Moč projekta 5 V brez baterije: 16 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

Zdaj imate lahko na dosegu roke regulirano napajanje brez baterij za zamenjavo ali polnjenje! Ta Instructable vam prikazuje, kako spremenite dinamo svetilko za ključe v vitko oskrbo, ki lahko nadomesti baterije za vse projekte, ki zahtevajo hitro 5-voltno napajanje z enosmernim tokom (5 V DC).

Če ste v projekt vključili celo digitalno logiko, analogne čipe ali mikrokrmilnik, obstaja velika verjetnost, da boste morali najti način, kako v svoje vezje zagotoviti 5 V DC. Obstaja nekaj primarnih virov 5 V, zato lahko uporabite stensko bradavico za pretvorbo izmeničnega napajanja (kar očitno omejuje, kam lahko vzamete svoj novi pripomoček), ali pa porabite dodaten čas za izgradnjo regulatornega vezja, da dobite več baterij 1,5 V do potrebne Napetost. Te rešitve so potrebne za nekatera vezja, toda za manjše pripomočke, ali ne bi bilo lepo imeti vedno pripravljeno zalogo, da se lahko takoj lotite drugih vidikov projekta? Če k široko dostopni dinamo svetilki dodate nekaj elektronskih komponent, lahko za kratek čas vklopite majhne naprave, ne da bi porabili vtičnice ali baterije. Izboljšani dinamo je odličen za delovno mizo ali razkazovanje novih projektov skoraj povsod. Ta Navodila zajemajo, kako sestaviti in namestiti povečevalni DC-DC pretvornik, ki spreminja nizko napetost generatorja dinamo obeska v konstantnih 5 V. Povečevalno vezje napolni velik kondenzator, ki zagotavlja shranjevanje energije in nekaj energije, tudi ko se dinamo ne obrača. Če sledite korakom v tem navodilu, lahko vse to dosežete brez izdelave posebnega vezja ali uporabe težko spajkanih komponent za površinsko montažo. Za vstop elektronskih delov v ohišje za obesek za ključe je potreben origami vezja, vendar boste po približno eni uri petljanja imeli lepo napravo, ki lahko pri stalnih 5 V DC ustvari do 50 miliamperov toka, medtem ko navitje in milivati moči še nekaj minut !

1. korak: Kako deluje

Električni generator Tok, ki teče v motor, ustvarja magnetno polje v tuljavah, pritrjenih na gred, ki se ob prisotnosti magnetnega polja iz fiksnih magnetov obrača. Ko motor deluje vzvratno - moč se vrti z obračanjem gredi - v tuljavi se sproži napetost. Faradayev zakon pravi, da je ta napetost sorazmerna s hitrostjo spreminjanja magnetnega polja v tuljavi. Tako je hitreje obračanje gredi večja napetost. Prestavna razmerja V obesku za ključe se uporablja vrsta zobnikov, da se generator vrti čim hitreje. Ko ročico zavrtite, se sprožijo trije sestavljeni zobniki. Polovica vsakega sestavljenega zobnika ima majhen polmer, druga polovica pa velik polmer. Ko se mali polmer obrne, se zobje na robu večjega polmera sorazmerno hitreje spreminjajo. S kaskadiranjem teh sestavljenih zobnikov se lahko število vrtljajev večkrat pomnoži, gred generatorja pa se lahko obrne veliko hitreje, kot bi jo lahko obrnil človek. razumno zagon, vendar napetost ni dovolj visoka, da bi dosegla 5V. Ta napetost se tudi hitro spreminja glede na hitrost vrtenja gredi. Za enakomeren izhod 5 V je potreben povečevalni pretvornik. Izbrano posebno integrirano vezje - MAX756 - lahko spremeni napetosti že od 0,7 V v 5 V in je na voljo v priročnem 8 -polnem paketu. Povečevalno vezje temelji na aplikacijskem vezju v podatkovnem listu MAX756. https://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX756-MAX757.pdfČeprav se te dinamo svečnike za ključe oglašujejo tako, da ne potrebujejo baterij, se zdi, da imajo v notranjosti tri baterije velikosti kovancev. Generator je spajen na ta niz kovancev v nekoliko surovem polnilnem vezju. Vendar mislim, da teh baterij ni treba polniti in se po prvem praznjenju ponavadi hitro izpraznijo. Ta Instructable ta kup kovancev nadomesti z velikim kondenzatorjem, ki ga je mogoče pogosteje polniti in je učinkovitejši. Glejte shemo za postavitev celotnega vezja. Posebne komponente so bile izbrane za enostavno ročno spajkanje, hkrati pa so bile najmanjše velikosti, ki so bile še vedno ocenjene za napetosti v tokokrogu. Opomba: Podatkovni list MAX756 ima C3 kot 150 uF kondenzator. Kondenzatorji 150 uF, ki sem jih našel, so bili fizično veliko večji od tistih 100 uF in se niso mogli prilegati majhnemu obesku za ključe. Tako sem zamenjal C3 s kondenzatorjem 100 uF in zdi se, da deluje dobro.

