Atembetriebenes USB-Ladegerät - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Atmen Sie? Haben Sie ein Gadget, das über einen USB-Anschluss aufgeladen werden kann? Wenn Sie beides mit Ja beantwortet haben, haben Sie Glück. Diese Anleitung zeigt, wie Sie ein Gerät herstellen, das Ihre USB-fähigen Geräte auflädt, während Sie das tun, was Sie am besten können. Durchatmen. Mit einigen Teilen aus einem alten CD-ROM-Laufwerk, einer einfachen elektronischen Schaltung und ein paar Gummibändern werden Sie sich bald in das voll aufgeladene, pseudo-nützliche elektronische Gadget-Nirvana schnaufen und schnaufen.

Schritt 1: Einführung und Schritt 1

Dieses Projekt erfordert ein breites Spektrum an "Maker" -Fähigkeiten, wie zum Beispiel die Herstellung von Leiterplatten, das Zerlegen von Elektronik, das Schneiden und Bohren von Kunststoffen, das Mischen von Epoxidharz, das Entwerfen eines Räderwerks, das Zusammenfügen einer Reihe von Teilen, das Biegen von Büroklammern und das Risiko des Bohrlochs von Ihrem noch so teuren Telefon, Kamera oder PDA. Alles in allem viel Spaß. Da jeder eine andere Sammlung von Schrottteilen zum Bauen haben wird, gebe ich Ihnen nur einen detaillierten Überblick darüber, wie ich vorgegangen bin, und Sie können diese Geschwafel auf Ihr eigenes Projekt anwenden. Welches wird lose aus vier Schritten bestehen.1. Suchen Sie einige geeignete Teile für den Generator2 auf. Bauen Sie die Ladeschaltung auf3. Bauen Sie den Generator, die Thoraxkupplung und den mechanischen Rücklauf zusammen4. Schließen Sie den Ladestromkreis an und testen Sie Schritt 1: Ich hatte ungefähr vier alte CD-ROM-Laufwerke herumhängen und ein paar davon auseinandergenommen, um zu sehen, welche coolen Teile drin waren. Es stellte sich heraus, dass es viele coole Motoren, Getriebe und andere Teile im Inneren gibt, die mein Beharren darauf, so einen Mist herumliegen zu lassen, voll und ganz bestätigen. Als ich die Getriebezüge in diesen Einheiten sah, die zum Öffnen des Tabletts verwendet wurden, kam mir die Idee zu diesem Projekt. Der kleine Motor mit niedrigem Drehmoment und hoher Drehzahl ist über ein Getriebe mit einem Endverhältnis von etwa 20: 1 mit dem Tablett verbunden. aber der lineare Weg von Ihrer Brustausdehnung ist nicht so groß (etwa einen Zoll), also mussten Sie wirklich schnaufen und pusten, um nützliche Spannungen zu erzeugen. Wie auch immer, reißen Sie in diese CD-ROM-Laufwerke, die Sie in so ziemlich jedem Flohmarkt, Secondhand-Laden oder auf Mülldeponien finden können. Das Bild unten zeigt die Ergebnisse. Da sind viele potentielle Projekte drin. Im Moment interessieren uns nur die Kunststoffgetriebe und die Motoren zum Öffnen des Trays und/oder zum Bewegen des Laserschlittens. Sehen Sie sich die verschiedenen Zahnräder und Antriebe an und versuchen Sie, sich vorzustellen, wie Sie zusätzliche Zahnräder hinzufügen können, um das Übersetzungsverhältnis zu erhöhen, oder wie Sie einen weiteren Motor in Reihe schalten. Sie möchten die Änderungen am Räderwerk minimieren. Alternativ können Sie einfach alle Gänge aufräumen und Ihr Getriebe von Grund auf neu aufbauen. Sie benötigen auch mindestens einen Motor mit einem kleinen Zahnrad oder einer Riemenscheibe, damit Sie ihn mit dem Getriebe verbinden können. Die Motoren im CD-ROM-Laufwerk sind normalerweise einfache Permanentmagnet-Gleichstrommotoren, die mit 5 V betrieben werden, mit Ausnahme des Spindelmotors, den Sie sowieso nicht verwenden möchten. An dieser Stelle möchten Sie auch darüber nachdenken, was Sie verwenden werden um einen Riemen um die Brust zu legen. Ein alter Gürtel, ein Gurtband, ein alter Schnürsenkel, ein Namensschild-Riemen oder alles, was bequem um dich herum passt, ohne dass es sich dehnt. Sie möchten, dass die gesamte Erweiterung in Ihrem Lineargenerator stattfindet. Jede Dehnung, die in Ihrem Thoraxkoppler auftritt, ist Energieverschwendung.

