Зарядное устройство для телефона с приводом от велосипеда: 6 шагов (с изображениями)

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

Это дешевое зарядное устройство с приводом от велосипеда, которое можно распечатать на 3D-принтере, оно простое в изготовлении и установке, а зарядное устройство для телефона универсально. Это полезная вещь, если вы много ездите на велосипеде и вам нужно зарядить телефон.

Зарядное устройство было разработано и изготовлено пятью подростками из компании Vector Space в Линчберге, штат Вирджиния.

Запасы

• Универсальный генератор, $ 12,97
• Стабилизатор напряжения LM2596, $ 6,99
• 2 порта USB, 2,22 доллара США
• 4 диода, 0,56 $
• Конденсатор 4700 мкФ, $ 1,95
• 100 футов Red Primary Waire 22 GA 22 GA, 7,76 долл. США
• Винт M3 x 30 мм с головкой под торцевой ключ (строительный магазин) $ 0,49
• Нить для 3D-принтера PLA (всего 65 г для коробки, зажима на руль и держателя телефона), 1,30 доллара США.
• Резинки
• Липучка

Итого: 30 долларов

Шаг 1: 3D-печать

Держатель для телефона

Я, сэр Джеймс, преодолев множество испытаний и невзгод, разработал держатель для телефона, который можно установить на большинство рулей велосипеда. Он состоит из двух частей. Первое - это крепление на руль, а второе - крепление для телефона.

Крепление на руль

Крепление на руль прикреплено к рулю и удерживается винтом. Вы можете использовать вставную гайку с одной стороны крепления и ввинтить винт с другой стороны. Я разработал крепление для использования винта M3x20 мм. Смотрите видео на этапе сборки.

Другой ключевой компонент крепления на руль - это размер большого отверстия. Наша конструкция имеет отверстие 27 мм, что дает ему достаточно места для надежного закрепления на руле. Если у вас руль другого размера, вы можете получить доступ к нашему дизайну TinkerCAD и изменить его здесь.

Телефон удерживается двумя резиновыми лентами, которые проходят через отверстия в подставке для телефона, чтобы удерживать телефон на месте. Вы подключаете подставку для телефона к креплению на руль, склеивая их вместе. Это универсальный держатель для телефона, а значит, он подходит для всех телефонов.

Корпус для электроники

Мы также использовали TinkerCAD для разработки корпуса для электроники. Вы можете получить доступ к дизайну и изменить его здесь.

Назначение коробки - защита цепи. Коробка сконструирована таким образом, что ее можно привязать к велосипеду и пропускать USB-шнуры внутрь и наружу. При выборе материала мы думали только о том, будет ли он водонепроницаемым. Мы обнаружили, что все основные пластмассы соответствуют этому требованию, поэтому решили использовать PLA из-за его низкой стоимости и простоты печати. На печать корпуса электроники уходит 41 грамм, что стоит примерно 82 цента.

Мы напечатали все на Lulzbot TAZ 6, используя PLA с высотой слоя 0,25 мм и заполнением 20%. Никаких опор не требуется.

Шаг 2: Электроника

Преобразование переменного тока в постоянный

Генераторы вырабатывают переменное напряжение, которое необходимо преобразовать в постоянное, чтобы зарядить телефон. Мы использовали полностью мостовой выпрямитель для преобразования мощности, а затем регулятор напряжения, чтобы снизить его до 5 В, чтобы он не сгорел аккумулятор вашего мобильного устройства. Мы также поместили на него конденсатор емкостью 4700 мкФ, чтобы он заряжался более плавно, чем на выход USB. Мы использовали медный провод 22 калибра, чтобы соединить все.

Полный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, размещенных в определенной конфигурации. Вы можете найти подробную информацию о том, как построить один здесь, имейте в виду, что вам не нужен макет, вы можете припаять диоды напрямую друг к другу. Посмотрите, как мы это сделали, на фото-шоу

выводы, которые вы будете использовать, - это самые дальние левый и правый контакты, которые нужно припаять к проводам, если порты USB сложены в стопку, тогда вы не будете использовать те, которые находятся спереди, если вы используете тот, который находится ближе всего к контактам

Регулировка напряжения

Для преобразования напряжений выше 5 вольт ровно в 5 вольт мы использовали стабилизатор напряжения LM2596. Выходное напряжение этого регулятора можно отрегулировать, поворачивая небольшой винт на синей коробке. Чтобы правильно установить этот винт, мы подключили цифровой блок питания к входным контактам на 9 вольт и измерили выходное напряжение с помощью мультиметра. При этом поверните винт и следите за выходным напряжением, пока не приблизитесь как можно ближе к 5 вольт. Если вы превысите пять вольт, ваш телефон поджарится, поэтому важно максимально приблизить его к 5 вольт. Используйте небольшую отвертку с плоской головкой, чтобы повернуть винт. Затем вы хотите припаять красный провод к отверстию с меткой + и черный провод с меткой-, затем вы хотите сделать то же самое с другой стороной.

Шаг 3: Сборка

Держатель телефона и крепление на руль соединены между собой с помощью суперклея. Проденьте резиновую ленту через каждое из двух отверстий в держателе телефона.

Поместите электронику в коробку, подключите USB-кабели к USB-портам, затем приклейте электронику на место горячим клеем. Убедитесь, что ввод и вывод соответствуют этикеткам на коробке.

