شاحن USB يعمل بالطاقة التنفس: 4 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

هل تتنفس هل لديك جهاز يمكن شحنه عبر منفذ USB؟ حسنًا ، إذا أجبت بنعم على كليهما ، فأنت محظوظ. يوضح هذا التوجيه كيفية صنع جهاز يقوم بشحن أجهزتك التي تدعم USB بينما تفعل ما تفعله بشكل أفضل. نفس. باستخدام بعض الأجزاء التي تم مسحها من محرك أقراص مضغوطة قديم ، ودائرة إلكترونية بسيطة ، وعدد قليل من الأربطة المطاطية ، ستبدأ قريبًا بالنفخ والنفخ في طريقك إلى أداة إلكترونية زائفة مفيدة مشحونة بالكامل.

الخطوة 1: المقدمة والخطوة 1

يتطلب هذا المشروع مجموعة واسعة من مهارات "المُصنِّع" ، مثل تصنيع ألواح ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وتفكيك الإلكترونيات ، وقطع البلاستيك وحفره ، وخلط الإيبوكسي ، وتصميم قطار تروس ، وتجميع مجموعة من الأجزاء معًا ، وثني مشابك الورق ، والمخاطرة بالبئر كونك باهظ الثمن لهاتفك أو كاميرا أو المساعد الرقمي الشخصي. الكل في الكل ، مرح جيد. نظرًا لأن كل شخص سيكون لديه مجموعة مختلفة من الأجزاء غير المرغوب فيها لبناء هذا منها ، فسأقدم لك نظرة عامة مفصلة حول كيفية القيام بذلك ويمكنك تطبيق هذه التشتيت على مشروعك الخاص. والتي ستتألف بشكل فضفاض من أربع خطوات. صل بعض الأجزاء المناسبة للمولد 2. بناء دائرة الشاحن 3. قم بتجميع المولد ومقرن الصدر والعودة الميكانيكية 4. قم بتوصيل دائرة الشاحن ، واختبر الخطوة 1: كان لدي حوالي أربعة محركات أقراص CDROM قديمة معلقة وفككت عددًا قليلاً منها لمعرفة الأجزاء الرائعة الموجودة بالداخل. تبين أن هناك الكثير من المحركات والتروس الرائعة والأجزاء الأخرى بالداخل والتي تؤكد إصراري تمامًا على الحفاظ على مثل هذه الحماقة. أعطتني رؤية قطارات التروس داخل هذه الوحدات المستخدمة لفتح الدرج فكرة لهذا المشروع. يتم ربط المحرك الصغير ذو العزم المنخفض وعالي السرعة بالدرج عن طريق قطار تروس له نسبة نهائية تبلغ حوالي 20: 1 في السابق كنت أستخدم مجموعة متوازية من محركات النداء الصغيرة لتوليد الكهرباء من التنفس (انظر أدناه) لكن الانتقال الخطي من تمدد صدرك ليس بهذه الروعة (حوالي بوصة واحدة) ، لذلك من أجل توليد جهد مفيد ، كان عليك حقًا أن تنفخ وتنفخ. على أي حال ، قم بتمزيق محركات الأقراص المضغوطة هذه ، والتي يمكنك العثور عليها تقريبًا في أي مرآب للبيع أو متجر التوفير أو مكب النفايات. تظهر الصورة أدناه النتائج. الكثير من المشاريع المحتملة هناك. في الوقت الحالي ، نحن مهتمون فقط بالتروس البلاستيكية والمحركات لفتح الدرج و / أو تحريك عربة الليزر. انظر إلى التروس والمحركات المختلفة وحاول تصور طريقة لإضافة تروس إضافية لزيادة نسبة التروس ، أو كيفية إضافة محرك آخر في السلسلة. تريد تقليل التغييرات التي تطرأ على قطار التروس. بدلاً من ذلك ، يمكنك فقط تنظيف جميع التروس وبناء علبة التروس الخاصة بك من نقطة الصفر. ستحتاج أيضًا إلى محرك واحد على الأقل به ترس صغير أو بكرة بحيث يمكنك توصيله بقطار التروس. عادةً ما تكون المحركات الموجودة في محرك CDROM عبارة عن محركات مغناطيسية دائمة بسيطة تعمل بالتيار المستمر مصممة للعمل بجهد 5 فولت ، باستثناء محرك المغزل ، والذي لا تريد استخدامه على أي حال. لحزام يلتف حول صدرك. حزام قديم ، أو بعض التنجيد ، أو رباط الحذاء القديم ، أو شريط شارة الاسم ، أو أي شيء يناسبك بشكل مريح دون أي امتداد إليه. تريد كل التوسعات أن تحدث في المولد الخطي الخاص بك. أي تمدد يحدث في مقرنة الصدر سيهدر طاقة.

