Carregador USB alimentat per respiració: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Respires? Tens un gadget que es pot carregar mitjançant un port USB? Doncs bé, si heu respost que sí a tots dos, estareu de sort. Aquesta instrucció mostra com fer un dispositiu que carregui els vostres dispositius compatibles amb USB mentre feu el que feu millor. Respira. Utilitzant algunes parts recuperades d’una antiga unitat de CD-ROM, un senzill circuit electrònic i unes quantes bandes de goma, aviat us donareu un cop d’ull a un nirvana de gadgets electrònics pseudo-útils completament carregats.

Pas 1: Introducció i pas 1

Aquest projecte requereix una àmplia gamma d’habilitats de fabricant, com ara la fabricació de taulers de PCB, el desmuntatge d’electrònica, el tall i la perforació de plàstics, la barreja d’epoxi, el disseny d’un tren d’engranatges, el batiment d’un munt de peces, la flexió de clips de paper i el risc el vostre telèfon, càmera o PDA sempre tan car. Tot plegat, una bona diversió. Com que tothom tindrà una col·lecció diferent de peces brossa per construir-lo, només us donaré una visió detallada de com ho vaig fer i podeu aplicar aquestes divergències al vostre propi projecte. Que constarà lliurement de quatre passos. Busqueu algunes parts adequades per al generador2. Construeix el circuit del carregador3. Muntar el generador, l’acoblador del tòrax i el retorn mecànic4. Connecteu el circuit del carregador i proveu el pas 1: tenia unes quatre unitats antigues de CD-ROM penjades i en vaig separar algunes per veure quines parts interessants hi havia a l’interior. Resulta que hi ha molts motors, engranatges i altres components frescos a l’interior que validen completament la meva insistència a mantenir aquestes porqueries. Veure els trens d’engranatges dins d’aquestes unitats que s’utilitzaven per obrir la safata em va donar la idea d’aquest projecte. El petit motor de parell baix i alt de RPM està connectat a la safata mitjançant un tren d'engranatges que té una proporció final d'aproximadament 20: 1 Anteriorment havia utilitzat una sèrie paral·lela de petits motors de cerca per generar electricitat a partir de la respiració (vegeu més avall) però el recorregut lineal des de l'expansió del pit no és tan gran (al voltant d'una polzada), de manera que, per generar tensions útils, calia bufar i bufar. De totes maneres, arrossegueu-les a les unitats de CD-ROM, que podeu trobar gairebé a qualsevol venda de garatge, botiga de segona mà o abocador. La imatge següent mostra els resultats. Hi ha molts projectes potencials. De moment, només ens interessen els engranatges de plàstic i els motors per obrir la safata i / o moure el carro làser. Mireu els diferents engranatges i accionaments i intenteu visualitzar una manera d'afegir engranatges addicionals per augmentar la relació d'engranatges o com afegir un altre motor en sèrie. Voleu minimitzar els canvis del tren d'engranatges. Com a alternativa, només podeu desgastar tots els engranatges i construir la vostra caixa de canvis des de zero. També necessitareu almenys un motor amb un engranatge petit o una politja perquè pugueu connectar-lo al tren d'engranatges. Els motors de la unitat CDROM solen ser motors de CC d’imant permanent simples dissenyats per funcionar a 5V, excepte el motor del cargol, que no voleu utilitzar de totes maneres. perquè una corretja us vagi al voltant del pit. Un cinturó vell, unes corretges, un cordó de sabates vell, una corretja d’insígnia o qualsevol cosa que s’adapti còmodament al vostre voltant sense cap mena d’estirament. Voleu que tota l'expansió tingui lloc al vostre generador lineal. Qualsevol estirament que es produeixi a l’acoblador del tòrax serà una pèrdua d’energia.