Schritt 2: Bauen Sie die Ladeschaltung auf

Die Ladeschaltung ist ziemlich einfach. Es besteht aus: 1. Eine Diodenbrücke, um die Wechselspannung vom Generator in gleichgerichtete Gleichspannung umzuwandeln.2. Ein wiederaufladbarer Akku, um die Spannung auszugleichen und überschüssige erzeugte Leistung zu halten, wenn nichts an den USB-Anschluss angeschlossen ist. Sie könnten auch einen großen Kondensator verwenden, aber Batterien bieten einen vorhersehbareren Spannungspegel.3. Ein Aufwärtswandler, um die Niederspannung zum Aufladen über USB auf 5 VDC zu bringen4. Ein USB-Stecker. Ich habe die Schaltung in EAGLE erstellt, ein Programm, das ich sehr empfehlen kann. Sie können es kostenlos von cadsoft.de herunterladen. Der Schaltplan und das einlagige Platinenlayout sind beigefügt. Die tatsächliche Verwendung von EAGLE und der Platinenherstellung liegen außerhalb des Rahmens dieser Anleitung. Viele großartige instructables sind da draußen, um diese Themen abzudecken. Sehen Sie sich diese zum Beispiel an, wie Sie Leiterplatten in Ihrer Küche herstellen. Die Teileliste für die Ladeschaltung (Mengen in Fettdruck): 1x L6920 Einstellbarer Ausgangs-DC-Aufwärtswandler (1V minimaler Eingang, Datenblatt hier) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 Schaltdioden (ich habe winzige SOD523-SMDs verwendet, aber Sie können einlegen, was Sie zur Hand haben) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF Keramik- oder andere Kondensatoren mit niedrigem ESR (ich habe 1206 Smds verwendet) Digikey# 39901299-1-ND2x 100k dünn SchichtwiderständeDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH drahtgewickelter InduktorDigikey# 490-2519-1-ND1x USB-Buchse Typ A SMD-AnschlussDigikey# AE9924-ND Unten sehen Sie die Schaltplan- und Platinendateien sowie JPEGs davon. Der schwierige Teil besteht darin, eine gute Leiterplatte in Ihrer Küche herzustellen, deren Spuren klein genug für das TSSOP-Paket des L6920 sind. Wie Sie auf dem Bild sehen können, habe ich 4 Bretter gleichzeitig gemacht, da jedes so klein ist. Der Trick beim Zusammenbau besteht darin, in der Mitte zu beginnen und sich nach außen zu bewegen, mit dem L6920 zu beginnen und die SMD-Diskrete nach und nach hinzuzufügen. Eine Pinzette ist neben guten Augen oder einer Lupe, hellem Licht und einer ruhigen Hand unerlässlich. Machen Sie sich keine Sorgen, dass zu viel Lötzinn drin ist, verwenden Sie Ihren Lötdocht, um Unfälle zu beseitigen, und überprüfen Sie Ihre Arbeit nach jedem Schritt mit einem Multimeter. Übung macht den Meister.

Schritt 3: Bauen Sie den Generator

Jetzt müssen Sie den Generator herstellen. Sie sollten mit den Zahnrädern und Motoren herumspielen, bis Sie eine zufriedenstellende Anordnung erhalten. Sie sollten ein Multimeter am Motor verwenden, während Sie die Zahnräder drehen, um zu sehen, wie viel Spannung Sie erhalten. Sie möchten in den 2-3-Volt-Bereich gelangen, während Sie das Lineargetriebe langsam um etwa einen Zoll bewegen. Beim Einrichten der Zahnräder möchten Sie diejenigen verwenden, bei denen ein großes Zahnrad mit einem kleineren Zahnrad geformt ist. In Reihe gestapelt ergeben diese ein gutes Übersetzungsverhältnis, wie in der Zeichnung gezeigt. (Ignorieren Sie die Tatsache, dass die Zähne in der Zeichnung die falsche Größe haben, ich war zu faul, um mit passender Zahnteilung neu zu zeichnen) Sie sollten irgendwo im Bereich von 25-50:1 schießen. Mehr ist besser, aber irgendwann häufen sich die Verluste im Getriebe und es wird zu schwer, den Motor zu drehen und die Zahnräder streifen ab.

Einer der Schlüssel besteht darin, einen Weg zu finden, die linearen Zahnräder auf der CD-Schublade oder einem anderen Teil zu verwenden, um Ihre Atembewegung in eine Rotation des Gleichstrommotors umzuwandeln. Ich habe ein Bild einer anderen Prototypversion des CD-Laufwerksgenerators eingefügt, auf dem Sie das lineare Fachzahnrad deutlich sehen können. Ebenfalls sichtbar sind die Schnittspuren im Kunststoff. Dieser Prototyp war auch in der Lage, das abgebildete LED-Array zu beleuchten. Haben Sie keine Angst, dieses Ding nach Ihren Bedürfnissen zu zerhacken. Auf dem anderen Bild ist der Gleichstrommotor im Kunststoff des Laufwerks montiert, das ich ausgeschlachtet habe. In der Nähe davon war ein linearer Schieber, mit dem ich die Atembewegung an das Räderwerk koppelte. Ich habe dem Antriebsstrang auch ein weiteres Zahnrad (siehe Bild) hinzugefügt, um die Übersetzung zu erhöhen und in Zukunft einen anderen Motor zur Leistungssteigerung montieren zu können. Die größte Herausforderung besteht darin, die Atemanstrengung effektiv in eine Rotation des Motors zu übertragen. Auch abgebildet