الخطوة الثانية: بناء دائرة الشاحن

دائرة الشاحن بسيطة جدًا. وتتكون من: 1. جسر الصمام الثنائي لتحويل جهد التيار المتردد من المولد إلى تيار مستمر مصحح 2. بطارية قابلة لإعادة الشحن لتسوية الجهد والحفاظ على الطاقة الزائدة المتولدة عندما لا يتم توصيل أي شيء بمنفذ USB. يمكنك استخدام مكثف كبير أيضًا ، لكن البطاريات توفر مستوى جهد يمكن التنبؤ به بشكل أكبر. محول دفعة لرفع الجهد المنخفض حتى 5VDC لشحن USB 4. قابس USB لقد وضعت الدائرة في EAGLE ، وهو برنامج أوصي به بشدة. يمكنك تنزيله مجانًا من cadsoft.de. تم إرفاق التخطيط التخطيطي وتخطيط اللوحة أحادية الطبقة. الاستخدام الفعلي لـ EAGLE وتصنيع اللوحة خارج نطاق هذا التوجيه. يوجد العديد من التعليمات الرائعة لتغطية هذه الموضوعات. شاهد هذا على سبيل المثال ، حول كيفية صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور في مطبخك. قائمة الأجزاء لدائرة الشاحن (الكميات بالخط العريض): 1x L6920 قابل للتعديل إخراج تصعيد محول التيار المستمر (إدخال الحد الأدنى 1V ، ورقة البيانات هنا) Digikey # 497-4593- 1-ND4x 1N4148 تبديل الثنائيات (لقد استخدمت SOD523 smds صغيرًا ، لكن يمكنك الاستعانة بما لديك) Digikey # 1N4148WTDICT-ND2x 10 فائق التوهج سيراميك أو مكثفات ESR منخفضة أخرى (استخدمت 1206 smds) Digikey # 39901299-1-ND2x 100k رقيقة مقاومات الأفلام الجزء الصعب هو صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور جيد في مطبخك يحتوي على آثار صغيرة بما يكفي لحزمة TSSOP للطراز L6920. كما ترون في الموافقة المسبقة عن علم ، لقد صنعت 4 ألواح في وقت واحد لأن كل منها صغير جدًا. تكمن الحيلة في تجميعها في البدء من المنتصف والتحرك للخارج ، وابدأ بـ L6920 ، وأضف تقديرات SMD أثناء التنقل. من الضروري وجود زوج من الملاقط ، جنبًا إلى جنب مع العيون الجيدة أو العدسة المكبرة والضوء الساطع واليد الثابتة. لا تقلق بشأن الحصول على الكثير من اللحام هناك ، واستخدم فتيل اللحام لتنظيف أي حوادث ، وتحقق من عملك باستخدام مقياس متعدد بعد كل خطوة. مع التدريب يأتي الإتقان.

الخطوة الثالثة: بناء المولد

أنت الآن بحاجة إلى إنشاء المولد. يجب أن تتلاعب بالتروس والمحركات حتى تحصل على ترتيب مرضٍ. ستحتاج إلى استخدام مقياس متعدد على المحرك أثناء إدارة التروس لمعرفة مقدار الجهد الذي تحصل عليه. تريد الحصول على نطاق 2-3 فولت أثناء تحريك الترس الخطي ببطء حوالي بوصة واحدة في السفر. عند إعداد التروس ، فأنت تريد استخدام التروس التي تحتوي على ترس كبير مصبوب بمعدات أصغر. ستمنحك هذه المكدسة في سلسلة نسبة تروس جيدة كما هو موضح في الرسم. (تجاهل حقيقة أن حجم الأسنان خاطئ في الرسم ، لقد كنت كسولًا جدًا لإعادة الرسم باستخدام درجة سن متطابقة) يجب عليك التصوير في مكان ما في نطاق 25-50: 1. المزيد أفضل ولكن في النهاية تتراكم الخسائر في مجموعة التروس ويصبح من الصعب للغاية تشغيل المحرك وستتقطع التروس.

أحد المفاتيح هو إيجاد طريقة لاستخدام التروس الخطية الموجودة على علبة الأقراص المضغوطة أو أي قطعة أخرى لتحويل حركة تنفسك إلى دوران لمحرك التيار المستمر. لقد قمت بتضمين صورة لإصدار نموذج أولي آخر لمولد محرك الأقراص المضغوطة حيث يمكنك رؤية ترس الدرج الخطي بوضوح. تظهر أيضًا علامات القطع في البلاستيك. كان هذا النموذج الأولي قادرًا أيضًا على إضاءة مصفوفة LED المصورة. لا تخف من تقطيع هذا الشيء ليناسب احتياجاتك. في الصورة الأخرى ، يتم تثبيت محرك التيار المستمر في مكانه في بلاستيك محرك الأقراص الذي تم تفكيكه. بالقرب من هذا كان منزلق خطي استخدمته لربط حركة التنفس بقطار التروس. أضفت أيضًا ترسًا آخر (انظر الصورة) إلى مجموعة القيادة من أجل زيادة النسبة والسماح بتركيب محرك آخر في المستقبل لزيادة الإنتاج. يتمثل التحدي الرئيسي في ترجمة جهد التنفس بشكل فعال إلى دوران للمحرك بكفاءة. أيضا في الصورة

