Projektna snaga od 5 V bez baterije: 16 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Sada možete imati pod kontrolom stalno regulirano napajanje bez baterija za zamjenu ili punjenje! Ovaj Instructable pokazuje vam kako izmijeniti dinamo svjetiljku za ključeve u oskudno napajanje koje može zamijeniti baterije za sve projekte koji zahtijevaju brzu istosmjernu struju od 5 V (5 V DC).

Ako ste čak uključili digitalnu logiku, analogne čipove ili mikrokontroler u projekt, velika je šansa da ste morali pronaći način da svom krugu osigurate 5V DC. Postoji nekoliko primarnih izvora 5 V, pa možete upotrijebiti zidnu bradavicu za pretvaranje izmjenične struje (što očito ograničava gdje možete uzeti svoj novi uređaj) ili možete potrošiti dodatno vrijeme na izgradnju kruga regulatora kako biste dobili više baterija od 1,5 V na potrebne voltaža. Ova rješenja su potrebna za neke sklopove, ali za manje gadgete, ne bi li bilo lijepo imati uvijek spremnu zalihu pa možete prijeći na rad na drugim aspektima projekta? Dodavanjem nekoliko elektroničkih komponenti u široko dostupnu dinamo svjetiljku možete kratke periode napajati male uređaje bez upotrebe utičnica ili baterija. Poboljšani dinamo odličan je za radnu površinu ili za pokazivanje novih projekata bilo gdje. Ovaj Instructable pokriva kako sastaviti i instalirati pojačani DC-DC pretvarač koji mijenja promjenjivi niski napon generatora dinamo privjeska u konstantnih 5V. Pojačano kolo puni veliki kondenzator koji osigurava skladištenje energije i određenu snagu čak i kad se dinamo ne okreće. Prateći korake u ovom Uputstvu, sve ovo možete postići bez proizvodnje posebne ploče ili korištenja komponenti za površinsko montiranje koje se teško leme. Da biste elektroničke dijelove unijeli u kućište privjeska za ključeve potrebno je malo origamija, ali nakon otprilike sat vremena petljanja imat ćete uredan uređaj koji može stvarati do 50 miliampera struje pri konstantnih 5 V DC, dok namotavanje i milivati snage nekoliko minuta nakon toga !

Korak 1: Kako to funkcionira

Električni generator Struja koja teče u motor stvara magnetsko polje u zavojnicama pričvršćenim na vratilo, koje se okreće u prisutnosti magnetskog polja iz fiksnih magneta. Kada motor radi obrnuto - snaga se primjenjuje okretanjem osovine - u zavojnici se inducira napon. Faradayev zakon kaže da je ovaj napon proporcionalan brzini promjene magnetskog polja u zavojnici. Tako se brže okretanje vratila povećava i napon. Prijenosni omjeri Niz zupčanika koristi se unutar privjeska za ključanje kako bi se generator što brže okrenuo. Kad okrenete ručicu, ona pokreće tri zupčanika sa složenim zupčanikom. Polovica svakog složenog zupčanika ima mali radijus, a druga polovica veliki radijus. Kad se mali radijus okrene, zubi na rubu većeg radijusa mijenjaju lokaciju proporcionalno brže. Kaskadiranjem ovih složenih zupčanika, broj okretaja se može umnožiti nekoliko puta, a osovina generatora može se okrenuti mnogo brže nego što bi je čovjek mogao okrenuti. Potreba za pojačanim pretvaračem i kondenzatorom za pohranu Prijenosni omjer privjeska za ključeve može generirati nekoliko volti sa razumno pokretanje, ali napon nije dovoljno visok da dosegne 5V. Ovaj napon se također brzo mijenja ovisno o brzini rotacije vratila. Za stabilan izlaz od 5 V potreban je pojačavač. Odabrano integrirano kolo - MAX756 - može pretvoriti napone od samo 0,7 V u 5 V i dolazi u praktičnom pakovanju od 8 pinova. Pojačani krug zasnovan je na aplikacijskom krugu u podatkovnom listu MAX756. https://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX756-MAX757.pdfIako se ove dinamo lampe za ključeve reklamiraju kao da im nisu potrebne baterije, čini se da imaju tri baterije veličine novčića. Generator je lemljen na ovaj snop baterija u nekoliko sirovih krugova punjenja. Međutim, ne mislim da su ove baterije namijenjene za punjenje i imaju tendenciju da se brzo isprazne nakon početnog pražnjenja. Ovaj Instructable zamjenjuje ovaj niz novčića velikim kondenzatorom koji se može puniti češće i efikasniji je. Pogledajte shemu za raspored cijelog kola. Specifične komponente odabrane su za jednostavno ručno lemljenje, dok su najmanje veličine koje su još uvijek bile ocijenjene za napone u krugu. Napomena: Tehnički list MAX756 ima C3 kao kondenzator od 150 uF. Kondenzatori od 150 uF koje sam pronašao bili su fizički mnogo veći od onih od 100 uF i nisu mogli stati u mali privjesak za ključeve. Tako sam zamijenio C3 kondenzatorom od 100 uF i čini se da radi dobro.

