Patareivaba 5-voldine projektivõimsus: 16 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:51

Nüüd saate reguleeritud toiteallikat pidevalt käeulatuses hoida, ilma patareide vahetamiseks või laadimiseks! See juhend juhendab teile, kuidas muuta võtmehoidja dünamo taskulamp lahjaks keskmiseks toiteallikaks, mis võib asendada patareid kõigi projektide puhul, mis nõuavad kiiret 5-voldist alalisvoolu (5 V alalisvoolu).

Kui olete isegi lisanud projekti digitaalse loogika, analoogkiibid või mikrokontrolleri, on teil suur võimalus leida viis, kuidas oma vooluahelasse 5 V alalisvoolu pakkuda. 5 V esmaseid allikaid on vähe, nii et saate vahelduvvoolu muundamiseks kasutada seintüügast (mis ilmselt piirab uue vidina võtmise kohta) või saate kulutada lisaaega regulaatoriahela ehitamiseks, et saada mitu 1,5 V patareid vajaliku Pinge. Neid lahendusi on vaja mõne vooluahela jaoks, kuid väiksemate vidinate puhul poleks tore, kui teil oleks alati valmis toide, et saaksite otse projekti muude aspektidega tegeleda? Lisades mõnele elektroonilisele komponendile laialdaselt kättesaadavale dünaamilisele taskulambile, saate väikeseid seadmeid lühikese aja jooksul toita, ilma et peaksite kasutama pistikupesasid või patareisid. Täiustatud dünamo sobib suurepäraselt töölauale või uute projektide näitamiseks peaaegu kõikjal. See juhend juhendab, kuidas monteerida ja paigaldada kiirendatavat alalis-alalisvoolu muundurit, mis muudab võtmehoidja dünamo generaatori muutuva madalpinge konstantseks 5V. Kiirendav vooluahel laeb suurt kondensaatorit, mis tagab energia salvestamise ja natuke energiat isegi siis, kui dünamo ei pöörle. Selle juhendi juhiseid järgides saate seda kõike teha ilma spetsiaalset trükkplaati valmistamata või raskesti jootetavaid pinnakinnituskomponente kasutamata. Võtmehoidja korpuse elektrooniliste osade saamiseks on vaja mõningast vooluringi origami, kuid pärast umbes tund aega näpistamist on teil korralik seade, mis suudab toita kuni 50 milliampi voolu konstantsel 5 V alalisvoolul, samal ajal mähise ja millivattvõimsusega minutite pärast !

1. toiming: kuidas see toimib

Mootorisse voolav vool tekitab võlli külge kinnitatud mähistes magnetvälja, mis pöördub fikseeritud magnetite magnetvälja juuresolekul. Kui mootor töötab tagurpidi - võll pööratakse võlli keerates -, tekitatakse mähises pinge. Faraday seadus ütleb, et see pinge on võrdeline magnetvälja mähises muutumise kiirusega. Seega, mida kiiremini võlli pööratakse, seda suurem on pinge. Ülekandearvud Võtmehoidja sees kasutatakse hammasrataste seeriat, et generaator võimalikult kiiresti pöörlema hakkaks. Kui käepidet väntate, paneb see liikuma kolm liithammasratast. Pool igast kombineeritud käigust on väikese raadiusega ja teine pool suure raadiusega. Väikese raadiuse pööramisel muudavad suurema raadiuse serva hambad proportsionaalselt kiirema asukoha. Nende ühendülekannete kaskaadimisel saab väntamiskiirust mitu korda korrutada ja generaatori võlli pöörata palju kiiremini, kui inimene seda saaks pöörata. Vajadus kiirendusmuunduri ja mälukondensaatori järele mõistlik väntamine, kuid pinge ei ole 5 V saavutamiseks piisavalt kõrge. See pinge varieerub kiiresti ka võlli pöörlemiskiiruse põhjal. Stabiilse 5 V väljundi saamiseks on vaja astmelist muundurit. Valitud spetsiifiline integraallülitus - MAX756 - võib muuta kuni 0,7 V pinge 5 V -ks ja see on käepärane 8 -kontaktiline pakett. Kiirendusahel põhineb MAX756 andmelehel oleval rakendusahelal. https://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX756-MAX757.pdf Kuigi neid dünamo võtmehoidja taskulampe reklaamitakse kui patareisid vajavaid, näib neil olevat kolm mündisuurust patareid sees. Generaator on selle mündipatarei külge joodetud mõnevõrra töötlemata laadimisahelas. Kuid ma ei usu, et need patareid on mõeldud laetavaks ja need kipuvad pärast esimest tühjenemist kiiresti tühjenema. See Instructable asendab selle müntide virna suure kondensaatoriga, mida saab sagedamini laadida ja mis on tõhusam. Vaadake kogu vooluahela skeemi skemaatiliselt. Konkreetsed komponendid valiti hõlpsaks käsitsi jootmiseks, olles samas väikseimad mõõtmed, mida hinnati ikkagi vooluahela pingete järgi. Märkus: MAX756 andmelehel on C3 kui 150 uF kondensaator. Leitud 150 uF kondensaatorit olid füüsiliselt palju suuremad kui 100 uF kondensaatorit ega mahtunud väikese võtmehoidja sisse. Seega asendasin C3 100 uF kondensaatoriga ja tundub, et see töötab hästi.

