Elveet. Kinetični polnilnik Powerbank: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ko sem bil na potovanju, sem imel težave s polnjenjem pripomočkov. Dolgo sem potoval z avtobusom, nisem imel možnosti polniti telefona in vedel sem, da bom kmalu brez komunikacije.

Tako se je porodila ideja o ustvarjanju kinetičnega polnilnika, ki ne bo odvisen od vtičnice.

Če morate na potovanju, pohodu, na plaži ali v transportu napolniti svoj pripomoček, vam bo Elveet v pomoč. Lahko samo stresete Elveet ali ga položite v torbo (nahrbtnik) in se odpravite na delo (na pohodništvo, na plažo, v gore itd.). Naprava se polni, ko se premikate.

Elveet je kinetični polnilnik. Načelo delovanja Elveet temelji na pojavu elektromagnetne indukcije

Korak 1: Sestavni deli Elveeta

1. Induktor je sestavljen iz 9-magnetnega Halbachovega niza in treh tuljav.

2. PCB vsebuje indukcijski 200mA povečevalni pretvornik, polnilnik baterije in 5V 2A izhod akumulatorskega pretvornika.

3. Litij-polimerna baterija 2800 mAh.

4. Ohišje je sestavljeno iz 4 delov in je izdelano s 3D tiskalnikom.

Celoten projekt je ustvarjen v Fusion 360

Korak: Elveet Inductor

Induktor pretvori kinetično energijo vašega gibanja v električni tok. Učinkovitost induktorja je najpomembnejši parameter. Količina nakopičene energije v notranji bateriji je odvisna od učinkovitosti induktorja.

Induktor je sestavljen iz treh tuljav, Halbachove magnetne matrike in treh diodnih mostov. Delovno polje tuljave je del, nad katerim prehajajo polovi magnetov, torej daljši kot je ta del, več energije lahko dobimo.

Nadalje so izhodi vsake tuljave povezani z diodnim mostom, to je tuljave so neodvisne po napetosti. Tok vseh treh tuljav se sešteje po diodnih mostovih. Diodni mostovi uporabljajo Schottkyjeve diode z zelo nizko sprednjo napetostjo PMEG4010 proizvajalca Nexperia. To so najboljše diode za take aplikacije in jih ne priporočam spreminjati v druge.

Magnetna Halbachova matrika koncentrira magnetno polje na eni strani. Na drugi strani je magnetno polje zelo šibko.

Halbachova matrika zahteva skoraj dvojno število stalnih magnetov, vendar je učinkovitost sklopa Halbach zelo visoka.

Magnetni niz prehaja skozi dva dela vsake tuljave in vedno polovi prehajajo skozi različne dele. Ker so tuljave zaradi diodnih mostov električno neodvisne, je njihov vpliv med seboj izključen.

Induktor uporablja sklop 9 neodimijskih magnetov 5X5X30mm N42. Kot vzmeti se uporabljata še dva magneta 2X4X30 N42.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Učinkovitost induktorja je odvisna od hitrosti spreminjanja magnetnega polja. Zaradi tega se pot magnetnega sklopa poveča. Tako se hitrost spremembe magnetnega polja znatno poveča zaradi velikega pospeška magnetnega sklopa med gibanjem.

Ta induktor je veliko bolj učinkovit kot induktor z valjastim magnetom v središču tuljave. Cilindrični induktor ima samo zgornji in spodnji delovni del magneta. Srednji del valjastega magneta v sedanji generaciji skoraj ne deluje. Zato je njegova učinkovitost nizka.

Induktor Elveet ima 4-polni magnetni sistem, ki je usmerjen strogo pravokotno na žice tuljav.

Po diodnih mostovih se tok tuljav sešteje in napaja na pretvornik in polnilno ploščo.

Korak: Elveet PCB

Vezje in vse komponente plošč. Vsebuje tri glavne dele:

1. Povečanje toka induktorja 200mA pretvornika. Uporablja se čip NCP1402.

Gre za ojačevalni pretvornik, ki deluje od 0,8 voltov in daje fiksno napetost 5 voltov in tok do 200 mA. Naloga tega čipa je zagotoviti udobno napetost za polnjenje baterije.

2. Čip polnilne naprave STC4054

Ta čip prejema 5 voltov od induktorja ali od zunanjega vira (prek mikro-USB) in polni litij-polimerno baterijo z zmogljivostjo 2800 mA. Tok induktorja in tok iz zunanjega vira sta ločeni preko Schottkyjevih diod.

Tudi drugi par Schottkyjevih diod omogoča Elveetu delovanje kot neprekinjeno napajanje, to pomeni, da lahko hkrati polnite Elveet in od njega prejemate tok za svoje naprave.

3. Povečevalni izhodni pretvornik. Poveča napetost akumulatorja na 5 voltov in zagotavlja tok do 2 ampera za napajanje pripomočkov. V tem primeru čip LM2623 deluje.

Dobra lastnost LM2623 je notranji tranzistor velike moči in izhodni tok do 2 ampera z nizkim valovanjem izhodne napetosti. Izhodna napetost se napaja v standardni priključek USB.

Poleg teh delov ima plošča stikalo za obremenitev, občutljivo na dotik (na primer močna potujoča svetilka ali druge stalne obremenitve). Obstajajo tudi izhodni zatiči za priključitev brezžičnega polnilnika namesto kabla USB, vendar je ta možnost zasnovana za prihodnost.

4. korak: Etui Elveet

Vsi deli ohišja in nosilca magneta so natisnjeni na 3D tiskalniku.

Vse datoteke STL so tukaj.

Dimenzije ohišja:

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

5. korak: Tuljave

Na pravokotno podlago 5x35 mm visoko 8 mm navijemo tuljavo z žico 32 AWG (0,2 mm).

Tuljave so narejene z žico 32 AWG (0,2 mm) na pravokotni podlagi. Število zavojev je približno 1200. Širina celotne tuljave ne sme biti večja od 20 mm. Uporabite lahko debelejšo žico, vendar bo za pretvornik povečanja to težji način delovanja. Tanjša žica bo dala več napetosti, vendar bo tok upadel in ohmične izgube se bodo povečale.

Po navijanju je treba vse tuljave zaviti s PTFE trakom.

Korak 6: Namestite diodne mostove

To je ozka plošča za 12 diod.

Nahaja se poleg tuljav.

Izhodi vsake tuljave so povezani z mostovi, potem ko je plošča nameščena v utor.

7. korak: Preverite povezave

Če želite to narediti, potrebujete tanko ploščo, na katero je nameščenih 10-15 belih LED in en kondenzator s približno 2200 mikrofaradi.

LED so povezane vzporedno in spajkane na ploščo diodnih mostov.

Ko premikate magnetni sklop po tuljavah, morajo vse diode močno zasijati.

Nadalje se preskusna plošča odstrani in zatiči mostne plošče so priključeni na pretvorniško ploščo.

8. korak: Končna montaža

Na ploščo povežemo žice akumulatorja in induktorja.

Nato z dvema vijakoma zberemo zgornji in spodnji pokrov naprave.

Naprava je pripravljena za delo.

Zdaj ste popolnoma energetsko neodvisni!