USB + powerbanks hacken: 10 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Heb je ooit een servo gek op je zien worden in het midden van een project? Of waren LED's van kleur veranderd terwijl dat niet de bedoeling was? Of wilde je zelfs speelgoed van stroom voorzien, maar was je het beu om batterijen weg te gooien? Ik ben talloze situaties tegengekomen waarin het nuttig zou zijn om een duurzame, gemakkelijk oplaadbare, veilige, consistente batterij te hebben. Ik heb een oplossing gevonden in het doorknippen van USB-kabels.

Bekijk de video voor meer details:

Wat je nodig hebt:

• USB-kabel
• Speelgoed/Arduino/Micro:bit
• Powerbank
• Massieve kerndraad

Benodigde materialen:

• Soldeerbout
• Soldeer
• Draadsnijders
• Draadstripper

Optioneel:

• Soldeer Flux
• Krimpkous
• Hitte geweer
• Elektrische tape

Veiligheidswaarschuwing:

Het gebruik van beschadigde, doorgesneden of gewijzigde USB-kabels kan op enigerlei wijze brand, brandwonden en schade aan de aan beide uiteinden aangesloten apparatuur veroorzaken. Desondanks kunnen deze kabels veilig in de juiste context worden gebruikt. Ik gebruik ze vaak met studenten om projecten van stroom te voorzien, en de meeste dingen waarmee ze in contact komen, zijn gebouwd met voldoende nauwkeurigheid om blijvende schade te voorkomen. De meeste USB-poorten van laptops/computers worden bijvoorbeeld tijdelijk uitgeschakeld als ze worden kortgesloten en komen terug nadat de computer opnieuw is opgestart.

Stap 1: USB-kabels hacken (deel 1)

De beste kabels om te gebruiken zijn USB-kabels die alleen voor het opladen zijn gebruikt, die geen dataverbinding hebben, maar de meeste zullen het doen. Dure kabels zoals bliksemkabels hebben veel extra dingen aan de hand en werken hier niet goed voor.

Dit zijn de stappen:

• Knip het uiteinde van de USB-kabel af en verwijder de buitenste isolatie.
• Als het een datakabel is, knip dan de extra draden door (niet de zwarte en rode)
• Strip de isolatie van de resterende twee draden.
• Strip de isolatie van de massieve kerndraad

Stap 2: USB-kabels hacken (deel 2)

Vervolgens solderen we de uiteinden van de USB-kabel aan de massieve kerndraad.

Dit zijn de stappen:

• Wikkel de draad van de positieve of negatieve draad van de USB-kabel rond de massieve draad
• Verspreid soldeerflux over de omwikkelde draden (dit is optioneel, maar helpt het soldeer gemakkelijker te laten vloeien, waardoor een snellere, schonere verbinding mogelijk is)
• Soldeer draden aan elkaar.
• Vaste draad op lengte knippen met draadknipper
• Herhaal met de andere draad

Stap 3: Krimpkous toevoegen

Het is handig om gekleurde krimpkous of elektrische tape toe te voegen om zowel trekontlasting aan de draden te bieden als om aan te geven welke draad positief/negatief is.

Als de draden niet zo gekleurd zijn dat ze duidelijk positief of negatief zijn, kunt u een multimeter gebruiken om de polariteit te meten en het positieve uiteinde te bepalen. Wanneer positief is verbonden met positief, moet de multimeter positief zijn en als positief is verbonden met negatief, moet deze negatief zijn.

Als de draden klein zijn, kunt u ze samenbundelen met extra tape of krimpkous om te voorkomen dat ze eruit worden gescheurd.

Stap 4: WAARSCHUWING!

Een herinnering dat u hiermee brand kunt veroorzaken of elektronica kunt beschadigen. Powerbanks worden geleverd met tal van beveiligingen, waaronder kortsluitbeveiliging, waarbij ze zichzelf uitschakelen wanneer ze worden kortgesloten. Als deze beveiligingen niet werken, zal het grote hoeveelheden warmte genereren en mogelijk brand veroorzaken.

Een ander punt van zorg is dat powerbanks grote hoeveelheden stroom kunnen leveren, en wanneer ze zijn aangesloten op draden die niet zijn gemaakt om die stroom aan te kunnen, kunnen ze opwarmen en brandgevaar opleveren. Je kunt in de afbeelding zien dat wanneer 2,5A door een breadboard wordt geleid dat alleen bedoeld is voor 500mA (.5A), het een grote hoeveelheid warmte genereert.

Wees veilig en zorg ervoor dat u draden en connectoren gebruikt die zijn ontworpen voor grote hoeveelheden stroom wanneer u grote hoeveelheden stroom gebruikt.

