Kuasa Projek 5 Volt tanpa bateri: 16 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Sekarang anda boleh mempunyai bekalan kuasa terkawal di hujung jari anda dengan bateri TANPA untuk mengganti atau mengisi semula! Instructable ini menunjukkan kepada anda cara mengubah suai lampu suluh dynamo keychain menjadi bekalan minus yang dapat menggantikan bateri untuk sebarang projek yang memerlukan kuasa arus terus 5 volt (5V DC) cepat.

Sekiranya anda memasukkan logik digital, cip analog, atau pengawal mikro ke dalam projek, ada kemungkinan anda harus mencari jalan untuk menyediakan 5V DC ke litar anda. Terdapat beberapa sumber utama 5V, jadi anda boleh menggunakan kutil dinding untuk menukar kuasa AC (yang jelas membatasi di mana anda boleh mengambil alat baru anda) atau anda boleh meluangkan masa untuk membina litar pengatur untuk mendapatkan banyak bateri 1.5V yang diperlukan voltan. Penyelesaian ini diperlukan untuk beberapa litar, tetapi untuk alat yang lebih kecil, bukankah lebih baik jika anda mempunyai bekalan yang selalu siap sehingga anda dapat terus bekerja pada aspek lain dari projek ini? Dengan menambahkan beberapa komponen elektronik ke lampu suluh dynamo yang tersedia secara meluas, anda dapat menghidupkan peranti kecil untuk jangka masa pendek tanpa menggunakan outlet atau bateri. Dynamo yang diperbaiki sesuai untuk meja kerja atau mempamerkan projek baru di mana sahaja. Instructable ini merangkumi cara memasang dan memasang penukar DC-DC step-up yang mengubah voltan rendah penjana keychain dynamo menjadi 5V malar. Litar langkah menaik mengenakan kapasitor besar yang menyediakan simpanan tenaga dan sedikit tenaga walaupun dinamo tidak berpusing. Dengan mengikuti langkah-langkah dalam Instructable ini, anda dapat menyelesaikan semua ini tanpa membuat papan litar khas atau menggunakan komponen pelekap permukaan yang sukar dipateri. Untuk memasukkan bahagian elektronik ke dalam casing gantungan kunci memerlukan beberapa origami litar, tetapi setelah kira-kira satu jam bermain-main, anda akan mempunyai peranti yang rapi yang dapat menghasilkan arus hingga 50 miliamp pada DC 5V tetap semasa penggulungan dan miliwatt kuasa selama beberapa minit selepas !

Langkah 1: Bagaimana Ia Berfungsi

Penjana elektrik Arus yang mengalir ke motor menghasilkan medan magnet dalam gegelung yang melekat pada poros, yang berubah di hadapan medan magnet dari magnet tetap. Apabila motor dijalankan secara terbalik - daya digunakan dengan memutar poros - voltan disebabkan dalam gegelung. Undang-undang Faraday mengatakan voltan ini sebanding dengan kadar perubahan medan magnet pada gegelung. Oleh itu, semakin cepat poros dipusingkan, semakin besar voltan. Nisbah gearSatu gear digunakan dalam rantai kunci untuk membuat penjana berputar secepat mungkin. Apabila anda memegang gagang, ia menetapkan tiga roda tunjang kompaun dalam keadaan bergerak. Separuh dari setiap gear kompaun mempunyai jejari kecil dan separuh lagi mempunyai jejari yang besar. Apabila jari-jari kecil dipusingkan, gigi di pinggir jari-jari yang lebih besar bertukar lokasi pada kadar yang lebih pantas. Dengan memacu gear gabungan ini, laju engkol dapat dikalikan beberapa kali dan batang penjana dapat dipusingkan lebih cepat daripada yang dapat dipusingkan oleh manusia. Keperluan untuk penukar dan kapasitor penyimpanan naik Nisbah gear rantai kunci dapat menghasilkan beberapa volt dengan engkol yang munasabah, tetapi voltan tidak cukup tinggi untuk mencapai 5V. Voltan ini juga berubah dengan cepat berdasarkan kadar putaran poros. Untuk mendapatkan output 5V yang mantap, diperlukan penukar step-up. Litar bersepadu khusus yang dipilih - MAX756 - dapat mengubah voltan serendah 0.7V menjadi 5V dan hadir dalam pakej 8 pin yang berguna. Litar step-up didasarkan pada litar aplikasi di lembar data MAX756. https://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX756-MAX757.pdf Walaupun lampu suluh rantai kunci dynamo ini diiklankan sebagai tidak memerlukan bateri, mereka nampaknya mempunyai tiga bateri berukuran duit syiling di dalamnya. Penjana disolder ke timbunan bateri duit syiling ini dalam litar pengecasan yang agak kasar. Namun, saya rasa bateri ini tidak boleh dicas semula, dan bateri ini cepat habis setelah habis. Instructable ini menggantikan timbunan duit syiling ini dengan kapasitor besar yang dapat diisi lebih kerap dan lebih cekap. Lihat skema untuk susun atur keseluruhan litar. Komponen khusus dipilih untuk pematerian tangan yang mudah sementara ukuran terkecil yang masih dinilai untuk voltan dalam litar. Catatan: Lembar data MAX756 mempunyai C3 sebagai kapasitor 150 uF. Kapasitor 150 uF yang saya dapati jauh lebih besar dari 100 uF dan tidak sesuai dengan rantai kunci kecil. Oleh itu, saya menggantikan C3 dengan kapasitor 100 uF dan nampaknya berfungsi dengan baik.

