Elfje. Kinetic Charger Powerbank - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Ik was een keer op reis en had een probleem met het opladen van mijn gadgets. Ik heb lang in de bus gereisd, had niet de mogelijkheid om mijn telefoon op te laden en wist dat ik binnenkort zonder communicatie zou zitten.

Zo kwam het idee om een kinetische oplader te maken, die niet afhankelijk is van het stopcontact.

Als je je gadget moet opladen tijdens een reis, wandeling, op het strand of in het transport, dan zal Elveet je helpen. Je kunt Elveet gewoon schudden of in je tas (rugzak) stoppen en naar je werk gaan (wandelen, naar het strand, naar de bergen, enz.). Het apparaat wordt opgeladen wanneer u zich verplaatst.

Elveet is een kinetische oplader. Het werkingsprincipe Elveet is gebaseerd op het fenomeen van elektromagnetische inductie

Stap 1: Onderdelen van de Elveet

1. De Inductor bestaat uit een 9-magnetische Halbach-array en drie spoelen.

2. PCB bevat een inductor 200mA step-up-converter, een batterijlader en een batterij step-up converter 5V 2A-uitgang.

3. De lithium-polymeer batterij 2800 mAh.

4. De koffer bestaat uit 4 delen en is gemaakt met 3D Printer.

Het hele project is gemaakt in Fusion 360

Stap 2: Elveet-inductor

De spoel zet de kinetische energie van je beweging om in een elektrische stroom. Het rendement van de spoel is de belangrijkste parameter. De hoeveelheid geaccumuleerde energie in de interne batterij hangt af van de efficiëntie van de inductor.

De spoel bestaat uit drie spoelen, een Halbach magnetische array en drie diodebruggen. Het werkveld van de spoel is het deel waarboven de polen van de magneten passeren, dat wil zeggen, hoe langer dit deel is, hoe meer energie we kunnen krijgen.

Verder zijn de uitgangen van elke spoel verbonden met de diodebrug, dat wil zeggen dat de spoelen onafhankelijk zijn in spanning. En de stroom van alle drie de spoelen wordt opgeteld na de diodebruggen. Diodebruggen gebruiken Schottky-diodes met een zeer lage voorwaartse spanning PMEG4010 geproduceerd door Nexperia. Dit zijn de beste diodes voor dergelijke toepassingen en ik raad niet aan om ze door andere te vervangen.

De magnetische Halbach-array concentreert het magnetische veld aan één kant. Aan de andere kant is het magnetische veld erg zwak.

Halbach-array vereist bijna het dubbele aantal permanente magneten, maar de efficiëntie van de Halbach-assemblage is erg hoog.

De magnetische array gaat over twee delen van elke spoel en altijd gaan de polen over verschillende delen. Omdat de spoelen door diodebruggen elektrisch onafhankelijk zijn, is hun invloed op elkaar uitgesloten.

De inductor maakt gebruik van een assemblage van 9 neodymiummagneten 5X5X30mm N42. Als veren worden nog twee magneten 2X4X30 N42 gebruikt.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

De efficiëntie van de inductor hangt af van de snelheid van verandering van het magnetische veld. Hiervoor wordt het pad van het magnetische samenstel vergroot. De veranderingssnelheid van het magnetische veld wordt dus aanzienlijk vergroot als gevolg van de grote versnelling van het magnetische samenstel tijdens beweging.

Deze spoel is veel efficiënter dan een spoel met een cilindrische magneet in het midden van de spoel. De cilindrische inductor heeft alleen het bovenste en onderste werkende deel van de magneet. Het middelste deel van de cilindrische magneet werkt in de huidige generatie bijna niet. Daarom is de efficiëntie ervan laag.

De Elveet-spoel heeft een 4-polig magnetisch systeem dat strikt loodrecht op de draden van de spoelen is gericht.

Na de diodebruggen wordt de stroom van de spoelen bij elkaar opgeteld en naar de converter en de oplader gestuurd.

Stap 3: Elveet PCB

Het circuit en alle componenten van de borden. Het bevat drie hoofdonderdelen:

1. Verhoog de inductorstroom van 200 mA. De chip NCP1402 wordt gebruikt.

Het is een boost-converter die werkt vanaf 0,8 volt en een vaste spanning van 5 volt en een stroomsterkte tot 200 mA geeft. De taak van deze chip is om een comfortabele spanning te leveren voor het opladen van de batterij.

2. Apparaatchip STC4054 opladen

Deze chip ontvangt 5 volt van de spoel of van een externe bron (via micro-USB) en laadt een Lithium-polymeer batterij op met een capaciteit van 2800 mA. De spoelstroom en de stroom van de externe bron worden ontkoppeld via Schottky-diodes.

Ook zorgt het tweede paar Schottky-diodes ervoor dat Elveet kan werken als een ononderbroken stroomvoorziening, dat wil zeggen dat u Elveet kunt opladen en er tegelijkertijd stroom van kunt ontvangen voor uw apparaten.

3. Step-up uitgangsconverter. Het verhoogt de batterijspanning tot 5 volt en levert een stroom van maximaal 2 ampère om de gadgets van stroom te voorzien. In dit geval werkt de LM2623-chip.

Een goede eigenschap van de LM2623 is een interne hoogvermogentransistor en een uitgangsstroom van maximaal 2 Ampère met een lage uitgangsspanningsrimpel. De uitgangsspanning wordt naar een standaard USB-connector gevoerd.

Naast deze onderdelen heeft het bord een aanraakgevoelige lastschakelaar (bijvoorbeeld een krachtige reislamp of andere constante lasten). Er zijn ook uitgangspinnen voor het aansluiten van de draadloze oplader in plaats van de USB-kabel, maar deze optie is ontworpen voor de toekomst.

Stap 4: Elveet-zaak

Alle onderdelen van de behuizing en de magneethouder zijn geprint op een 3D-printer.

Alle STL-bestanden zijn hier.

Afmetingen kast:

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

Stap 5: Spoelen

Op een rechthoekige basis 5x35 mm hoog 8 mm, we haspelen spoel met een draad van 32 AWG (0,2 mm).

De spoelen zijn gemaakt met een draad van 32 AWG (0,2 mm) op een rechthoekige basis. Het aantal windingen is ongeveer 1200. De breedte van de gehele spoel mag niet meer zijn dan 20 mm. Je kunt een dikkere draad toepassen, maar voor een boost-converter zal dit een zwaardere manier van werken zijn. Een dunnere draad zal meer spanning geven, maar de stroom zal dalen en ohmse verliezen zullen toenemen.

Na het wikkelen moeten alle spoelen worden omwikkeld met PTFE-tape.

Stap 6: Diodebruggen aan boord

Dit is een smal bord voor 12 diodes.

Deze bevindt zich naast de spoelen.

De uitgangen van elke spoel worden verbonden met de bruggen nadat het bord in de groef is geplaatst.

Stap 7: Verbindingen controleren

Om dit te doen, hebt u een dun bord nodig, waarop 10-15 witte LED's en een condensator van ongeveer 2200 microfarad zijn gemonteerd.

LED's zijn parallel geschakeld en gesoldeerd aan het bord van diodebruggen.

Bij het verplaatsen van het magnetische samenstel over de spoelen, moeten alle diodes helder schijnen.

Verder wordt het testbord verwijderd en worden de pinnen van het brugbord verbonden met het converterbord.

Stap 8: Eindmontage

We verbinden de batterij- en inductordraden met het bord.

Daarna verzamelen we de bovenste en onderste afdekkingen van het apparaat met behulp van twee schroeven.

Het apparaat is klaar om te werken.

Nu ben je volledig energetisch onafhankelijk!