Korak 2: Dijelovi i alati

Dijelovi pojačanog pretvaračaDijelovi za pojačano kolo mogu se nabaviti od distributera elektronike kao što je Digikey. U1-MAX756 3.3V/5V pojačavač DC-DC pretvarača, 8-pinski DIP paket [Digikey# MAX756CPA+-ND] C1-0,33 F 5.5V kondenzator, paket novčića [Digikey# 604-1024-ND] C2, C3-100 uF 6.3V aluminijski elektrolitski kondenzator, mini radijalni [Digikey# P803-ND] C4-0.1 uF 25V keramika kondenzator opće namjene, s otvorom [Digikey# BC1148CT-ND] L1-22 uH RF prigušnica, aksijalna [Digikey# M8138CT-ND] R1-1k, 1/4W općenito ugljični film otpornik, aksijalni [Digikey# 1.0KQBK -ND] D2-1A 20V Schottkyjeva dioda, aksijalna [Digikey# 1N5817GOS-ND] D3-Ako ne možete reciklirati originalne LED diode u svjetiljci jer su žice prekratko ošišane, možete koristiti bilo koju LED od 2 mA, okrugli T1 3 mm [npr Digikey# 475-1402-ND] Dynamo svjetiljka za ključeve Koristio sam dinamo LED baterijsku svjetiljku koja je označena kao AIDvantage i koju je izradila kompanija LTA, Inc. (stavka# 02119) za ovaj projekt. Na tržištu postoje razne svjetiljke ove veličine različitih proizvođača - vidio sam ih u trgovinama mješovite robe (Giant na istočnoj obali) i računalnim trgovinama (Microcenter). Na mreži ih možete pronaći pomoću Googling -a: dinamo svjetiljka za ključeve. Obično koštaju manje od 5 USD. Otkrio sam da postoje male razlike između svjetiljki različitih proizvođača. Jedna svjetiljka koju sam dobio u Microcenteru nije imala ploču za LED diode - LED su samo lemljene direktno na bateriju. Ova LED ploča je lijepa, ali nije potrebna. Ako utvrdite da ne postoji zasebna ploča za LED diode, možete samo lemiti odgovarajuće pozitivne i negativne vodiče kombinacije LED+otpornik i izlaznog kabela zajedno. Malo vrućeg ljepila unutar prednje ploče u blizini LED -a i izlaznog kabela može sklopu dati mehaničku čvrstoću. Druga je varijacija bila da su kabeli na prekidaču na ovoj verziji također lemljeni malo drugačije od baterije. Inače, bio je prilično identičan. Izlazni kabelKoristio sam USB A muški do mini-B USB muški kabel izvađen iz mrtvog MP3 playera kao izlazni kabel. Odabrao sam ovaj kabel jer je mini-USB ulaz uobičajen za mala kola. Budući da unutar ovog kabela postoje 4 veze, morate shvatiti koje su žice pozitivni i negativni vodiči. Međutim, možete koristiti bilo koju vrstu izlaznog kabela ako znate polaritet. Da biste testirali krug, vjerojatno ćete htjeti imati na raspolaganju i dopunsku utičnicu za izlazni adapter. Izvadio sam lemljenje mini-B utičnice iz mrtvog MP3 playera i spojio crvene i crne žice na napajanje 5V, odnosno uzemljene igle. Alati Za izradu i testiranje modificiranog dinamoa potrebni su vam sljedeći alati:-skidač žice-lemljenje željezo, lemljenje i fluks (ovo uputstvo pretpostavlja da ste već lemili)- voltmetar i ispitni vodiči- mali Phillips odvijač (za otvaranje kućišta svjetiljke)- električna traka- mali rezači žice- mala kliješta- pinceta (opcionalno, ali preporučeno)- podesive stege za ruke, alat iz treće ruke (opcionalno, ali preporučljivo)- mali odvijač s ravnom glavom (opcionalno, ali preporučeno)- pištolj za vruće ljepilo (opcionalno, ali preporučeno)- nož za hobi (opcionalno, ali preporučeno)

