Elveet. Caricabatterie cinetico Powerbank: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Una volta ero in viaggio e ho avuto un problema con la ricarica dei miei gadget. Ho viaggiato a lungo sull'autobus, non ho avuto l'opportunità di caricare il mio telefono e sapevo che presto sarei stato senza comunicazione.

Così è nata l'idea di creare un caricabatterie cinetico, che non dipenderà dalla presa di corrente.

Se hai bisogno di ricaricare il tuo gadget durante un viaggio, un'escursione, in spiaggia o durante i trasporti, Elveet ti aiuterà. Puoi semplicemente scuotere Elveet o metterlo in borsa (zaino) e andare al lavoro (fare escursioni, in spiaggia, in montagna, ecc.). Il dispositivo si sta caricando quando ti muovi.

Elveet è un caricatore cinetico. Il principio di funzionamento Elveet si basa sul fenomeno dell'induzione elettromagnetica

Passaggio 1: componenti dell'Elveet

1. L'induttore è costituito da un array Halbach a 9 magneti e tre bobine.

2. Il PCB contiene un convertitore step-up induttore da 200 mA, un caricabatteria e un'uscita convertitore step-up 5V 2A per batteria.

3. La batteria ai polimeri di litio da 2800 mAh.

4. La custodia è composta da 4 parti ed è realizzata con stampante 3D.

L'intero progetto viene creato in Fusion 360

Passaggio 2: induttore Elveet

L'induttore converte l'energia cinetica del tuo movimento in una corrente elettrica. L'efficienza dell'induttore è il parametro più importante. La quantità di energia accumulata nella batteria interna dipende dall'efficienza dell'induttore.

L'induttore è costituito da tre bobine, un array magnetico Halbach e tre ponti a diodi. Il campo di lavoro della bobina è la parte sopra la quale passano i poli dei magneti, cioè, più lunga è questa parte, più energia possiamo ottenere.

Inoltre, le uscite di ciascuna bobina sono collegate al ponte a diodi, cioè le bobine sono indipendenti in tensione. E la corrente di tutte e tre le bobine viene riassunta dopo i ponti a diodi. I ponti a diodi utilizzano diodi Schottky con PMEG4010 a tensione diretta molto bassa prodotti da Nexperia. Questi sono i migliori diodi per tali applicazioni e non consiglio di cambiarli con altri.

L'array magnetico Halbach concentra il campo magnetico su un lato. D'altra parte, il campo magnetico è molto debole.

L'array Halbach richiede quasi il doppio del numero di magneti permanenti, ma l'efficienza dell'assieme Halbach è molto elevata.

L'array magnetico passa su due parti di ciascuna bobina e i poli passano sempre su parti diverse. Poiché le bobine sono elettricamente indipendenti grazie ai ponti a diodi, la loro influenza reciproca è esclusa.

L'induttore utilizza un gruppo di 9 magneti al neodimio 5X5X30mm N42. Altri due magneti 2X4X30 N42 vengono utilizzati come molle.

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L'efficienza dell'induttore dipende dalla velocità di variazione del campo magnetico. Per questo, il percorso del gruppo magnetico viene aumentato. Pertanto, la velocità di variazione del campo magnetico è aumentata sostanzialmente a causa della grande accelerazione del gruppo magnetico durante il movimento.

Questo induttore è molto più efficiente di un induttore con un magnete cilindrico al centro della bobina. L'induttore cilindrico ha solo la parte operativa superiore e inferiore del magnete. La parte centrale del magnete cilindrico quasi non funziona nella generazione attuale. Pertanto, la sua efficienza è bassa.

L'induttore Elveet ha un sistema magnetico a 4 poli che è diretto rigorosamente perpendicolare ai fili delle bobine.

Dopo i ponti a diodi, la corrente delle bobine viene sommata e alimentata al convertitore e alla scheda di ricarica.

Passaggio 3: PCB Elveet

Il circuito e tutti i componenti delle schede. Contiene tre parti principali:

1. Corrente dell'induttore del convertitore step-up da 200 mA. Viene utilizzato il chip NCP1402.

È un convertitore boost che funziona da 0,8 volt e fornisce una tensione fissa di 5 volt e una corrente fino a 200 mA. Il compito di questo chip è fornire una tensione confortevole per caricare la batteria.

2. Caricare il chip del dispositivo STC4054

Questo chip riceve 5 volt dall'induttore o da una sorgente esterna (tramite micro-USB) e carica una batteria ai polimeri di litio con una capacità di 2800 mA. La corrente dell'induttore e la corrente dalla sorgente esterna sono disaccoppiate tramite diodi Schottky.

Inoltre, la seconda coppia di diodi Schottky consente a Elveet di funzionare come un alimentatore ininterrotto, ovvero puoi caricare Elveet e ricevere corrente da esso per i tuoi dispositivi allo stesso tempo.

3. Convertitore di uscita step-up. Aumenta la tensione della batteria a 5 Volt e fornisce una corrente fino a 2 Ampere per alimentare i gadget. In questo caso, il chip LM2623 funziona.

Una buona caratteristica dell'LM2623 è un transistor interno ad alta potenza e una corrente di uscita fino a 2 Ampere con ondulazione della tensione di uscita bassa. La tensione di uscita viene fornita a un connettore USB standard.

Oltre a queste parti, la scheda dispone di un interruttore di carico sensibile al tocco (ad esempio un potente faro mobile o altri carichi costanti). Ci sono anche pin di uscita per collegare il caricabatterie wireless invece del cavo USB, ma questa opzione è progettata per il futuro.

Passaggio 4: custodia Elveet

Tutte le parti della custodia e del supporto del magnete sono stampate su una stampante 3D.

Tutti i file STL sono qui.

Dimensioni della cassa:

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

Passaggio 5: bobine

Su una base rettangolare 5x35 mm alta 8 mm, avvolgiamo la bobina con un filo di 32 AWG (0,2 mm).

Le bobine sono realizzate con un filo da 32 AWG (0,2mm) su base rettangolare. Il numero di spire è di circa 1200. La larghezza dell'intera bobina non deve essere superiore a 20 mm. Puoi applicare un filo più spesso, ma per un convertitore boost, questa sarà una modalità di funzionamento più pesante. Un filo più sottile darà più tensione ma la corrente diminuirà e le perdite ohmiche aumenteranno.

Dopo l'avvolgimento, tutte le bobine devono essere avvolte con nastro PTFE.

Passaggio 6: ponti a diodi su scheda

Questa è una scheda stretta per 12 diodi.

Si trova vicino alle bobine.

Le uscite di ogni bobina sono collegate ai ponti dopo che la scheda è stata posizionata nella scanalatura.

Passaggio 7: verifica delle connessioni

Per fare ciò, è necessaria una scheda sottile, su cui sono montati 10-15 LED bianchi e un condensatore di circa 2200 microfarad.

I LED sono collegati in parallelo e saldati alla scheda dei ponti a diodi.

Quando si sposta il gruppo magnetico sulle bobine, tutti i diodi dovrebbero brillare brillantemente.

Inoltre, la scheda di test viene rimossa e i pin della scheda bridge sono collegati alla scheda del convertitore.

Passaggio 8: assemblaggio finale

Colleghiamo i fili della batteria e dell'induttore alla scheda.

Successivamente, raccogliamo i coperchi superiore e inferiore del dispositivo utilizzando due viti.

Il dispositivo è pronto per funzionare.

Ora sei completamente energeticamente indipendente!