Caricabatteria per telefono alimentato da bici: 6 passaggi (con immagini)

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

Questo è un caricabatterie per telefono alimentato da bici che è economico, stampabile in 3D, facile da realizzare e installare e il caricabatterie del telefono è universale. È una cosa utile se guidi molto la bici e hai bisogno di ricaricare il telefono.

Il caricabatterie è stato progettato e costruito da cinque adolescenti presso Vector Space a Lynchburg, in Virginia.

Forniture

• Generatore generico, $ 12,97
• Regolatore di tensione LM2596, $ 6,99
• 2 porte USB, $ 2,22
• 4 diodi, $ 0,56
• Condensatore 4700UF, $ 1,95
• 100 piedi di Red Primary waire 22 GA 22 GA, $ 7,76
• Vite M3 x testa a brugola da 30 mm, (negozio di ferramenta) $ 0,49
• Filamento per stampante 3D PLA (65 g in totale per scatola, morsetto per manubrio e supporto per telefono), $ 1,30
• Elastici
• Velcro

Totale: $ 30

Passaggio 1: stampa 3D

Porta telefono

Io, sir James, attraverso molte prove e tribolazioni, ho progettato un supporto per telefono che si monta sulla maggior parte dei manubri delle bici. È fatto in due parti. Il primo è il supporto per manubrio e il secondo è il supporto per telefono.

Supporto per manubrio

Il supporto per manubrio è fissato al manubrio e trattenuto da una vite. È possibile utilizzare un dado di inserimento su un lato del supporto e avvitare una vite dall'altro lato. Ho progettato il supporto per utilizzare una vite M3x20mm. Guarda il video nella fase di montaggio.

Un altro componente chiave del supporto per manubrio è la dimensione del foro grande. Il nostro design ha un foro da 27 mm, che offre spazio sufficiente per essere fissato saldamente al nostro manubrio. Se il tuo manubrio è di dimensioni diverse, puoi accedere e modificare il nostro design TinkerCAD qui.

Il telefono è tenuto da due elastici che passano attraverso i fori del supporto del telefono per mantenere il telefono in posizione. Connetti il supporto del telefono al supporto del manubrio incollandoli insieme. Questo è un supporto per telefono universale che significa che funziona per tutti i telefoni.

Custodia per elettronica

Abbiamo anche utilizzato TinkerCAD per progettare il nostro involucro elettronico. Puoi accedere al design e modificarlo qui.

Lo scopo della scatola è proteggere il circuito. La scatola è progettata in questo modo in modo da poter essere legata alla bici e per far passare i cavi USB dentro e fuori. La nostra unica considerazione con la scelta del materiale era se sarebbe stato impermeabile. Abbiamo scoperto che tutte le principali materie plastiche soddisfano questo requisito, quindi abbiamo deciso di utilizzare il PLA per il suo basso costo e la facilità di stampa. La custodia dell'elettronica richiede 41 grammi per la stampa, che costa circa 82 centesimi.

Abbiamo stampato tutto su un Lulzbot TAZ 6 utilizzando PLA con un'altezza dello strato di 0,25 mm e riempimento del 20%. Nessun supporto necessario.

Passaggio 2: elettronica

Conversione da CA a CC

I generatori producono tensione CA, che deve essere convertita in CC per caricare un telefono. Abbiamo usato un raddrizzatore a ponte completo per convertire la potenza, quindi un regolatore di tensione per portarla a 5 V in modo che non frigga la batteria del tuo dispositivo mobile. Abbiamo anche messo un condensatore da 4700uF su di esso per farlo caricare in modo più fluido, quindi va all'uscita USB. Abbiamo usato un filo di rame calibro 22 per collegare tutto.

Un raddrizzatore a ponte intero è costituito da quattro diodi posti in una configurazione specifica. Puoi trovare i dettagli su come costruirne uno qui, tieni presente che non hai bisogno di una breadboard, puoi saldare i diodi direttamente l'uno all'altro. Guarda come l'abbiamo fatto nell'immagine mostra

i pin out che non utilizzerai sono i pin più lontani a sinistra e a destra da saldare ai fili se le porte USB sono impilate, quindi non utilizzerai quelli davanti se stai usando quello più vicino ai pin

Regolazione del voltaggio

Per convertire da tensioni superiori a 5 volt a esattamente 5 volt, abbiamo utilizzato un regolatore di tensione LM2596. La tensione di uscita di questo regolatore può essere regolata ruotando la piccola vite sulla scatola blu. Per impostare correttamente questa vite, abbiamo collegato un alimentatore digitale ai pin di ingresso a 9 volt e abbiamo misurato la tensione di uscita con un multimetro. Mentre lo fai, gira la vite e osserva la tensione di uscita finché non ti avvicini il più possibile a 5 volt. Se superi i cinque volt, il tuo telefono sarà fritto, quindi è importante avvicinarlo il più possibile a 5 volt. Utilizzare un piccolo cacciavite a testa piatta per girare la vite. Successivamente, vuoi saldare il filo rosso al foro etichettato in+ e il filo nero etichettato in-, quindi vuoi fare la stessa cosa sull'altro lato

Passaggio 3: assemblaggio

Il supporto del telefono e il supporto per manubrio sono collegati tra loro tramite super colla. Inserisci un elastico in ciascuno dei due fori del supporto del telefono.

Posiziona l'elettronica nella scatola, collega i cavi USB alle porte USB, quindi incolla a caldo l'elettronica in posizione. Assicurati di ottenere l'input e l'output corretti con le etichette sulla scatola.