Samm: osad ja tööriistad

Kiirenduskontuuri osi saab hankida elektroonikamüüjalt, näiteks Digikey. U1-MAX756 3.3V/5V astmeline DC-DC muundur, 8-kontaktiline DIP-pakett [Digikey# MAX756CPA+-ND] C1-0,33 F 5,5 V kondensaator, mündipakett [Digikey# 604-1024-ND] C2, C3-100 uF 6,3 V alumiiniumist elektrolüütkondensaator, miniradiaalne [Digikey# P803-ND] C4-0,1 uF 25 V keraamika üldotstarbeline kondensaator, läbiv auk [Digikey# BC1148CT-ND] L1-22 uH RF drossel, aksiaalne [Digikey# M8138CT-ND] R1-1k, 1/4W üldotstarbeline süsinikkiletakisti, aksiaalne [Digikey# 1.0KQBK -ND] D2-1A 20V Schottky diood, aksiaalne [Digikey# 1N5817GOS-ND] D3-Kui te ei saa taskulambis originaal-LED-e ringlusse võtta, kuna juhtmed on liiga lühikesed, saate kasutada mis tahes 2 mA LED-d, ümmargune T1 3mm [nt Digikey# 475-1402-ND] Dünamo võtmehoidja taskulamp Turul on erinevaid selle suurusega taskulampe, mida on valmistanud erinevad tootjad - olen näinud neid toidupoodides (Giant on East Coast) ja arvutipoodides (Microcenter). Neid leiate veebist googeldades: dünaamiline võtmehoidja taskulamp. Tavaliselt maksavad need alla 5 dollari. Avastasin, et erinevate tootjate taskulampide vahel on mõned väikesed erinevused. Ühel Microcenteri taskulambil polnud LED -ide jaoks trükkplaati - LED -id olid lihtsalt joodetud otse aku külge. See LED -trükkplaat on kena, kuid mitte nõutav. Kui leiate, et valgusdioodide jaoks pole eraldi trükkplaati, võite lihtsalt joota kokku LED+takisti kombinatsiooni ja väljundkaabli vastavad positiivsed ja negatiivsed juhtmed. Väike kuum liim esiplaadi sees LED -i ja väljundkaabli lähedal võib anda sõlmele mehaanilise tugevuse. Teine variatsioon oli see, et selle versiooni lüliti juhtmed olid ka akuga veidi erinevalt joodetud. Vastasel juhul oli see peaaegu identne. Väljundkaabel Kasutasin väljundkaablina surnud MP3-mängijast eemaldatud USB-isasuunalist mini-B-tüüpi USB-kaablit. Valisin selle kaabli, kuna mini-USB sisend on väikeste ahelate jaoks tavaline. Kuna selle kaabli sees on 4 ühendust, peate välja mõtlema, millised juhtmed on positiivsed ja negatiivsed juhtmed. Kui aga teate polaarsust, võite kasutada mis tahes tüüpi väljundkaablit. Vooluahela testimiseks soovite tõenäoliselt ka väljundadapteri jaoks saadaval olevat lisapistikut. Ma jootsin surnud MP3-mängijast mini-B pistikupesa ja ühendasin punased ja mustad juhtmed vastavalt 5 V ja maanduspistikutega. Tööriistad Modifitseeritud dünamo ehitamiseks ja testimiseks vajate järgmisi tööriistu:-traadi eemaldaja-jootmine raud, jootmine ja voog (see juhend sisaldab eeldusi, et olete varem jootnud)- voltmeeter ja mõõtejuhtmed- väike Phillipsi kruvikeeraja (taskulambi korpuse avamiseks)- elektrilint- väikesed traadilõikurid- väikesed tangid- pintsetid (valikuline, kuid soovitatav)- reguleeritavad käepidemed, kolmanda käega tööriist (valikuline, kuid soovitatav)- väike lamepeaga kruvikeeraja (valikuline, kuid soovitatav)- kuumliimipüstol (valikuline, kuid soovitatav)- harrastusnuga (valikuline, kuid soovitatav)

