Elf. Kinetisches Ladegerät Powerbank - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Einmal war ich auf einer Reise und hatte ein Problem mit dem Aufladen meiner Gadgets. Ich war lange mit dem Bus unterwegs, hatte keine Möglichkeit mein Handy aufzuladen und wusste, dass ich bald ohne Kommunikation sein würde.

So entstand die Idee, ein kinetisches Ladegerät zu entwickeln, das unabhängig von der Steckdose ist.

Wenn Sie Ihr Gadget auf einer Reise, Wanderung, am Strand oder im Transport aufladen müssen, dann hilft Ihnen Elveet. Sie können Elveet einfach schütteln oder in Ihre Tasche (Rucksack) stecken und zur Arbeit gehen (gehen Sie wandern, an den Strand, in die Berge usw.). Das Gerät wird geladen, wenn Sie sich bewegen.

Elveet ist ein kinetisches Ladegerät. Das Funktionsprinzip von Elveet basiert auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion

Schritt 1: Bestandteile des Elveet

1. Der Induktor besteht aus einem 9-magnetischen Halbach-Array und drei Spulen.

2. PCB enthält einen Induktor 200mA Aufwärtswandler, ein Batterieladegerät und einen Batterieaufwärtswandler 5V 2A Ausgang.

3. Der Lithium-Polymer-Akku 2800 mAh.

4. Das Gehäuse besteht aus 4 Teilen und wird mit 3D-Drucker hergestellt.

Das gesamte Projekt wird in Fusion 360 erstellt

Schritt 2: Elveet Induktor

Der Induktor wandelt die kinetische Energie Ihrer Bewegung in elektrischen Strom um. Der Wirkungsgrad des Induktors ist der wichtigste Parameter. Die Menge der akkumulierten Energie in der internen Batterie hängt von der Effizienz des Induktors ab.

Der Induktor besteht aus drei Spulen, einem Halbach-Magnetfeld und drei Diodenbrücken. Das Arbeitsfeld der Spule ist der Teil, über dem die Pole der Magnete verlaufen, dh je länger dieser Teil ist, desto mehr Energie können wir erhalten.

Außerdem sind die Ausgänge jeder Spule mit der Diodenbrücke verbunden, dh die Spulen sind spannungsunabhängig. Und der Strom aller drei Spulen wird nach den Diodenbrücken aufsummiert. Diodenbrücken verwenden Schottky-Dioden mit sehr niedriger Durchlassspannung PMEG4010 von Nexperia. Dies sind die besten Dioden für solche Anwendungen und ich empfehle nicht, sie gegen andere auszutauschen.

Das magnetische Halbach-Array bündelt das Magnetfeld auf einer Seite. Auf der anderen Seite ist das Magnetfeld sehr schwach.

Die Halbach-Anordnung erfordert fast die doppelte Anzahl von Permanentmagneten, aber die Effizienz der Halbach-Anordnung ist sehr hoch.

Die Magnetanordnung läuft über zwei Teile jeder Spule und immer laufen die Pole über verschiedene Teile. Da die Spulen durch Diodenbrücken elektrisch unabhängig sind, ist deren gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen.

Der Induktor verwendet eine Anordnung von 9 Neodym-Magneten 5X5X30mm N42. Als Federn werden zwei weitere Magnete 2X4X30 N42 verwendet.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Der Wirkungsgrad des Induktors hängt von der Änderungsrate des Magnetfelds ab. Dafür wird der Weg der Magnetbaugruppe vergrößert. Somit wird die Änderungsrate des Magnetfelds aufgrund der großen Beschleunigung der Magnetanordnung während der Bewegung wesentlich erhöht.

Dieser Induktor ist viel effizienter als ein Induktor mit einem zylindrischen Magneten in der Mitte der Spule. Der zylindrische Induktor hat nur den oberen und unteren Arbeitsteil des Magneten. Der mittlere Teil des zylindrischen Magneten funktioniert in der aktuellen Generation fast nicht. Daher ist seine Effizienz gering.

Die Elveet-Induktivität hat ein 4-poliges Magnetsystem, das streng senkrecht zu den Drähten der Spulen ausgerichtet ist.

