كيفية صنع شاحن IPod / iPhone يعمل بالطاقة الشمسية - MightyMintyBoost: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

أردت شاحنًا لجهاز iPodTouch الخاص بي وكان MintyBoost هو خياري الأول بالتأكيد. كنت أرغب في أخذها إلى أبعد من ذلك قليلاً وجعلها ليست قابلة لإعادة الشحن فحسب ، بل تعمل بالطاقة الشمسية أيضًا. المشكلة الأخرى هي أن iPhone و iPodTouch بهما بطاريات كبيرة وسوف يستنفد بطاريتي AA في MintyBoost بسرعة كبيرة لذا أردت زيادة طاقة البطارية أيضًا. ما كنت أريده حقًا هو MightyMintyBoost!

باعت Apple أكثر من 30 مليون وحدة iPodTouch / iPhone - تخيل شحنها جميعًا عن طريق الطاقة الشمسية…. إذا تم شحن كل جهاز iPhone / iPodTouch يتم بيعه بالكامل يوميًا (بمتوسط سعة البطارية) عبر الطاقة الشمسية بدلاً من طاقة الوقود الأحفوري ، فسنوفر ما يقرب من 50.644 جيجاوات / ساعة من الطاقة ، أي ما يعادل تقريبًا 75 ، 965 ، 625 رطلاً. من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي سنويًا. من المؤكد أن هذا هو أفضل سيناريو (على افتراض أنه يمكنك الحصول على ما يكفي من ضوء الشمس يوميًا وحوالي 1.5 رطل. يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو وات ساعة مستخدمة.) بالطبع ، هذا لا يظهر حتى في جميع أجهزة iPod الأخرى ، والهواتف المحمولة ، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي ، وأجهزة التحكم الدقيقة (I استخدمه لتشغيل مشاريع Arduino الخاصة بي) وأجهزة USB الأخرى التي يمكن تشغيلها بواسطة هذا الشاحن - قد لا يبدو أن شاحن الخلايا الشمسية الصغير يمكن أن يحدث فرقًا ولكنه يضيف كل هذه الملايين من الأجهزة معًا وهذا يمثل الكثير من الطاقة! هناك بعض الميزات الرائعة حقًا حول هذا الشاحن: إنه يعمل بالطاقة الشمسية! انها صغيرة. سعة بطارية كبيرة - 3.7 فولت @ 2000 مللي أمبير على متن الشاحن عن طريق الطاقة الشمسية أو USB أو ثؤلول الحائط. يقبل طاقة الإدخال من 3.7 فولت إلى 7 فولت. قم بإزالة الخلية الشمسية بعد الشحن ولديك مصدر طاقة USB مضغوط لطيف. افصل الخلية الشمسية واستخدم الفيلكرو لتأمين MightyMintyBoost داخل حقيبة ظهر أو حقيبة رسول - قم الآن بتوصيل خلية شمسية أكبر متصلة بحقيبتك لشحن أسرع. باستخدام خلية شمسية أكبر قليلاً (6 فولت / 250 مللي أمبير في الساعة) ، يمكنك توليد طاقة كافية لشحن iPhone بالكامل في حوالي 5.5 ساعة وجهاز iPod Touch في 4 ساعات. إن بناء هذا أمر سهل ومباشر حقًا - لقد استغرق الأمر حوالي ساعة فقط ، لذا تابع وابني واحدة لنفسك! ملاحظة السلامة وإخلاء المسؤولية العام: كن حذرًا في قص قصدير Altoids حيث يمكن أن يكون لها بعض الحواف الحادة حقًا - قم بلفها بسلاسة إذا لزم الأمر. قم بتجميع هذا على مسؤوليتك الخاصة - في حين أنه من السهل حقًا البناء ، إذا أفسدت شيئًا ما ، فهناك احتمال إتلاف الجهاز الإلكتروني الذي تحاول شحنه. كن حذرًا في أعمال التجميع واللحام واتبع ممارسات السلامة الجيدة. استخدم فقط نوعًا من شاحن البطاريات مصمم خصيصًا لنوع البطارية التي تستخدمها. يرجى قراءة Instructable بالكامل قبل طرح الأسئلة - إذا كانت هناك أي أسئلة ، فقط اطرحها وسأساعدك بأفضل ما يمكنني!