Stap 5: Gehackte kabels aansluiten op speelgoed

Je kunt speelgoed van stroom voorzien met een USB-kabel. Dit kan met speelgoed dat 3-4 AAA-batterijen tot D-batterijen gebruikt, omdat ze op 4,5-6V werken, wat de usb-aansluiting biedt. Als u probeert een speeltje van 3 V of lager van stroom te voorzien met de powerbank, zal dit waarschijnlijk het speelgoed beschadigen. Als je het probeert te gebruiken om speelgoed van stroom te voorzien dat een hogere spanning nodig heeft, werkt het misschien, maar misschien ook niet. Als je het achterstevoren aan het speelgoed vastmaakt, loop je ook het risico het speelgoed te beschadigen.

Het enige dat nodig is, is om de positieve draad aan de positieve kant (+) en de negatieve draad aan de negatieve kant (-) aan te sluiten en in te pluggen.

Stap 6: Arduino huidige beperkingen

Voordat we bespreken hoe we dit kunnen gebruiken om te helpen met Arduino-circuits, kan het nuttig zijn om te begrijpen waarom Arduino-projecten (en andere microcontrollerprojecten) hiervan kunnen profiteren. De Arduino Uno kan via de usb-aansluiting op het bord ongeveer 500mA leveren. Als u extra LED's/motoren/servo's toevoegt, is er meer stroom nodig, maar de verbinding kan niet meer leveren. Dit zorgt ervoor dat dingen zich onvoorspelbaar gedragen, waardoor servo's gaan dansen en LED's beginnen te veranderen in de verkeerde kleur. U kunt in de afbeelding zien dat naarmate er meer LED's worden toegevoegd, de stroom slechts licht toeneemt, en dit zorgt ervoor dat de LED's van wit naar geel naar rood veranderen.

Stap 7: Arduino-verbinding

Om extra USB-stroom aan de Arduino toe te voegen, neem je je nieuw gehackte kabel en sluit je de positieve kant aan op de 5v-rail op het breadboard (of omzeil het breadboard en sluit het rechtstreeks aan op de LED), en de negatieve kant op de negatieve rail op het broodplankje. Op dit punt kun je zien dat er plotseling veel meer stroom naar de LED's gaat en ze niet van kleur veranderen. Als je op deze manier van stroom wordt voorzien, kun je de Arduino zelfs loskoppelen van de standaard USB-verbinding, omdat deze wordt gevoed via de 5v-pin.

Indien achteruit bedraad, zal de Arduino kortsluiten en zichzelf uitschakelen. Mogelijk kan het de Ardiuno onomkeerbaar beschadigen (hoewel ik dit nog moet tegenkomen)

Stap 8: Micro:bit stroombeperkingen

Net als Arduino kan micro:bit maar zoveel stroom leveren. In dit geval levert hij ongeveer 180mA, waardoor LED's weer van kleur veranderen.

Stap 9: Bedrading LED's aangesloten op de Micro:bit

Het voeden van de LED's met USB terwijl het wordt bestuurd door Micro:bit is veel lastiger; er zijn twee belangrijke dingen om op te letten. Sta eerst niet toe dat de 5v rode pin verbinding maakt met de Micro:bit-pinnen. Alle Micro:bit-pinnen hebben een vermogen van 3,3 V (ze kunnen waarschijnlijk iets meer aan), en hoewel het het misschien kan overleven, is het een risico dat het nemen niet waard is. De tweede overweging is dat, omdat de 5v-draad is geïsoleerd van de Micro:bit, de aardedraad (negatieve) moet worden aangesloten op zowel het negatieve uiteinde van de LED-strip als de aardingspin op de Micro:bit. Dit komt omdat het spanningsverschil nodig is om het signaal van de Micro:bit naar de LED's te laten werken.

Verplaats dus voorzichtig de positieve aansluiting op de LED's van de 3,3v-pin van de Micro:bit naar de USB-kabel en doe hetzelfde met de massaverbinding. Neem vervolgens een extra draad en sluit deze aan op de aardingspin van de Micro:bit en op de negatieve draad van de USB-kabel. Nu ben je klaar om te gaan.

Je kunt aan de afbeeldingen zien dat er nu voldoende stroom is voor de Micro:bit.

Stap 10: Klaar

Als je dit probeert, wees dan slim en wees voorzichtig. Powerbanks zijn handig om projecten van stroom te voorzien en gaan erg lang mee. Ze zijn handiger om op te laden dan andere batterij-opties, en USB-aansluitingen zijn er in overvloed.

Bedankt voor het lezen. Als je geïnteresseerd bent in toekomstige projecten, abonneer je dan op mijn YouTube-kanaal: More Than The Sum