Pengisi Daya USB Bertenaga Nafas: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Apakah Anda bernapas? Apakah Anda memiliki gadget yang dapat diisi melalui port USB? Nah jika Anda menjawab ya untuk keduanya, maka Anda beruntung. Instruksi ini menunjukkan cara membuat perangkat yang akan mengisi daya perangkat berkemampuan USB Anda saat Anda melakukan yang terbaik. Bernapas. Menggunakan beberapa bagian yang diambil dari drive CD-ROM lama, sirkuit elektronik sederhana, dan beberapa karet gelang, Anda akan segera terengah-engah menuju gadget elektronik nirwana pseudo-berguna yang terisi penuh.

Langkah 1: Pendahuluan dan Langkah 1

Proyek ini membutuhkan berbagai keterampilan "pembuat", seperti pembuatan papan PCB, pembongkaran elektronik, pemotongan dan pengeboran plastik, pencampuran epoksi, merancang rangkaian roda gigi, menyatukan banyak bagian, membengkokkan klip kertas, dan mempertaruhkan sumur. menjadi ponsel, kamera, atau PDA Anda yang sangat mahal. Secara keseluruhan, menyenangkan. Karena setiap orang akan memiliki koleksi bagian sampah yang berbeda untuk membuat ini, saya hanya akan memberi Anda gambaran rinci tentang bagaimana saya melakukannya dan Anda dapat menerapkan ocehan ini ke proyek Anda sendiri. Yang akan terdiri dari empat langkah.1. Cari beberapa bagian yang cocok untuk generator2. Membangun sirkuit pengisi daya3. Merakit generator, thorax coupler, dan mechanical return4. Hubungkan sirkuit pengisi daya, dan uji Langkah 1: Saya memiliki sekitar empat drive CDROM lama yang berkeliaran dan membongkar beberapa dari mereka untuk melihat bagian keren apa yang ada di dalamnya. Ternyata ada banyak motor keren, roda gigi, dan bagian lain di dalamnya yang sepenuhnya memvalidasi desakan saya untuk menyimpan omong kosong seperti itu. Melihat rangkaian roda gigi di dalam unit yang digunakan untuk membuka baki ini memberi saya ide untuk proyek ini. Motor kecil dengan torsi rendah, RPM tinggi dihubungkan ke baki melalui rangkaian roda gigi yang memiliki rasio akhir sekitar 20:1 Sebelumnya saya telah menggunakan rangkaian paralel motor pager kecil untuk menghasilkan listrik dari pernapasan (lihat di bawah) tetapi perjalanan linier dari ekspansi dada Anda tidak terlalu besar (sekitar satu inci) sehingga untuk menghasilkan voltase yang berguna, Anda harus benar-benar terengah-engah. Bagaimanapun, sobek drive CDROM itu, yang dapat Anda temukan di hampir semua penjualan garasi, toko barang bekas, atau tempat pembuangan sampah. Gambar di bawah ini menunjukkan hasilnya. Banyak proyek potensial di sana. Untuk saat ini, kami hanya tertarik pada roda gigi plastik dan motor untuk membuka baki dan/atau memindahkan kereta laser. Lihat berbagai roda gigi dan penggerak dan coba visualisasikan cara menambahkan roda gigi tambahan untuk meningkatkan rasio roda gigi, atau cara menambahkan motor lain secara seri. Anda ingin meminimalkan perubahan pada rangkaian roda gigi. Atau Anda bisa mengais semua roda gigi dan membangun gearbox Anda dari awal. Anda juga akan membutuhkan setidaknya satu motor dengan roda gigi atau katrol kecil di atasnya sehingga Anda dapat menghubungkannya ke rangkaian roda gigi. Motor dalam drive CDROM biasanya adalah motor DC magnet permanen sederhana yang dirancang untuk berjalan pada 5V, kecuali untuk motor spindel, yang tetap tidak ingin Anda gunakan. Pada titik ini Anda juga ingin memikirkan apa yang akan Anda gunakan. untuk tali untuk melingkari dada Anda. Sabuk tua, beberapa anyaman, tali sepatu tua, tali lencana nama, atau apa pun yang pas di sekitar Anda dengan nyaman tanpa meregangkannya. Anda ingin semua ekspansi terjadi di generator linier Anda. Setiap peregangan yang terjadi pada thorax coupler Anda akan membuang energi.

