Elveet. Kinetik Şarj Cihazı Powerbank: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bir keresinde seyahate çıkmıştım ve gadget'larımı şarj etmede sorun yaşadım. Otobüste uzun süre seyahat ettim, telefonumu şarj etme fırsatım olmadı ve yakında iletişimsiz kalacağımı biliyordum.

Böylece elektrik prizine bağlı olmayacak bir kinetik şarj cihazı oluşturma fikri geldi.

Gadget'ınızı bir seyahatte, yürüyüşte, sahilde veya ulaşımda şarj etmeniz gerekiyorsa, Elveet size yardımcı olacaktır. Elveet'i sallayabilir veya çantanıza (sırt çantanıza) koyabilir ve işe gidebilirsiniz (yürüyüşe, sahile, dağlara vb.). Hareket halindeyken cihaz şarj oluyor.

Elveet kinetik bir şarj cihazıdır. Elveet'in çalışma prensibi elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayanmaktadır.

Adım 1: Elveet'in Bileşen Parçaları

1. İndüktör, 9 manyetik Halbach dizisinden ve üç bobinden oluşur.

2. PCB bir indüktör 200mA yükseltici dönüştürücü, bir pil şarj cihazı ve bir pil yükseltici dönüştürücü 5V 2A çıkış içerir.

3. Lityum polimer pil 2800 mAh.

4. Kasa 4 parçadan oluşmaktadır ve 3D Yazıcı ile yapılmıştır.

Tüm proje Fusion 360'ta oluşturulur

Adım 2: Elveet İndüktörü

İndüktör, hareketinizin kinetik enerjisini bir elektrik akımına dönüştürür. İndüktörün verimliliği en önemli parametredir. Dahili pilde biriken enerji miktarı, indüktörün verimliliğine bağlıdır.

İndüktör, üç bobin, bir Halbach manyetik dizisi ve üç diyot köprüsünden oluşur. Bobinin çalışma alanı, mıknatısların kutuplarının üzerinden geçtiği kısımdır, yani bu kısım ne kadar uzunsa, o kadar fazla enerji alabiliriz..

Ayrıca, her bobinin çıkışları diyot köprüsüne bağlanır, yani bobinler voltajdan bağımsızdır. Ve her üç bobinin akımı, diyot köprülerinden sonra toplanır. Diyot köprüleri, Nexperia tarafından üretilen çok düşük ileri voltajlı PMEG4010 Schottky diyotları kullanır. Bunlar, bu tür uygulamalar için en iyi diyotlardır ve bunları başkalarına değiştirmenizi önermiyorum.

Manyetik Halbach dizisi, manyetik alanı bir tarafta yoğunlaştırır. Öte yandan, manyetik alan çok zayıf.

Halbach dizisi, kalıcı mıknatıs sayısının neredeyse iki katı gerektirir, ancak Halbach montajının verimliliği çok yüksektir.

Manyetik dizi her bobinin iki parçası üzerinden geçer ve kutuplar her zaman farklı parçalardan geçer. Bobinler diyot köprülerinden dolayı elektriksel olarak bağımsız olduklarından birbirleri üzerindeki etkileri hariç tutulur.

İndüktör, 9 adet 5X5X30mm N42 neodimyum mıknatıstan oluşan bir montaj kullanır. Yay olarak iki adet 2X4X30 N42 mıknatıs daha kullanılmaktadır.

www.indigoinstruments.com/magnets/rare_earth/

İndüktörün verimliliği, manyetik alanın değişim hızına bağlıdır. Bunun için manyetik düzeneğin yolu arttırılır. Böylece, hareket sırasında manyetik düzeneğin büyük ivmelenmesi nedeniyle manyetik alanın değişim hızı önemli ölçüde artar.

Bu indüktör, bobinin merkezinde silindirik bir mıknatıs bulunan bir indüktörden çok daha verimlidir. Silindirik indüktör, mıknatısın yalnızca üst ve alt çalışma kısmına sahiptir. Silindirik mıknatısın orta kısmı, mevcut nesilde neredeyse çalışmıyor. Bu nedenle verimliliği düşüktür.

Elveet indüktörü, bobinlerin tellerine kesinlikle dik yönlendirilmiş 4 kutuplu bir manyetik sisteme sahiptir.