Korak 3: Krug Origami: MAX756 i skladišni kondenzator

O. Identificirajte 8 pinova na MAX756 i orijentirajte čip s pinom 1 u donjem lijevom kutu.

B. Preokrenite čip (tj. Zakrenite za 180 stepeni kroz dugu os) i pričvrstite pinove 4 i 5. Ovi pinovi idu na indikatorsku funkciju MAX756 za nisku napunjenost baterije i ne koriste se u ovom uputstvu. Mogli biste izmijeniti krug i pomoću ovih pinova odrediti kada je napon na kondenzatoru za skladištenje (C1) nizak. Okrenite skladišni kondenzator tako da negativni pin bude s lijeve strane. C. Postavite MAX756 na kondenzator za skladištenje tako da je čip otprilike između negativnog C1 (-) i pozitivnog C1 (+) pina kondenzatora. D. Savijte pinove kondenzatora za pohranu prema MAX756 kao da želite pričvrstiti čip na mjesto. Savijte pinove 2 i 7 na MAX756 tako da gotovo dodiruju negativni pin C1 (-) kondenzatora za skladištenje. Savijte pin 6 tako da skoro dodiruje pozitivni pin C1 (+) kondenzatora za skladištenje. E. Spajati zajedno C1 (-) i pinove 2 i 7 na MAX756. Zatim zalemite C1 (+) i iglu 6 na MAX756. F. Na kraju, izrežite mali komad električne trake otprilike veličine visine i širine MAX756. Koristite ovaj komad za pokrivanje spojeva zalemljenih u E.

Korak 4: Krug Origami: Induktor, referentni kondenzator, Schottky dioda

A. Postavite induktor L1 na pinove 1 i 8 na MAX756. Pritisnite L1 vodiče uz pinove MAX756 tako da je komponenta što je moguće bliže tijelu čipa.

B. Lemite L1 na pinove 1 i 8 i pričvrstite preostalu dužinu L1 kabela. C. Postavite keramički kondenzator C4 tako da jedan provodnik dodiruje pin 3 na MAX756, a drugi da pritisne izloženi dio pina 2, koji se sada većinom nalazi ispod električne trake. D. Lemite C4 na iglice 2 i 3 i pričvrstite preostalu dužinu kabla C4. E. Gledajući MAX756 s pinom 1 u gornjem lijevom kutu, postavite Schottkyjevu diodu D2 na izbočinu koju stvara veliki kondenzator C1. Savijte D2 katodni D2 (-) pin-označen trakom-oko tijela MAX756 tako da dodiruje pozitivni terminal C1, C1 (+). Savijte D2 anodu D2 (+) prema gore tako da dodiruje iglu 8 na MAX756. F. Lemite D2 igle na MAX756 i pričvrstite preostalu dužinu kabela. Podrežite igle 8 i 3.