Il generatore che abbiamo usato è arrivato con un morsetto per fissarlo alla bici. Era abbastanza semplice, c'erano due bulloni per il morsetto che va sulla bici. L'abbiamo attaccato al supporto del sedile. Assicurati che sia sotto il filo per il cambio in modo che non interferisca con esso. È più facile mettere il generatore sul pezzo di fissaggio prima di metterlo sulla bici.

Passaggio 4: installazione

Custodia per elettronica

La scatola è attaccata con velcro in modo da poterla mettere dove vuoi sul tubo obliquo. Metti il cinturino in velcro nelle fessure delle linguette e assicurati che sia bello e aderente al punto in cui lo indossi.

Generatore

Per installare il generatore è necessario avvitare prima il generatore all'estremità della staffa, quindi avvitare la staffa al supporto del sedile dell'estremità posteriore della bici e avvitare la staffa al generatore. Quando lo fai, devi assicurarti che la parte finale spinga abbastanza forte, ma non troppo, altrimenti questo influirà sulla pressione delle gomme. Prima di iniziare a guidare la tua bici, dovrai assicurarti che le viti siano abbastanza strette in modo che il generatore non cada. Dovrai anche mantenere l'asse centrale del generatore rivolto verso il centro della ruota. Quindi dovrai collegare i cavi al generatore della bici e quindi collegare l'altra estremità dei cavi alla porta USB alla fine della scatola che dice "Ingresso". Quindi inserisci il tuo cavo USB nel foro "Output" sull'altro lato della scatola e collega il tuo caricabatterie al telefono.

Porta telefono

Agganciare il supporto per manubrio al manubrio e fissarlo con una vite M3. Quindi usa gli elastici per tenere i 4 angoli del telefono. È più robusto di quanto sembri!

Fase 5: Appendice A: Ricerca

Di: Ellie Weeks

Per caricare completamente il telefono, la batteria ha bisogno di 5 volt. Quindi devi solo andare a una velocità di 4 mph. Se vai più lento, non otterrai alcuna carica, se vai più veloce, il regolatore di tensione manterrà 5 volt.

Setup sperimentale

Velocità della bici contro tensione

• Abbiamo testato due diversi generatori (Sanyo e unbranded)
• Abbiamo usato un trapano elettrico per far girare il generatore
• abbiamo usato un tachimetro per misurare gli RPM del generatore
• Per convertire dall'RPM del generatore alla velocità della bici, abbiamo ipotizzato una bici con ruote da 24 pollici

Ecco come siamo giunti a questa conclusione dal nostro esperimento. Se stai usando un generatore Sanyo da 12$. 1150 giri/min generatore = 73,3 giri/min pneumatico bici. Circonferenza pneumatico da 75 pollici x 73,3 = 5500 pollici/min = 5,2 mph. È a questa velocità che il generatore inizierà a produrre 5 volt. Lo sappiamo in base ai seguenti dati raccolti durante il nostro esperimento.

• 950 giri / min produce 3,5 volt
• 1150 giri/min fanno 4,24 volt
• 1900 giri/min fanno 6,7 volt

Se hai intenzione di utilizzare un generatore da 9 $ più piccolo, dovrai solo andare a 3,2 mph per ottenere 5 volt e caricare effettivamente il telefono e andare a 5 mph ti darà poco più di 6 volt.

1500 giri/min generatore = 47 giri/min pneumatico bici. 47 giri/min x 72 (circonferenza bici)=3384 pollici/min= 3,2 mph

• 1300 giri/min danno 3 volt
• 1500 giri/min danno 5 volt
• 1700 giri/min danno 7 volt

Tasso di ricarica

Abbiamo impostato un esperimento per misurare la quantità di corrente elettrica erogata al telefono durante la ricarica. I nostri risultati hanno mostrato che il generatore Sanyo ha prodotto 0,9 Ampere e il generatore senza marchio ha prodotto 1,0 Ampere.

Possiamo usare questi numeri per calcolare approssimativamente quanto tempo ci vorrebbe per caricare un tipico telefono cellulare. Poiché molti telefoni cellulari hanno una capacità della batteria di 3 Ampora, il generatore senza marchio impiegherebbe circa 3 ore per caricare dallo 0 al 100%.

A causa del prezzo più basso, della velocità della bici inferiore richiesta per la ricarica e della migliore velocità di ricarica, consiglierei il generatore generico rispetto al generatore Sanyo.

Passaggio 6: Appendice B: Informazioni sul progetto

Questo caricabatterie per telefono alimentato da bici è stato inventato da 5 adolescenti (Ellie, Ian, Adam, Isaac e James) di Lynchburg, in Virginia, presso Vector Space, il makerspace locale. Il progetto è stato sponsorizzato dalla Fondazione Nuts and Bolts.

Abbiamo costruito questo caricabatterie in cinque giorni per circa 5 ore al giorno. Il primo giorno abbiamo fatto un po' di modellazione 3D e abbiamo capito dove sarebbe stato posizionato il telefono.

Il secondo giorno abbiamo saldato e modificato i nostri modelli 3D e li abbiamo migliorati, abbiamo fatto alcuni calcoli matematici sulla velocità necessaria e il cablaggio per convertire la corrente alternata (corrente alternata) in corrente continua (corrente continua).

Il giorno 3 abbiamo fatto un po' di stampa e modifica 3D e alcune delle prime scatole non si adattavano alle dimensioni, quindi le abbiamo riparate e messo i nostri cavi elettrici e calcolato quanto tempo avresti dovuto pedalare per passare dallo 0% al 100%.

Il giorno 4 stavamo preparando tutto per l'uso in modo da poter avere il nostro primo prototipo, perfezionando le dimensioni, testando e documentando.

Il giorno 5 aggiungendo gli ultimi ritocchi e documentando.