ที่ชาร์จโทรศัพท์แบบใช้จักรยาน: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

นี่คือที่ชาร์จโทรศัพท์แบบ Bike Powered ที่มีราคาถูก พิมพ์ได้ 3 มิติ ประกอบและติดตั้งได้ง่าย และที่ชาร์จโทรศัพท์เป็นแบบสากล เป็นประโยชน์อย่างยิ่งหากคุณขี่จักรยานเป็นจำนวนมากและต้องชาร์จโทรศัพท์

ที่ชาร์จได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นโดยวัยรุ่นห้าคนที่ Vector Space ในเมืองลินช์เบิร์ก รัฐเวอร์จิเนีย

เสบียง

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไป $12.97
• ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM2596, $6.99
• พอร์ต USB 2 พอร์ต $2.22
• 4 ไดโอด $0.56
• ตัวเก็บประจุ 4700UF, $1.95
• 100 ฟุตของ Red Primary Waire 22 GA 22 GA, 7.76 เหรียญ
• สกรู M3 x หัวซ็อกเก็ต 30 มม. (ร้านฮาร์ดแวร์) $0.49
• 3D Printer Filament PLA (รวม 65g สำหรับกล่อง ที่ยึดแฮนด์บาร์ และที่วางโทรศัพท์) $1.30
• ยางรัด
• เวลโคร

รวม: $30

ขั้นตอนที่ 1: การพิมพ์ 3 มิติ

ที่วางโทรศัพท์

ข้าพเจ้า ท่านเจมส์ ผ่านการทดลองและความยากลำบากมากมาย ได้ออกแบบที่วางโทรศัพท์ที่จะติดบนแฮนด์จักรยานส่วนใหญ่ มันทำในสองส่วน อันแรกคือที่ยึดกับแฮนด์บาร์ และอันที่สองคือที่ยึดโทรศัพท์

ที่ยึดแฮนด์บาร์

ที่ยึดแฮนด์บาร์ติดกับแฮนด์บาร์และยึดด้วยสกรู คุณสามารถใช้น็อตเม็ดมีดที่ด้านหนึ่งของฐานติดตั้ง และขันสกรูจากอีกด้านหนึ่งได้ ฉันออกแบบตัวยึดให้ใช้สกรู M3x20mm ดูวิดีโอในขั้นตอนการประกอบ

องค์ประกอบหลักอีกประการของที่ยึดแฮนด์บาร์คือขนาดของรูขนาดใหญ่ การออกแบบของเรามีรูขนาด 27 มม. ซึ่งให้พื้นที่เพียงพอสำหรับยึดกับแฮนด์จับอย่างแน่นหนา หากแฮนด์บาร์ของคุณมีขนาดแตกต่างกัน คุณสามารถเข้าถึงและแก้ไขการออกแบบ TinkerCAD ของเราได้ที่นี่

โทรศัพท์ถูกยึดด้วยแถบยางสองเส้นที่สอดเข้าไปในรูของที่วางโทรศัพท์เพื่อให้โทรศัพท์อยู่กับที่ คุณเชื่อมต่อที่วางโทรศัพท์เข้ากับที่ยึดแฮนด์บาร์โดยติดกาวเข้าด้วยกัน นี่คือที่วางโทรศัพท์อเนกประสงค์ซึ่งหมายความว่าใช้ได้กับโทรศัพท์ทุกรุ่น

ตู้อิเล็กทรอนิกส์

เรายังใช้ TinkerCAD เพื่อออกแบบกล่องใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเรา คุณสามารถเข้าถึงการออกแบบและแก้ไขได้ที่นี่

จุดประสงค์ของกล่องคือเพื่อป้องกันวงจร กล่องได้รับการออกแบบในลักษณะนี้เพื่อให้สามารถผูกติดกับจักรยานยนต์และเพื่อให้สาย USB ผ่านเข้าออกได้ ข้อพิจารณาเพียงอย่างเดียวของเราในการเลือกใช้วัสดุคือไม่ว่าจะกันน้ำได้หรือไม่ เราพบว่าพลาสติกหลักทั้งหมดตรงตามข้อกำหนดนี้ เราจึงตัดสินใจใช้ PLA เนื่องจากต้นทุนต่ำและง่ายต่อการพิมพ์ กล่องใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใช้เวลาพิมพ์ 41 กรัม ซึ่งมีราคาประมาณ 82 เซ็นต์