الخطوة 1: الأدوات والمواد

إليك ما ستحتاج إليه لبناء MightyMintyBoost الخاص بك:

الأدوات: مقص لحام الحديد قواطع الأسلاك كماشة (أو muiltitool) مقصات معدنية متعددة المقاسات شريط تغليف شفاف المواد: مجموعة MintyBoost شاحن بطارية ليثيوم بوليمر (تم إيقاف الشاحن الأصلي المحدد) للحصول على أداء أفضل استخدم شاحن الليثيوم Adafruit Solar (التوصيلات متشابهة ولكنها أكبر قليلاً - انظر التحديث أدناه) 3.7 فولت 2000 مللي أمبير في الساعة بطارية ليثيوم بوليمر موصل JST / سلك خلية شمسية صغيرة 2 × 3 بوصة لاصقة مدعومة فيلكرو مربعات لاصقة صغيرة مزدوجة الجوانب Altoids tin 7/10/10 التحديث: Adafruit الآن تبيع أيضًا جميع الأجزاء التي تحتاجها لصنع هذا أقوى قليلا. ألق نظرة هنا! / 18 / 11- تحديث آخر: قدمت Adafruit مؤخرًا شاحن LiPo جديدًا مصممًا خصيصًا للشحن الشمسي الذي يتمتع بأداء أفضل بكثير. إنها ليست صغيرة ولكن مكاسب الأداء تجعلها تستحق العناء. ألقِ نظرة واقرأ عن التصميم هنا - https://www.adafruit.com/products/390 بعض الملاحظات: يمكن لشاحن ليثيوم بوليمر أحادي الخلية قبول طاقة إدخال تتراوح من 3.7 إلى 7 فولت كحد أقصى. عندما تصل الخلية إلى الشحن الكامل ، سيتحول الشاحن تلقائيًا إلى الشحن الهش. عند الشحن باستخدام منفذ USB الصغير ، يقتصر تيار الشحن على 100 مللي أمبير. عند الشحن باستخدام مقبس قابس البرميل ، يقتصر تيار الشحن على 280 مللي أمبير. يبلغ الحد الأقصى للخلية الشمسية حوالي 5v @ 100mA في ضوء الشمس الساطع. إذا كنت بحاجة إلى شحن أسرع ، فما عليك سوى استخدام خلية شمسية أكبر - ستعمل خلية 6 فولت @ 250 مللي أمبير بشكل جيد للغاية ويمكن الحصول عليها بسهولة وغير مكلفة. لقد استخدمت حجم الخلية الشمسية التي صنعتها لأنني أردت أن تكون مضغوطة للغاية. لم أتمكن من معرفة ما إذا كانت الخلية الشمسية التي استخدمتها تحتوي على صمام ثنائي مسدود. يستخدم الصمام الثنائي المعوق في العديد من أنظمة الشحن بالطاقة الشمسية لمنع الخلايا الشمسية من استنزاف البطارية أثناء ظروف الإضاءة المنخفضة. أشار عضو Instructables RBecho إلى أن دائرة الشحن المستخدمة تلغي الحاجة إلى الصمام الثنائي للحظر في هذا التطبيق. يمكنك معرفة متى تنتج الخلايا الشمسية طاقة كافية لأن مؤشر LED الأحمر الصغير على الشاحن سيضيء أثناء الشحن.

