Elweeta. Powerbank ładowarki Kinetic: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Kiedyś byłem w podróży i miałem problem z doładowaniem gadżetów. Długo podróżowałem autobusem, nie miałem okazji naładować telefonu i wiedziałem, że wkrótce będę bez komunikacji.

Tak powstał pomysł stworzenia ładowarki kinetycznej, która nie będzie zależeć od gniazdka sieciowego.

Jeśli potrzebujesz doładować swój gadżet podczas podróży, wędrówki, plaży lub transportu, Elveet Ci pomoże. Możesz po prostu wstrząsnąć Elveetem lub włożyć go do torby (plecaka) i iść do pracy (wędrować, na plażę, w góry itp.). Urządzenie ładuje się, gdy się poruszasz.

Elveet to ładowarka kinetyczna. Zasada działania Elveet opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej

Krok 1: Części składowe Elveeta

1. Cewka indukcyjna składa się z 9-magnetycznej tablicy Halbacha i trzech cewek.

2. Płytka zawiera cewkę indukcyjną 200mA step-up-converter, ładowarkę akumulatora i konwerter step-up akumulatora wyjście 5V 2A.

3. Akumulator litowo-polimerowy 2800 mAh.

4. Etui składa się z 4 części i jest wykonane za pomocą drukarki 3D.

Cały projekt powstaje w Fusion 360

Krok 2: Induktor Elveeta

Induktor przekształca energię kinetyczną ruchu w prąd elektryczny. Najważniejszym parametrem jest sprawność induktora. Ilość zgromadzonej energii w akumulatorze wewnętrznym zależy od sprawności cewki indukcyjnej.

Cewka indukcyjna składa się z trzech cewek, tablicy magnetycznej Halbacha i trzech mostków diodowych. Pole robocze cewki to część, powyżej której przechodzą bieguny magnesów, czyli im dłuższa jest ta część, tym więcej energii możemy uzyskać.

Ponadto wyjścia każdej cewki są połączone z mostkiem diodowym, to znaczy cewki są niezależne pod względem napięcia. A prąd wszystkich trzech cewek jest sumowany po mostkach diodowych. Mostki diodowe wykorzystują diody Schottky'ego o bardzo niskim napięciu przewodzenia PMEG4010 produkowane przez firmę Nexperia. To najlepsze diody do takich zastosowań i nie polecam ich wymiany na inne.

Magnetyczna matryca Halbacha skupia pole magnetyczne z jednej strony. Z drugiej strony pole magnetyczne jest bardzo słabe.

Tablica Halbacha wymaga prawie dwukrotnie większej liczby magnesów trwałych, ale wydajność montażu Halbacha jest bardzo wysoka.

Tablica magnetyczna przechodzi przez dwie części każdej cewki i zawsze bieguny przechodzą przez różne części. Ponieważ cewki są elektrycznie niezależne dzięki mostkom diodowym, ich wzajemne oddziaływanie jest wykluczone.

Cewka indukcyjna wykorzystuje zespół 9 magnesów neodymowych 5X5X30mm N42. Jako sprężyny używane są jeszcze dwa magnesy 2X4X30 N42.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Sprawność induktora zależy od szybkości zmian pola magnetycznego. W tym celu zwiększa się droga zespołu magnetycznego. W ten sposób szybkość zmian pola magnetycznego jest znacznie zwiększona z powodu dużego przyspieszenia zespołu magnetycznego podczas ruchu.

Ta cewka indukcyjna jest znacznie bardziej wydajna niż cewka indukcyjna z cylindrycznym magnesem pośrodku cewki. Cewka cylindryczna ma tylko górną i dolną część roboczą magnesu. Środkowa część cylindrycznego magnesu prawie nie działa w obecnej generacji. Dlatego jego wydajność jest niska.

Cewka indukcyjna Elveet ma 4-biegunowy system magnetyczny, który jest skierowany ściśle prostopadle do drutów cewek.

