ที่ชาร์จ USB แบบใช้ลมหายใจ: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:08

คุณกำลังหายใจ? คุณมีอุปกรณ์ที่สามารถชาร์จผ่านพอร์ต USB ได้หรือไม่? ถ้าคุณตอบว่าใช่ทั้งสองคุณก็โชคดี คำแนะนำนี้แสดงวิธีสร้างอุปกรณ์ที่จะชาร์จอุปกรณ์ที่รองรับ USB ของคุณในขณะที่คุณทำสิ่งที่ดีที่สุด หายใจ. การใช้บางส่วนที่ดึงมาจากไดรฟ์ซีดีรอมเก่า วงจรอิเล็กทรอนิกส์อย่างง่าย และแถบยางสองสามเส้น ในไม่ช้าคุณจะหายใจไม่ออกและพองตัวเพื่อไปสู่นิพพานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประโยชน์หลอกที่ชาร์จเต็มแล้ว

ขั้นตอนที่ 1: บทนำและขั้นตอนที่ 1

โปรเจ็กต์นี้ต้องใช้ทักษะ "ผู้ผลิต" ที่หลากหลาย เช่น การผลิตแผ่น PCB การรื้ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การตัดและเจาะพลาสติก การผสมอีพ็อกซี่ การออกแบบชุดเกียร์ การหลอมชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน การดัดคลิปหนีบกระดาษ และการเสี่ยงภัยในบ่อน้ำ เป็นโทรศัพท์กล้องหรือ PDA ราคาแพงของคุณ โดยรวมแล้ว สนุกดี เนื่องจากทุกคนจะมีคอลเล็กชันชิ้นส่วนขยะที่แตกต่างกันเพื่อสร้างสิ่งนี้ ฉันจะให้ภาพรวมโดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีที่ฉันดำเนินการเกี่ยวกับมัน และคุณสามารถใช้คำหยาบเหล่านี้กับโปรเจ็กต์ของคุณเองได้ ซึ่งจะประกอบไปด้วยสี่ขั้นตอนอย่างหลวมๆ1. คัดแยกชิ้นส่วนที่เหมาะสมสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า2. สร้างวงจรเครื่องชาร์จ3. ประกอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ข้อต่อทรวงอก และการส่งคืนทางกล4. เชื่อมต่อวงจรเครื่องชาร์จและทดสอบขั้นตอนที่ 1: ฉันมีไดรฟ์ CDROM รุ่นเก่าประมาณสี่ตัวแขวนอยู่รอบๆ และแยกชิ้นส่วนบางส่วนเพื่อดูว่ามีอะไรเจ๋งๆ อยู่ข้างใน ปรากฎว่ามีมอเตอร์ เกียร์ และชิ้นส่วนอื่นๆ เจ๋งๆ มากมายที่ยืนยันการยืนกรานของฉันที่จะเก็บเรื่องไร้สาระเอาไว้ การได้เห็นชุดเกียร์ภายในหน่วยเหล่านี้ที่ใช้เปิดถาดทำให้ผมมีแนวคิดสำหรับโครงการนี้ มอเตอร์ขนาดเล็กที่มีแรงบิดต่ำและรอบต่อนาทีสูงเชื่อมต่อกับถาดผ่านชุดเกียร์ที่มีอัตราส่วนสุดท้ายประมาณ 20:1 ก่อนหน้านี้ฉันเคยใช้มอเตอร์เพจเจอร์ขนาดเล็กแบบขนานเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจากการหายใจ (ดูด้านล่าง) แต่การเดินทางเชิงเส้นจากการขยายหน้าอกของคุณนั้นไม่ได้ดีขนาดนั้น (ประมาณหนึ่งนิ้ว) ดังนั้นเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่มีประโยชน์ คุณจะต้องโกรธและพองตัวจริงๆ อย่างไรก็ตาม ลองฉีกเข้าไปในไดรฟ์ CDROM เหล่านั้น ซึ่งคุณสามารถหาได้จากการขายโรงรถ ร้านขายของมือสอง หรือหลุมฝังกลบ รูปด้านล่างแสดงผล มีโครงการที่มีศักยภาพมากมายในนั้น ตอนนี้เราสนใจแค่เฟืองพลาสติกและมอเตอร์สำหรับเปิดถาดและ/หรือเคลื่อนย้ายแคร่เลเซอร์เท่านั้น ดูเกียร์และไดรฟ์ต่างๆ แล้วลองนึกภาพวิธีเพิ่มเกียร์เพื่อเพิ่มอัตราทดเกียร์ หรือวิธีเพิ่มมอเตอร์อื่นในซีรีส์ คุณต้องการลดการเปลี่ยนแปลงของชุดเกียร์ อีกทางหนึ่ง คุณสามารถกำจัดเกียร์ทั้งหมดและสร้างกระปุกเกียร์ของคุณตั้งแต่เริ่มต้น คุณจะต้องมีมอเตอร์อย่างน้อยหนึ่งตัวที่มีเฟืองหรือรอกขนาดเล็กอยู่ด้วย เพื่อให้คุณสามารถเชื่อมต่อกับชุดเกียร์ได้ มอเตอร์ในไดรฟ์ CDROM มักเป็นมอเตอร์ DC แบบแม่เหล็กถาวรแบบธรรมดาที่ออกแบบมาให้ทำงานบนไฟ 5V ยกเว้นมอเตอร์สปินเดิล ซึ่งคุณไม่ต้องการใช้อยู่แล้ว ณ จุดนี้ คุณยังต้องคิดเกี่ยวกับสิ่งที่คุณกำลังจะใช้ สำหรับสายรัดรอบหน้าอกของคุณ เข็มขัดเก่า สายรัดบ้าง เชือกรองเท้าเก่า สายรัดป้ายชื่อ หรืออะไรก็ได้ที่ใส่ได้รอบตัวคุณอย่างสบายโดยไม่ยืด คุณต้องการให้การขยายทั้งหมดเกิดขึ้นในเครื่องกำเนิดเชิงเส้นของคุณ การยืดใด ๆ ที่เกิดขึ้นในข้อต่อทรวงอกของคุณจะเปลืองพลังงาน

