Ładowarka do telefonu zasilana rowerem: 6 kroków (ze zdjęciami)

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

Jest to ładowarka do telefonu Bike Powered, która jest tania, drukowana w 3D, łatwa do wykonania i instalacji, a ładowarka do telefonu jest uniwersalna. Jest to przydatne, jeśli dużo jeździsz na rowerze i musisz naładować telefon.

Ładowarka została zaprojektowana i zbudowana przez pięciu nastolatków z Vector Space w Lynchburgu w stanie Wirginia.

Kieszonkowe dzieci

• Generator generyczny, 12,97 USD
• Regulator napięcia LM2596, 6,99 USD
• 2 porty USB, 2,22 USD
• 4 diody, 0,56 USD
• Kondensator 4700 UF, 1,95 USD
• 100 stóp czerwonego przewodu głównego 22 GA 22 GA, 7,76 USD
• Śruba M3 x łeb z gniazdem 30 mm, (sklep ze sprzętem) 0,49 USD
• Drukarka 3D Filament PLA (łącznie 65 g na pudełko, zacisk na kierownicę i uchwyt na telefon), 1,30 USD
• Gumki
• Rzep

Razem: $30

Krok 1: Drukowanie 3D

Posiadacz telefonu

Ja, sir James, poprzez wiele prób i nieszczęść zaprojektowałem uchwyt na telefon, który będzie montowany na większości kierownic rowerowych. Składa się z dwóch części. Pierwszy to uchwyt na kierownicę, a drugi to uchwyt na telefon.

Uchwyt na kierownicę

Uchwyt na kierownicę jest przymocowany do kierownicy i przytrzymywany śrubą. Możesz użyć nakrętki z jednej strony uchwytu i wkręcić śrubę z drugiej strony. Zaprojektowałem uchwyt do użycia śruby M3x20mm. Zobacz wideo na etapie montażu.

Kolejnym kluczowym elementem uchwytu na kierownicę jest rozmiar dużego otworu. Nasz projekt ma otwór 27 mm, który zapewnia wystarczająco dużo miejsca, aby można go było bezpiecznie przymocować do naszej kierownicy. Jeśli Twoja kierownica ma inny rozmiar, możesz uzyskać dostęp do naszego projektu TinkerCAD i zmodyfikować go tutaj.

Telefon jest przytrzymywany przez dwie gumki, które przechodzą przez otwory w podpórce telefonu, aby utrzymać telefon na miejscu. Podpórkę pod telefon łączysz z uchwytem na kierownicę, super sklejając je ze sobą. Jest to uniwersalny uchwyt na telefon, co oznacza, że działa na wszystkich telefonach.

Obudowa elektroniki

TinkerCAD wykorzystaliśmy również do zaprojektowania naszej obudowy elektroniki. Możesz uzyskać dostęp do projektu i modyfikować go tutaj.

Zadaniem puszki jest ochrona obwodu. Pudełko zostało zaprojektowane w ten sposób, aby można je było przywiązać do roweru i przepuszczać kable USB. Naszym jedynym celem przy wyborze materiału było to, czy będzie wodoodporny. Odkryliśmy, że wszystkie główne tworzywa sztuczne spełniają ten wymóg, więc zdecydowaliśmy się na użycie PLA ze względu na jego niski koszt i łatwość drukowania. Wydruk obudowy elektroniki zajmuje 41 gramów, co kosztuje około 82 centy.

Wydrukowaliśmy wszystko na Lulzbot TAZ 6 przy użyciu PLA na wysokości warstwy 0,25 mm i 20% wypełnienia. Żadne podpory nie są potrzebne.

Krok 2: Elektronika

Konwersja AC na DC

Generatory wytwarzają napięcie przemienne, które należy zamienić na prąd stały, aby naładować telefon. Użyliśmy prostownika z pełnym mostkiem do konwersji mocy, a następnie regulatora napięcia, aby obniżyć go do 5 V, aby nie smażył baterii urządzenia mobilnego. Umieściliśmy na nim również kondensator 4700uF, aby ładowanie przebiegało płynniej, niż wychodzi na wyjście USB. Do połączenia wszystkiego użyliśmy drutu miedzianego o grubości 22 mm.

