Andningsdriven USB -laddare: 4 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Andas du? Har du en gadget som kan laddas via en USB -port? Tja, om du svarade ja på båda, har du tur. Denna instruerbara visar hur du gör en enhet som laddar dina USB-kompatibla enheter medan du gör det du gör bäst. Andas. Om du använder några delar från en gammal CD-ROM-enhet, en enkel elektronisk krets och några gummiband kommer du snart att sväva och puffa dig till fulladdat pseudo-användbar elektronisk gadget nirvana.

Steg 1: Introduktion och steg 1

Detta projekt kräver ett brett utbud av "tillverkare" -kunskaper, såsom tillverkning av kretskort, demontering av elektronik, skärning och borrning av plast, blandning av epoxi, design av ett växeltåg, klumpning av en massa delar, böjning av gem och risk för brunnen är din någonsin så dyra telefon, kamera eller PDA. Allt som allt, kul. Eftersom alla kommer att ha en annan samling skräpdelar att bygga detta från, kommer jag bara att ge dig en detaljerad översikt över hur jag gick tillväga och du kan tillämpa dessa skräp på ditt eget projekt. Vilket kommer att löst bestå av fyra steg. Skrapa upp några lämpliga delar till generatorn2. Bygg laddarkretsen 3. Montera generator, bröstkorgskopplare och mekanisk retur 4. Anslut laddarkretsen och test Steg 1: Jag hade ungefär fyra gamla CDROM -enheter som hängde och tog isär några av dem för att se vilka coola delar som fanns inuti. Det visar sig att det finns massor av coola motorer, växlar och andra delar inuti som fullt ut bekräftar min insisterande på att hålla sånt skit kvar. Att se växeltåg inuti dessa enheter som används för att öppna brickan gav mig idén för detta projekt. Den lilla motoren med lågt vridmoment och högt varvtal kopplas till brickan via ett växeltåg som har ett slutförhållande på cirka 20: 1 Tidigare hade jag använt en parallell uppsättning små sökmotorer för att generera elektricitet från andning (se nedan) men den linjära resan från din bröstexpansion är inte så stor (cirka en tum), så för att generera användbara spänningar var du tvungen att verkligen puffa och puffa. Hur som helst, riva in de CDROM -enheterna, som du kan hitta på i stort sett vilken som helst garageförsäljning, sparsamhetsbutik eller deponi. Bilden nedan visar resultaten. Många potentiella projekt där inne. För närvarande är vi bara intresserade av plastdrev och motorer för att öppna brickan och/eller flytta laservagnen. Titta över de olika växlarna och drivenheterna och försök att visualisera ett sätt att lägga till ytterligare växlar för att öka utväxlingen, eller hur man lägger till en annan motor i serie. Du vill minimera förändringarna av växeltåget. Alternativt kan du bara rensa alla växlar och bygga upp din växellåda från början. Du kommer också att behöva minst en motor med ett litet växel eller remskiva på så att du kan ansluta den till växeltåget. Motorerna i CDROM -enheten är vanligtvis enkla DC -motorer med permanentmagnet som är konstruerade för att köra på 5V, förutom spindelmotorn, som du inte vill använda i alla fall. På denna punkt vill du också tänka på vad du ska använda för att ett band ska gå runt bröstet. Ett gammalt bälte, något band, ett gammalt skosnöre, ett namnmärkesband eller något som passar bekvämt runt dig utan att det blir sträckt. Du vill att all expansion ska ske i din linjära generator. Varje sträckning som uppstår i din bröstkorgskopplare kommer att vara slösad energi.

Steg 2: Bygg laddarkretsen

Laddarkretsen är ganska enkel. Den består av: 1. En diodbrygga för att vrida växelspänningen från generatorn till rättad DC.2. Ett laddningsbart batteri för att jämna ut spänningen och hålla överskottsgenererad effekt när ingenting är anslutet till USB -porten. Du kan också använda en stor kondensator, men batterier erbjuder en mer förutsägbar spänningsnivå. En boost -omvandlare för att få lågspänningen upp till 5VDC för USB -laddning4. En USB -kontakt. Jag har ritat upp kretsen i EAGLE, ett program som jag rekommenderar starkt. Du kan ladda ner den gratis från cadsoft.de. Den schematiska layouten med en enda skiva är bifogad. Den faktiska användningen av EAGLE och brädtillverkningen ligger utanför ramen för denna instruerbara. Många bra instruktioner finns där för att täcka dessa ämnen. Se den här till exempel om hur man gör kretskort i ditt kök. Dellistan för laddarkretsen (fetstil): 1x L6920 Justerbar utgång steg upp DC-omvandlare (1V minsta ingång, datablad här) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 kopplingsdioder (jag använde små SOD523 smds, men du kan lägga in vad du har till hands) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keramiska eller andra låga ESR-kondensatorer (jag använde 1206 smds) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k tunn filmmotståndDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH trådlindad induktorDigikey# 490-2519-1-ND1x USB-hona Typ A smd-kontaktDigikey# AE9924-ND Nedan kan du se schematiska och tavelfiler och jpeg-filer av dem också. Den svåra delen är att göra en bra kretskort i ditt kök som har tillräckligt små spår för TSSOP -paketet på L6920. Som du kan se på bilden gjorde jag 4 brädor samtidigt eftersom varje är så liten. Tricket för att sätta ihop det är att börja i mitten och flytta dig ut, börja med L6920 och lägga till SMD -diskretarna när du går. En pincett är viktigt, tillsammans med bra ögon eller förstoringsglas, starkt ljus och en stadig hand. Oroa dig inte för att få för mycket lödning därinne, använd din lödveke för att städa upp eventuella olyckor och kontrollera ditt arbete med en multimeter efter varje steg. Övning ger färdighet.

