Breath Powered USB-oplader - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Adem je? Heb je een gadget die via een USB-poort kan worden opgeladen? Nou als je ja hebt geantwoord op beide, dan heb je geluk. Deze instructable laat zien hoe u een apparaat maakt dat uw USB-compatibele apparaten oplaadt terwijl u doet waar u goed in bent. Ademen. Met behulp van enkele onderdelen die zijn weggevangen uit een oude cd-rom-drive, een eenvoudig elektronisch circuit en een paar elastiekjes, zul je je al snel puffend en puffend een weg banen naar een volledig opgeladen pseudo-nuttig elektronisch gadget-nirvana.

Stap 1: Inleiding en stap 1

Dit project vereist een breed scala aan "maker" -vaardigheden, zoals het vervaardigen van printplaten, het demonteren van elektronica, het snijden en boren van kunststoffen, het mengen van epoxy, het ontwerpen van een tandwieltrein, het samenvoegen van een aantal onderdelen, het buigen van paperclips en het riskeren van de put van je altijd zo dure telefoon, camera of PDA. Al met al heel leuk. Omdat iedereen een andere verzameling rommelonderdelen heeft om dit uit te bouwen, zal ik je een gedetailleerd overzicht geven van hoe ik het heb aangepakt en je kunt deze ramblings toepassen op je eigen project. Die losjes uit vier stappen zal bestaan.1. Zoek een aantal geschikte onderdelen voor de generator2 op. Bouw het laadcircuit3. Monteer de generator, thoraxkoppeling en mechanische retour4. Sluit het laadcircuit aan en test Stap 1: Ik had ongeveer vier oude cd-rom-drives rondhangen en haalde er een paar uit elkaar om te zien welke coole onderdelen erin zaten. Blijkt dat er veel coole motoren, tandwielen en andere onderdelen in zitten die mijn aandrang om zulke rotzooi te laten rondslingeren volledig valideren. Toen ik de tandwieltreinen in deze eenheden zag die werden gebruikt voor het openen van de lade, kwam ik op het idee voor dit project. De kleine motor met laag koppel en hoog toerental is aan de lade gekoppeld via een tandwieltrein met een uiteindelijke verhouding van ongeveer 20:1. Eerder had ik een parallelle reeks kleine semafoonmotoren gebruikt om elektriciteit op te wekken door te ademen (zie hieronder) maar de lineaire beweging van je borstuitbreiding is niet zo groot (ongeveer een inch), dus om bruikbare spanningen te genereren, moest je echt hijgen en puffen. Hoe dan ook, scheur in die cd-rom-drives, die je bij vrijwel elke garage sale, kringloopwinkel of stortplaats kunt vinden. De foto hieronder laat de resultaten zien. Veel potentiële projecten daar. Voorlopig zijn we alleen geïnteresseerd in de kunststof tandwielen en de motoren voor het openen van de tray en/of het verplaatsen van de laserwagen. Bekijk de verschillende tandwielen en aandrijvingen en probeer een manier te bedenken om extra tandwielen toe te voegen om de overbrengingsverhouding te vergroten, of hoe je een andere motor in serie kunt toevoegen. U wilt de wijzigingen aan de tandwieltrein minimaliseren. Als alternatief kunt u gewoon alle versnellingen opruimen en uw versnellingsbak helemaal opnieuw opbouwen. Je hebt ook ten minste één motor nodig met een klein tandwiel of katrol erop, zodat je hem op de tandwieltrein kunt aansluiten. De motoren in het cd-rom-station zijn doorgaans eenvoudige DC-motoren met permanente magneet die zijn ontworpen om op 5V te werken, behalve de spindelmotor, die u toch niet wilt gebruiken. Op dit punt wilt u ook nadenken over wat u gaat gebruiken voor een riem om je borst te gaan. Een oude riem, wat webbing, een oude schoenveter, een bandje met een naambadge of iets anders dat comfortabel om je heen past zonder dat het uitrekt. U wilt dat alle uitbreidingen plaatsvinden in uw lineaire generator. Elke rek die zich voordoet in uw thorax-koppeling zal verspilde energie zijn.