Diyot köprülerinden sonra bobinlerin akımı toplanır ve dönüştürücü ve şarj panosuna beslenir.

Adım 3: Elveet PCB

Panoların devresi ve tüm bileşenleri. Üç ana bölümden oluşur:

1. Yükseltici 200mA dönüştürücü indüktör akımı. NCP1402 yongası kullanılır.

0,8 volttan çalışan ve 5 voltluk sabit voltaj ve 200 mA'e kadar akım veren bir yükseltici dönüştürücüdür. Bu çipin görevi, pili şarj etmek için rahat bir voltaj sağlamaktır.

2. Şarj cihazı çipi STC4054

Bu çip, indüktörden veya harici bir kaynaktan (mikro-USB aracılığıyla) 5 volt alır ve 2800 mA kapasiteli bir Lityum-polimer pili şarj eder. İndüktör akımı ve harici kaynaktan gelen akım, Schottky diyotları aracılığıyla ayrılır.

Ayrıca ikinci çift Schottky diyot, Elveet'in kesintisiz bir güç kaynağı olarak çalışmasına izin verir, yani Elveet'i şarj edebilir ve aynı anda cihazlarınız için akım alabilirsiniz.

3. Yükseltme çıkış dönüştürücüsü. Pil voltajını 5 Volt'a yükseltir ve cihazlara güç sağlamak için 2 Ampere kadar akım sağlar. Bu durumda LM2623 yongası çalışıyor.

LM2623'ün iyi bir özelliği, dahili bir yüksek güçlü transistör ve düşük çıkış voltajı dalgalanması ile 2 Ampere kadar çıkış akımıdır. Çıkış voltajı standart bir USB konektörüne beslenir.

Bu parçalara ek olarak, kartta dokunmaya duyarlı bir yük anahtarı vardır (örneğin, güçlü bir seyahat lambası veya diğer sabit yükler). USB kablosu yerine kablosuz şarj cihazını bağlamak için çıkış pinleri de vardır, ancak bu seçenek gelecek için tasarlanmıştır.

Adım 4: Elveet Kılıfı

Kasanın tüm parçaları ve mıknatıs tutucu 3D yazıcıda basılmıştır.

Tüm STL dosyaları burada.

Kasa boyutları:

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

Adım 5: Bobinler

5x35 mm yüksekliğinde 8 mm dikdörtgen bir taban üzerinde, bobini 32 AWG (0,2 mm) tel ile sarıyoruz.

Bobinler, dikdörtgen bir taban üzerinde 32 AWG (0,2 mm) bir tel ile yapılır. Dönüş sayısı yaklaşık 1200'dür. Tüm bobinin genişliği 20 mm'den fazla olmamalıdır. Daha kalın bir kablo uygulayabilirsiniz, ancak bir yükseltici dönüştürücü için bu daha ağır bir çalışma modu olacaktır. Daha ince bir tel daha fazla voltaj verir ancak akım düşer ve omik kayıplar artar.

Sarıldıktan sonra tüm bobinler PTFE bant ile sarılmalıdır.

Adım 6: Kart Diyot Köprüleri

Bu, 12 diyot için dar bir tahtadır.

Bobinlerin yanında bulunur.

Kart oyuğa yerleştirildikten sonra her bobinin çıkışları köprülere bağlanır.

7. Adım: Bağlantıları Kontrol Etme

Bunu yapmak için, 10-15 beyaz LED ve yaklaşık 2200 mikrofaradlık bir kapasitör monte edilmiş ince bir tahtaya ihtiyacınız var.

LED'ler paralel bağlanır ve diyot köprülerinin panosuna lehimlenir.

Manyetik düzeneği bobinler üzerinde hareket ettirirken, tüm diyotlar parlak bir şekilde parlamalıdır.

Ayrıca test panosu çıkarılır ve köprü panosu pimleri dönüştürücü panosuna bağlanır.

Adım 8: Son Montaj

Akü ve indüktör kablolarını panoya bağlarız.

Daha sonra cihazın üst ve alt kapaklarını iki vida yardımıyla topluyoruz.

Cihaz çalışmaya hazırdır.

Artık tamamen enerjisel olarak bağımsızsınız!