Steg 3: Bygg generatorn

Nu måste du göra generatorn. Du bör leka med växlar och motorer tills du får ett tillfredsställande arrangemang. Du kommer att vilja använda en multimeter på motorn medan du vrider växlarna för att se hur mycket spänning du får. Du vill komma i 2-3 volt-området medan du flyttar det linjära växeln långsamt omkring en tum i resan. När du ställer in växlarna vill du använda de som har en stor växel gjuten med en mindre växel. Staplade i serie ger dessa ett bra utväxlingsförhållande som visas på ritningen. (ignorera det faktum att tänderna har fel storlek på ritningen, jag var för lat för att rita om med matchande tandhöjd) Du bör skjuta för någonstans i 25-50: 1-området. Mer är bättre men så småningom hopar sig förlusterna i växeltåget och det blir för svårt att vrida motorn och växlarna tar bort.

En av nycklarna är att hitta ett sätt att använda de linjära kugghjulen på CD -brickan eller annan bit för att förvandla din andningsrörelse till rotation av likströmsmotorn. Jag inkluderade en bild på en annan prototypversion av CD -enhetsgeneratorn där du tydligt kan se det linjära facket. Skärmärkena i plasten syns också. Denna prototyp kunde också tända LED -matrisen på bilden. Var inte rädd för att hacka den här saken så att den passar dina behov. På den andra bilden är likströmsmotorn monterad på plats i plasten på enheten jag kannibaliserade. Nära detta var en linjär reglage som jag använde för att koppla andningsrörelsen till växeltåget. Jag lade också till en annan växel (se bild) till drivlinan för att öka förhållandet och för att möjliggöra montering av en annan motor i framtiden för att öka effekten. Den största utmaningen är att effektivt få andningsansträngningen omsatt till motorns rotation effektivt. På bilden också

Steg 4: Sätt ihop allt och testa det

När du har en tillfredsställande generatorinställning vill du ansluta generatorn till laddningskretsen, sätta i batteriet och använda din multimeter för att testa utspänningen vid USB -porten. Om du inte ser 5V är det ett problem. Fixa det innan du ansluter din dyra pryl till USB -porten. Nedan kan du se min monterade andningsdrivna USB -generator i all ära, topp och botten. Du kan se gummibandet som används för retur, tillsammans med den linjära växelvagnen, remmen och gemet som jag använde för att ansluta linjärväxeln till remmen. Nyckeln här är att ha all rörelse överförd till den linjära växeln så att du vill att remmen och anslutningsmetoden ska vara stel utan att ge. Gummibandets eller fjäderreturens styrka är upp till dig. Mina halvösa experiment indikerar att du i stort sett kan hantera en 1N-kraft utan att känna dig för ansträngd i din andning. Helst vill du ha ett så litet gummiband som det linjära växeln återgår till utgångsläget när du andas ut. Om du får tillräckligt med produktionskapacitet antingen genom högt utväxlingsförhållande, extra motorer eller en större motor, behöver du en större fjäderretur. I huvudsak lagrar du mekanisk energi under din inandning som används för att slå på generatorn på utandningen så att du kan generera både genom att trycka och dra. Du behöver diodbryggan för att framgångsrikt kunna dra fördel. Så jag spände fast denna monstrositet och kopplade den till min pålitliga datainsamlingsbox från DataQ. Bifogad är generatorns spänningsplotutgång före stegomvandling till 5V USB. I grund och botten driver batteriet stegomvandlaren och andningsgeneratorn laddar batteriet. På tomten kan du se batteriets utjämningseffekt, med spänningspikarna när jag andades. Egentligen närmade jag mig hyperventilation, men i vetenskapens namn. Resultaten kan ses på fotot av telefonen laddar. En sak att nämna är att jag var tvungen att ändra en USB -kabel för att få RAZR att ladda enligt beskrivningen på denna webbplats. Jag har inga fasta siffror på den effekt jag genererade, jag har inte kommit på ett bra sätt att mäta det ännu. Typisk vilometabolism är i storleksordningen 50-75W, varav en betydande del beror på andning ansträngning (jag har sett norr om 50%). Så om vi antar 25W kontinuerlig energi som används för andning, verkar det rimligt att vi kan öka de 4% för att skörda 1W för laddning av en mobiltelefon. Baserat på min mobiltelefon och dessa antaganden skulle det ta cirka 3 timmar att ladda 3,7V 800mAh -batteriet. Antar 100% effektivitet. Tyvärr, utifrån de få mätningar jag kunde göra, lägger andningsgeneratorn jag byggde ut mer som 50mW. Sätt att andas inget andetag. Det skulle ladda telefonen, men NiMH -batteriet skulle göra det mesta av arbetet tills det var urladdat. Då måste du andas i någon dag för att ladda NiMH -batteriet. Du hade ändå tänkt göra det? Så det finns utrymme för förbättringar. Ett område jag tittar på är att använda kolnanorör och polyuretan för att göra en elektroaktiv polymergenerator. Detta är den typ av teknik som används för att göra boot-strike-generatorer för militären. Framtida förbättringar kan få denna enhet till 1W-serien. Specifikt med en bättre likströmsmotor (högre spänning per varv) och anpassad byggning av drivlina för att bli mer bekväm och bättre koppling till andningsrörelse. Jag har arbetat med den här typen av enheter i mitt kök/verkstad ett tag och skulle vilja göra det här offentligt så att andra kan komma ombord. Kontakta mig gärna med frågor eller för diskussion. Som barden sa, "och tamningen av hunden fortsatte oförminskat."