Schritt 4: Setzen Sie alles zusammen und testen Sie es aus

Sobald Sie eine zufriedenstellende Generatoreinstellung haben, möchten Sie den Generator an den Ladestromkreis anschließen, die Batterie einlegen und mit Ihrem Multimeter die Ausgangsspannung am USB-Anschluss testen. Wenn 5V nicht angezeigt werden, liegt ein Problem vor. Reparieren Sie es, bevor Sie Ihr teures Gerät an den USB-Port anschließen. Unten sehen Sie meinen zusammengebauten, atembetriebenen USB-Generator in seiner ganzen Pracht, oben und unten. Sie können das für die Rückführung verwendete Gummiband zusammen mit dem Lineargetriebeschlitten, dem Riemen und der Büroklammer sehen, mit der ich das Lineargetriebe mit dem Riemen verbunden habe. Der Schlüssel hier ist, dass alle Bewegungen auf das Lineargetriebe übertragen werden, damit der Riemen und die Verbindungsmethode steif und ohne Nachgeben sind. Die Stärke des Gummibandes oder der Federrückstellung liegt bei Ihnen. Meine halbherzigen Experimente zeigen, dass Sie mit einer Kraft von 1 N ziemlich gut umgehen können, ohne sich beim Atmen zu sehr zu fühlen. Idealerweise möchten Sie ein so kleines Gummiband, dass das Lineargetriebe beim Ausatmen in die Ausgangsposition zurückkehrt. Wenn Sie entweder durch ein hohes Übersetzungsverhältnis, zusätzliche Motoren oder einen größeren Motor genügend Erzeugungskapazität erhalten, benötigen Sie eine größere Federrückstellung. Im Wesentlichen speichern Sie während Ihrer Einatmung mechanische Energie, die verwendet wird, um den Generator beim Ausatmen zu drehen, damit Sie sowohl beim Drücken als auch beim Ziehen Energie erzeugen können. Sie brauchen die Diodenbrücke, um die Vorteile erfolgreich zu nutzen. Also habe ich diese Monstrosität angeschnallt und an meine vertrauenswürdige Datenerfassungsbox von DataQ angeschlossen. Angehängt ist der Spannungsverlaufsausgang des Generators vor der Aufwärtswandlung auf den 5V USB. Grundsätzlich betreibt die Batterie den Aufwärtswandler und der Atemgenerator lädt die Batterie. In der Grafik sieht man den Nivellierungseffekt der Batterie mit den Spannungsspitzen beim Atmen. Eigentlich näherte ich mich der Hyperventilation, aber im Namen der Wissenschaft. Die Ergebnisse sind auf dem Foto des Aufladens des Telefons zu sehen. Zu erwähnen ist, dass ich ein USB-Kabel modifizieren musste, damit der RAZR wie auf dieser Website beschrieben aufgeladen werden konnte. Ich habe keine soliden Zahlen über die Leistung, die ich erzeugt habe, ich habe noch keine gute Methode gefunden, um das zu messen. Der typische Ruhestoffwechsel liegt in der Größenordnung von 50-75 W, von denen ein erheblicher Teil auf die Atmung zurückzuführen ist Aufwand (ich habe nördlich von 50% gesehen). Wenn wir also davon ausgehen, dass 25 W kontinuierliche Energie zum Atmen verwendet werden, scheint es vernünftig, dass wir diese 4% erhöhen könnten, um 1 W zum Aufladen eines Mobiltelefons zu gewinnen. Basierend auf meinem Handy und diesen Annahmen würde es ungefähr 3 Stunden dauern, den 3,7 V 800 mAh Akku aufzuladen. Geht von 100 % Effizienz aus. Aufgrund der wenigen Messungen, die ich machen konnte, liefert der von mir gebaute Atemgenerator leider mehr als 50 mW. Weg, keinen Atemzug zu atmen. Es würde das Telefon aufladen, aber der NiMH-Akku würde die meiste Arbeit verrichten, bis er leer war. Dann müssten Sie etwa einen Tag lang atmen, um den NiMH-Akku aufzuladen. Du hattest sowieso vor, es zu tun, oder? Es gibt also Raum für Verbesserungen. Ein Bereich, den ich untersuche, ist die Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Polyurethan, um einen elektroaktiven Polymergenerator herzustellen. Dies ist die Art von Technologie, die verwendet wird, um Boot-Strike-Generatoren für das Militär herzustellen. Zukünftige Verbesserungen könnten dieses Gerät in den 1-W-Bereich bringen. Insbesondere durch die Verwendung eines besseren Gleichstrommotors (höhere Spannung pro Umdrehung) und den kundenspezifischen Aufbau des Antriebsstrangs, um komfortabler zu sein und die Atembewegung besser zu koppeln. Ich arbeite seit einiger Zeit an solchen Geräten in meiner Küche/Werkstatt und möchte dies alles öffentlich machen, damit andere mit an Bord gehen können. Bei Fragen oder zur Diskussion können Sie sich gerne an mich wenden. Wie der Barde sagte, "und die Domestikation des Hundes ging unvermindert weiter."