Langkah 2: Bahagian dan Alat

Bahagian penukar step-up Bahagian untuk litar step-up boleh didapati dari pengedar elektronik seperti Digikey. U1 - MAX756 3.3V / 5V step-up DC-DC converter, pakej DIP 8-pin [Digikey # MAX756CPA + -ND] C1 - 0.33 F 5.5V kapasitor, bungkusan duit syiling [Digikey # 604-1024-ND] C2, C3 - 100 uF 6.3V kapasitor elektrolit aluminium, radial mini [Digikey # P803-ND] C4 - 0.1 uF 25V seramik kapasitor tujuan am, lubang melalui [Digikey # BC1148CT-ND] L1 - 22 uH RF tersedak, paksi [Digikey # M8138CT-ND] R1 - 1k, 1 / 4W perintang filem karbon tujuan am, paksi [Digikey # 1.0KQBK -ND] D2 - 1A 20V Schottky diod, paksi [Digikey # 1N5817GOS-ND] D3 - Sekiranya anda tidak dapat mengitar semula LED asal dalam lampu suluh kerana petunjuknya dipotong terlalu pendek, anda boleh menggunakan LED 2 mA mana pun, bulat T1 3mm [cth Digikey # 475-1402-ND] Lampu suluh rantai kunci DynamoSaya menggunakan lampu suluh rantai kunci dinamo yang ditandai sebagai AIDvantage dan dibuat oleh LTA, Inc. (item # 02119) untuk projek ini. Terdapat pelbagai lampu suluh berukuran ini di pasaran yang dibuat oleh pengeluar yang berbeza - saya pernah melihatnya di kedai runcit (Giant di Pantai Timur) dan kedai komputer (Microcenter). Anda boleh mendapatkannya dalam talian dengan Googling: lampu suluh keychain dynamo. Mereka biasanya berharga kurang dari $ 5. Saya dapati terdapat beberapa variasi kecil antara lampu suluh yang dibuat oleh pengeluar yang berbeza. Satu lampu suluh yang saya dapatkan di Microcenter tidak mempunyai papan litar untuk LED - LED hanya disolder terus ke bateri. Papan litar LED ini bagus tetapi tidak diperlukan. Sekiranya anda mendapati bahawa tidak ada papan litar yang berasingan untuk LED, anda hanya boleh menyatukan kabel positif dan negatif LED + kombo perintang dan output masing-masing. Lem panas yang sedikit di dalam pelat muka berhampiran LED dan kabel output dapat memberikan kekuatan mekanikal kepada pemasangan. Variasi lain adalah petunjuk pada suis pada versi ini juga disolder sedikit berbeza dengan bateri. Jika tidak, itu hampir sama. Kabel output Saya menggunakan kabel lelaki USB A lelaki ke mini-B USB yang dicabut dari pemain MP3 yang mati sebagai kabel output. Saya memilih kabel ini kerana input mini-USB biasa untuk litar kecil. Oleh kerana terdapat 4 sambungan di dalam kabel ini, anda harus mengetahui wayar mana yang merupakan petunjuk positif & negatif. Walau bagaimanapun, anda boleh menggunakan sebarang jenis kabel output yang anda mahukan sekiranya anda mengetahui kekutuban. Untuk menguji litar, anda mungkin juga mahu jek pelengkap tersedia untuk penyesuai output. Saya menyahpasang bekas mini-B dari pemain MP3 yang mati dan menyambungkan wayar merah dan hitam masing-masing untuk menghidupkan pin 5V dan pin tanah. AlatAnda akan memerlukan alat berikut untuk membina dan menguji dinamo yang diubah suai: - wire stripper - soldering besi, pateri, & fluks (ini boleh diandaikan dengan andaian anda telah disolder sebelumnya) - voltmeter & petunjuk ujian - pemutar skru Phillips kecil (untuk membuka kes lampu suluh) - pita elektrik - pemotong wayar kecil - tang kecil - pinset (pilihan, tetapi disyorkan) - alat kawalan tangan yang boleh disesuaikan, alat tangan ketiga (pilihan, tetapi disyorkan) - pemutar skru flathead kecil (pilihan, tetapi disyorkan) - pistol gam panas (pilihan, tetapi disyorkan) - pisau hobi (pilihan, tetapi disyorkan)