Po mostkach diodowych prąd cewek jest sumowany i podawany na płytkę konwertera i ładowarki.

Krok 3: Elveet PCB

Obwód i wszystkie elementy płyt. Składa się z trzech głównych części:

1. Podwyższony prąd cewki przetwornika 200mA. Używany jest chip NCP1402.

Jest to konwerter boost, który działa od 0,8 V i zapewnia stałe napięcie 5 V i prąd do 200 mA. Zadaniem tego układu jest zapewnienie komfortowego napięcia do ładowania baterii.

2. Naładuj układ urządzenia STC4054

Układ ten otrzymuje napięcie 5 V z cewki indukcyjnej lub ze źródła zewnętrznego (poprzez micro-USB) i ładuje akumulator litowo-polimerowy o pojemności 2800 mA. Prąd cewki indukcyjnej i prąd z zewnętrznego źródła są odsprzęgane za pomocą diod Schottky'ego.

Ponadto druga para diod Schottky'ego pozwala Elveetowi działać jako nieprzerwane źródło zasilania, co oznacza, że możesz jednocześnie ładować Elveet i odbierać z niego prąd do swoich urządzeń.

3. Konwerter wyjścia podwyższającego. Zwiększa napięcie baterii do 5 woltów i zapewnia prąd o natężeniu do 2 amperów do zasilania gadżetów. W tym przypadku działa układ LM2623.

Dobrą cechą LM2623 jest wewnętrzny tranzystor dużej mocy i prąd wyjściowy do 2 amperów z niskimi tętnieniami napięcia wyjściowego. Napięcie wyjściowe podawane jest na standardowe złącze USB.

Oprócz tych części na płycie znajduje się czuły na dotyk przełącznik obciążenia (na przykład mocna lampa podróżna lub inne stałe obciążenia). Istnieją również piny wyjściowe do podłączenia ładowarki bezprzewodowej zamiast kabla USB, ale ta opcja jest przeznaczona na przyszłość.

Krok 4: Sprawa Elveeta

Wszystkie części etui i uchwyt magnetyczny są drukowane na drukarce 3D.

Wszystkie pliki STL są tutaj.

Wymiary koperty:

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

Krok 5: Cewki

Na prostokątnej podstawie 5x35 mm o wysokości 8 mm nawijamy cewkę drutem 32 AWG (0,2 mm).

Cewki wykonane są z drutu 32 AWG (0,2 mm) na prostokątnej podstawie. Liczba zwojów wynosi około 1200. Szerokość całej cewki nie powinna przekraczać 20 mm. Możesz zastosować grubszy drut, ale w przypadku konwertera doładowania będzie to cięższy tryb pracy. Cieńszy drut da większe napięcie, ale prąd spadnie, a straty omowe wzrosną.

Po nawinięciu wszystkie cewki należy owinąć taśmą PTFE.

Krok 6: Mostki diodowe na płytce

To wąska płytka na 12 diod.

Znajduje się obok cewek.

Wyjścia każdej cewki są połączone z mostkami po umieszczeniu płytki w rowku.

Krok 7: Sprawdzanie połączeń

Aby to zrobić, potrzebujesz cienkiej płyty, na której jest zamontowanych 10-15 białych diod LED i jeden kondensator o pojemności około 2200 mikrofaradów.

Diody LED są połączone równolegle i przylutowane do płytki mostków diodowych.

Podczas przesuwania zespołu magnetycznego nad cewkami wszystkie diody powinny świecić jasno.

Ponadto płytka testowa jest usuwana, a styki płytki mostka są podłączone do płytki konwertera.

Krok 8: Montaż końcowy

Do płytki podłączamy przewody akumulatora i cewki indukcyjnej.

Następnie zbieramy górną i dolną pokrywę urządzenia za pomocą dwóch śrub.

Urządzenie jest gotowe do pracy.

Teraz jesteś całkowicie niezależny energetycznie!