الخطوة الثانية: قم ببناء Minty Boost Kit

قم أولاً ببناء مجموعة MIntyBoost وفقًا لتعليماتها. من السهل حقًا التجميع - حتى المبتدئ الكامل يمكنه القيام بذلك ، فبدلاً من توصيل حامل البطارية في المجموعة ، سنقوم بلحام موصل JST بـ MintyBoost PCB. سيسمح هذا الموصل الصغير بعد ذلك لدائرة MintyBoost بالاتصال بدائرة شاحن بطارية ليثيوم بوليمر. تأكد من حصولك على القطبية الصحيحة! اختبر MintyBoost عن طريق توصيل حزمة البطارية (تأكد من شحن البطارية) ودائرة الشاحن. يتصل MintyBoost بالموصل الذي يحمل علامة SYS على لوحة الشاحن وتتصل بطارية ليثيوم بوليمر بالموصل الذي يحمل علامة GND..

الخطوة 3: أضف البطارية والشاحن

قم الآن بقطع شق من الجانب الآخر من علبة Altoids لتناسب الشاحن وتأمين دائرة الشحن في الجزء السفلي من علبة Altoids بمادة لاصقة مزدوجة الجوانب. أعد توصيل البطارية و MintyBoost PCB بدائرة الشحن. تأكد من عدم وجود أي شيء في الجزء السفلي من أي من لوحات الدوائر يلامس الجزء السفلي من علبة Altoids.

الخطوة 4: أضف الخلية الشمسية

هناك طريقتان مختلفتان لتوصيل الخلية الشمسية. الأول هو ببساطة تقصير خيوط الموصل وتوصيل قابس البرميل بمقبس البرميل في دائرة الشحن.

الطريقة الثانية هي استبدال الموصل بموصل JST آخر وتوصيله بالموصل الثالث المميز بجهد 5 فولت في دائرة الشحن. لم يكن لدي موصل JST آخر في متناول يدي ، لذا قمت للتو بلحام موصلين متشعبين تم إصلاحهما بدائرة الشحن حيث يوجد دبابيس مفتوحة على خط 5 فولت. يعد استخدام الطريقة الثانية بالتأكيد أكثر نظافة نظرًا لعدم وجود قابس برميل كبير يخرج من جانب العلبة. تحديث- منذ إيقاف دائرة الشحن الأصلية ، فإن أفضل طريقة لتوصيل الإصدار الجديد من شاحن Sparkfun LiPo هو توصيل كبل USB صغير بأسلاك الخلايا الشمسية بحيث يمكن توصيله مباشرة بالشاحن. يوجد دليل بسيط حول كيفية القيام بذلك هنا - https://ladyada.net/make/solarlipo/ الآن قم بتوصيل الخلية الشمسية بأعلى علبة Altoids باستخدام شريط فيلكرو بعرض 2 بوصة. طبقة من شريط التغليف الشفاف للمساعدة في حمايته. ثم يتم وضع حزمة البطارية ببساطة أعلى لوحي الدائرة - إنها مناسبة تمامًا تقريبًا. الآن ضع MightyMintyBoost في الشمس الساطعة وشحنه! يجب أن ترى يضيء مؤشر LED أحمر صغير على لوحة الشاحن ، وبمجرد أن يتم شحنه بالكامل ، قم بتوصيل جهاز iPod / iPhone / USB الذي يعمل بالطاقة واستمتع به!