เราพิมพ์ทุกอย่างบน Lulzbot TAZ 6 โดยใช้ PLA ที่ความสูงของชั้น 0.25 มม. และวัสดุเติม 20% ไม่จำเป็นต้องรองรับ

ขั้นตอนที่ 2: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

การแปลง AC เป็น DC

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งจำเป็นต้องแปลงเป็น DC เพื่อชาร์จโทรศัพท์ เราใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์เต็มรูปแบบเพื่อแปลงพลังงานจากนั้นจึงใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดระดับลงเหลือ 5v เพื่อไม่ให้แบตเตอรี่ของอุปกรณ์มือถือของคุณแห้ง นอกจากนี้เรายังใส่ตัวเก็บประจุ 4700uF เพื่อให้ชาร์จได้ราบรื่นยิ่งขึ้นจากนั้นจะปล่อยไปยัง USB เอาต์พุต เราใช้ลวดทองแดง 22 เกจเพื่อเชื่อมต่อทุกอย่าง

วงจรเรียงกระแสแบบเต็มบริดจ์ทำจากไดโอดสี่ตัวที่วางอยู่ในการกำหนดค่าเฉพาะ คุณสามารถหารายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการสร้างได้ที่นี่ โปรดทราบว่าคุณไม่จำเป็นต้องมีเขียงหั่นขนม คุณสามารถประสานไดโอดเข้าด้วยกันได้โดยตรง ดูวิธีการทำในภาพโชว์

พินลึกหนาบางที่คุณเคยชินจะใช้เป็นพินด้านซ้ายและขวาที่ไกลที่สุดเพื่อประสานกับสายไฟหากพอร์ต USB ซ้อนกันแล้วคุณจะไม่ใช้พินที่อยู่ข้างหน้าหากคุณใช้อันที่ใกล้กับพินมากที่สุด

การควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ในการแปลงจากแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 5 โวลต์เป็น 5 โวลต์ เราใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM2596 สามารถปรับแรงดันเอาต์พุตของตัวควบคุมนี้ได้โดยหมุนสกรูขนาดเล็กบนกล่องสีน้ำเงิน ในการตั้งสกรูนี้อย่างถูกต้อง เราเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟดิจิทัลกับพินอินพุตที่ 9 โวลต์ และเราวัดแรงดันเอาต์พุตด้วยมัลติมิเตอร์ ขณะทำเช่นนี้ ให้หมุนสกรูและดูแรงดันไฟขาออกจนกว่าคุณจะเข้าใกล้ 5 โวลต์ให้มากที่สุด หากคุณใช้ไฟเกิน 5 โวลต์ โทรศัพท์ของคุณจะถูกทอดทิ้ง ดังนั้นสิ่งสำคัญคือต้องใส่โทรศัพท์ให้ใกล้ที่สุดเท่าที่คุณจะทำได้ถึง 5 โวลต์ ใช้ไขควงปากแบนขนาดเล็กหมุนสกรู ถัดไป คุณต้องการเชื่อมลวดสีแดงเข้ากับรูที่ติดป้าย+ และลวดสีดำที่ติดฉลาก- จากนั้นคุณต้องการทำแบบเดียวกันกับอีกด้านหนึ่ง

ขั้นตอนที่ 3: การประกอบ

ที่ยึดโทรศัพท์และที่ยึดมือจับเชื่อมต่อกันโดยใช้ซุปเปอร์กาว สอดหนังยางเข้าไปในรูทั้งสองรูของที่วางโทรศัพท์

วางอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ลงในกล่อง เสียบสาย USB เข้ากับพอร์ต USB จากนั้นติดกาวอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้เข้าที่ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอินพุตและเอาต์พุตถูกต้องด้วยป้ายกำกับบนกล่อง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เราใช้มาพร้อมกับชิ้นส่วนหนีบเพื่อติดเข้ากับจักรยาน มันค่อนข้างง่ายที่มีน็อตสองตัวสำหรับแคลมป์ที่ใช้กับจักรยาน เราติดไว้กับที่นั่งพัก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอยู่ใต้สายไฟสำหรับตัวเปลี่ยนเกียร์เพื่อไม่ให้รบกวน เป็นการง่ายที่สุดที่จะวางเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไว้บนชิ้นส่วนยึดก่อนที่คุณจะวางบนจักรยาน

ขั้นตอนที่ 4: การติดตั้ง

ตู้อิเล็กทรอนิกส์

กล่องติดด้วย Velcro เพื่อให้คุณสามารถวางลงในตำแหน่งที่คุณต้องการบน downtube ใส่สายรัดเวลโครลงในช่องผ่า จากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่ารัดแน่นและแน่นดีกับตำแหน่งที่คุณสวม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า คุณต้องขันสกรูเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปที่ปลายขายึดก่อน จากนั้นจึงขันขายึดเข้ากับตะเกียบที่นั่งของปลายด้านหลังของจักรยาน และขันขายึดเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อคุณทำเช่นนี้ คุณต้องแน่ใจว่าส่วนท้ายนั้นดันแรงพอ แต่อย่าแรงเกินไป มิฉะนั้นจะส่งผลต่อแรงดันลมยาง ก่อนที่คุณจะเริ่มขี่จักรยาน คุณจะต้องแน่ใจว่าสกรูยึดแน่นเพียงพอเพื่อไม่ให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลุดออก คุณจะต้องให้แกนกลางของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชี้ไปที่ศูนย์กลางของวงล้อ จากนั้นคุณจะต้องต่อสายไฟเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของจักรยานแล้วต่อปลายสายอีกด้านเข้ากับพอร์ต USB ที่ส่วนท้ายของกล่อง ที่ระบุว่า "อินพุต" จากนั้นคุณใส่สาย USB ของคุณเองลงในรู "เอาต์พุต" ที่อีกด้านของกล่อง แล้วเสียบที่ชาร์จของคุณเองเข้ากับโทรศัพท์

ที่วางโทรศัพท์

ยึดที่ยึดแฮนด์บาร์เข้ากับแฮนด์จับและยึดให้แน่นโดยใช้สกรู M3 จากนั้นใช้หนังยางรัดมุมทั้ง 4 ของโทรศัพท์ มันแข็งแกร่งกว่าที่เห็น!

ขั้นตอนที่ 5: ภาคผนวก A: การวิจัย

โดย:Ellie Weeks

หากต้องการชาร์จโทรศัพท์ให้เต็ม แบตเตอรี่ต้องใช้ไฟ 5 โวลต์ ดังนั้นคุณจะต้องไปอย่างรวดเร็วถึง 4 ไมล์ต่อชั่วโมง หากคุณขับช้าลง คุณจะไม่ถูกชาร์จ หากคุณขับเร็วขึ้น ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะรักษา 5 โวลต์

การตั้งค่าทดลอง

ความเร็วจักรยานกับแรงดัน

• เราทดสอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แตกต่างกันสองเครื่อง (ซันโยและแบบไม่มีแบรนด์)
• เราใช้สว่านไฟฟ้าเพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• เราใช้เครื่องวัดวามเร็วเพื่อวัดรอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า RPM
• เพื่อแปลงจาก RPM ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นความเร็วจักรยาน เราถือว่าจักรยานที่มีล้อ 24 นิ้ว

นี่คือวิธีที่เราได้ข้อสรุปจากการทดลองของเรา หากคุณใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Sanyo 12$ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1150 รอบต่อนาที = 73.3 รอบต่อนาทีของยางรถจักรยาน เส้นรอบวงยาง 75 นิ้ว x 73.3 = 5500 นิ้ว/นาที = 5.2 ไมล์ต่อชั่วโมง อยู่ที่ความเร็วนี้ที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเริ่มผลิต 5 โวลต์ เราทราบสิ่งนี้โดยอิงจากข้อมูลต่อไปนี้ที่รวบรวมระหว่างการทดสอบของเรา