Korak 5: Krug Origami: elektrolitički kondenzatori, dio 1

A. Postavite elektrolitičke kondenzatore C2 i C3 na njihove krajeve tako da negativni priključci, C2 (-) i C3 (-), budu jedan do drugog.

B. Savijte C3 (-) oko C2 (-). C. Lemiti dva negativna voda zajedno sa C2. Ovo će stvoriti uzemljenje za dva kondenzatora. Pazite da slučajno ne zalemite pozitivni terminal C2. Odrežite preostalu dužinu C2 (-). D. Okrenite kondenzatore prema sebi. Savijte C3 (-) u kanal između dva kondenzatora. Pri kraju kondenzatora savijte preostalu dužinu za 90 stupnjeva kao da stvarate stopalo za dva kondenzatora. E. S C1 (-) okrenutim prema vama, postavite C2 i C3 na lijevu stranu i gurnite stopalo C3 (-) između terminala C1 (-) i tijela C1. F. Lemljenje C3 (-) do C1 (-). Povezujete uzemljene igle C2, C3 i C1 zajedno.

Korak 6: Krug Origami: elektrolitički kondenzatori, dio 2

A. Savijte pozitivni terminal C3, C3 (+) prema pinu 1 na MAX756 tako da se nalazi unutar pinova 1 i 2.

B. Lemite C3 (+) na pin 1 na MAX756. Odrežite preostalu dužinu pina 1. C. Okrenite sklop tako da leži na negativnom vodiču C1, C1 (-). Odrežite traku električne trake koja je uža od širine kondenzatora C2 i C3 zajedno i otprilike dvostruko dulja. Postavite ovu električnu traku između C1 i C2/C3 tako da prekrije uzemljene igle C2/C3. Ovo će spriječiti slučajno dodirivanje C2 (+) i kratki spoj na masu. E. Savijte C2 (+) 90 stepeni tako da bude iznad lemnog spoja C2/C3. Zatim ga savijte za 90 stupnjeva prema terminalu C1 (+). F. Lemiti C2 (+) do C1 (+) i obrezati preostalu dužinu.

Korak 7: Izrada izlaznog kabela

Proces izrade izlaznog kabela ovisi o tome koji adapter odaberete za svoje projekte. Ovaj korak opisuje kako ugraditi USB mini-B muški kabel jer je to uobičajen format utikača za napajanje. Koristio sam kabel koji je došao iz mrtvog MP3 playera i imao je USB-A muški i mini-B muški kraj.

Odrežite kabel otprilike 5 inča od vrha kraja mini-B. Skinite USB-A kraj i 4 žice iznutra. Da biste utvrdili koje su žice pozitivne i uzemljene, priključite USB-A u USB utičnicu s napajanjem. Testirajte kombinacije žica s voltmetrom - ako postoje crvene i crne žice, one vjerojatno daju pozitivnu snagu, odnosno uzemljenje. Skinite vanjski izolator na kraju mini-B oko 1/4 inča. Nakon što znate koje su žice pozitivne i uzemljene, J1 (+) i J1 (-), skinite ove žice s kraja mini-B i obrežite preostale dvije žice.

Korak 8: Rastavljanje svjetiljke

O. Pomoću Phillips odvijača na četiri vijka rastavite svjetiljku.

B. Svjetiljka bi se trebala lako rastaviti. Odredite koji su dijelovi gornji dio kućišta, donji dio kućišta i prednja ploča. C. Izvucite elektroniku. D. Pričvrstite dvije žice blizu prednje ploče. Koristit ćete žicu koja je lemljena na prekidaču, pa je držite što je dulje moguće. Zatim pričvrstite žicu i kraj diode D1 (negativni, katodni kraj označen crnom linijom) blizu naslaganih novčića, tako da žice i diode koje se protežu od motora M1 budu što je moguće duže.