3. samm: vooluringi origami: MAX756 ja mälukondensaator

A. Tuvastage MAX756 8 tihvti ja suunake kiip vasakul allosas oleva tihvtiga 1.

B. Pöörake kiip ümber (st pöörake 180 kraadi läbi pika telje) ja kinnitage tihvtid 4 ja 5. Need tihvtid lähevad MAX756 aku tühjenemise indikaatori funktsioonile ja neid käesolevas juhendis ei kasutata. Saate vooluahelat muuta ja nende tihvtide abil määrata, millal on mälukondensaatori (C1) pinge madal. Pöörake mälukondensaator nii, et negatiivne tihvt oleks vasakul. C. Asetage MAX756 mälukondensaatorile nii, et kiip jääb ligikaudu mälukondensaatori negatiivse C1 (-) ja positiivse C1 (+) tihvti vahele. D. Painutage mälukondensaatori tihvte MAX756 poole, justkui kiibi kohale. Painutage MAX756 tihvte 2 ja 7 nii, et need peaaegu puudutaksid mälukondensaatori negatiivset tihvti C1 (-). Painutage tihvti 6 nii, et see peaaegu puudutaks mälukondensaatori positiivset tihvti C1 (+). E. Jootke kokku C1 (-) ja tihvtid 2 ja 7 MAX756-l. Seejärel jootke MAX756 C1 (+) ja tihvt 6 kokku. F. Lõpuks lõigake väike tükk elektrilinti ligikaudu MAX756 kõrguse ja laiuse järgi. Kasutage seda tükki E -s joodetud vuukide katmiseks.

4. samm: vooluringi origami: induktor, võrdluskondensaator, Schottky diood

A. Asetage induktor L1 MAX756 tihvtide 1 ja 8 vastu. Vajutage L1 juhtmed vastu MAX756 tihvte, nii et komponent oleks kiibikehale võimalikult lähedal.

B. Jootke L1 tihvtide 1 ja 8 külge ja kinnitage ülejäänud L1 juhtme pikkus. C. Asetage keraamiline kondensaator C4 nii, et üks juhe puudutaks MAX756 tihvti 3 ja teine suruks vastu tihvti 2 avatud osa, mis on praegu enamasti elektrilindi all. D. Jootke C4 tihvtide 2 ja 3 külge ning kinnitage ülejäänud C4 juhtme pikkus. E. Vaadates MAX756, mille ülemine vasakpoolne tihvt on 1, asetage Schottky diood D2 suure kondensaatori C1 loodud servale. Painutage D2 katoodi D2 (-) tihvt, mis on tähistatud ribaga, ümber MAX756 kere nii, et see puudutab C1, C1 (+) positiivset klemmi. Painutage D2 anood D2 (+) üles, nii et see puudutab MAX756 tihvti 8. F. Jootke D2 tihvtid MAX756 külge ja kinnitage ülejäänud juhtme pikkus. Lõika tihvtid 8 ja 3.