Pełny mostek prostowniczy składa się z czterech diod umieszczonych w określonej konfiguracji. Szczegóły jak je zbudować znajdziesz tutaj, pamiętaj, że nie potrzebujesz płytki stykowej, możesz przylutować diody bezpośrednio do siebie. Zobacz jak to zrobiliśmy na pokazie zdjęć

wyjścia pinów, których nie będziesz używać, to najdalsze lewe i prawe piny do przylutowania do przewodów, jeśli porty USB są ułożone w stos, nie użyjesz tych z przodu, jeśli używasz tego znajdującego się najbliżej pinów

Regulacja napięcia

Aby dokonać konwersji z napięć powyżej 5 woltów na dokładnie 5 woltów, użyliśmy regulatora napięcia LM2596. Napięcie wyjściowe tego regulatora można regulować, obracając małą śrubę na niebieskim pudełku. Aby prawidłowo ustawić tę śrubę, podłączyliśmy cyfrowy zasilacz do pinów wejściowych o napięciu 9 woltów i zmierzyliśmy napięcie wyjściowe za pomocą multimetru. Robiąc to, przekręć śrubę i obserwuj napięcie wyjściowe, aż zbliżysz się jak najbliżej do 5 woltów. Jeśli przekroczysz pięć woltów, twój telefon się usmaży, dlatego ważne jest, aby zbliżyć go jak najbliżej do 5 woltów. Użyj małego płaskiego śrubokręta, aby przekręcić śrubę. Następnie chcesz przylutować czerwony przewód do otworu oznaczonego jako + i czarny przewód oznaczony jako-, a następnie chcesz zrobić to samo po drugiej stronie

Krok 3: Montaż

Uchwyt na telefon i uchwyt na kierownicę są połączone ze sobą za pomocą super kleju. Przełóż gumkę przez każdy z dwóch otworów w uchwycie telefonu.

Umieść elektronikę w pudełku, podłącz kable USB do portów USB, a następnie przyklej elektronikę na gorąco. Upewnij się, że dane wejściowe i wyjściowe są zgodne z etykietami na pudełku.

Generator, którego użyliśmy, był wyposażony w zacisk do mocowania go do roweru. To było dość proste, były dwie śruby do obejmy, która idzie na rower. Przymocowaliśmy go do wspornika siedziska. Upewnij się, że znajduje się pod przewodem manetki, aby nie przeszkadzał. Najłatwiej jest umieścić generator na uchwycie przed założeniem go na rower.

Krok 4: Instalacja

Obudowa elektroniki

Pudełko jest mocowane na rzep, dzięki czemu można je umieścić w dowolnym miejscu na dolnej rurze. Umieść pasek na rzep w szczelinach zakładek, a następnie upewnij się, że jest ładnie i ciasno przylega do miejsca, w którym go założyłeś.

Generator

Aby zainstalować generator, musisz najpierw przykręcić generator do końca wspornika, a następnie przykręcić wspornik do wspornika siodełka tylnego końca roweru i przykręcić wspornik do generatora. Kiedy to zrobisz, musisz upewnić się, że część końcowa naciska wystarczająco mocno, ale nie za mocno, lub że wpłynie to na ciśnienie w oponach. Zanim zaczniesz jeździć na rowerze, upewnij się, że śruby są wystarczająco mocno dokręcone, aby generator nie spadł. Musisz również trzymać oś środkową generatora skierowaną w stronę środka koła. Następnie musisz podłączyć przewody do generatora rowerowego, a następnie podłączyć drugi koniec przewodów do portu USB na końcu pudełka z napisem „Wejście”. Następnie wkładasz własny kabel USB do otworu „Output” po drugiej stronie pudełka i podłączasz własną ładowarkę do telefonu.

Posiadacz telefonu

Przypnij uchwyt na kierownicę do kierownicy i zabezpiecz go śrubą M3. Następnie użyj gumek do przytrzymania 4 rogów telefonu. Jest mocniejszy niż wygląda!