الخطوة 5: الأسئلة الشائعة والمعلومات الإضافية

فيما يلي قائمة بالأسئلة الشائعة: س: هل من الممكن زيادة شحن بطارية ليثيوم بوليمر؟ ج: لا- للبطارية دارة قطع الجهد المنخفض الخاصة بها والتي ستمنعها من التفريغ تمامًا - قطع الجهد المنخفض حوالي 2.8 فولت كيو: هل تحتوي الخلية الشمسية على صمام ثنائي مانع لمنعها من استنزاف الليثيوم بطارية بوليمر؟ ج: لا داعي للحجب - يمنع شاحن الليثيوم بوليمر البطارية من تسريب التيار. س: كم من الوقت سيستغرق شحن بطارية ليثيوم بوليمر بالكامل وكم من الوقت سيستغرق شحن جهاز iPod / iPhone الخاص بي؟: يعتمد الوقت الذي يستغرقه الشحن الكامل على كمية ضوء الشمس المتاح ، ولكن كتقدير تقريبي ، سيستغرق الأمر حوالي 20 ساعة باستخدام الخلية الشمسية الصغيرة في ضوء الشمس المباشر. يمكن أن يستغرق استخدام خلية شمسية أكبر نصف الوقت إن لم يكن ثلثه بسهولة. ستنطبق هذه الأرقام نفسها إذا كنت تقوم بشحنه عبر USB أو باستخدام مصدر طاقة ثؤلول على الحائط. شحن جهاز iPod الخاص بك أسرع بكثير. مدى سرعة ذلك يعتمد على سعة بطارية جهازك. يحتوي جهاز iPod Touch على بطارية بقوة 1000 مللي أمبير في الساعة ، لذا يجب شحنها بالكامل في غضون ساعتين تقريبًا. يحتوي جهاز iPhone 3G ببطارية 1150 مللي أمبير في الساعة ، لذا سيستغرق وقتًا أطول قليلاً ويحتوي iPhone 2G على بطارية 1400 مللي أمبير في الساعة ، لذلك سوف يستغرق حوالي 3 ساعات. إذا كنت أرغب في استخدام خلية شمسية ذات خرج أعلى لشحن أسرع؟ يمكنك استخدام منظم الجهد 7805 للحد من الإخراج إلى + 5 فولت - تكلفتها حوالي 1.50 دولار فقط وهي سهلة التوصيل. سيعطيك الطراز 7805 ثابتًا + 5 فولت وعادة ما يكون جيدًا حتى تيار 1 أمبير. يمكنك أيضًا استخدام LM317T وهو منظم قابل للضبط ، ولكنه سيتضمن استخدام المزيد من الدوائر الكهربية. يستخدم بعض الأشخاص أيضًا الثنائيات لإسقاط الجهد ، نظرًا لأن العديد من الثنائيات بها انخفاض في الجهد يبلغ.7 فولت ، هناك الكثير من المعلومات هنا: https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_regulator الخيار الآخر هو استخدام لوحة شمسية 6v / 250mA. سيبقى هذا ضمن نطاق الإدخال الحالي ونطاق إدخال الجهد لشاحن ليثيوم بوليمر. تذكر أنه يمكنك أيضًا توصيل الخلايا الشمسية الأصغر بالتوازي لزيادة التيار المتوفر - ستعطي خليتان شمسيتان 5 فولت / 100 مللي أمبير متصلتان معًا بالتوازي إخراجًا 5 فولت @ 200 مللي أمبير س: ماذا لو كنت أرغب في استخدام شاحن بتيار إدخال أعلى الحد؟ ج: يحتوي Sparkfun على شاحن ليثيوم بوليمر يصل الحد الأقصى إلى 1A: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php؟ يبدو أنها طريقة واضحة للقيام بذلك؟ ج: لاستخدام الشاحن الأكثر قوة 1A ، ستحتاج إلى توصيل مفتاح ثنائي الاتجاه بالبطارية بحيث يتم توصيل البطارية في موضع واحد بالشاحن وفي الموضع الآخر سيتم توصيل البطارية بدائرة MintyBoost. س: هل سيعمل هذا مع أجهزة USB بخلاف أجهزة iPod و iPhone؟ توجد قائمة هنا: https://www.ladyada.net/make/mintyboost/Q: ألن يقوم الجزء الداخلي من Altoids بتقصير الدائرة؟ الجزء السفلي من اللوحة من ملامسة الجزء السفلي الداخلي للقصدير. إذا كنت قلقًا حقًا ، فيمكنك تغطية الجزء السفلي من القصدير من الداخل بشريط تغليف واضح. س: كم يكلف هذا؟ هل يمكنني بنائه مقابل أقل؟ هل هي فعالة من حيث التكلفة؟ من مصادر مختلفة ، يمكنك حفظ القليل جدًا. تتوفر كل من دائرة الشحن ودائرة MintyBoost عبر الإنترنت - ما عليك سوى الانتقال إلى صفحات الويب المدرجة في قسم الأدوات والمواد - وهي مدرجة أيضًا في أسفل هذه الصفحة. مواقع الويب) الخاصة بالدوائر المتكاملة الخاصة بهم ، لذا فأنت تحتاج فقط إلى توفير جميع وحدات البت الأخرى (المتاحة من أماكن مثل Mouser و Digikey.) باستخدام خلية شمسية أصغر قليلاً وبطارية 2200 مللي أمبير في الساعة ، من الممكن بناؤها مقابل أقل بكثير: خلية بطارية 2200mAh MintyBoost PCBAfter إضافة الأجزاء الصغيرة لدائرة MintyBoost ، و PCB صغير فارغ لدائرة الشحن (سيتعين عليك حفر اللوحة بنفسك) وموصل USB صغير ، يمكنك بناء هذا بحوالي 21.00 دولارًا (لا يشمل الشحن أو علبة Altoids).) لن تكون هي نفسها بالطبع ، لكنها ستكون هي نفسها وظيفيًا. لا أعرف ما إذا كانت البطارية التي تبلغ سعتها 2200 مللي أمبير في الساعة ستناسب علبة Altoids أيضًا. سيكون الأمر يتطلب الكثير من العمل بالطبع ، وقد يكون هناك قدر معقول من استكشاف الأخطاء وإصلاحها إذا لم تكن من ذوي الخبرة في بناء هذه الأنواع من الدوائر أو مكونات تثبيت سطح اللحام. فهل هي فعالة من حيث التكلفة؟ بالتأكيد - يعتمد الأمر فقط على حجم العمل الذي تريد القيام به. في كلتا الحالتين ، تحصل على شاحن يعمل بالطاقة الشمسية مفيد للغاية ومتعدد الاستخدامات. س: كيف قمت بحساب استخدام الطاقة وقيم ثاني أكسيد الكربون المكافئة؟.37W.37W x 12.5hrs (وقت الشحن على أساس متوسط سعة البطارية) = 4.625Wh4.625Wh x 365 يومًا = 1688.125Wh per year 1688.125Wh في السنة × 30.000.000 وحدة مباعة = 50 ، 643 ، 750 ، 000Wh إجمالي تُستخدم سنويًا (50.644 جم / ساعة) 50.644 جم / ساعة سنويًا × 1.5 رطل من ثاني أكسيد الكربون المنتج لكل كيلو وات / ساعة مستخدمة = 75 ، 965 ، 625 رطلاً. يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون سنويًا ، ومن المؤكد أن هذه قيم قصوى إلى حد ما ولكنها تظهر بوضوح بعض الإمكانات لتحقيق بعض التوفير الجاد في الطاقة. إن وقت الشحن الشمسي الذي يبلغ 12.5 ساعة يوميًا ليس أمرًا واقعيًا بالنسبة لغالبية الكوكب ، ولكن إذا قمت بتقصير وقت الشحن الشمسي إلى 4.5 ساعات تقريبًا عند تيار 280 مللي أمبير ، فستظل النتائج كما هي. بالإضافة إلى رسم تخطيطي للدائرة وصحيفة بيانات يمكن العثور عليها هنا: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php؟products_id=726A يمكن العثور على وصف وتوثيق كامل لدائرة MintyBoost هنا: https:// www ladyada.net / make / mintyboost /

الجائزة الكبرى في مسابقة كفاءة الولايات المتحدة من عدالة الأرض