2. korak: Deli in orodja

Deli povečevalnega vezja Deli za povečevalno vezje lahko dobite pri distributerju elektronike, kot je Digikey. U1-MAX756 3.3V/5V povečevalni DC-DC pretvornik, 8-polni DIP paket [Digikey# MAX756CPA+-ND] C1-0,33 F 5,5 V kondenzator, paket kovancev [Digikey# 604-1024-ND] C2, C3-100 uF 6,3 V aluminijasti elektrolitski kondenzator, mini radialni [Digikey# P803-ND] C4-0,1 uF 25 V keramika univerzalni kondenzator, skozi luknjo [Digikey# BC1148CT-ND] L1-22 uH RF dušilka, aksialna [Digikey# M8138CT-ND] R1-1k, 1/4W splošni ogljikov film upor, aksialni [Digikey# 1.0KQBK -ND] D2-1A 20V Schottkyjeva dioda, aksialna [Digikey# 1N5817GOS-ND] D3-Če ne morete reciklirati prvotnih LED v svetilki, ker so bili kabli prekratki, lahko uporabite katero koli 2 mA LED, okrogel T1 3 mm [npr Digikey# 475-1402-ND] Svetilka za ključe Dynamo Za ta projekt sem uporabil dinamo LED svetilko za ključe, ki je bila označena kot AIDvantage in jo je izdelala LTA, Inc. (postavka# 02119). Na trgu je veliko različnih velikosti teh svetilk različnih proizvajalcev - videl sem jih v trgovinah z živili (Giant na vzhodni obali) in v računalniških trgovinah (Microcenter). Na spletu jih lahko najdete z Googlingom: svetilko za obesek dynamo. Običajno stanejo manj kot 5 USD. Odkril sem, da obstaja nekaj manjših razlik med svetilkami različnih proizvajalcev. Ena svetilka, ki sem jo dobil v Microcenterju, ni imel vezja za LED - LED so bile le spajkane neposredno na baterijo. To vezje LED je lepo, vendar ni potrebno. Če ugotovite, da za LED ni ločenega vezja, lahko le spajate ustrezne pozitivne in negativne kable kombinacije LED+upor in izhodnega kabla skupaj. Malo vročega lepila v notranjosti sprednje plošče v bližini LED in izhodnega kabla lahko sestavi da mehansko trdnost. Druga različica je bila, da so bili tudi kabli na stikalu v tej različici spajkani nekoliko drugače kot baterija. Sicer je bil precej enak. Izhodni kabel Za izhodni kabel sem uporabil moški kabel USB A do mini-B USB, odstranjen iz mrtvega predvajalnika MP3. Za ta kabel sem se odločil, ker je mini-USB vhod običajen za majhna vezja. Ker so v tem kablu 4 povezave, morate ugotoviti, katere žice so pozitivni in negativni kabli. Če pa poznate polariteto, lahko uporabite katero koli vrsto izhodnega kabla. Če želite preizkusiti vezje, boste verjetno želeli imeti na voljo tudi dodatni vtič za izhodni adapter. Iz mrtvega MP3 predvajalnika sem spajkal vtičnico mini-B in priključil rdeče in črne žice na napajanje 5V oziroma na ozemljitvene zatiče. železo, spajkanje in fluks (ta navodilo predvideva, da ste že spajkali)- voltmeter in preskusni vodi- majhen izvijač Phillips (za odpiranje ohišja svetilke)- električni trak- majhni rezalniki žice- majhne klešče- pinceta (neobvezno, vendar priporočljivo)- nastavljive ročice, orodje iz tretje roke (neobvezno, vendar priporočljivo)- majhen ploski izvijač (neobvezno, vendar priporočljivo)- pištola za vroče lepilo (neobvezno, vendar priporočljivo)- nož za hobi (neobvezno, vendar priporočljivo)