الخطوة 4: ضعها معًا واختبرها

بمجرد حصولك على إعداد مُرضٍ للمولد ، فأنت تريد توصيل المولد بدائرة الشحن ، وإدخال البطارية ، واستخدام جهاز القياس المتعدد لاختبار جهد الخرج في منفذ USB. إذا كنت لا ترى 5V ، فهناك مشكلة. قم بإصلاحه قبل توصيل أداتك باهظة الثمن بمنفذ USB. أدناه يمكنك رؤية مولد USB الذي يعمل بالطاقة الأنفاسية في كل مجدها ، من الأعلى والأسفل. يمكنك رؤية الشريط المطاطي المستخدم للعودة ، جنبًا إلى جنب مع عربة التروس الخطية والحزام ومشبك الورق الذي استخدمته لتوصيل الترس الخطي بالحزام. المفتاح هنا هو نقل كل الحركة إلى الترس الخطي ، لذلك تريد أن يكون الشريط وطريقة التوصيل قاسية بدون أي عطاء. إن قوة الشريط المطاطي أو عودة الزنبرك متروكة لك. تشير تجاربي النصفية إلى أنه يمكنك إلى حد كبير التعامل مع قوة 1N دون الشعور بجهد كبير في تنفسك. من الناحية المثالية ، تريد رباطًا مطاطيًا صغيرًا بحيث يعيد الترس الخطي إلى وضع البداية عند الزفير. إذا حصلت على سعة توليد كافية إما من خلال نسبة تروس عالية أو محركات إضافية أو محرك أكبر ، فستحتاج إلى عودة زنبركية أكبر. بشكل أساسي ، تقوم بتخزين الطاقة الميكانيكية أثناء الاستنشاق ، والتي يتم استخدامها لتشغيل المولد عند الزفير بحيث يمكنك توليدها على كل من الدفع والسحب. أنت بحاجة إلى جسر الصمام الثنائي للاستفادة بنجاح. لذلك قمت بربط هذه الفظاعة وربطتها بصندوق الحصول على البيانات الموثوق به من DataQ. يتم إرفاق إخراج مخطط الجهد للمولد قبل التحويل التدريجي إلى 5 فولت USB. تقوم البطارية بشكل أساسي بتشغيل محول الصعود ويقوم مولد التنفس بشحن البطارية. في المؤامرة ، يمكنك رؤية تأثير تسوية البطارية ، مع ارتفاع الجهد عندما كنت أتنفس. في الواقع كنت أقترب من فرط التنفس ولكن باسم العلم. يمكن رؤية النتائج في صورة شحن الهاتف. شيء واحد يجب ذكره هو أنني اضطررت إلى تعديل كابل USB لشحن RAZR كما هو مفصل في هذا الموقع. ليس لدي أي أرقام ثابتة على الطاقة التي كنت أقوم بتوليدها ، ولم أتوصل إلى طريقة جيدة لقياس ذلك حتى الآن. التمثيل الغذائي النموذجي في حالة الراحة يكون في حدود 50-75 واط ، حيث يرجع جزء كبير منه إلى التنفس جهد (رأيت شمال 50٪). لذلك إذا افترضنا 25 واط من الطاقة المستمرة المستخدمة للتنفس ، فيبدو من المعقول أن نتمكن من زيادة هذه النسبة 4٪ للحصول على 1 واط لشحن الهاتف الخلوي. بناءً على هاتفي الخلوي ، وهذه الافتراضات سيستغرق شحن بطارية 3.7 فولت 800 مللي أمبير في الساعة حوالي 3 ساعات. بافتراض كفاءة بنسبة 100٪ ، للأسف ، بناءً على القياسات القليلة التي تمكنت من إجرائها ، فإن مولد التنفس الذي صنعته يعمل على إنتاج 50 ميجاوات. طريقة التنفس لا تتنفس. ستقوم بشحن الهاتف ، لكن بطارية NiMH ستقوم بمعظم العمل حتى يتم استنزافها. ثم عليك أن تتنفس لمدة يوم أو نحو ذلك لإعادة شحن بطارية NiMH. كنت تخطط للقيام بذلك على أي حال ، أليس كذلك؟ لذلك هناك مجال للتحسين. أحد المجالات التي أبحث فيها هو استخدام الأنابيب النانوية الكربونية والبولي يوريثين لصنع مولد بوليمر كهربائي. هذا هو نوع التكنولوجيا التي يتم استخدامها لصنع مولدات ضربة الإقلاع للجيش ، والتحسينات المستقبلية يمكن أن تجعل هذا الجهاز في نطاق 1W. على وجه التحديد ، باستخدام محرك DC أفضل (جهد أعلى لكل دورة) وبناء مخصص لمحرك الدفع ليكون أكثر راحة وأفضل اقترانًا بحركة التنفس. لقد كنت أعمل على هذه الأنواع من الأجهزة في مطبخي / ورشة العمل الخاصة بي لفترة من الوقت وأود أن أجعل هذا كله عامًا حتى يتمكن الآخرون من الانضمام إليه. لا تتردد في الاتصال بي مع الأسئلة أو للمناقشة. كما قال الشاعر ، "واستمر تدجين الكلب بلا هوادة".