Pas 2: creeu el circuit del carregador

El circuit del carregador és força senzill. Consta de: 1. Un pont de díodes per convertir la tensió de corrent altern del generador en CC rectificat. Una bateria recarregable per reduir la tensió i mantenir l’excés de potència generada quan no hi ha res connectat al port USB. També podeu utilitzar un condensador gran, però les bateries ofereixen un nivell de voltatge més previsible. Un convertidor d’impulsió per augmentar el voltatge baix fins a 5VDC per a la càrrega USB4. Un endoll USB. He elaborat el circuit a EAGLE, un programa que recomano. Podeu descarregar-lo gratuïtament a cadsoft.de. S'adjunta el disseny esquemàtic i el tauler d'una sola capa. L'ús real d'EAGLE i la fabricació de taulers estan fora de l'abast d'aquesta instrucció. Hi ha molts instructius fantàstics per tractar aquests temes. Vegeu aquest, per exemple, sobre com fabricar PCB a la vostra cuina. La llista de peces per al circuit del carregador (quantitats en negreta): 1x L6920 Sortida ajustable convertidor CC continu (entrada mínima de 1 V, full de dades aquí) Digikey # 497-4593- 1-ND4x 1N4148 díodes de commutació (he utilitzat smds SOD523 minúsculs, però podeu subministrar el que teniu a mà) Digikey # 1N4148WTDICT-ND2x 10uF condensadors de ceràmica baixa o altres (he utilitzat 1206 smds) Digikey # 39901299-1-ND2x 100k prim resistències de pel·lícules Digikey # P100kFCT-ND1x 10uH inductor bobinat per cable Digikey # 490-2519-1-ND1x USB femella Connector smd tipus A Digikey # AE9924-ND A continuació, podeu veure els fitxers esquemàtics i de placa, i jpegs també. El més difícil és fer un bon PCB a la cuina que tingui rastres prou petits per al paquet TSSOP del L6920. Com podeu veure a la foto, vaig fer 4 taules alhora, ja que cadascuna és tan petita. El truc per ajuntar-lo és començar pel mig i sortir cap a fora, començar amb el L6920 i afegir el discreció SMD a mesura que vagi. Un parell de pinces és fonamental, juntament amb uns bons ulls o una lupa, una llum brillant i una mà ferma. No us preocupeu per fer massa soldadura, utilitzeu la metxa de soldadura per netejar els accidents i comproveu el vostre treball amb un multímetre després de cada pas. La pràctica fa la perfecció.

Pas 3: Creeu el generador

Ara cal fer el generador. Haureu de jugar amb els engranatges i els motors fins aconseguir un acord satisfactori. Voldreu utilitzar un multímetre al motor mentre gireu els engranatges per veure quanta tensió obteniu. Voleu situar-vos en el rang de 2-3 volts mentre moveu l’engranatge lineal lentament aproximadament una polzada de recorregut. Quan configureu els engranatges, voleu utilitzar els que tenen un engranatge gran modelat amb un engranatge més petit. Apilats en sèrie, us proporcionaran una bona relació d’engranatges, tal com es mostra al dibuix. (obvieu el fet que les dents tinguin la mida incorrecta al dibuix, em feia mandra tornar a dibuixar amb el to de les dents a joc) Hauríeu de disparar en algun lloc del rang 25-50: 1. Més val més, però, finalment, les pèrdues del tren d’engranatges s’amunteguen i es fa massa difícil girar el motor i els engranatges es despullaran.

Una de les claus és trobar una manera d’utilitzar els engranatges lineals de la safata del CD o d’una altra peça per convertir el moviment respiratori en rotació del motor de corrent continu. He inclòs una foto d’una altra versió prototip del generador de la unitat de CD on es pot veure clarament l’engranatge de la safata lineal. També són visibles les marques de tall del plàstic. Aquest prototip també era capaç d’il·luminar la matriu de LED de la imatge. No tingueu por de trossejar aquesta cosa segons les vostres necessitats. A l'altra imatge, el motor de corrent continu està muntat al seu lloc al plàstic de la unitat que he canibalitzat. A prop hi havia un control lliscant lineal que utilitzava per acoblar el moviment respiratori al tren d'engranatges. També he afegit un altre engranatge (veure foto) al tren motriu per tal d’augmentar la relació i permetre el muntatge d’un altre motor en el futur per augmentar la potència. El principal repte és aconseguir que l'esforç respiratori es tradueixi eficaçment en la rotació del motor de manera eficient. A la imatge també