3. korak: Origami vezja: MAX756 in kondenzator za shranjevanje

A. Prepoznajte 8 zatičev na MAX756 in usmerite čip s čepom 1 spodaj levo.

B. Obrnite čip (tj. Zavrtite za 180 stopinj po dolgi osi) in pritrdite nožici 4 in 5. Ti zatiči gredo v funkcijo indikatorja nizke napolnjenosti akumulatorja MAX756 in se v tem navodilu ne uporabljajo. Lahko spremenite vezje in s temi zatiči ugotovite, kdaj je napetost na kondenzatorju za shranjevanje (C1) nizka. Obrnite shranjevalni kondenzator, tako da je negativni zatič na levi. C. Položite MAX756 na shranjevalni kondenzator, tako da je čip približno med negativnim C1 (-) in pozitivnim C1 (+) zatičem. D. Upognite zatiče kondenzatorja za shranjevanje proti MAX756, kot da želite pritrditi čip. Upognite zatiča 2 in 7 na MAX756, tako da se skoraj dotikata negativnega zatiča C1 shranjevalnega kondenzatorja (-). Upognite zatič 6, tako da se skoraj dotika pozitivnega zatiča C1 (+) shranjevalnega kondenzatorja. E. Spajkajte skupaj C1 (-) in zatiča 2 in 7 na MAX756. Nato spajate skupaj C1 (+) in zatič 6 na MAX756. F. Na koncu izrežite majhen kos električnega traku, približno velikosti višine in širine MAX756. Ta kos uporabite za pokrivanje spojev, spajkanih v E.

4. korak: Origami vezja: Induktor, referenčni kondenzator, Schottkyjeva dioda

A. Induktor L1 namestite proti zatičema 1 in 8 na MAX756. Pritiskajte vodi L1 proti zatičem MAX756, da bo komponenta čim bližje ohišju čipa.

B. Spajkajte L1 na zatiča 1 in 8 in pripnite preostalo dolžino vodila L1. C. Keramični kondenzator C4 postavite tako, da se en kabel dotika nožice 3 na MAX756, drugi pa pritisne na izpostavljeni del zatiča 2, ki je zdaj večinoma pod električnim trakom. D. Spajkajte C4 na zatiča 2 in 3 in pripnite preostalo dolžino kabla C4. E. Če pogledate MAX756 s čepom 1 v zgornjem levem kotu, postavite Schottkyjevo diodo D2 na polico, ki jo ustvari velik kondenzator C1. Upognite zatič D2 (-) katode D2 (označen s pasom) okoli telesa MAX756, tako da se dotika pozitivnega priključka C1, C1 (+). Upognite anodo D2 D2 (+) navzgor, tako da se dotika zatiča 8 na MAX756. F. Spajajte zatiče D2 na MAX756 in izrežite preostalo dolžino kabla. Obrežite zatiča 8 in 3.