Langkah 2: Bangun Sirkuit Pengisi Daya

Rangkaian pengisi daya cukup sederhana. Terdiri dari:1. Sebuah jembatan dioda untuk mengubah tegangan AC dari generator menjadi DC yang disearahkan.2. Baterai isi ulang untuk menaikkan tegangan dan menahan kelebihan daya yang dihasilkan saat tidak ada yang terhubung ke port USB. Anda juga dapat menggunakan kapasitor besar, tetapi baterai menawarkan tingkat tegangan yang lebih dapat diprediksi.3. Konverter boost untuk membawa tegangan rendah hingga 5VDC untuk pengisian USB4. Sebuah colokan USB. Saya telah menyusun sirkuit di EAGLE, sebuah program yang sangat saya rekomendasikan. Anda dapat mengunduhnya secara gratis dari cadsoft.de. Skema dan tata letak papan lapisan tunggal dilampirkan. Penggunaan sebenarnya dari EAGLE dan pembuatan papan berada di luar cakupan instruksi ini. Banyak instruksi hebat di luar sana untuk membahas topik-topik ini. Lihat yang ini sebagai contoh, tentang cara membuat PCB di dapur Anda. Daftar komponen untuk rangkaian pengisi daya (jumlah dicetak tebal): 1x L6920 Output yang dapat disesuaikan, konverter DC (input minimum 1V, Lembar Data di sini)Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 switching diodes (saya menggunakan SOD523 smds kecil, tetapi Anda dapat menambahkan apa yang Anda miliki) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keramik atau kapasitor ESR rendah lainnya (saya menggunakan 1206 smds)Digikey# 39901299-1-ND2x 100k tipis film resistorDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH wirewound induktorDigikey# 490-2519-1-ND1x USB female Konektor smd Tipe ADigikey# AE9924-NDDi bawah ini Anda dapat melihat file skema dan papan, dan jpeg-nya juga. Bagian yang sulit adalah membuat PCB yang bagus di dapur Anda yang memiliki jejak yang cukup kecil untuk paket TSSOP L6920. Seperti yang Anda lihat di gambar, saya membuat 4 papan sekaligus karena masing-masing sangat kecil. Trik untuk menyatukannya adalah mulai dari tengah dan keluar, mulailah dengan L6920, dan tambahkan diskrit SMD saat Anda pergi. Sepasang pinset sangat penting, bersama dengan mata yang bagus atau kaca pembesar, cahaya terang, dan tangan yang stabil. Jangan khawatir tentang terlalu banyak solder di sana, gunakan sumbu solder Anda untuk membersihkan kecelakaan, dan periksa pekerjaan Anda dengan multimeter setelah setiap langkah. Latihan membuat sempurna.

Langkah 3: Bangun Generator

Sekarang Anda perlu membuat generator. Anda harus bermain-main dengan roda gigi dan motor sampai Anda mendapatkan pengaturan yang memuaskan. Anda akan ingin menggunakan multimeter pada motor saat memutar persneling untuk melihat berapa banyak tegangan yang Anda dapatkan. Anda ingin mendapatkan kisaran 2-3 volt sambil menggerakkan roda gigi linier perlahan sekitar satu inci dalam perjalanan. Saat mengatur roda gigi, Anda ingin menggunakan roda gigi yang memiliki roda gigi besar yang dicetak dengan roda gigi yang lebih kecil. Ditumpuk secara seri, ini akan memberi Anda rasio roda gigi yang baik seperti yang ditunjukkan pada gambar. (abaikan fakta bahwa gigi adalah ukuran yang salah dalam gambar, saya terlalu malas untuk menggambar ulang dengan pitch gigi yang cocok) Anda harus memotret di suatu tempat di kisaran 25-50:1. Lebih banyak lebih baik tetapi akhirnya kerugian pada rangkaian roda gigi menumpuk dan menjadi terlalu sulit untuk memutar motor dan roda gigi akan terlepas.

Salah satu kuncinya adalah menemukan cara untuk menggunakan roda gigi linier pada baki CD atau bagian lain untuk mengubah gerakan pernapasan Anda menjadi putaran motor DC. Saya menyertakan gambar versi prototipe lain dari generator drive CD di mana Anda dapat melihat roda gigi baki linier dengan jelas. Juga terlihat bekas luka di plastik. Prototipe ini juga mampu menyalakan rangkaian LED yang digambarkan. Jangan takut untuk memotong hal ini sesuai dengan kebutuhan Anda. Di gambar lain motor DC dipasang di plastik drive yang saya kanibal. Di dekat ini ada penggeser linier yang saya gunakan untuk menggabungkan gerakan pernapasan ke rangkaian roda gigi. Saya juga menambahkan gigi lain (lihat gambar) ke drive train untuk meningkatkan rasio dan memungkinkan pemasangan motor lain di masa depan untuk meningkatkan output. Tantangan utamanya adalah untuk secara efektif menerjemahkan upaya pernapasan ke dalam putaran motor secara efisien. Juga difoto