Langkah 3: Circuit Origami: MAX756 dan Storage Capacitor

A. Kenalpasti 8 pin pada MAX756 dan arahkan cip dengan pin 1 di kiri bawah.

B. Balikkan cip ke atas (iaitu putar 180 darjah melalui paksi panjang) dan pin klip 4 dan 5. Pin ini masuk ke ciri penunjuk bateri rendah MAX756 dan tidak digunakan dalam Instructable ini. Anda boleh mengubah suai litar dan menggunakan pin ini untuk menentukan bila voltan pada kapasitor penyimpanan (C1) rendah. Balikkan kapasitor simpanan sehingga pin negatif berada di sebelah kiri. C. Letakkan MAX756 pada kapasitor penyimpanan sehingga cip berada di antara pin C1 negatif negatif (-) dan pin positif C1 (+) kapasitor penyimpanan. D. Bengkokkan pin kapasitor simpanan ke arah MAX756 seolah-olah untuk memotong cip di tempatnya. Bend pin 2 dan 7 pada MAX756 sehingga mereka hampir menyentuh pin negatif kapasitor penyimpanan C1 (-). Bend pin 6 sehingga hampir menyentuh pin positif kapasitor penyimpanan C1 (+). E. Pateri bersama C1 (-) dan pin 2 dan 7 pada MAX756. Kemudian pateri bersama C1 (+) dan pin 6 pada MAX756. F. Akhirnya, potong sekeping kecil pita elektrik kira-kira ukuran tinggi dan lebar MAX756. Gunakan bahagian ini untuk menutup sendi yang dipateri di E.

Langkah 4: Litar Origami: Induktor, Kapasitor Rujukan, Schottky Diode

A. Letakkan induktor L1 pada pin 1 dan 8 pada MAX756. Tekan plumbum L1 pada pin MAX756 sehingga komponen sedekat mungkin dengan cip badan.

B. Pateri L1 ke pin 1 dan 8 dan klip selebihnya panjang plumbum L1. C. Letakkan kapasitor seramik C4 sehingga satu plumbum menyentuh pin 3 pada MAX756 dan yang lain menekan pada bahagian pin 2 yang terdedah, yang kini kebanyakannya berada di bawah pita elektrik. D. Pateri C4 ke pin 2 dan 3 dan klip selebihnya panjang plumbum C4. E. Melihat MAX756 dengan pin 1 di kiri atas, letakkan diod Schottky D2 di birai yang dibuat oleh kapasitor besar C1. Bengkokkan pin katod D2 (-) - dikenal pasti dengan jalur - di sekitar badan MAX756 sehingga menyentuh terminal positif C1, C1 (+). Bengkokkan anod D2 D2 (+) ke atas sehingga menyentuh pin 8 pada MAX756. F. Pateri pin D2 ke MAX756 dan klip baki panjang plumbum. Trim pin 8 dan 3.