5. samm: vooluringi origami: elektrolüütkondensaatorid, 1. osa

A. Asetage elektrolüütkondensaatorid C2 ja C3 oma otstesse nii, et negatiivsed klemmid C2 (-) ja C3 (-) oleksid üksteise kõrval.

B. Painutage C3 (-) ümber C2 (-). C. Jootke kaks negatiivset juhet kokku C2 lähedal. See loob kahe kondensaatori maandusjuhtme. Veenduge, et te ei kogemata jootma C2 positiivset klemmi. Lõika ülejäänud pikkus C2 (-). D. Pöörake kondensaatorid enda poole. Painutage C3 (-) kahe kondensaatori vahele. Kondensaatorite otsa lähedal painutage ülejäänud pikkus 90 kraadi, nagu loote kahe kondensaatori jaoks jala. E. Kui C1 (-) on teie poole, asetage C2 ja C3 vasakule küljele ja suruge C3 (-) jalg C1 (-) klemmi ja C1 korpuse vahele. F. Jootma C3 (-) kuni C1 (-). Sidute C2, C3 ja C1 maandusnõelad kokku.

6. etapp: vooluringi origami: elektrolüütkondensaatorid, 2. osa

A. Painutage C3, C3 (+) positiivne klemm MAX756 tihvti 1 suunas nii, et see oleks tihvtide 1 ja 2 sees.

B. Jootke C3 (+) MAX756 tihvti 1 külge. Kärpige alles tihvti 1 pikkust. C. Pöörake sõlme nii, et see toetuks C1, C1 (-) negatiivsele juhtmele. Lõika elektrilindi riba, mis on kitsam kui kondensaatorite C2 ja C3 laius koos ja umbes kaks korda pikem. Asetage see elektrilint C1 ja C2/C3 vahele nii, et see kataks C2/C3 maandusnõelad. See hoiab C2 (+) kogemata puudutamata ja maapinnale lühistamata. E. Painutage C2 (+) 90 kraadi nii, et see oleks üle C2/C3 jooteühenduse. Seejärel painutage seda 90 kraadi C1 (+) klemmi suunas. F. Jootke C2 (+) kuni C1 (+) ja lõigake järelejäänud pikkus.

Samm: väljundkaabli valmistamine

Väljundkaabli valmistamise protsess sõltub sellest, millise adapteri oma projektide jaoks valite. See samm hõlmab USB mini-B meeskaabli lisamist, kuna see on tavaline toitepistiku vorming. Kasutasin kaablit, mis tuli surnud MP3-mängijast ja millel oli USB-A isane ja mini-B isane ots.

Lõika kaabel umbes 5 tolli kaugusel mini-B otsast. Eemaldage USB-A ots ja 4 juhtmest sees. Positiivse ja maandatud juhtme määramiseks ühendage USB-A toitega USB-pesasse. Testige juhtmete kombinatsioone voltmeetriga - kui on olemas punased ja mustad juhtmed, annavad need tõenäoliselt vastavalt positiivse võimsuse ja maanduse. Eemaldage mini-B otsast välimine isolaator umbes 1/4 tolli. Kui teate, millised juhtmed on positiivsed ja maandatud, J1 (+) ja J1 (-), eemaldage need juhtmed mini-B otsast ja lõigake ülejäänud kaks juhtmest.

8. samm: taskulambi lahtivõtmine

A. Kasutage taskulambi lahtivõtmiseks nelja kruvi kruvikeerajat.

B. Taskulamp peaks kergesti lahti tõmbuma. Tehke kindlaks, millised osad on korpuse ülaosa, korpuse alumine osa ja esiplaat. C. Tõmmake elektroonika välja. D. Kinnitage kaks juhtmest esiplaadi lähedale. Kasutate lülitile joodetud traati, nii et hoidke seda traati nii kaua kui võimalik. Seejärel klammerdage traat ja dioodi D1 ots (negatiivne, katoodi ots on tähistatud musta joonega) virnastatud mündipatareide lähedalt, nii et traadi ja dioodi pikkused, mis ulatuvad mootorist M1, oleksid võimalikult pikad.