Korak 9: Priprema prednje ploče

Napomena: nemaju sve dinamo lampe za ključeve LED ploču. Ako vaš ne, možete preskočiti ovaj korak.

O. Zaglavite ravni odvijač između plastike prednje ploče i LED ploče. B. Okrenite odvijač. Prednja ploča i LED ploča trebale bi se razdvojiti. C. Pronađite kvržicu na plastičnoj prednjoj ploči. D. Odsecite žubicu rezačima žice. E. Nub strana će se suočiti u novom dinamu. F. Odlepite LED diode sa LED ploče. Pokušajte izvući LED diode netaknute i ostavite otvorene rupe za buduće pinove.

Korak 10: Izrada prednje ploče

O. Ako je vaša LED ploča slična onoj na dijagramu, orijentirajte LED D3 tako da katodni pin D3 (-) uđe u rupu nasuprot ravnog kraja okrugle bijele LED1 konture.

B. Savijte D3 anodu D3 (+) 90 stupnjeva i umetnite D3 (-) u rupu na LED ploči. C. Odrežite D3 (+) nakon zavoja tako da bude dugačak manje od 1/8 inča. Iskopčajte jedan provodnik 1k ohmskog otpornika R1 tako da bude dugačak oko 1/8 inča. Provucite dugi kraj R1, R1 (2) kroz otvor na LED ploči i lemite kratke krajeve R1 i D3 (+) zajedno. D. Okrenite LED ploču. Lemiti R1 (2) u rupu slobodnu od D3 (+) i obrezati preostalu dužinu. Traka od bakra R1 (2) sada je lemljena na pozitivnu sabirnicu. E. Preokrenite LED ploču. Provucite izlazni kabel kroz jednu od rupa na plastičnoj prednjoj ploči. Imajte na umu da je smjer prednje ploče sada obrnut i da će prednja ploča stršati kad završite. F. Lemiti J1 (+) kroz rupu koja se povezuje s pozitivnom sabirnicom. Lemiti J1 (-) na sabirnicu za uzemljenje.

Korak 11: Dovršenje prednje ploče

O. Nanesite malo vrućeg ljepila u pukotinu između LED ploče i prednje ploče na strani kabela. To će sklopu dati određenu mehaničku čvrstoću.

B. Budući da vam ne trebaju baterije u obliku novčića, odspojite žicu iz snopa. Lemite ovu žicu na R1 (2). Ova žica će napajati LED i izlazni kabel nakon što je spojena na izlaz pojačanog pretvarača.

Korak 12: Instaliranje sklopke i pojačanog pretvarača

O. Odlepite prekidač iz baterije baterijskog lampe.

B. Uvjerite se da pinout prekidača izgleda slično fotografiji, sa žicom zalemljenom za gornji pin SW1 (2) i nijednom na donja dva. Savijte srednji klin SW1 (1) oko 45 stepeni od tijela prekidača. Donju iglu možete izrezati. C. Donja polovica kućišta ima tri plastične komponente sa prednje strane koje bi spriječile uklapanje novog kola unutra. Odrežite ih pomoću rezača žice. D. Možda ćete morati upotrijebiti nož za hobi da biste smanjili ove značajke u ravnini s ostatkom kućišta. E. Stavite prekidač u donju polovicu kućišta na njegovom izvornom mjestu. Uvjerite se da je igla sa žicom, SW1 (2), najbliža kraju prednje ploče. F. Postavite cijeli krug pojačanog pretvarača u šupljinu, s velikim kondenzatorom C1 okrenutim prema prekidaču, a dva elektrolitička kondenzatora C2 i C3 straga. SW1 (1) bi trebao pritisnuti negativni terminal C1, C1 (-). Ako nije, savijte ga prema kondenzatoru. Možda ćete htjeti staviti neku električnu traku na C1 (-) iza pina SW1 (2) kako ne bi došlo do kratkog spoja.

