Elveet. Powerbank del cargador cinético: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Una vez estaba de viaje y tuve un problema con la recarga de mis dispositivos. Viajé mucho tiempo en el autobús, no tuve la oportunidad de cargar mi teléfono y sabía que pronto me quedaría sin comunicación.

Entonces surgió la idea de crear un cargador cinético, que no dependerá de la toma de corriente.

Si necesita recargar su dispositivo en un viaje, una caminata, en la playa o en el transporte, entonces Elveet lo ayudará. Puedes simplemente sacudir Elveet o ponerlo en tu bolso (mochila) e ir a trabajar (ir de excursión, a la playa, a la montaña, etc.). El dispositivo se está cargando cuando se está moviendo.

Elveet es un cargador cinético El principio de funcionamiento Elveet se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética

Paso 1: componentes del Elveet

1. El inductor consta de una matriz Halbach magnética de 9 y tres bobinas.

2. La PCB contiene un inductor convertidor elevador de 200 mA, un cargador de batería y un convertidor elevador de batería de 5 V 2 A de salida.

3. La batería de polímero de litio de 2800 mAh.

4. El estuche consta de 4 partes y está hecho con impresora 3D.

Todo el proyecto se crea en Fusion 360

Paso 2: Inductor Elveet

El inductor convierte la energía cinética de su movimiento en una corriente eléctrica. La eficiencia del inductor es el parámetro más importante. La cantidad de energía acumulada en la batería interna depende de la eficiencia del inductor.

El inductor consta de tres bobinas, una matriz magnética de Halbach y tres puentes de diodos. El campo de trabajo de la bobina es la parte por encima de la cual pasan los polos de los imanes, es decir, cuanto más larga es esta parte, más energía podemos obtener..

Además, las salidas de cada bobina están conectadas al puente de diodos, es decir, las bobinas son independientes en voltaje. Y la corriente de las tres bobinas se suma después de los puentes de diodos. Los puentes de diodos usan diodos Schottky con voltaje directo PMEG4010 muy bajo producido por Nexperia. Estos son los mejores diodos para este tipo de aplicaciones y no recomiendo cambiarlos por otros.

La matriz magnética de Halbach concentra el campo magnético en un lado. Por otro lado, el campo magnético es muy débil.

La matriz Halbach requiere casi el doble de imanes permanentes, pero la eficiencia del conjunto Halbach es muy alta.

La matriz magnética pasa por dos partes de cada bobina y siempre los polos pasan por diferentes partes. Dado que las bobinas son eléctricamente independientes debido a los puentes de diodos, se excluye su influencia entre sí.

El inductor utiliza un conjunto de 9 imanes de neodimio 5X5X30mm N42. Se utilizan dos imanes más 2X4X30 N42 como resortes.

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La eficiencia del inductor depende de la tasa de cambio del campo magnético. Para ello, se incrementa el recorrido del conjunto magnético. Por tanto, la tasa de cambio del campo magnético aumenta sustancialmente debido a la gran aceleración del conjunto magnético durante el movimiento.

Este inductor es mucho más eficiente que un inductor con un imán cilíndrico en el centro de la bobina. El inductor cilíndrico tiene solo la parte superior e inferior de trabajo del imán. La parte media del imán cilíndrico casi no funciona en la generación actual. Por tanto, su eficiencia es baja.

El inductor Elveet tiene un sistema magnético de 4 polos que se dirige estrictamente perpendicular a los cables de las bobinas.

Después de los puentes de diodos, la corriente de las bobinas se suma y se alimenta al convertidor y al tablero de carga.

Paso 3: PCB Elveet

El circuito y todos los componentes de las placas. Contiene tres partes principales:

1. Intensidad del inductor del convertidor de 200 mA. Se utiliza el chip NCP1402.

Es un convertidor elevador que opera desde 0,8 voltios y da un voltaje fijo de 5 voltios y una corriente de hasta 200 mA. La tarea de este chip es proporcionar un voltaje cómodo para cargar la batería.

2. Cargue el chip del dispositivo STC4054

Este chip recibe 5 voltios del inductor o de una fuente externa (vía micro-USB) y carga una batería de polímero de litio con una capacidad de 2800 mA. La corriente del inductor y la corriente de la fuente externa se desacoplan mediante diodos Schottky.

Además, el segundo par de diodos Schottky permite que Elveet funcione como una fuente de alimentación ininterrumpida, es decir, puede cargar Elveet y recibir corriente de él para sus dispositivos al mismo tiempo.

3. Convertidor de salida elevador. Aumenta el voltaje de la batería a 5 voltios y proporciona una corriente de hasta 2 amperios para alimentar los dispositivos. En este caso, el chip LM2623 está funcionando.

Una buena característica del LM2623 es un transistor interno de alta potencia y una corriente de salida de hasta 2 amperios con una ondulación de voltaje de salida baja. El voltaje de salida se alimenta a un conector USB estándar.

Además de estas partes, la placa tiene un interruptor de carga sensible al tacto (por ejemplo, una lámpara de viaje potente u otras cargas constantes). También hay pines de salida para conectar el cargador inalámbrico en lugar del cable USB, pero esta opción está diseñada para el futuro.

Paso 4: Caso Elveet

Todas las partes de la caja y el soporte del imán están impresos en una impresora 3D.

Todos los archivos STL están aquí.

Dimensiones de la caja:

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

Paso 5: bobinas

Sobre una base rectangular de 5x35 mm de alto 8 mm, enrollamos la bobina con un hilo de 32 AWG (0,2 mm).

Las bobinas están hechas con un cable de 32 AWG (0,2 mm) sobre una base rectangular. El número de vueltas es de aproximadamente 1200. El ancho de toda la bobina no debe ser superior a 20 mm. Puede aplicar un cable más grueso, pero para un convertidor elevador, este será un modo de operación más pesado. Un cable más delgado dará más voltaje, pero la corriente disminuirá y las pérdidas óhmicas aumentarán.

Después de enrollar, todas las bobinas deben envolverse con cinta de PTFE.

Paso 6: Puentes de diodos de placa

Esta es una placa estrecha para 12 diodos.

Se encuentra junto a las bobinas.

Las salidas de cada bobina se conectan a los puentes después de que la placa se coloca en la ranura.

Paso 7: Verificación de conexiones

Para hacer esto, necesita una placa delgada, que está montada de 10 a 15 LED blancos y un condensador de aproximadamente 2200 microfaradios.

Los LED se conectan en paralelo y se sueldan a la placa de puentes de diodos.

Al mover el conjunto magnético sobre las bobinas, todos los diodos deben brillar intensamente.

Además, se quita la placa de prueba y los pines de la placa puente se conectan a la placa del convertidor.

Paso 8: Montaje final

Conectamos los cables de la batería y del inductor a la placa.

Después de eso, recolectamos las cubiertas superior e inferior del dispositivo usando dos tornillos.

El dispositivo está listo para funcionar.

¡Ahora eres completamente independiente energéticamente!