Stap 2: Bouw het laadcircuit

Het laadcircuit is vrij eenvoudig. Het bestaat uit: 1. Een diodebrug om de wisselspanning van de generator om te zetten in gelijkgerichte gelijkstroom.2. Een oplaadbare batterij om de spanning te nivelleren en overtollige opgewekte stroom vast te houden als er niets op de USB-poort is aangesloten. Je zou ook een grote condensator kunnen gebruiken, maar batterijen bieden een meer voorspelbaar spanningsniveau.3. Een boost-converter om de lage spanning tot 5VDC te brengen voor opladen via USB4. Een USB-stekker. Ik heb de schakeling getekend in EAGLE, een programma dat ik van harte aanbeveel. U kunt het gratis downloaden van cadsoft.de. Het schema en de lay-out van het bord met één laag zijn bijgevoegd. Het daadwerkelijke gebruik van EAGLE en de fabricage van het bord vallen buiten het bestek van deze instructable. Er zijn veel geweldige instructables om deze onderwerpen te behandelen. Bekijk deze bijvoorbeeld over het maken van PCB's in uw keuken. De onderdelenlijst voor het laadcircuit (hoeveelheden zijn vetgedrukt)::1x L6920 Instelbare output step-up DC-converter (1V minimum input, datasheet hier)Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 schakeldiodes (ik gebruikte kleine SOD523 smds, maar je kunt sub in wat je handig hebt)Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF keramische of andere lage ESR-condensatoren (ik gebruikte 1206 smds)Digikey# 39901299-1-ND2x 100k dun filmweerstandenDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH draadgewonden inductorDigikey# 490-2519-1-ND1x USB female Type A smd connectorDigikey# AE9924-NDHieronder ziet u de schema- en printbestanden, en ook de jpegs ervan. Het moeilijke deel is het maken van een goede PCB in je keuken die sporen heeft die klein genoeg zijn voor het TSSOP-pakket van de L6920. Zoals je op de foto kunt zien, heb ik 4 planken tegelijk gemaakt, omdat elk zo klein is. De truc om het in elkaar te zetten, is door in het midden te beginnen en naar buiten te gaan, te beginnen met de L6920 en gaandeweg de SMD-discrete toe te voegen. Een pincet is essentieel, samen met goede ogen of een vergrootglas, fel licht en een vaste hand. Maak je geen zorgen dat er te veel soldeer in komt, gebruik je soldeerlont om eventuele ongelukken op te ruimen en controleer je werk na elke stap met een multimeter. Oefening baart kunst.

Stap 3: Bouw de generator

Nu moet je de generator maken. Je moet met de tandwielen en motoren spelen totdat je een bevredigende regeling krijgt. U wilt een multimeter op de motor gebruiken terwijl u aan de versnellingen draait om te zien hoeveel spanning u krijgt. U wilt in het bereik van 2-3 volt komen terwijl u de lineaire versnelling langzaam ongeveer 2,5 cm beweegt. Bij het instellen van de tandwielen, wil je degene gebruiken met een groot tandwiel dat is gegoten met een kleiner tandwiel. In serie gestapeld geven deze u een goede overbrengingsverhouding zoals weergegeven in de tekening. (negeer het feit dat de tanden de verkeerde maat hebben in de tekening, ik was te lui om opnieuw te tekenen met bijpassende tandsteek) Je zou ergens in het bereik van 25-50:1 moeten schieten. Meer is beter, maar uiteindelijk stapelen de verliezen in de tandwieltrein zich op en wordt het te moeilijk om de motor te draaien en zullen de tandwielen strippen.

Een van de sleutels is om een manier te vinden om de lineaire tandwielen op de cd-lade of een ander stuk te gebruiken om je ademhalingsbeweging om te zetten in rotatie van de gelijkstroommotor. Ik heb een foto bijgevoegd van een andere prototypeversie van de CD-drive-generator, waar je de lineaire lade-uitrusting duidelijk kunt zien. Ook zichtbaar zijn de snijsporen in het plastic. Dit prototype was ook in staat om de afgebeelde LED-array te verlichten. Wees niet bang om dit ding in stukken te hakken om aan je behoeften te voldoen. Op de andere foto is de gelijkstroommotor op zijn plaats gemonteerd in het plastic van de schijf die ik heb gekannibaliseerd. In de buurt hiervan was een lineaire schuif die ik gebruikte om de ademhalingsbeweging aan de tandwieltrein te koppelen. Ik heb ook een andere versnelling (zie foto) aan de aandrijflijn toegevoegd om de verhouding te vergroten en om in de toekomst een andere motor te kunnen monteren om het vermogen te vergroten. De belangrijkste uitdaging is om de ademhalingsinspanning effectief te vertalen in rotatie van de motor. Ook afgebeeld