Korak 13: Spajanje prednje ploče i pojačanog pretvarača

O. Vratite motor M1 na prvobitno mjesto u donjoj polovici kućišta. Produžite žicu koja izlazi iz motora - uzemljenu žicu M1 (-) - tako da dodiruje srednji pin prekidača SW1 (1) i negativni priključak velikog kondenzatora C1 (-).

B. Odrežite i skinite žicu M1 (-) na odgovarajuću dužinu i zalemite žicu, SW1 (1) i C1 (-) zajedno. Ovo je važna veza, stoga pazite da su tri lemljene. C. Okrenite kućište tako da motor bude s vaše lijeve strane i savijte katodni vod D1, D1 (-), tako da dodiruje izloženi dio pozitivnog priključka C3, C3 (+). D. Lemiti D1 (-) i C3 (+) zajedno i obrezati preostalu dužinu D1 (-). E. Lemiti žicu SW1 (2) na negativnu magistralu prednje ploče. F. Lemiti žicu povezanu s pozitivnom sabirnicom prednje ploče na pozitivnu stezaljku velikog kondenzatora, C1 (+).

Korak 14: Ponovno sastavljanje

Da biste dovršili montažu, postavite prednju ploču u donju polovicu kućišta. Usna prednje ploče trebala bi biti unutar ruba kućišta kako bi je držala na mjestu.

Možda ćete htjeti staviti malo električne trake na motor ako mislite da je dioda D1 u riziku od kratkog spoja na kućištu motora. Vratite zupčanike i ručku u prvobitne položaje. Na donjoj fotografiji pogledajte kako su orijentirani u kućištu. Gornju polovicu kućišta stavite na donju polovicu. Dva bi se dijela trebala usko uklopiti ako je pretvarač napravljen prilično blizu onom u ovom uputstvu. Preokrenite novo i poboljšano napajanje i pritegnite četiri vijka.

Korak 15: Testiranje

Pomaknite prekidač prema prednjoj ploči. To je položaj On.

Držite dinamo napajanje u lijevoj ruci, a desnom okrenite ručicu. Oko dvije rotacije u sekundi je dobro. Trebali biste naići na mali otpor - to je punjenje kondenzatora. Nakon nekoliko sekundi napon će biti dovoljno visok da upali LED diodu. Kako se kondenzator približava 5V, otpor će pasti. Tada se kondenzator napuni. Ako imate dodatni adapter sa naponskim vodovima za vaš izlazni kabel, možete ga spojiti na voltmetar. Oko točke pada otpora pri pokretanju trebali biste vidjeti da se napon približava i ostaje blizu 5V. Ako naiđete na otpor, ali LED dioda ne svijetli, provjerite spojeve prednje ploče. Ako izlazni napon ozbiljno pređe 5V, provjerite jesu li elektrolitski kondenzatori pravilno lemljeni. Ako ne naiđete na otpor i očito ne radi, moguće je da je došlo do kratkog spoja u krugu pojačanog pretvarača.

Korak 16: Aplikacija

Koristio sam dinamo napajanje za napajanje Luminary LM3S811 evaluacijske ploče koja ispisuje "5V - nema baterije!" na OLED ekran. Zbog čipova koji se koriste na ovoj ploči, ona crpi priličnu količinu struje … oko 80 mA. Posljedično, ne radi dugo na dinamo napajanju dok mu ne zatreba malo pokretanja, ali radi dovoljno dugo da na ekranu bljesne drugačiji tekst. Dinamo napajanje najbolje će raditi s krugovima koji vuku nekoliko mA struje. Krugovi mogu raditi do 10 minuta bez pokretanja, ovisno o njihovom minimalnom radnom naponu.

Testirao sam i dinamo opremu sa hobi motorom. Tijekom okretanja, motor je brujao zajedno sa 50 mA struje.