Langkah 4: Kumpulkan Semuanya dan Ujilah

Setelah Anda memiliki pengaturan generator yang memuaskan, maka Anda ingin menghubungkan generator ke sirkuit pengisian daya, memasukkan baterai, dan menggunakan multimeter Anda untuk menguji tegangan output pada port USB. Jika Anda tidak melihat 5V maka ada masalah. Perbaiki sebelum mencolokkan gadget mahal Anda ke port USB. Di bawah ini Anda dapat melihat generator USB bertenaga napas yang saya rakit dengan segala kemegahannya, atas dan bawah. Anda dapat melihat karet gelang yang digunakan untuk kembali, bersama dengan kereta roda gigi linier, tali pengikat dan klip kertas yang saya gunakan untuk menghubungkan roda gigi linier ke tali. Kuncinya di sini adalah memindahkan semua gerakan ke roda gigi linier sehingga Anda ingin metode pengikat dan sambungan menjadi kaku tanpa memberi. Kekuatan karet gelang atau pegas kembali terserah Anda. Eksperimen setengah-setengah saya menunjukkan bahwa Anda cukup dapat menangani gaya 1N tanpa merasa terlalu sulit bernapas. Idealnya Anda menginginkan karet gelang kecil yang akan mengembalikan roda gigi linier ke posisi awal saat Anda mengeluarkan napas. Jika Anda mendapatkan kapasitas pembangkit yang cukup baik melalui rasio gigi tinggi, motor ekstra, atau motor yang lebih besar, maka Anda akan membutuhkan pengembalian pegas yang lebih besar. Pada dasarnya Anda menyimpan energi mekanik selama inhalasi Anda yang digunakan untuk menghidupkan generator pada pernafasan sehingga Anda dapat menghasilkan dorongan dan tarikan. Anda memerlukan jembatan dioda agar berhasil mengambil keuntungan. Jadi saya mengikat monster ini dan menghubungkannya ke kotak akuisisi data tepercaya saya dari DataQ. Terlampir adalah output plot tegangan generator sebelum konversi step-up ke USB 5V. Pada dasarnya baterai menjalankan konverter step up dan generator nafas mengisi baterai. Dalam plot Anda dapat melihat efek leveling baterai, dengan lonjakan tegangan saat saya bernapas. Sebenarnya saya sedang mendekati hiperventilasi, tapi atas nama ilmu pengetahuan. Hasilnya dapat dilihat pada foto pengisian daya ponsel. Satu hal lagi adalah bahwa saya harus memodifikasi kabel USB agar RAZR dapat mengisi daya seperti yang dijelaskan di situs web ini. Saya tidak memiliki angka pasti tentang daya yang saya hasilkan, saya belum menemukan cara yang baik untuk mengukurnya. Metabolisme istirahat yang khas adalah pada urutan 50-75W yang sebagian besar disebabkan oleh pernapasan usaha (saya telah melihat utara 50%). Jadi jika kita mengasumsikan 25W energi terus menerus yang digunakan untuk bernafas, tampaknya masuk akal bahwa kita dapat meningkatkan 4% itu untuk memanen 1W untuk mengisi daya ponsel. Berdasarkan ponsel saya, dan asumsi ini akan memakan waktu sekitar 3 jam untuk mengisi baterai 3.7V 800mAh. Dengan asumsi efisiensi 100%. Sayangnya, berdasarkan beberapa pengukuran yang dapat saya lakukan, generator pernapasan yang saya buat menghasilkan lebih dari 50mW. Cara bernafas tanpa nafas. Itu akan mengisi daya telepon, tetapi baterai NiMH akan melakukan sebagian besar pekerjaan sampai terkuras. Maka Anda harus bernapas selama sekitar satu hari untuk mengisi ulang baterai NiMH. Anda berencana untuk melakukannya, kan? Jadi ada ruang untuk perbaikan. Satu area yang saya cari adalah menggunakan nanotube karbon dan poliuretan untuk membuat generator polimer elektroaktif. Ini adalah jenis teknologi yang digunakan untuk membuat generator boot-strike untuk militer. Perbaikan di masa depan dapat membuat perangkat ini mencapai kisaran 1W. Secara khusus, menggunakan motor DC yang lebih baik (tegangan per putaran lebih tinggi) dan membangun drivetrain secara khusus agar lebih nyaman dan menggabungkan gerakan pernapasan dengan lebih baik. Saya telah mengerjakan perangkat jenis ini di dapur/bengkel saya untuk sementara waktu dan ingin menjadikan ini semua publik sehingga orang lain dapat menggunakannya. Jangan ragu untuk menghubungi saya dengan pertanyaan atau untuk diskusi. Seperti yang dikatakan penyair, "dan domestikasi anjing terus berlanjut."