Pas 4: ajunteu-ho tot i proveu-ho

Un cop tingueu una configuració satisfactòria del generador, voleu connectar-lo al circuit de càrrega, inserir la bateria i utilitzar el multímetre per provar el voltatge de sortida al port USB. Si no veieu 5V, hi ha un problema. Arregleu-lo abans de connectar el vostre gadget car al port USB. A continuació podeu veure el meu generador USB alimentat per respiració muntat en tota la seva esplendor, superior i inferior. Podeu veure la goma usada per al retorn, juntament amb el carro d’engranatges lineal, la corretja i el clip que he utilitzat per connectar l’engranatge lineal a la corretja. La clau aquí és que tot el moviment es transfereixi a l’engranatge lineal, de manera que vulgueu que la corretja i el mètode de connexió siguin rígids sense donar-los. Depèn de vosaltres la força de la goma o del retorn de la molla. Els meus experiments de mig cos indiquen que podeu manejar gairebé una força 1N sense sentir-vos massa treballats a la respiració. L’ideal és que vulgueu una banda de goma tan petita com per tornar l’engranatge lineal a la posició inicial quan exhaleu. Si obteniu prou capacitat de generació, ja sigui mitjançant una elevada relació de transmissió, motors addicionals o un motor més gran, necessitareu un retorn de molla més gran. Essencialment, emmagatzemeu energia mecànica durant la vostra inhalació que s'utilitza per activar el generador en l'exhalació, de manera que pugueu generar tant en empènyer com en treure. Necessiteu el pont de díodes per aprofitar-ho amb èxit. Així que em vaig aturar d’aquesta monstruositat i el vaig connectar a la meva confiable caixa d’adquisició de dades de DataQ. S'adjunta la sortida de la trama de tensió del generador abans de la conversió progressiva a l'USB de 5V. Bàsicament, la bateria fa funcionar el convertidor step up i el generador d’alè carrega la bateria. A la trama es pot veure l’efecte d’anivellament de la bateria, amb els pics de tensió quan respirava. De fet, m’acostava a la hiperventilació, però en nom de la ciència. Els resultats es poden veure a la foto del telèfon que es carrega. Una cosa que cal esmentar és que vaig haver de modificar un cable USB perquè el RAZR es carregés tal com es detalla en aquest lloc web. No tinc cap xifra sòlida en la potència que generava, encara no he tingut una bona manera de mesurar-ho. El metabolisme en repòs típic és de l’ordre de 50 a 75 W, dels quals una part substancial es deu a la respiració. esforç (ho he vist al nord del 50%). Per tant, si assumim una energia contínua de 25 W que s’utilitza per respirar, sembla raonable que puguem augmentar aquest 4% per obtenir 1 W per carregar un telèfon mòbil. Segons el meu telèfon mòbil i aquestes suposicions, trigaria unes 3 hores a carregar la bateria de 3,7 V 800 mAh. Suposant un 100% d’eficiència. Malauradament, basant-me en les poques mesures que he pogut fer, el generador de respiració que he construït s’està produint més o menys com 50 mW. Manera de respirar sense respiració. Es carregaria el telèfon, però la bateria de NiMH faria la major part del treball fins que s’esgotés. Aleshores hauríeu de respirar un dia més o menys per recarregar la bateria de NiMH. Teníeu previst fer-ho de totes maneres, oi? Per tant, hi ha marge de millora. Una de les àrees que estic estudiant és utilitzar nanotubs de carboni i poliuretà per fabricar un generador de polímers electroactius. Aquest és el tipus de tecnologia que s’utilitza per fabricar generadors d’arrencada per als militars. Les futures millores podrien fer que aquest dispositiu estigui dins del rang d’1W. Específicament, utilitzant un millor motor de corrent continu (tensió més alta per revolució) i la construcció personalitzada de la transmissió per ser més còmode i un millor acoblament al moviment respiratori. Fa temps que estic treballant en aquest tipus de dispositius a la meva cuina / taller i m’agradaria fer-ho públic perquè tothom pugui pujar a bord. No dubteu a posar-vos en contacte amb mi si teniu preguntes o debats. Com deia el bard, "i la domesticació del gos va continuar sense parar".