ขั้นตอนที่ 2: สร้างวงจรเครื่องชาร์จ

วงจรเครื่องชาร์จค่อนข้างง่าย ประกอบด้วย:1. สะพานไดโอดเพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็น DC.2 ที่แก้ไข แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เพื่อปรับระดับแรงดันไฟฟ้าและเก็บพลังงานส่วนเกินเมื่อไม่มีสิ่งใดเชื่อมต่อกับพอร์ต USB คุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ได้เช่นกัน แต่แบตเตอรี่มีระดับแรงดันไฟที่คาดการณ์ได้มากกว่า3. ตัวแปลงบูสต์เพื่อเพิ่มแรงดันไฟต่ำถึง 5VDC สำหรับการชาร์จ USB4 ปลั๊ก USB ฉันวาดวงจรใน EAGLE ซึ่งเป็นโปรแกรมที่ฉันแนะนำเป็นอย่างยิ่ง คุณสามารถดาวน์โหลดได้ฟรีจาก cadsoft.de มีการแนบเค้าโครงแผนผังและชั้นเดียว การใช้งานจริงของ EAGLE และการผลิตบอร์ดอยู่นอกเหนือขอบเขตของคำแนะนำนี้ มีคำแนะนำที่ยอดเยี่ยมมากมายเพื่อครอบคลุมหัวข้อเหล่านี้ ดูตัวอย่างนี้ เกี่ยวกับวิธีการทำ PCB ในห้องครัวของคุณ รายการชิ้นส่วนสำหรับวงจรเครื่องชาร์จ (ปริมาณเป็นตัวหนา): 1x L6920 เอาต์พุตที่ปรับได้ step up ตัวแปลง DC (อินพุตขั้นต่ำ 1V, เอกสารข้อมูลที่นี่) Digikey# 497-4593- 1-ND4x 1N4148 สวิตชิ่งไดโอด (ฉันใช้ SOD523 smds ขนาดเล็ก แต่คุณสามารถย่อยสิ่งที่คุณมีประโยชน์ได้) Digikey# 1N4148WTDICT-ND2x 10uF เซรามิกหรือตัวเก็บประจุ ESR ต่ำอื่น ๆ (ฉันใช้ 1206 smds) Digikey # 3991299-1-ND2x 100k บาง ตัวต้านทานฟิล์มDigikey# P100kFCT-ND1x 10uH ตัวเหนี่ยวนำแบบลวดพันDigikey# 490-2519-1-ND1x ขั้วต่อ smd USB ตัวเมียประเภท ADigikey# AE9924-NDด้านล่าง คุณสามารถดูไฟล์แผนผังและบอร์ด และไฟล์ jpeg ของพวกมันได้เช่นกัน ส่วนที่ยากคือการสร้าง PCB ที่ดีในห้องครัวของคุณซึ่งมีขนาดเล็กพอสำหรับแพ็คเกจ TSSOP ของ L6920 ดังที่คุณเห็นในภาพ ฉันสร้างบอร์ด 4 บอร์ดในคราวเดียว เนื่องจากแต่ละอันมีขนาดเล็กมาก เคล็ดลับในการรวมเข้าด้วยกันคือเริ่มจากตรงกลางแล้วเคลื่อนออกไป เริ่มต้นด้วย L6920 และเพิ่ม SMD แบบแยกเมื่อคุณไป แหนบคู่เป็นสิ่งจำเป็นพร้อมกับดวงตาที่ดีหรือแว่นขยาย แสงจ้า และมือที่มั่นคง ไม่ต้องกังวลว่าจะมีการบัดกรีมากเกินไป ใช้ไส้ตะเกียงบัดกรีของคุณเพื่อทำความสะอาดอุบัติเหตุใด ๆ และตรวจสอบงานของคุณด้วยมัลติมิเตอร์หลังจากทุกขั้นตอน ฝึกฝนบ่อยๆทำให้เก่ง.

ขั้นตอนที่ 3: สร้างตัวสร้าง

ตอนนี้คุณต้องสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า คุณควรลองเล่นกับเกียร์และมอเตอร์จนกว่าคุณจะได้รับการจัดการที่น่าพอใจ คุณจะต้องใช้มัลติมิเตอร์กับมอเตอร์ขณะหมุนเกียร์เพื่อดูว่าคุณได้รับแรงดันไฟฟ้าเท่าใด คุณต้องการให้อยู่ในช่วง 2-3 โวลต์ในขณะที่เคลื่อนเกียร์เชิงเส้นอย่างช้าๆ ประมาณหนึ่งนิ้วในการเดินทาง เมื่อตั้งค่าเฟือง คุณต้องการใช้เฟืองที่มีเฟืองขนาดใหญ่ขึ้นรูปด้วยเฟืองที่เล็กกว่า เรียงซ้อนกันเป็นอนุกรมเหล่านี้จะทำให้คุณมีอัตราทดเกียร์ที่ดีดังที่แสดงในรูปวาด (อย่าสนใจความจริงที่ว่าฟันมีขนาดที่ไม่ถูกต้องในการวาดภาพ ฉันขี้เกียจเกินไปที่จะวาดใหม่ด้วยระยะห่างของฟันที่เข้าชุดกัน) คุณควรยิงที่ไหนสักแห่งในช่วง 25-50: 1 มากกว่านั้นดีกว่า แต่ในที่สุดความสูญเสียในขบวนเกียร์ก็ทวีคูณขึ้น และมันก็ยากเกินไปที่จะหมุนมอเตอร์และเกียร์จะหลุด