Langkah 5: Litar Origami: Kapasitor Elektrolitik, Bahagian 1

A. Berdiri kapasitor elektrolitik C2 dan C3 di hujungnya sehingga terminal negatif, C2 (-) dan C3 (-), saling bersebelahan.

B. Bengkokkan C3 (-) sekitar C2 (-). C. Selesaikan dua petunjuk negatif bersama-sama dekat dengan C2. Ini akan menghasilkan plumbum ground untuk dua kapasitor. Pastikan tidak memateri terminal positif C2 secara tidak sengaja. Klip baki panjang C2 (-). D. Balikkan kapasitor ke arah anda. Bend C3 (-) ke saluran buat di antara dua kapasitor. Menjelang hujung kapasitor, bengkokkan baki panjang 90 darjah seperti anda membuat kaki untuk dua kapasitor. E. Dengan C1 (-) menghadap ke arah anda, letakkan C2 dan C3 di sebelah kiri dan letakkan kaki C3 (-) di antara terminal C1 (-) dan badan C1. F. Pateri C3 (-) hingga C1 (-). Anda mengikat pin ground C2, C3, dan C1 bersama-sama.

Langkah 6: Litar Origami: Kapasitor Elektrolitik, Bahagian 2

A. Bengkokkan terminal positif C3, C3 (+) ke arah pin 1 pada MAX756 sehingga berada di dalam pin 1 dan 2.

B. Pateri C3 (+) ke pin 1 pada MAX756. Potong panjang pin yang tersisa 1. C. Putar unit sehingga bersandar pada timbal negatif C1, C1 (-). Potong jalur pita elektrik yang lebih sempit daripada lebar kapasitor C2 dan C3 bersama-sama dan panjangnya lebih kurang dua kali. Letakkan pita elektrik ini di antara C1 dan C2 / C3 sehingga ia akan menutup pin ground C2 / C3. Ini akan menjadikan C2 (+) tidak menyentuh dan memendek ke tanah secara tidak sengaja. E. Bengkokkan C2 (+) 90 darjah sehingga berada di atas sendi pateri C2 / C3. Kemudian bengkokkan 90 darjah ke arah terminal C1 (+). F. Pateri C2 (+) hingga C1 (+) dan potong baki panjangnya.

Langkah 7: Membuat Kabel Keluaran

Proses membuat kabel output bergantung pada penyesuai apa yang anda pilih untuk projek anda. Langkah ini merangkumi cara memasukkan kabel lelaki USB mini-B, kerana ini adalah format palam kuasa yang biasa. Saya menggunakan kabel yang berasal dari pemain MP3 mati dan mempunyai hujung lelaki USB-A dan mini-B lelaki.

Potong kabel kira-kira 5 inci dari hujung hujung mini-B. Tanggalkan hujung USB-A dan 4 wayar ke dalamnya. Untuk menentukan wayar mana yang positif dan ground, pasangkan USB-A ke soket USB berkuasa. Uji kombinasi wayar dengan voltmeter - jika terdapat wayar merah dan hitam, masing-masing mungkin memberikan daya dan arde positif. Tanggalkan penebat luar pada hujung mini-B sekitar 1/4 inci. Setelah anda mengetahui wayar mana yang positif dan ground, J1 (+) dan J1 (-), lepaskan wayar ini di hujung mini-B dan potong baki dua wayar yang lain.

Langkah 8: Membongkar Lampu suluh

A. Gunakan pemutar skru Phillips pada keempat skru untuk melepaskan lampu suluh.

B. Lampu suluh mudah terlepas. Kenal pasti bahagian mana yang merupakan bahagian atas casing, bahagian bawah casing, dan pelat muka. C. Tarik keluar elektronik. D. Klip dua wayar dekat dengan pelat muka. Anda akan menggunakan wayar yang disolder ke suis, jadi simpan wayar itu selama mungkin. Kemudian klip wayar dan hujung diod D1 (negatif, hujung katod ditandai dengan garis hitam) dekat dengan bateri duit syiling yang tersusun sehingga panjang wayar dan diod yang memanjang dari motor M1 selagi mungkin.