Krok 5: Dodatek A: Badania

Autor: Ellie Weeks

Aby w pełni naładować telefon, bateria potrzebuje 5 woltów. Więc wystarczy jechać z prędkością do 4 mil na godzinę. Jeśli jedziesz wolniej, nie dostaniesz ładunku, jeśli jedziesz szybciej, regulator napięcia utrzyma 5 woltów.

Zestaw doświadczalny

Prędkość roweru a napięcie

• Przetestowaliśmy dwa różne generatory (Sanyo i niemarkowe)
• Do rozkręcenia generatora użyliśmy wiertarki!
• do pomiaru obrotów generatora użyliśmy obrotomierza
• Aby zamienić obroty generatora na prędkość roweru, założyliśmy rower z kołami 24 calowymi

W ten sposób doszliśmy do tego wniosku z naszego eksperymentu. Jeśli używasz generatora Sanyo za 12$. 1150 obr./min generatora = 73,3 obr./min opony rowerowej. 75-calowy obwód opony x 73,3 = 5500 cali/min = 5,2 mil na godzinę. Przy tej prędkości generator zacznie wytwarzać 5 woltów. Wiemy to na podstawie poniższych danych zebranych podczas naszego eksperymentu.

• 950 obr./min wytwarza 3,5 V
• 1150 obr./min daje 4,24 wolta
• 1900 obr./min daje 6,7 wolta

Jeśli zamierzasz użyć generatora o wartości 9 $, który jest mniejszy, będziesz musiał przejechać tylko 3,2 mph, aby uzyskać 5 woltów i faktycznie naładować telefon, a bieganie 5 mph da ci trochę więcej niż 6 woltów.

1500 obr./min generatora = 47 obr./min opony rowerowej. 47 obr/min x 72 (obwód roweru)=3384 cale/min= 3.2 mph

• 1300 obr/min daje 3 V
• 1500 obr/min daje 5 woltów
• 1700 obr/min daje 7 woltów

Szybkość ładowania

Przygotowaliśmy eksperyment, aby zmierzyć, ile prądu elektrycznego jest dostarczane do telefonu podczas ładowania. Nasze wyniki wykazały, że generator Sanyo wytwarzał 0,9 A, a niemarkowy generator 1,0 A.

Możemy wykorzystać te liczby do obliczenia przybliżonego czasu ładowania typowego telefonu komórkowego. Ponieważ wiele telefonów komórkowych ma pojemność baterii wynoszącą 3 amperogodziny, naładowanie niemarkowego generatora od 0 do 100% zajęłoby około 3 godzin.

Ze względu na niższą cenę, niższą prędkość roweru wymaganą do ładowania oraz ze względu na lepszą szybkość ładowania, polecam generator generyczny zamiast generatora Sanyo.

Krok 6: Załącznik B: O projekcie

Ta zasilana rowerem ładowarka do telefonu została wynaleziona przez 5 nastolatków (Ellie, Ian, Adam, Isaac i James) z Lynchburga w Wirginii w Vector Space, lokalnym producencie. Projekt był sponsorowany przez Fundację Nuts and Bolts.

Zbudowaliśmy tę ładowarkę w pięć dni przez około 5 godzin każdego dnia. Pierwszego dnia po prostu wykonaliśmy modelowanie 3D i ustaliliśmy, gdzie ma zostać umieszczony telefon.

Drugiego dnia zrobiliśmy trochę lutowania i edytowania naszych modeli 3D i ulepszania ich, wykonaliśmy obliczenia matematyczne, jak szybko trzeba iść i okablowanie do konwersji prądu przemiennego (prądu przemiennego) na prąd stały (prąd stały).

Trzeciego dnia zrobiliśmy trochę drukowania i edycji 3D, a niektóre z pierwszych pudełek nie pasowały do wymiarów, następnie naprawiliśmy je i ułożyliśmy nasze przewody elektryczne i obliczyliśmy, jak długo będziesz musiał jechać na rowerze, aby przejść od 0% do 100%.

Czwartego dnia przygotowywaliśmy wszystko do użytku, abyśmy mogli mieć nasz pierwszy prototyp, doskonaląc wymiary, testując i dokumentując.

W dniu 5 dokończenie i dokumentacja.