Эльвит. Кинетическое зарядное устройство Powerbank: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Однажды я был в поездке и у меня возникла проблема с подзарядкой гаджетов. Я долго ехал в автобусе, не имел возможности зарядить телефон и знал, что скоро останусь без связи.

Так появилась идея создать кинетическое зарядное устройство, которое не будет зависеть от розетки.

Если вам нужно подзарядить гаджет в поездке, походе, на пляже или в транспорте, то Elveet вам в этом поможет. Вы можете просто встряхнуть Elveet или положить его в сумку (рюкзак) и отправиться на работу (отправиться в поход, на пляж, в горы и т. Д.). Устройство заряжается, когда вы двигаетесь.

Elveet - это кинетическое зарядное устройство. Принцип работы Elveet основан на явлении электромагнитной индукции.

Шаг 1: Составные части Elveet

1. Индуктор состоит из 9-магнитной матрицы Хальбаха и трех катушек.

2. Печатная плата содержит повышающий преобразователь индуктивности 200 мА, зарядное устройство и выход повышающего преобразователя 5 В 2 А.

3. Литий-полимерный аккумулятор 2800 мАч.

4. Корпус состоит из 4 частей и выполнен на 3D принтере.

Весь проект создан в Fusion 360

Шаг 2: Индуктор Elveet

Индуктор преобразует кинетическую энергию вашего движения в электрический ток. КПД индуктора - важнейший параметр. Количество энергии, накопленной во внутренней батарее, зависит от эффективности индуктора.

Индуктор состоит из трех катушек, магнитной матрицы Хальбаха и трех диодных мостов. Рабочее поле катушки - это часть, над которой проходят полюса магнитов, то есть чем длиннее эта часть, тем больше энергии мы можем получить..

Далее выходы каждой катушки подключены к диодному мосту, то есть катушки независимы по напряжению. И ток всех трех катушек суммируется после диодных мостов. В диодных мостах используются диоды Шоттки с очень низким прямым напряжением PMEG4010 производства Nexperia. Это лучшие диоды для таких приложений, и я не рекомендую менять их на другие.

Магнитная матрица Хальбаха концентрирует магнитное поле с одной стороны. С другой стороны, магнитное поле очень слабое.

Для массива Хальбаха требуется почти вдвое больше постоянных магнитов, но эффективность сборки Хальбаха очень высока.

Магнитный массив проходит через две части каждой катушки, и всегда полюса проходят через разные части. Поскольку катушки электрически независимы за счет диодных мостов, их влияние друг на друга исключено.

В индукторе используется сборка из 9 неодимовых магнитов 5X5X30 мм N42. Еще два магнита 2X4X30 N42 используются в качестве пружин.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

Эффективность индуктора зависит от скорости изменения магнитного поля. Для этого увеличивается ход магнитного узла. Таким образом, скорость изменения магнитного поля существенно увеличивается из-за большого ускорения магнитного узла во время движения.

Этот индуктор намного эффективнее индуктора с цилиндрическим магнитом в центре катушки. Цилиндрический индуктор имеет только верхнюю и нижнюю рабочую часть магнита. Средняя часть цилиндрического магнита в нынешней генерации почти не работает. Следовательно, его эффективность невысока.

Индуктор Elveet имеет 4-полюсную магнитную систему, которая направлена строго перпендикулярно проводам катушек.

После диодных мостов ток катушек суммируется и подается на плату преобразователя и зарядного устройства.

Шаг 3: печатная плата Elveet

Схема и все составляющие платы состоят из трех основных частей:

1. Повышение тока индуктивности преобразователя на 200 мА. Используется микросхема NCP1402.

Это повышающий преобразователь, который работает от 0,8 В и выдает фиксированное напряжение 5 В и ток до 200 мА. Задача этой микросхемы - обеспечить комфортное напряжение для зарядки аккумулятора.

2. Микросхема зарядного устройства STC4054

Этот чип получает 5 вольт от индуктора или от внешнего источника (через micro-USB) и заряжает литий-полимерный аккумулятор емкостью 2800 мА. Ток индуктора и ток от внешнего источника развязаны через диоды Шоттки.

Кроме того, вторая пара диодов Шоттки позволяет Elveet работать в качестве источника бесперебойного питания, то есть вы можете одновременно заряжать Elveet и получать от него ток для своих устройств.

3. Повышающий выходной преобразователь. Он повышает напряжение аккумулятора до 5 вольт и обеспечивает ток до 2 ампер для питания гаджетов. В этом случае микросхема LM2623 исправна.

Хорошая особенность LM2623 - это внутренний мощный транзистор и выходной ток до 2 ампер с низкими пульсациями выходного напряжения. Выходное напряжение подается на стандартный разъем USB.

Помимо этих деталей на плате есть сенсорный выключатель нагрузки (например, мощная бегущая лампа или другие постоянные нагрузки). Также есть выходные контакты для подключения беспроводного зарядного устройства вместо USB-кабеля, но этот вариант рассчитан на будущее.

Шаг 4: Дело Elveet

Все детали корпуса и магнитодержателя распечатаны на 3D-принтере.

Все файлы STL находятся здесь.

Размеры корпуса:

18-54-133 мм (5, 24-2, 13-0, 728 дюйма)

Шаг 5: Катушки

На прямоугольную основу 5х35 мм высотой 8 мм наматываем катушку проводом 32 AWG (0,2 мм).

Катушки изготовлены из провода 32 AWG (0,2 мм) на прямоугольной основе. Количество витков примерно 1200. Ширина всей катушки не должна быть более 20 мм. Можно применить более толстый провод, но для повышающего преобразователя это будет более тяжелый режим работы. Более тонкий провод даст большее напряжение, но ток упадет, а омические потери увеличатся.

После намотки все катушки следует обернуть лентой из ПТФЭ.

Шаг 6: установите диодные мосты

Это узкая плата на 12 диодов.

Он находится рядом с катушками.

Выходы каждой катушки подключаются к перемычкам после установки платы в паз.

Шаг 7: Проверка подключений

Для этого понадобится тонкая плата, на которой смонтировано 10-15 белых светодиодов и один конденсатор примерно на 2200 мкФ.

Светодиоды подключены параллельно и припаяны к плате диодных мостов.

При перемещении магнитной сборки по катушкам все диоды должны ярко светиться.

Далее тестовая плата удаляется, и контакты платы моста подключаются к плате преобразователя.

Шаг 8: Окончательная сборка

Подключаем к плате провода аккумулятора и индуктора.

После этого собираем верхнюю и нижнюю крышки устройства при помощи двух саморезов.

Устройство готово к работе.

Теперь вы полностью энергетически независимы!