9. samm: esiplaadi ettevalmistamine

Märkus: mitte kõigil dünamo võtmehoidja taskulampidel pole LED -trükkplaati. Kui teie oma seda ei tee, võite selle sammu vahele jätta.

A. Keerake tasapinnaline kruvikeeraja esiplaadi plasti ja LED -trükkplaadi vahele. B. Keerake kruvikeerajat. Esiplaat ja LED -trükkplaat peaksid lahti minema. C. Otsige plastikust esiplaadilt nipp. D. Kinnitage nöör traatlõikuritega. E. Uues dünamos on nööbipool väljapoole suunatud. F. Eemaldage LED -id trükkplaadilt. Proovige LED -id puutumata eemaldada ja jätke augud tulevaste tihvtide jaoks avatuks.

10. samm: esiplaadi valmistamine

A. Kui teie LED-trükkplaat sarnaneb skeemil olevaga, suunake LED D3 nii, et katoodipolt D3 (-) läheb auku ümmarguse valge LED1 kontuuri lameda otsa vastas.

B. Painutage D3 anoodi D3 (+) 90 kraadi ja sisestage D3 (-) LED-trükkplaadi auku. C. Lõika D3 (+) pärast kurvi nii, et see oleks vähem kui 1/8 tolli pikk. Lõigake 1 kΩ takisti R1 üks juhe nii, et see oleks ka umbes 1/8 tolli pikk. Viige R1, R1 (2) pikk ots läbi LED -trükkplaadi augu ja jootke R1 ja D3 (+) lühikesed otsad kokku. D. Pöörake LED -trükkplaat ümber. Jootke R1 (2) auku, mida D3 (+) ei kasuta, ja lõigake järelejäänud pikkus. Vase riba R1 (2) on nüüd joodetud positiivseks siiniks. E. Pöörake LED -trükkplaat tagasi. Viige väljundkaabel läbi ühe plastpaneeli aukudest. Pange tähele, et esiplaadi suund on nüüd ümber pööratud ja esiplaat jääb välja, kui olete lõpetanud. F. Jootke J1 (+) läbi ava, mis ühendab positiivse siiniga. Jootke J1 (-) maasiini külge.

11. samm: esiplaadi täitmine

A. Kandke veidi kuuma liimi LED -trükkplaadi ja kaabli poole esiplaadi vahele. See annab sõlmele teatud mehaanilise tugevuse.

B. Kuna te ei vaja mündipatareisid, lahutage virna juhe. Jootke see traat R1 (2) külge. See juhe annab toidet LED-ile ja väljundkaablile pärast ühendamist võimendusmuunduri väljundiga.

12. samm: lüliti ja astmelise muunduri vooluahela paigaldamine

A. Eemaldage taskulambi mündipatareilt lüliti.

B. Veenduge, et lüliti pinout näeb välja nagu foto, traat on joodetud ülemise tihvtiga SW1 (2) ja ükski pole alumisel kahel. Painutage keskmist tihvti SW1 (1) umbes 45 kraadi lüliti korpusest eemale. Saate alumise tihvti kärpida. C. Korpuse alumisel poolel on esiplaadi poolel kolm plastikust omadust, mis takistaksid uue vooluringi paigaldamist. Lõika need traatlõikurite abil. D. Teil võib tekkida vajadus kasutada hobi nuga, et need funktsioonid ülejäänud korpusega ühtlaseks lõigata. E. Asetage lüliti alumisse korpuse alumisse kohta. Veenduge, et juhtmega tihvt SW1 (2) on esiplaadi otsale kõige lähemal. F. Asetage kogu kiirendusmuunduri ahel õõnsusse, suur kondensaator C1 lüliti poole ja kaks elektrolüütkondensaatorit C2 ja C3 tagaküljele. SW1 (1) peaks suruma vastu C1, C1 (-) negatiivset klemmi. Kui ei, siis painutage seda kondensaatori poole. Võite panna elektrilindi C1 (-) külge SW1 (2) tihvti taha, et see ei tekiks lühist.

