Elveet. Powerbank carregador cinético: 8 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Uma vez eu estava viajando e tive problemas para recarregar meus aparelhos. Viajei muito no ônibus, não tive a oportunidade de carregar meu celular e sabia que logo ficaria sem comunicação.

Aí surgiu a ideia de criar um carregador cinético, que não dependesse da tomada.

Se você precisa recarregar seu gadget em uma viagem, caminhada, na praia ou no transporte, a Elveet irá ajudá-lo. Basta sacudir o Elveet ou colocá-lo na bolsa (mochila) e ir trabalhar (fazer caminhadas, praia, montanha, etc.). O dispositivo está carregando quando você está em movimento.

Elveet é um carregador cinético. O princípio de operação Elveet é baseado no fenômeno de indução eletromagnética

Etapa 1: partes componentes do Elveet

1. O indutor consiste em uma matriz Halbach magnética de 9 e três bobinas.

2. O PCB contém um conversor elevador indutor 200mA, um carregador de bateria e uma saída 5V 2A do conversor elevador de bateria.

3. A bateria de polímero de lítio de 2800 mAh.

4. A caixa é composta por 4 partes e é feita com impressora 3D.

Todo o projeto é criado no Fusion 360

Etapa 2: indutor Elveet

O indutor converte a energia cinética do seu movimento em corrente elétrica. A eficiência do indutor é o parâmetro mais importante. A quantidade de energia acumulada na bateria interna depende da eficiência do indutor.

O indutor consiste em três bobinas, um arranjo magnético de Halbach e três pontes de diodo. O campo de trabalho da bobina é a parte acima da qual passam os pólos dos ímãs, ou seja, quanto mais longa essa parte, mais energia podemos obter.

Além disso, as saídas de cada bobina são conectadas à ponte de diodo, ou seja, as bobinas são independentes em tensão. E a corrente de todas as três bobinas é resumida após as pontes de diodo. As pontes de diodo usam diodos Schottky com tensão direta PMEG4010 muito baixa produzida pela Nexperia. Esses são os melhores diodos para essas aplicações e não recomendo trocá-los por outros.

A matriz magnética de Halbach concentra o campo magnético em um lado. Por outro lado, o campo magnético é muito fraco.

A matriz de Halbach requer quase o dobro do número de ímãs permanentes, mas a eficiência da montagem de Halbach é muito alta.

A matriz magnética passa por duas partes de cada bobina e sempre os pólos passam por partes diferentes. Uma vez que as bobinas são eletricamente independentes devido às pontes de diodo, sua influência uma sobre a outra é excluída.

O indutor usa um conjunto de 9 ímãs de neodímio 5X5X30mm N42. Mais dois ímãs 2X4X30 N42 são usados como molas.

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A eficiência do indutor depende da taxa de variação do campo magnético. Para isso, o percurso do conjunto magnético é aumentado. Assim, a taxa de mudança do campo magnético é aumentada substancialmente devido à grande aceleração do conjunto magnético durante o movimento.

Este indutor é muito mais eficiente do que um indutor com um ímã cilíndrico no centro da bobina. O indutor cilíndrico tem apenas a parte superior e inferior do ímã funcionando. A parte central do ímã cilíndrico quase não funciona na geração atual. Portanto, sua eficiência é baixa.

O indutor Elveet possui um sistema magnético de 4 pólos que é direcionado estritamente perpendicular aos fios das bobinas.

Após as pontes de diodo, a corrente das bobinas é somada e fornecida ao conversor e à placa do carregador.

Etapa 3: Elveet PCB

O circuito e todos os componentes das placas. Contém três partes principais:

1. Corrente do indutor do conversor de 200mA. O chip NCP1402 é usado.

É um conversor boost que opera a partir de 0,8 volts e fornece uma tensão fixa de 5 volts e uma corrente de até 200 mA. A tarefa deste chip é fornecer uma tensão confortável para carregar a bateria.

2. Chip do dispositivo de carga STC4054

Este chip recebe 5 volts do indutor ou de uma fonte externa (via micro-USB) e carrega uma bateria de polímero de lítio com capacidade de 2800 mA. A corrente do indutor e a corrente da fonte externa são desacopladas por meio de diodos Schottky.

Além disso, o segundo par de diodos Schottky permite que o Elveet opere como uma fonte de alimentação ininterrupta, ou seja, você pode carregar o Elveet e receber corrente para seus dispositivos ao mesmo tempo.

3. Conversor de saída de aumento. Ele aumenta a voltagem da bateria para 5 Volts e fornece uma corrente de até 2 Amperes para alimentar os aparelhos. Neste caso, o chip LM2623 está funcionando.

Uma boa característica do LM2623 é um transistor interno de alta potência e uma corrente de saída de até 2 amperes com baixa ondulação de tensão de saída. A tensão de saída é fornecida a um conector USB padrão.

Além dessas peças, a placa tem um interruptor de carga sensível ao toque (por exemplo, uma poderosa lâmpada de viagem ou outras cargas constantes). Existem também pinos de saída para conectar o carregador sem fio em vez do cabo USB, mas esta opção foi projetada para o futuro.

Etapa 4: estojo Elveet

Todas as partes da caixa e o suporte do ímã são impressos em uma impressora 3D.

Todos os arquivos STL estão aqui.

Dimensões da caixa:

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

Etapa 5: Bobinas

Sobre uma base retangular de 5x35 mm de altura 8 mm, enrolamos a bobina com um fio de 32 AWG (0,2 mm).

As bobinas são feitas com um fio de 32 AWG (0,2 mm) em uma base retangular. O número de voltas é de aproximadamente 1200. A largura de toda a bobina não deve ser superior a 20 mm. Você pode aplicar um fio mais grosso, mas para um conversor boost, este será um modo de operação mais pesado. Um fio mais fino fornecerá mais tensão, mas a corrente diminuirá e as perdas ôhmicas aumentarão.

Após o enrolamento, todas as bobinas devem ser envolvidas com fita PTFE.

Etapa 6: Pontes de Diodo de Placa

Esta é uma placa estreita para 12 diodos.

Ele está localizado próximo às bobinas.

As saídas de cada bobina são conectadas às pontes após a placa ser colocada na ranhura.

Etapa 7: Verificar as conexões

Para fazer isso, você precisa de uma placa fina, na qual é montada 10-15 LEDs brancos e um capacitor de aproximadamente 2.200 microfarads.

Os LEDs são conectados em paralelo e soldados à placa de pontes de diodo.

Ao mover o conjunto magnético sobre as bobinas, todos os diodos devem brilhar intensamente.

Além disso, a placa de teste é removida e os pinos da placa de bridge são conectados à placa conversora.

Etapa 8: Montagem final

Conectamos os fios da bateria e do indutor à placa.

Em seguida, recolhemos as tampas superior e inferior do dispositivo por meio de dois parafusos.

O dispositivo está pronto para funcionar.

Agora você está completamente independente energeticamente!