Stap 4: Zet alles bij elkaar en test het uit

Zodra u een bevredigende generatorconfiguratie hebt, wilt u de generator aansluiten op het laadcircuit, de batterij plaatsen en uw multimeter gebruiken om de uitgangsspanning op de USB-poort te testen. Als u geen 5V ziet, is er een probleem. Repareer het voordat je je dure gadget op de USB-poort aansluit. Hieronder kun je mijn geassembleerde, door adem aangedreven USB-generator in al zijn glorie zien, boven en onder. Je kunt de rubberen band zien die wordt gebruikt voor terugkeer, samen met de lineaire tandwielwagen, de riem en de paperclip die ik heb gebruikt om de lineaire versnelling aan de riem te verbinden. De sleutel hier is om alle beweging over te brengen naar de lineaire versnelling, zodat u wilt dat de riem en verbindingsmethode stijf zijn zonder te geven. De sterkte van de rubberen band of veerretour is aan jou. Mijn halfslachtige experimenten geven aan dat je vrijwel een 1N-kracht aankunt zonder je te moe te voelen met je ademhaling. In het ideale geval wilt u een zo klein mogelijke rubberen band die de lineaire versnelling terugbrengt naar de startpositie wanneer u uitademt. Als u voldoende opwekkingscapaciteit krijgt, hetzij door een hoge overbrengingsverhouding, extra motoren of een grotere motor, dan heeft u een grotere veerretour nodig. In wezen slaat u tijdens uw inademing mechanische energie op die wordt gebruikt om de generator bij de uitademing in te schakelen, zodat u zowel bij duwen als trekken kunt genereren. Je hebt de diodebrug nodig om met succes te profiteren. Dus ik bond dit wangedrocht vast en sloot het aan op mijn vertrouwde data-acquisitiebox van DataQ. Bijgevoegd is de uitgangsspanning van de generator voor de step-up conversie naar de 5V USB. In principe voert de batterij de step-up-converter uit en de ademgenerator laadt de batterij op. In de plot zie je het nivellerende effect van de batterij, met de spanningspieken als ik ademde. Eigenlijk naderde ik hyperventilatie, maar in naam van de wetenschap. De resultaten zijn te zien op de foto van het opladen van de telefoon. Een ding om te vermelden is dat ik een USB-kabel moest aanpassen om de RAZR op te laden zoals beschreven op deze website. Ik heb geen solide cijfers over het vermogen dat ik aan het genereren was, ik heb nog geen goede manier gevonden om dat te meten. Het typische rustmetabolisme ligt in de orde van 50-75W, waarvan een aanzienlijk deel te wijten is aan ademhaling inspanning (ik heb het noorden van 50% gezien). Dus als we uitgaan van 25W continue energie die wordt gebruikt om te ademen, lijkt het redelijk dat we die 4% zouden kunnen verhogen om 1W te oogsten voor het opladen van een mobiele telefoon. Op basis van mijn mobiele telefoon en deze aannames zou het ongeveer 3 uur duren om de 3.7V 800mAh-batterij op te laden. Uitgaande van 100% efficiëntie. Helaas, op basis van de weinige metingen die ik heb kunnen doen, levert de beademingsgenerator die ik heb gebouwd meer dan 50 mW. Manier om geen adem te halen. Het zou de telefoon opladen, maar de NiMH-batterij zou het meeste werk doen totdat hij leeg was. Dan zou je een dag of wat moeten ademen om de NiMH-batterij op te laden. Je was toch van plan het toch te doen? Er is dus ruimte voor verbetering. Een gebied waar ik naar op zoek ben, is het gebruik van koolstofnanobuisjes en polyurethaan om een elektroactieve polymeergenerator te maken. Dit is het type technologie dat wordt gebruikt om boot-strike-generatoren voor het leger te maken. Toekomstige verbeteringen kunnen dit apparaat in het 1W-bereik brengen. Met name het gebruik van een betere DC-motor (hogere spanning per omwenteling) en het op maat bouwen van de aandrijflijn om comfortabeler te zijn en beter te koppelen aan ademhalingsbewegingen. Ik werk al een tijdje aan dit soort apparaten in mijn keuken/werkplaats en wil dit allemaal openbaar maken zodat anderen mee kunnen doen. Neem gerust contact met mij op voor vragen of voor overleg. Zoals de bard zei, "en de domesticatie van de hond ging onverminderd door."