Elveet. Kinetic Charger Powerbank: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Kerran olin matkalla ja minulla oli ongelma gadgettien lataamisessa. Matkustin pitkään bussissa, minulla ei ollut mahdollisuutta ladata puhelintani ja tiesin, että olen pian ilman kommunikaatiota.

Joten tuli idea luoda kineettinen laturi, joka ei riipu pistorasiasta.

Jos sinun on ladattava gadgetisi matkalla, vaelluksella, rannalla tai liikenteessä, Elveet auttaa sinua. Voit vain ravistaa Elveetia tai laittaa sen laukkuun (reppuun) ja mennä töihin (vaeltaa, rannalle, vuorille jne.). Laite latautuu, kun liikut.

Elveet on kineettinen laturi. Toimintaperiaate Elveet perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön

Vaihe 1: Elveetin osat

1. Induktori koostuu 9 magneettisesta Halbach-ryhmästä ja kolmesta kelasta.

2. Piirilevy sisältää induktorisen 200 mA: n tehomuuntimen, akkulaturin ja akun lisämuuntimen 5 V 2 A: n ulostulon.

3. Litiumpolymeeriakku 2800 mAh.

4. Kotelo koostuu 4 osasta ja on valmistettu 3D -tulostimella.

Koko projekti on luotu Fusion 360: ssä

Vaihe 2: Elveet -induktori

Induktori muuntaa liikkeesi liike -energian sähkövirraksi. Induktorin tehokkuus on tärkein parametri. Sisäiseen akkuun kertyneen energian määrä riippuu induktorin tehokkuudesta.

Induktori koostuu kolmesta kelasta, Halbach -magneettiryhmästä ja kolmesta diodisillasta. Kelan työkenttä on se osa, jonka yläpuolella magneettien navat kulkevat, eli mitä pidempi tämä osa on, sitä enemmän voimme saada energiaa.

Lisäksi kunkin kelan lähdöt on kytketty diodisiltaan, eli kelat ovat jännitteestä riippumattomia. Ja kaikkien kolmen kelan virta lasketaan yhteen diodisiltojen jälkeen. Diodisillat käyttävät Schottky -diodeja, joilla on erittäin alhainen Nexperian tuottama etujännite PMEG4010. Nämä ovat parhaita diodeja tällaisiin sovelluksiin, enkä suosittele niiden vaihtamista muihin.

Magneettinen Halbach -järjestelmä keskittyy magneettikentälle toiselle puolelle. Toisaalta magneettikenttä on hyvin heikko.

Halbach -sarja vaatii lähes kaksinkertaisen määrän kestomagneetteja, mutta Halbach -kokoonpanon tehokkuus on erittäin korkea.

Magneettinen matriisi kulkee jokaisen kelan kahden osan yli ja pylväät kulkevat aina eri osien yli. Koska kelat ovat sähköisesti riippumattomia diodisiltojen vuoksi, niiden vaikutus toisiinsa on poissuljettu.

Induktori käyttää 9 neodyymimagneettia 5X5X30mm N42. Kaksi muuta magneettia 2X4X30 N42 käytetään jousina.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Induktorin tehokkuus riippuu magneettikentän muutosnopeudesta. Tätä varten magneettikokoonpanon polkua lisätään. Siten magneettikentän muutosnopeus kasvaa oleellisesti magneettikokoonpanon suuren kiihtyvyyden vuoksi liikkeen aikana.

Tämä induktori on paljon tehokkaampi kuin kela, jossa on lieriömäinen magneetti kelan keskellä. Lieriömäisessä induktorissa on vain magneetin ylempi ja alempi työosa. Lieriömäisen magneetin keskiosa ei lähes toimi nykyisessä sukupolvessa. Siksi sen tehokkuus on alhainen.

Elveet-induktorissa on 4-napainen magneettinen järjestelmä, joka on suunnattu tiukasti kohtisuoraan käämien johtoihin nähden.

Diodisiltojen jälkeen käämien virta lasketaan yhteen ja syötetään muuntimeen ja laturilevyyn.