13. samm: esiplaadi ja astmelise muunduri vooluahela ühendamine

A. Asetage mootor M1 tagasi algsesse kohta korpuse alumises osas. Pikendage mootorist väljuv juhe - maandusjuhe M1 (-) - nii, et see puudutaks lüliti SW1 (1) keskmist tihvti ja suure kondensaatori C1 negatiivset klemmi (-).

B. Lõigake ja eemaldage M1 (-) traat sobiva pikkusega ning jootke traat, SW1 (1) ja C1 (-) kokku. See on oluline ühendus, seega veenduge, et need kolm on joodetud. C. Pöörake korpust nii, et mootor oleks vasakul, ja painutage D1, D1 (-) katoodijuhet nii, et see puudutaks C3, C3 (+) positiivse klemmi avatud osa. D. Jootke D1 (-) ja C3 (+) kokku ja lõigake ülejäänud pikkus D1 (-). E. Jootke SW1 (2) juhe esiplaadi negatiivse siiniga. F. Jootke esiplaadi positiivse siiniga ühendatud traat suure kondensaatori C1 (+) positiivse klemmi külge.

14. samm: kokkupanek

Kokkupanemise lõpetamiseks paigaldage esiplaat korpuse alumisse ossa. Esiplaadi huul peaks olema korpuse huule sees, et seda paigal hoida.

Kui arvate, et diood D1 on mootori korpuse lühise oht, võite mootorile asetada mõne elektrilindi. Pange käigud ja käepide tagasi algsesse asendisse. Vaadake allolevat fotot, et näha, kuidas need korpusesse on orienteeritud. Pange korpuse ülemine pool alumise poole peale. Mõlemad osad peaksid tihedalt üksteisega sobima, kui astmemuundur oleks tehtud üsna täpselt selles juhendis kirjeldatuga. Pöörake uus ja täiustatud toiteallikas ümber ja keerake neli kruvi kinni.

15. samm: testimine

Lülitage lüliti esiplaadi poole. See on asendis Sees.

Hoidke dünamo toiteplokki vasakus käes ja väänake käepidet parema käega. Umbes kaks pööret sekundis on hea. Peaksite kogema väikest takistust - see on kondensaatori laadimine. Mõne sekundi pärast on pinge piisavalt kõrge, kui LED -tuli süttib. Kui kondensaator läheneb 5 V -le, väheneb takistus. Sel hetkel laetakse kondensaator. Kui teil on väljundkaabli jaoks toitejuhtmetega täiendav adapter, saate selle voltmeetriga ühendada. Umbes selles kohas, kus väntamistakistus langeb, peaksite nägema, et pinge läheneb ja jääb 5 V lähedale. Kui teil tekib vastupanu, kuid LED ei sütti, kontrollige esiplaadi ühendusi. Kui väljundpinge ületab tõsiselt 5 V, veenduge, et elektrolüütkondensaatorid on õigesti joodetud. Kui te ei näe vastupanu ja see ilmselgelt ei tööta, on võimalik, et kiirendusmuunduri ahelas on kuskil lühis.

16. samm: rakendus

Kasutasin dünamotoiteallikat Luminary LM3S811 hindamiskilbi toiteks, mis prindib "5V - no battery!" OLED -ekraanile. Sellel plaadil kasutatavate kiipide tõttu tõmbab see parajalt voolu… umbes 80 mA. Järelikult ei tööta see dünamo toiteallikal kuigi kaua, kuni on vaja väntamist, kuid see töötab piisavalt kaua, et ekraanil vilkuda erinevat teksti. Dünamo toiteallikas töötab kõige paremini vooluahelatega, mis võtavad paar mA voolu. Sõltuvalt nende minimaalsest tööpingest võivad vooluringid töötada ilma väntamiseta kuni 10 minutit.

Dünamo varustust katsetasin ka hobimootoriga. Väntamise ajal sumises mootor koos 50 mA vooluga.