Elveet. Kinetički punjač Powerbank: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Jednom sam bio na putovanju i imao sam problem sa punjenjem spravica. Dugo sam putovao autobusom, nisam imao priliku napuniti telefon i znao sam da ću uskoro ostati bez komunikacije.

Tako je došla ideja o stvaranju kinetičkog punjača koji neće ovisiti o utičnici.

Ako trebate napuniti svoj gadget na putovanju, pješačenju, plaži ili u prijevozu, Elveet će vam pomoći. Možete samo protresti Elveet ili ga staviti u torbu (ruksak) i otići na posao (na planinarenje, na plažu, u planine itd.). Uređaj se puni dok se krećete.

Elveet je kinetički punjač. Princip rada Elveet se temelji na fenomenu elektromagnetske indukcije

Korak 1: Sastavni dijelovi Elveeta

1. Induktor se sastoji od 9-magnetnog Halbachovog niza i tri zavojnice.

2. PCB sadrži induktivni pretvarač snage 200mA, punjač baterije i izlaz 5V 2A pretvarača baterije.

3. Litijum-polimerna baterija 2800 mAh.

4. Kućište se sastoji od 4 dijela i izrađeno je s 3D pisačem.

Cijeli projekt je kreiran u Fusion 360

Korak 2: Elveet induktor

Induktor pretvara kinetičku energiju vašeg kretanja u električnu struju. Efikasnost induktora je najvažniji parametar. Količina akumulirane energije u internoj bateriji ovisi o efikasnosti induktora.

Induktor se sastoji od tri zavojnice, Halbachovog magnetskog polja i tri diodna mosta. Radno polje zavojnice je dio iznad kojeg prolaze polovi magneta, odnosno što je ovaj dio duži, to više energije možemo dobiti.

Nadalje, izlazi svake zavojnice spojeni su na diodni most, odnosno zavojnice su nezavisne po naponu. Struja sva tri svitka zbraja se nakon diodnih mostova. Diodni mostovi koriste Schottkyjeve diode s vrlo niskim prednjim naponom PMEG4010 proizvođača Nexperia. Ovo su najbolje diode za takve aplikacije i ne preporučujem ih mijenjati na druge.

Magnetski Halbachov niz koncentrira magnetsko polje s jedne strane. S druge strane, magnetsko polje je vrlo slabo.

Halbachov niz zahtijeva gotovo dvostruki broj stalnih magneta, ali je učinkovitost Halbachovog sklopa vrlo visoka.

Magnetski niz prolazi kroz dva dijela svake zavojnice i uvijek polovi prelaze preko različitih dijelova. Budući da su zavojnice električno neovisne zbog diodnih mostova, isključen je njihov međusobni utjecaj.

Induktor koristi sklop od 9 neodimijumskih magneta 5X5X30mm N42. Još dva magneta 2X4X30 N42 koriste se kao opruge.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Učinkovitost induktora ovisi o brzini promjene magnetskog polja. Zbog toga se put magnetskog sklopa povećava. Stoga se brzina promjene magnetskog polja značajno povećava zbog velikog ubrzanja magnetskog sklopa tokom kretanja.

Ovaj induktor je mnogo efikasniji od induktora sa cilindričnim magnetom u sredini zavojnice. Cilindrični induktor ima samo gornji i donji radni dio magneta. Srednji dio cilindričnog magneta gotovo da ne radi u trenutnoj generaciji. Stoga je njegova efikasnost niska.

Induktor Elveet ima 4-polni magnetni sistem koji je usmjeren strogo okomito na žice zavojnica.

Nakon premošćavanja dioda, struja zavojnica se zbraja i dovodi na pretvarač i ploču punjača.

Korak 3: Elveet PCB

Krug i sve komponente ploča. Sadrži tri glavna dijela:

1. Povećajte 200mA struju induktora pretvarača. Koristi se čip NCP1402.

To je pretvarač pojačanja koji radi od 0,8 volti i daje fiksni napon od 5 volti i struju do 200 mA. Zadatak ovog čipa je osigurati ugodan napon za punjenje baterije.

2. Čip uređaja za punjenje STC4054

Ovaj čip prima 5 volti od induktora ili iz vanjskog izvora (putem mikro-USB-a) i puni litij-polimernu bateriju kapaciteta 2800 mA. Struja induktora i struja iz vanjskog izvora odvojeni su preko Schottky dioda.

Također, drugi par Schottky dioda omogućuje Elveetu da radi kao neprekidno napajanje, odnosno možete istovremeno puniti Elveet i primati struju za svoje uređaje.

3. Pretvarač pojačanog izlaza. Pojačava napon baterije na 5 volti i daje struju do 2 ampera za napajanje naprava. U ovom slučaju čip LM2623 radi.

Dobra karakteristika LM2623 je interni tranzistor velike snage i izlazna struja do 2 ampera sa niskim talasanjem izlaznog napona. Izlazni napon se dovodi na standardni USB konektor.

Osim ovih dijelova, ploča ima prekidač opterećenja osjetljiv na dodir (na primjer snažna putna svjetiljka ili druga konstantna opterećenja). Postoje i izlazi za povezivanje bežičnog punjača umjesto USB kabela, ali ova je opcija osmišljena za budućnost.

Korak 4: Elveet futrola

Svi dijelovi kućišta i držača magneta odštampani su na 3D štampaču.

Sve STL datoteke su ovdje.

Dimenzije kućišta:

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

Korak 5: Zavojnice

Na pravokutnoj podlozi visine 5x35 mm 8 mm namotavamo zavojnicu sa žicom od 32 AWG (0,2 mm).

Zavojnice su izrađene od žice od 32 AWG (0,2 mm) na pravokutnoj osnovi. Broj okreta je približno 1200. Širina cijele zavojnice ne smije biti veća od 20 mm. Možete primijeniti deblju žicu, ali za pretvarač pojačanja ovo će biti teži način rada. Tanja žica dat će veći napon, ali će struja pasti, a omski gubici će se povećati.

Nakon namotavanja sve zavojnice treba omotati PTFE trakom.

Korak 6: Ukrcajte diodne mostove

Ovo je uska ploča za 12 dioda.

Nalazi se pored zavojnica.

Izlazi svake zavojnice spojeni su na mostove nakon što se ploča postavi u utor.

Korak 7: Provjerite veze

Da biste to učinili, potrebna vam je tanka ploča na koju je montirano 10-15 bijelih LED dioda i jedan kondenzator od približno 2200 mikrofarada.

LED diode su spojene paralelno i lemljene na ploču diodnih mostova.

Prilikom pomicanja magnetskog sklopa preko zavojnica, sve bi diode trebale svijetliti.

Nadalje, testna ploča se uklanja i pinovi premošćavajuće ploče su spojeni na pretvaračku ploču.

Korak 8: Završna montaža

Priključujemo bateriju i žice induktora na ploču.

Nakon toga sakupljamo gornji i donji poklopac uređaja pomoću dva vijka.

Uređaj je spreman za rad.

Sada ste potpuno energetski nezavisni!