5. korak: Krožni origami: elektrolitski kondenzatorji, 1. del

A. Postavite elektrolitske kondenzatorje C2 in C3 na njihova konca, tako da so negativni sponki, C2 (-) in C3 (-), drug poleg drugega.

B. Upognite C3 (-) okoli C2 (-). C. Spojite dva negativna kabla skupaj blizu C2. To bo ustvarilo ozemljitveni vod za oba kondenzatorja. Poskrbite, da ne boste pomotoma spajkali pozitivnega priključka C2. Prerežite preostalo dolžino C2 (-). D. Kondenzatorje obrnite proti sebi. Upognite C3 (-) v kanal med dvema kondenzatorjema. Pred koncem kondenzatorjev upognite preostalo dolžino za 90 stopinj, kot bi ustvarili nogo za oba kondenzatorja. E. S C1 (-) obrnjenim proti vam, postavite C2 in C3 na levo stran in potisnite nogo C3 (-) med priključek C1 (-) in telo C1. F. Spajkanje C3 (-) do C1 (-). Ozemljitvene zatiče C2, C3 in C1 povežete skupaj.

Korak 6: Origami vezja: elektrolitski kondenzatorji, 2. del

A. Upognite pozitivni priključek C3, C3 (+) proti zatiču 1 na MAX756, tako da je znotraj nožic 1 in 2.

B. Spajkajte C3 (+) na pin 1 na MAX756. Odrežite preostalo dolžino zatiča 1. C. Obrnite sklop tako, da leži na negativnem vodilu C1, C1 (-). Odrežite trak električnega traku, ki je ožji od širine kondenzatorjev C2 in C3 skupaj in približno dvakrat daljši. Ta električni trak postavite med C1 in C2/C3, tako da pokriva ozemljitvene zatiče C2/C3. Tako se C2 (+) ne bo pomotoma dotaknil in kratkega stika z maso. E. Upognite C2 (+) 90 stopinj, tako da je čez spajkalni spoj C2/C3. Nato ga upognite za 90 stopinj proti priključku C1 (+). F. Spajkajte C2 (+) do C1 (+) in obrežite preostalo dolžino.

7. korak: Izdelava izhodnega kabla

Postopek izdelave izhodnega kabla je odvisen od adapterja, ki ga izberete za svoje projekte. Ta korak zajema, kako vključiti moški kabel USB mini-B, saj je to običajna oblika vtiča. Uporabil sem kabel, ki je prišel iz mrtvega MP3 predvajalnika in je imel USB-A moški in mini-B moški konec.

Odrežite kabel približno 5 cm od konice konca mini-B. Odstranite konec USB-A in 4 žice v notranjosti. Če želite ugotoviti, katere žice so pozitivne in ozemljene, priključite USB-A v priključek USB z napajanjem. Preizkusite kombinacije žic z voltmetrom - če so rdeče in črne žice, verjetno zagotavljajo pozitivno moč oziroma ozemljitev. Odstranite zunanji izolator na koncu mini-B približno 1/4 palca. Ko veste, katere žice so pozitivne in ozemljene, J1 (+) in J1 (-), odstranite te žice na koncu mini-B in obrežite preostale dve žici.

8. korak: Demontaža svetilke

A. Za demontažo svetilke uporabite križni izvijač na štirih vijakih.

B. Svetilka se mora zlahka razstaviti. Ugotovite, kateri deli so zgornji del ohišja, spodnji del ohišja in sprednja plošča. C. Izvlecite elektroniko. D. Pritrdite obe žici blizu sprednje plošče. Uporabili boste žico, ki je spajkana na stikalo, zato naj bo žica čim dlje. Nato žico in konec diode D1 (negativni, katodni konec označen s črno črto) pripnite blizu zloženih kovancev, tako da so žice in diode, ki segajo od motorja M1, čim daljše.