• 950 รอบต่อนาที ผลิตได้ 3.5 โวลต์
• 1150 รอบต่อนาที ทำให้ 4.24 โวลต์
• 1900 รอบต่อนาที ทำให้ 6.7 โวลต์

หากคุณกำลังจะใช้เครื่องกำเนิด 9$ ซึ่งเล็กกว่า คุณจะต้องไปที่ 3.2 ไมล์ต่อชั่วโมงเพื่อรับ 5 โวลต์และชาร์จในโทรศัพท์ของคุณจริง ๆ และไปที่ 5 ไมล์ต่อชั่วโมงจะทำให้คุณมากกว่า 6 โวลต์เล็กน้อย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1500 รอบต่อนาที = 47 รอบต่อนาทีของยางรถจักรยาน 47 รอบต่อนาที x 72 (เส้นรอบวงจักรยาน)=3384 นิ้ว/นาที= 3.2 ไมล์ต่อชั่วโมง

• 1300 รอบต่อนาที ให้ 3 โวลต์
• 1500 รอบต่อนาที ให้ 5 โวลต์
• 1700 รอบต่อนาที ให้ 7 โวลต์

อัตราการชาร์จ

เราตั้งค่าการทดลองเพื่อวัดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ส่งไปยังโทรศัพท์เมื่อทำการชาร์จ ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าเครื่องกำเนิด Sanyo ผลิต 0.9 แอมป์ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ไม่มีแบรนด์ผลิต 1.0 แอมป์

เราสามารถใช้ตัวเลขเหล่านี้เพื่อคำนวณระยะเวลาโดยประมาณในการชาร์จโทรศัพท์มือถือทั่วไป เนื่องจากโทรศัพท์มือถือจำนวนมากมีความจุของแบตเตอรี่ 3 แอมป์ต่อชั่วโมง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ไม่มีแบรนด์จะใช้เวลาประมาณ 3 ชั่วโมงในการชาร์จจาก 0 ถึง 100%

เนื่องจากราคาที่ต่ำกว่า ความเร็วจักรยานที่ต่ำกว่าที่จำเป็นสำหรับการชาร์จ และเนื่องจากอัตราการชาร์จที่ดีกว่า ฉันจึงขอแนะนำเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไปแทนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของ Sanyo

ขั้นตอนที่ 6: ภาคผนวก B: เกี่ยวกับโครงการ

ที่ชาร์จโทรศัพท์ที่ใช้จักรยานยนต์นี้ถูกคิดค้นโดยวัยรุ่น 5 คน (Ellie, Ian, Adam, Isaac และ James) จากลินช์เบิร์ก รัฐเวอร์จิเนีย ที่ Vector Space ซึ่งเป็นผู้ผลิตในพื้นที่ โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิ Nuts and Bolts Foundation

เราสร้างที่ชาร์จนี้ในห้าวันเป็นเวลาประมาณ 5 ชั่วโมงในแต่ละวัน ในวันแรก เราเพิ่งสร้างแบบจำลอง 3 มิติ และค้นหาตำแหน่งที่จะวางโทรศัพท์

ในวันที่ 2 เราได้ทำการบัดกรีและแก้ไขแบบจำลอง 3 มิติของเราและทำให้ดีขึ้น เราได้คำนวณทางคณิตศาสตร์ว่าคุณต้องเร็วแค่ไหนและเดินสายเพื่อแปลง A. C. (ลูกเกดสลับ) เป็น DC (กระแสตรง)

ในวันที่ 3 เราทำการพิมพ์และแก้ไข 3 มิติ และกล่องแรกบางกล่องไม่พอดีกับขนาด จากนั้นเราก็แก้ไขและใส่สายไฟของเรา และคำนวณระยะเวลาที่คุณต้องขี่จักรยานเพื่อเพิ่มจาก 0% เป็น 100%

ในวันที่ 4 เรากำลังเตรียมทุกอย่างให้พร้อมสำหรับการใช้งานเพื่อให้เราสามารถมีต้นแบบแรกของเรา ทำให้มิติ การทดสอบ และการจัดทำเอกสารสมบูรณ์แบบ

ในวันที่ 5 เพิ่มรายละเอียดการตกแต่งและการจัดทำเอกสาร