Langkah 9: Menyiapkan Pelat Wajah

Catatan: tidak semua lampu suluh keychain dynamo mempunyai papan litar LED. Sekiranya tidak, anda boleh melangkau langkah ini.

A. Baling pemutar skru flathead antara plastik pelat muka dan papan litar LED. B. Putar pemutar skru. Papan muka dan papan litar LED harus terlepas. C. Cari nub pada pelat muka plastik. D. Klip lubang dengan pemotong wayar. E. Bahagian nub akan menghadap dinamo baru. F. Menurunkan LED dari papan litar LED. Cuba keluarkan LED dengan utuh dan biarkan lubang terbuka untuk pin masa depan.

Langkah 10: Membuat Pelat Wajah

A. Sekiranya papan litar LED anda serupa dengan yang terdapat dalam rajah, arahkan LED D3 supaya pin katod D3 (-) masuk ke dalam lubang yang bertentangan dengan hujung rata garis putih LED1 yang bulat.

B. Bengkokkan anod D3 D3 (+) 90 darjah dan masukkan D3 (-) ke dalam lubang di papan litar LED. C. Potong D3 (+) setelah selekoh sehingga panjangnya kurang dari 1/8 inci. Klip satu plumbum perintang 1k ohm R1 sehingga panjangnya sekitar 1/8 inci. Umpan hujung panjang R1, R1 (2), melalui lubang pada papan litar LED dan pateri hujung pendek R1 dan D3 (+) bersama-sama. D. Balikkan papan litar LED ke atas. Pateri R1 (2) ke lubang yang tidak dihuni oleh D3 (+) dan potong baki panjangnya. Jalur tembaga R1 (2) kini disolder adalah bus positif. E. Balikkan papan litar LED ke belakang. Masukkan kabel output melalui salah satu lubang pada pelat muka plastik. Perhatikan bahawa arah pelat muka kini terbalik dan pelat muka akan melekat apabila anda selesai. F. Pateri J1 (+) melalui lubang yang menghubungkan ke bas positif. Pateri J1 (-) ke bas tanah.

Langkah 11: Melengkapkan Pelat Wajah

A. Sapukan sedikit gam panas ke dalam celah antara papan litar LED dan pelat muka di sebelah kabel. Ini akan memberikan kekuatan mekanikal kepada pemasangan.

B. Oleh kerana anda tidak memerlukan bateri duit syiling, lepaskan wayar dari timbunan. Pateri wayar ini ke R1 (2). Kawat ini akan memberi kuasa kepada LED dan kabel output setelah disambungkan ke output penukar tahap.

Langkah 12: Memasang Litar Penukar Suis dan Peningkatan

A. Hentikan suis dari timbunan bateri duit syiling lampu suluh.

B. Pastikan pin pin beralih serupa dengan foto, dengan wayar yang disolder ke pin atas SW1 (2) dan tidak ada di kedua bawah. Bengkokkan pin tengah SW1 (1) kira-kira 45 darjah dari badan suis. Anda boleh mengepit pin bawah. C. Bahagian bawah casing ini mempunyai tiga ciri plastik di sisi pelat muka yang akan mengelakkan litar baru dipasang di dalam. Potong ini menggunakan pemotong wayar. D. Anda mungkin perlu menggunakan pisau hobi untuk mengurangkan ciri-ciri ini dengan selebihnya. E. Masukkan suis ke bahagian bawah casing di lokasi asalnya. Pastikan pin dengan wayar, SW1 (2), paling dekat dengan hujung pelat muka. F. Letakkan keseluruhan litar penukar step-up di rongga, dengan kapasitor C1 besar menghadap ke arah suis dan dua kapasitor elektrolitik C2 dan C3 di belakang. SW1 (1) harus menekan terminal negatif C1, C1 (-). Sekiranya tidak, bengkokkan ke arah kapasitor. Anda mungkin mahu meletakkan beberapa pita elektrik pada C1 (-) di belakang pin SW1 (2) supaya tidak pendek.