9. korak: Priprava sprednje plošče

Opomba: nimajo vse dinamo svetilke za ključe LED LED vezja. Če vaši ne, lahko ta korak preskočite.

A. Med plastiko sprednje plošče in vezje LED zataknite ploski izvijač. B. Zavrtite izvijač. Prednja plošča in vezje LED morata narazen. C. Poiščite piko na plastični sprednji plošči. D. Pritrdite nub z rezalniki žice. E. Nub stran se bo v novem dinamu obrnila navzven. F. Odlepite LED z vezja LED. Poskusite izvleči svetleče diode nedotaknjene in pustite odprte luknje za prihodnje zatiče.

10. korak: Izdelava prednje plošče

A. Če je vaše vezje LED podobno tistemu na diagramu, usmerite LED D3 tako, da bo katodni zatič D3 (-) šel v luknjo nasproti ravnega konca okroglega belega orisa bele LED1.

B. Upognite anodo D3 D3 (+) za 90 stopinj in vstavite D3 (-) v luknjo na plošči LED. C. Po ovinku obrežite D3 (+), tako da je dolg manj kot 1/8 palca. Odstranite en vod 1k ohmskega upora R1, tako da bo dolg tudi približno 1/8 palca. Vstavite dolgi konec R1, R1 (2) skozi luknjo v vezju LED in kratke konce R1 in D3 (+) spajkajte skupaj. D. Obrnite vezje LED. Spajkajte R1 (2) v luknjo, ki ni zasedena z D3 (+), in obrežite preostalo dolžino. Bakrov trak R1 (2) je zdaj spajen na pozitivno vodilo. E. Obrnite vezje LED nazaj. Izhodni kabel napeljite skozi eno od lukenj na plastični sprednji plošči. Upoštevajte, da je smer prednje plošče zdaj obrnjena in da bo prednja plošča štrlela, ko končate. F. Spajkajte J1 (+) skozi luknjo, ki je povezana s pozitivnim vodilom. Spajkajte J1 (-) na ozemljitveno vodilo.

11. korak: Dokončanje prednje plošče

A. V razpoko med vezjem LED in prednjo ploščo na strani kabla nanesite malo vročega lepila. To bo sestavi dalo mehansko trdnost.

B. Ker ne potrebujete baterij za kovance, odlepite žico iz sklada. Spajajte to žico na R1 (2). Ta žica bo po priključitvi na izhod povečevalnega pretvornika zagotovila napajanje LED in izhodnega kabla.

12. korak: Namestitev stikalnega in povečevalnega vezja

A. Odlepite stikalo iz svežnja baterijskih svečk.

B. Prepričajte se, da je stikalo stikala podobno fotografiji z žico, ki je spajkana na zgornji zatič SW1 (2) in nobena na spodnjih dveh. Srednji zatič SW1 (1) upognite približno 45 stopinj stran od ohišja stikala. Spodnji čep lahko pripnete. C. Spodnja polovica ohišja ima na strani sprednje plošče tri plastične elemente, ki preprečujejo, da bi se novo vezje prilegalo v notranjost. Obrežite jih z rezalniki žice. D. Morda boste morali uporabiti nož za hobi, da te lastnosti poravnate skupaj s preostalim delom ohišja. E. Stikalo vstavite v spodnjo polovico ohišja na prvotno mesto. Prepričajte se, da je zatič z žico SW1 (2) najbližje koncu sprednje plošče. F. Celotno vezje povečevalnega pretvornika postavite v votlino, tako da je velik kondenzator C1 obrnjen proti stikalu, dva elektrolitska kondenzatorja C2 in C3 pa zadaj. SW1 (1) mora pritisniti na negativni priključek C1, C1 (-). Če ni, ga upognite proti kondenzatorju. Morda boste želeli na C1 (-) za zatič SW1 (2) postaviti nekaj električnega traku, da ne bo kratek.