Генератор, который мы использовали, поставлялся с зажимом, чтобы прикрепить его к велосипеду. Это было довольно просто: было два болта для зажима, который идет на велосипеде. Мы прикрепили его к стойке сиденья. Убедитесь, что он находится под тросом переключателя, чтобы он не мешал ему. Проще всего надеть генератор на насадку, прежде чем ставить его на велосипед.

Шаг 4: Установка

Корпус для электроники

Коробка крепится на липучке, поэтому вы можете положить ее в нужное место на нижней трубе. Вставьте ремешок на липучке в прорези для язычков, а затем убедитесь, что он плотно прилегает к месту, на которое вы его надеваете.

Генератор

Чтобы установить генератор, вы должны сначала прикрутить генератор к концу кронштейна, затем прикрутить кронштейн к стойке сиденья задней части велосипеда и прикрутить кронштейн к генератору. При этом нужно убедиться, что торцевая часть давит достаточно сильно, но не слишком сильно, иначе это повлияет на давление в шинах. Перед тем, как начать кататься на велосипеде, убедитесь, что винты затянуты достаточно сильно, чтобы генератор не упал. Вам также нужно, чтобы центральная ось генератора была направлена к центру колеса. Затем вам нужно будет прикрепить провода к велосипедному генератору, а затем присоединить другой конец проводов к USB-порту на конце коробки. что говорит "Ввод". Затем вы вставляете собственный USB-кабель в отверстие «Выход» на другой стороне коробки и подключаете собственное зарядное устройство к телефону.

Держатель для телефона

Прикрепите крепление к рулю к рулю и закрепите его винтом M3. Затем используйте резинки, чтобы удерживать телефон за 4 угла. Это крепче, чем кажется!

Шаг 5: Приложение А. Исследование

Автор: Элли Уикс

Чтобы телефон был полностью заряжен, необходимо 5 вольт. Так что вам нужно всего лишь разогнаться до 4 миль в час. Если вы поедете медленнее, вы не получите заряда, если вы пойдете быстрее, регулятор напряжения будет поддерживать 5 вольт.

Экспериментальная установка

Скорость велосипеда в зависимости от напряжения

• Мы протестировали два разных генератора (Sanyo и других производителей).
• Мы использовали дрель, чтобы раскрутить генератор
• мы использовали тахометр для измерения оборотов генератора
• Чтобы преобразовать обороты генератора в скорость велосипеда, мы взяли велосипед с 24-дюймовыми колесами.

Вот как мы пришли к такому выводу из нашего эксперимента. Если вы используете генератор Sanyo за 12 $. 1150 об / мин генератора = 73,3 об / мин велосипедной шины. Окружность шины 75 дюймов x 73,3 = 5500 дюймов / мин = 5,2 мили в час. Именно на этой скорости генератор начнет вырабатывать 5 вольт. Мы знаем это на основании следующих данных, собранных в ходе нашего эксперимента.

• 950 об / мин выдает 3,5 вольта
• 1150 об / мин составляет 4,24 вольта
• 1900 об / мин - 6,7 вольт

Если вы собираетесь использовать генератор за 9 долларов, который меньше, вам нужно будет только разогнаться до 3,2 мили в час, чтобы получить 5 вольт, и фактически зарядить свой телефон, и скорость 5 миль в час даст вам чуть больше 6 вольт.

1500 об / мин генератора = 47 об / мин велосипедной шины. 47 об / мин x 72 (окружность велосипеда) = 3384 дюйма / мин = 3,2 мили в час

• 1300 об / мин дает 3 вольта
• 1500 об / мин дает 5 вольт
• 1700 об / мин дает 7 вольт

Скорость зарядки

Мы поставили эксперимент, чтобы измерить, сколько электрического тока подается на телефон при зарядке. Наши результаты показали, что генератор Sanyo выдавал 0,9 А, а генератор безымянного производителя - 1,0 А.

Мы можем использовать эти числа, чтобы приблизительно рассчитать, сколько времени потребуется для зарядки обычного сотового телефона. Поскольку у многих сотовых телефонов емкость аккумулятора составляет 3 ампер-часа, для зарядки от 0 до 100% генератору без торговой марки потребуется около 3 часов.

Из-за более низкой цены, более низкой скорости велосипеда, необходимой для зарядки, и из-за лучшей скорости зарядки я бы рекомендовал общий генератор вместо генератора Sanyo.

Шаг 6: Приложение B: О проекте

Это зарядное устройство для телефона с приводом от велосипеда было изобретено 5 подростками (Элли, Ян, Адам, Исаак и Джеймс) из Линчберга, штат Вирджиния, в местном производственном центре Vector Space. Спонсором проекта выступил Фонд Nuts and Bolts Foundation.

Мы построили это зарядное устройство за пять дней, примерно по 5 часов каждый день. В первый день мы просто сделали 3D-моделирование и выяснили, где будет размещен телефон.

На второй день мы выпаяли и отредактировали наши 3D-модели и улучшили их, мы выполнили некоторые математические вычисления относительно того, насколько быстро вам нужно двигаться, и проводки для преобразования переменного тока (переменного тока) в постоянный ток (постоянного тока).

На третий день мы сделали 3D-печать и редактирование, и некоторые из первых коробок не соответствовали размерам, затем мы исправили их, проложили электрическую проводку и подсчитали, сколько времени вам нужно будет ездить на велосипеде, чтобы перейти от 0% до 100%.

На четвертый день мы готовили все к работе, чтобы получить наш первый прототип, доводим размеры, тестируем и документируем.

На 5 день добавляем последние штрихи и документируем.