cykla för att gå från 0% till 100%.

På dag 4 gjorde vi allt klart för användning så att vi kunde ha vår första prototyp, perfektionera dimensionerna, testa och dokumentera.

På dag 5 lägger jag till detaljer och dokumenterar.