13. korak: Priključitev prednje plošče in povečevalnega vezja

A. Motor M1 postavite nazaj na prvotno mesto v spodnji polovici ohišja. Podaljšajte žico, ki prihaja iz motorja - ozemljitveno žico M1 (-) - tako, da se dotika sredinskega zatiča stikala SW1 (1) in negativnega priključka velikega kondenzatorja C1 (-).

B. Žico M1 (-) prerežite in odlepite na ustrezno dolžino ter žico SW1 (1) in C1 (-) spajkajte skupaj. To je pomembna povezava, zato se prepričajte, da so trije spajkani. C. Obrnite ohišje tako, da je motor na vaši levi, in upognite katodni vod D1, D1 (-), tako da se dotika odprtega dela pozitivnega priključka C3, C3 (+). D. Spajkajte D1 (-) in C3 (+) skupaj in obrežite preostalo dolžino D1 (-). E. Spajkajte žico SW1 (2) na negativno vodilo prednje plošče. F. Spajajte žico, priključeno na pozitivno vodilo prednje plošče, na pozitivni priključek velikega kondenzatorja, C1 (+).

14. korak: Ponovna montaža

Za dokončanje montaže namestite sprednjo ploščo v spodnjo polovico ohišja. Robica sprednje plošče mora biti v notranjosti ohišja ohišja, da jo drži na mestu.

Če menite, da dioda D1 obstaja nevarnost kratkega stika z ohišjem motorja, boste morda želeli položiti električni trak. Zobnike in ročaj postavite nazaj v prvotni položaj. Na spodnji fotografiji si oglejte, kako so orientirani v ohišju. Zgornjo polovico ohišja položite na spodnjo polovico. Oba dela bi morala tesno pristajati skupaj, če je bil povečevalni pretvornik narejen precej blizu tistemu v tem navodilu. Obrnite novo in izboljšano napajanje in privijte štiri vijake.

15. korak: Testiranje

Preklopite stikalo proti sprednji plošči. To je položaj On.

V levi roki držite dinamo napajalnik, z desno pa ročico zavrtite. Približno dva obrata na sekundo sta dobra. Morali bi naleteti na majhen upor - to je polnjenje kondenzatorja. Po nekaj sekundah bo napetost dovolj visoka, da zasveti LED. Ko se kondenzator približa 5V, bo upor upadel. Na tej točki se kondenzator napolni. Če imate dodatni izhodni kabel za napajalni kabel, ga lahko priključite na voltmeter. Okrog točke, kjer pade upornost pri zagonu, bi morali videti, da se napetost približuje in ostane blizu 5V. Če naletite na odpor, vendar LED ne sveti, preverite povezave sprednje plošče. Če izhodna napetost močno preseže 5 V, se prepričajte, da so elektrolitski kondenzatorji pravilno spajkani. Če ne naletite na odpor in očitno ne deluje, je možno, da je nekje v vezju povečevalnega pretvornika kratek stik.

Korak 16: Aplikacija

Z napajalnikom dinamo sem napajal ocenjevalno ploščo Luminary LM3S811, ki natisne "5V - brez baterije!" na zaslon OLED. Zaradi čipov, uporabljenih na tej plošči, črpa precejšnjo količino toka … približno 80 mA. Posledično ne deluje tako dolgo na napajalniku dinamo, dokler ne potrebuje nekaj zagona, vendar deluje dovolj dolgo, da na zaslonu utripa različno besedilo. Napajanje dinamo bo najbolje delovalo s vezji, ki črpajo nekaj mA toka. Vezja lahko delujejo do 10 minut brez zagona, odvisno od njihove minimalne delovne napetosti.

Preizkusil sem tudi dinamo zalogo s hobi motorjem. Med zagonom je motor šumel skupaj s 50 mA toka.