Langkah 13: Menyambungkan Lekapan Penutup Muka dan Penambah Langkah

A. Pasang kembali motor M1 ke lokasi asalnya di bahagian bawah casing. Panjangkan wayar yang keluar dari motor - kawat tanah M1 (-) - sehingga menyentuh pin tengah suis, SW1 (1), dan terminal negatif kapasitor besar, C1 (-).

B. Potong dan lepaskan wayar M1 (-) pada panjang yang sesuai dan pateri wayar, SW1 (1), dan C1 (-) bersama-sama. Ini adalah sambungan yang penting, jadi pastikan ketiga-tiganya disolder. C. Putar sarung sehingga motor berada di sebelah kiri anda, dan bengkokkan plumbum katod D1, D1 (-), sehingga menyentuh bahagian terminal positif C3, C3 (+) yang terdedah. D. Solder D1 (-) dan C3 (+) bersama-sama dan potong baki panjang D1 (-). E. Pateri wayar SW1 (2) ke bus negatif pelat muka. F. Memateri wayar yang disambungkan ke bus positif pelat muka ke terminal positif kapasitor besar, C1 (+).

Langkah 14: Pemasangan semula

Untuk menyelesaikan pemasangan, pasangkan pelat muka di bahagian bawah casing. Bibir pelat muka harus berada di dalam bibir casing untuk menahannya di tempatnya.

Anda mungkin mahu meletakkan pita elektrik pada motor jika anda fikir diod D1 berisiko mengalami pemendekan ke casing motor. Pasang gear dan pegang kembali pada kedudukan asal. Rujuk foto di bawah untuk melihat bagaimana mereka berorientasi pada casing tersebut. Letakkan separuh bahagian atas casing di atas separuh bawah. Kedua-dua bahagian harus dipasang rapat jika penukar step-up dibuat cukup dekat dengan yang terdapat dalam Instructable ini. Balikkan bekalan kuasa baru dan lebih baik dan ketatkan keempat-empat skru.

Langkah 15: Menguji

Alihkan suis ke arah pelat muka. Itulah kedudukan Hidup.

Pegang bekalan kuasa dinamo di tangan kiri anda dan engkol pegangan dengan tangan kanan anda. Kira-kira dua putaran sesaat adalah baik. Anda harus menghadapi sedikit rintangan - itulah pengisian kapasitor. Selepas beberapa saat, voltan akan cukup tinggi yang menyala LED. Apabila kapasitor menghampiri 5V, rintangan akan turun. Pada ketika itu, kapasitor dikenakan. Sekiranya anda mempunyai penyesuai pelengkap dengan kabel kuasa untuk kabel output anda, anda boleh menyambungkannya ke voltmeter. Di sekitar titik di mana rintangan engkol jatuh, anda akan melihat voltan menghampiri dan berada di dekat 5V. Sekiranya anda menghadapi rintangan tetapi LED tidak menyala, periksa sambungan pelat muka. Sekiranya voltan output melebihi 5V dengan serius, pastikan kapasitor elektrolit dipateri dengan betul. Sekiranya anda tidak menghadapi sebarang rintangan dan ia jelas tidak berfungsi, ada kemungkinan terdapat tempat yang pendek di litar penukar langkah.

Langkah 16: Permohonan

Saya menggunakan bekalan dinamo untuk menghidupkan papan Penilaian Luminary LM3S811 yang mencetak "5V - tanpa bateri!" ke paparan OLED. Kerana cip yang digunakan di papan ini, ia menghasilkan arus yang cukup banyak … kira-kira 80 mA. Akibatnya ia tidak berjalan lama pada bekalan kuasa dinamo sehingga memerlukan sedikit engkol, tetapi cukup lama untuk memancarkan teks yang berlainan di layar. Bekalan kuasa dinamo akan berfungsi paling baik dengan litar yang menarik arus beberapa mA. Litar boleh berjalan sehingga 10 minit tanpa engkol, bergantung pada voltan operasi minimumnya.

Saya juga menguji bekalan dinamo dengan motor hobi. Sambil melengkung, motor itu bersenandung dengan arus 50 mA.