สิ่งสำคัญประการหนึ่งคือการหาวิธีใช้เฟืองตรงบนถาดซีดีหรือชิ้นส่วนอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนการเคลื่อนไหวการหายใจของคุณให้เป็นการหมุนของมอเตอร์กระแสตรง ฉันได้รวมรูปภาพของเครื่องกำเนิดไดรฟ์ซีดีรุ่นต้นแบบซึ่งคุณสามารถเห็นเฟืองถาดเชิงเส้นได้อย่างชัดเจน ยังมองเห็นรอยตัดในพลาสติก ต้นแบบนี้ยังสามารถให้แสงอาร์เรย์ LED ในภาพได้อีกด้วย อย่ากลัวที่จะสับสิ่งนี้ให้เหมาะกับความต้องการของคุณ ในอีกรูปหนึ่ง มอเตอร์ DC ติดตั้งอยู่ในพลาสติกของไดรฟ์ที่ฉันกินเข้าไป บริเวณใกล้ๆ นี้มีแถบเลื่อนเชิงเส้นที่ฉันใช้ควบคู่กับการเคลื่อนไหวของการหายใจกับชุดเกียร์ ฉันยังเพิ่มเกียร์อีกตัวหนึ่ง (ดูรูป) ให้กับชุดขับเคลื่อนเพื่อเพิ่มอัตราส่วนและเพื่อให้สามารถติดตั้งมอเตอร์ตัวอื่นได้ในอนาคตเพื่อเพิ่มกำลังขับ ความท้าทายหลักคือการทำให้แรงหายใจแปลเป็นการหมุนของมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีรูปด้วย