Nach den Diodenbrücken wird der Strom der Spulen aufsummiert und der Wandler- und Ladeplatine zugeführt.

Schritt 3: Elveet PCB

Die Schaltung und alle Komponenten der Platinen. Sie enthält drei Hauptteile:

1. Erhöhen Sie den Induktorstrom des Wandlers um 200 mA. Verwendet wird der Chip NCP1402.

Es handelt sich um einen Aufwärtswandler, der mit 0,8 Volt arbeitet und eine feste Spannung von 5 Volt und einen Strom von bis zu 200 mA liefert. Die Aufgabe dieses Chips ist es, eine angenehme Spannung zum Laden des Akkus bereitzustellen.

2. Gerätechip STC4054 aufladen

Dieser Chip erhält 5 Volt vom Induktor oder von einer externen Quelle (über Micro-USB) und lädt einen Lithium-Polymer-Akku mit einer Kapazität von 2800 mA. Der Drosselstrom und der Strom aus der externen Quelle werden über Schottky-Dioden entkoppelt.

Auch das zweite Paar Schottky-Dioden ermöglicht es Elveet, als unterbrechungsfreie Stromversorgung zu arbeiten, dh Sie können Elveet aufladen und gleichzeitig Strom für Ihre Geräte empfangen.

3. Aufwärts-Ausgangswandler. Es erhöht die Batteriespannung auf 5 Volt und liefert einen Strom von bis zu 2 Ampere, um die Geräte mit Strom zu versorgen. In diesem Fall funktioniert der LM2623-Chip.

Ein gutes Merkmal des LM2623 ist ein interner Hochleistungstransistor und ein Ausgangsstrom von bis zu 2 Ampere bei geringer Ausgangsspannungswelligkeit. Die Ausgangsspannung wird einem Standard-USB-Anschluss zugeführt.

Zusätzlich zu diesen Teilen verfügt die Platine über einen berührungsempfindlichen Lastschalter (z. B. eine leistungsstarke Wanderlampe oder andere Dauerlasten). Es gibt auch Ausgangspins zum Anschließen des kabellosen Ladegeräts anstelle des USB-Kabels, aber diese Option ist für die Zukunft gedacht.

Schritt 4: Elveet-Fall

Alle Teile des Gehäuses und des Magnethalters werden auf einem 3D-Drucker gedruckt.

Alle STL-Dateien sind hier.

Gehäuseabmessungen:

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

Schritt 5: Spulen

Auf einer rechteckigen Basis 5x35 mm hoch 8 mm spulen wir mit einem Draht von 32 AWG (0,2 mm) auf.

Die Spulen bestehen aus einem Draht von 32 AWG (0,2 mm) auf einer rechteckigen Basis. Die Windungszahl beträgt ca. 1200. Die Breite der gesamten Spule sollte nicht mehr als 20 mm betragen. Sie können einen dickeren Draht verwenden, aber für einen Aufwärtswandler ist dies eine schwerere Betriebsart. Ein dünnerer Draht führt zu mehr Spannung, aber der Strom sinkt und die ohmschen Verluste nehmen zu.

Nach dem Wickeln sollten alle Spulen mit PTFE-Band umwickelt werden.

Schritt 6: Platinendiodenbrücken

Dies ist eine schmale Platine für 12 Dioden.

Es befindet sich neben den Spulen.

Die Ausgänge jeder Spule werden nach dem Einlegen der Platine in die Nut mit den Brücken verbunden.

Schritt 7: Überprüfen der Verbindungen

Dazu benötigen Sie eine dünne Platine, auf der 10-15 weiße LEDs und ein Kondensator von ca. 2200 Mikrofarad montiert sind.

LEDs werden parallel geschaltet und auf die Platine von Diodenbrücken gelötet.

Beim Bewegen der Magnetbaugruppe über die Spulen sollten alle Dioden hell leuchten.

Außerdem wird die Testplatine entfernt und die Pins der Brückenplatine werden mit der Wandlerplatine verbunden.

Schritt 8: Endmontage

Wir verbinden die Batterie- und Induktordrähte mit der Platine.

Danach montieren wir die obere und untere Abdeckung des Geräts mit zwei Schrauben.

Das Gerät ist betriebsbereit.

Jetzt sind Sie energetisch völlig unabhängig!