Vaihe 3: Elveet -piirilevy

Piiri ja kaikki levyjen komponentit. Se sisältää kolme pääosaa:

1. Lisää 200 mA: n muuntimen induktorivirtaa. Käytetään sirua NCP1402.

Se on tehonmuunnin, joka toimii 0,8 voltista ja antaa kiinteän 5 voltin jännitteen ja jopa 200 mA virran. Tämän sirun tehtävänä on tarjota mukava jännite akun lataamiseen.

2. Lataa laitepiiri STC4054

Tämä siru vastaanottaa 5 volttia induktorista tai ulkoisesta lähteestä (mikro-USB: n kautta) ja lataa 2800 mA: n litiumpolymeeriakun. Induktorivirta ja ulkoisesta lähteestä tuleva virta irrotetaan Schottky -diodeilla.

Toisen Schottky -diodiparin ansiosta Elveet voi toimia keskeytymättömänä virtalähteenä, eli voit ladata Elveet -laitetta ja vastaanottaa virtaa laitteistasi samanaikaisesti.

3. Tehostettu lähtömuunnin. Se nostaa akun jännitteen 5 volttiin ja antaa jopa 2 ampeerin virran gadgeteille. Tässä tapauksessa LM2623 -siru toimii.

LM2623: n hyvä ominaisuus on sisäinen suuritehoinen transistori ja jopa 2 ampeerin lähtövirta alhaisella lähtöjännitteen aaltoilulla. Lähtöjännite syötetään tavalliseen USB -liittimeen.

Näiden osien lisäksi piirilevyssä on kosketusherkkä kuormituskytkin (esimerkiksi voimakas matkalamppu tai muu vakiokuorma). Langattoman laturin liittämiseen on myös ulostulonappeja USB -kaapelin sijaan, mutta tämä vaihtoehto on suunniteltu tulevaisuutta varten.

Vaihe 4: Elveet -kotelo

Kaikki kotelon osat ja magneetin pidike tulostetaan 3D -tulostimella.

Kaikki STL -tiedostot ovat täällä.

Kotelon mitat:

18-54-133 mm (5, 24-2, 13-0, 728 tuumaa)

Vaihe 5: Kelat

Suorakulmaisella alustalla 5x35 mm korkea 8 mm kelaamme kelaa 32 AWG (0,2 mm) langalla.

Käämit on valmistettu 32 AWG: n (0,2 mm) langalla suorakulmaiselle alustalle. Kierroksia on noin 1200. Koko kelan leveys saa olla enintään 20 mm. Voit käyttää paksumpaa lankaa, mutta tehostusmuuntimelle tämä on raskaampi toimintatapa. Ohuempi lanka antaa enemmän jännitettä, mutta virta laskee ja ohmiset häviöt kasvavat.

Käämityksen jälkeen kaikki käämit on käärittävä PTFE -teipillä.

Vaihe 6: Hallitse diodisiltoja

Tämä on kapea levy 12 diodille.

Se sijaitsee käämien vieressä.

Kunkin kelan lähdöt kytketään siltoihin sen jälkeen, kun levy on asetettu uraan.

Vaihe 7: Yhteyksien tarkistaminen

Tätä varten tarvitset ohuen levyn, johon on asennettu 10-15 valkoista LEDiä ja yksi kondensaattori, jossa on noin 2200 mikrofaradia.

LEDit kytketään rinnakkain ja juotetaan diodisiltojen levyyn.

Kun magneettikokoonpanoa siirretään kelojen yli, kaikkien diodien pitäisi loistaa kirkkaasti.

Lisäksi testikortti poistetaan ja siltalevyn tapit liitetään muunninkorttiin.

Vaihe 8: Lopullinen kokoonpano

Liitämme akku- ja induktorijohdot korttiin.

Sen jälkeen keräämme laitteen ylä- ja alakannen kahdella ruuvilla.

Laite on valmis toimimaan.

Nyt olet täysin energisesti riippumaton!