ขั้นตอนที่ 4: นำทุกอย่างมารวมกันและทดสอบ

เมื่อคุณมีการตั้งค่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่น่าพอใจแล้ว คุณต้องการเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับวงจรชาร์จ ใส่แบตเตอรี่ และใช้มัลติมิเตอร์เพื่อทดสอบแรงดันไฟขาออกที่พอร์ต USB หากคุณไม่เห็น 5V แสดงว่ามีปัญหา แก้ไขก่อนที่จะเสียบอุปกรณ์ราคาแพงของคุณเข้ากับพอร์ต USB ด้านล่าง คุณจะเห็นเครื่องกำเนิด USB ที่ขับเคลื่อนด้วยลมหายใจที่ประกอบเข้าด้วยกันของฉันในทุกสิริทั้งบนและล่าง คุณสามารถเห็นแถบยางที่ใช้สำหรับคืนรถ พร้อมด้วยรางเกียร์แบบลิเนียร์ สายรัด และคลิปหนีบกระดาษที่ฉันใช้เชื่อมต่อเฟืองลิเนียร์กับสายรัด สิ่งสำคัญในที่นี้คือการย้ายการเคลื่อนไหวทั้งหมดไปยังเกียร์เชิงเส้น คุณจึงต้องการให้สายรัดและวิธีการต่อแน่นโดยไม่ให้ ความแข็งแรงของยางรัดหรือสปริงกลับขึ้นอยู่กับคุณ การทดลองครึ่งหลังของฉันระบุว่าคุณสามารถจัดการกับแรง 1N ได้โดยไม่รู้สึกเหนื่อยเกินไปในการหายใจของคุณ ตามหลักการแล้วคุณต้องการแถบยางขนาดเล็กเพื่อคืนเกียร์เชิงเส้นไปยังตำแหน่งเริ่มต้นเมื่อคุณหายใจออก หากคุณได้รับกำลังการผลิตเพียงพอทั้งจากอัตราทดเกียร์สูง มอเตอร์เสริม หรือมอเตอร์ที่ใหญ่กว่า คุณจะต้องการคืนสปริงที่ใหญ่ขึ้น โดยพื้นฐานแล้ว คุณกำลังเก็บพลังงานกลไว้ในระหว่างการหายใจเข้า ซึ่งใช้ในการเปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในการหายใจออก เพื่อให้คุณสามารถสร้างได้ทั้งการผลักและดึง คุณต้องการไดโอดบริดจ์เพื่อใช้ประโยชน์ได้สำเร็จ ดังนั้นฉันจึงผูกมัดกับสิ่งมหัศจรรย์นี้และเชื่อมต่อกับกล่องรับข้อมูลที่เชื่อถือได้จาก DataQ สิ่งที่แนบมาคือเอาต์พุตพล็อตแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก่อนที่จะแปลงเป็น 5V USB โดยทั่วไปแบตเตอรี่จะเรียกใช้ตัวแปลงสเต็ปอัพและเครื่องกำเนิดลมหายใจจะชาร์จแบตเตอรี่ ในโครงเรื่อง คุณจะเห็นเอฟเฟกต์การปรับระดับของแบตเตอรี่ โดยแรงดันไฟจะพุ่งสูงขึ้นเมื่อฉันหายใจ อันที่จริงฉันกำลังเข้าสู่ภาวะหายใจเร็วเกิน (hyperventilation) แต่ในนามของวิทยาศาสตร์ ผลลัพธ์สามารถเห็นได้ในภาพถ่ายของการชาร์จโทรศัพท์ สิ่งหนึ่งที่ต้องพูดถึงคือฉันต้องแก้ไขสาย USB เพื่อให้ RAZR ชาร์จตามรายละเอียดในเว็บไซต์นี้ ฉันไม่มีตัวเลขที่ชัดเจนเกี่ยวกับพลังงานที่ฉันสร้างขึ้น ฉันยังไม่มีวิธีที่ดีในการวัดค่านั้น เมแทบอลิซึมขณะพักโดยทั่วไปอยู่ที่ 50-75W ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการหายใจ ความพยายาม (ฉันเห็นทิศเหนือ 50%) ดังนั้น หากเราใช้พลังงานต่อเนื่อง 25W สำหรับการหายใจ ก็ดูสมเหตุสมผลที่เราจะเพิ่ม 4% เพื่อเก็บเกี่ยว 1W สำหรับชาร์จโทรศัพท์มือถือ จากโทรศัพท์มือถือของฉัน และสมมติฐานเหล่านี้ จะใช้เวลาประมาณ 3 ชั่วโมงในการชาร์จแบตเตอรี่ 3.7V 800mAh สมมติว่ามีประสิทธิภาพ 100% น่าเศร้า เมื่อพิจารณาจากการวัดเพียงไม่กี่ครั้งที่ฉันสามารถทำได้ เครื่องกำเนิดการหายใจที่ฉันสร้างขึ้นนั้นใช้กำลังไฟฟ้า 50mW มากกว่า แบบว่าหายใจไม่ออก มันจะชาร์จโทรศัพท์ แต่แบตเตอรี่ NiMH จะทำงานส่วนใหญ่จนกว่าแบตเตอรี่จะหมด จากนั้นคุณจะต้องหายใจเป็นเวลาหนึ่งวันเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ NiMH คุณวางแผนที่จะทำมันใช่ไหม? ดังนั้นจึงมีพื้นที่สำหรับการปรับปรุง ประเด็นหนึ่งที่ฉันกำลังพิจารณาคือการใช้ท่อนาโนคาร์บอนและโพลียูรีเทนเพื่อสร้างเครื่องกำเนิดพอลิเมอร์แบบอิเล็กโทรแอกทีฟ นี่คือประเภทของเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ boot-strike สำหรับกองทัพ การปรับปรุงในอนาคตอาจทำให้อุปกรณ์นี้อยู่ในช่วง 1W โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การใช้มอเตอร์ DC ที่ดีกว่า (แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นต่อรอบ) และสร้างระบบขับเคลื่อนแบบกำหนดเองเพื่อให้สะดวกสบายและเชื่อมต่อกับการเคลื่อนไหวของการหายใจได้ดีขึ้น ฉันได้ทำงานกับอุปกรณ์ประเภทนี้ในห้องครัว/เวิร์กช็อปของฉันมาระยะหนึ่งแล้ว และต้องการเผยแพร่ให้ทุกคนทราบเพื่อให้ผู้อื่นสามารถเข้าร่วมได้ โปรดติดต่อฉันด้วยคำถามหรือเพื่อพูดคุย ดังที่กวีกล่าวไว้ "และการเลี้ยงสุนัขก็ยังคงดำเนินต่อไป"