Schwerlast-portable Ladegerät für USB-Geräte (Handys, iPad, etc.)

8 Schritt:Schritt 1: Vergleich mit Minty-Boost-Typ-Geräten Schritt 2: Die Schaltung: Überblick Schritt 3: Komponenten: Teil 1 Schritt 4: Komponenten: Part 2 Schritt 5: Komponenten: Teil 3 Schritt 6: Erstellen Sie! Schritt 7: Code! Schritt 8: Fertigprodukt

Schwerlast-portable Ladegerät für USB-Geräte (Handys, iPad, etc.)
Mussten Sie schon mal Ihr Handy unterwegs aufladen? Eine Steckdose, um Ihren iPod zu laden, nicht finden?

Immer wenn ich weg von zu Hause für längere Zeit, würde ich mein Handy und MP3-Player von meinem Laptop aufzuladen. Auf diese Weise bekomme ich etwa 3 oder 4 volle Ladungen aus dem Laptop-Akku und ich konnte die Telefon und MP3-Player-Ladegeräte zu Hause lassen. Aber die rund um einen Laptop, nur um ein Telefon zu laden und MP3-Player schien ein wenig übertrieben.

Später entdeckte ich das jetzt sehr beliebt Minty Boost, ein kleines batteriebetriebenes Gerät zum Aufladen von USB-Geräten. Doch nach der Herstellung meiner eigenen Ich fand, dass die beiden AA-Batterien im Minty verwendet Steigern Sie einfach nicht genug Saft für das, was ich brauchte (ein paar 2000mAh AA-Zellen gab mir etwa eine halbe Ladung auf meinem Handy, bevor er out).

Also beschloss ich, die Kapazität eines Laptop-Batterie mit der Portabilität der Minty-Boost zu kombinieren: Ein Hochleistungs tragbares Ladegerät.

Das Gerät ist um einen DC / DC-Boost-Schaltung basiert, ein Mikrocontroller (Ich habe einen PIC), und eine Handvoll von 18650 Lithium-Ionen-Zellen. Laptop-Batterien enthalten in der Regel 8 dieser Zellen (auch wenn ich merke, mein Netbook verwendet nur 3, die die düsteren Akkulaufzeit erklärt). Ich geerntet die Batterien für dieses Gerät aus einem alten Dell Laptop-Batterie, aber Sie 18650 Zellen billig bei ebay kaufen, (du eine in der oberen rechten Ecke der Abbildung unten zu sehen) ,.

Hinweis: für diesen instructable, werden Sie Erfahrungen mit Schaltung Gebäude, Programmierung und Verwendung von Mikrocontrollern erfordern. Ich habe mein Quellcode für die PIC12F683 enthalten, aber das gleiche gilt für die Schaltung Atmel oder andere Mikroprozessoren.

Hinweis 2: Während ich die einfache Schaltung von Grund auf neu entwickelt, die allgemeinen Prinzipien, die hinter solchen Schaltungen sind gut etabliert, ich bin sicher, viele Leute, die solche Geräte gebaut werden auf sehr ähnliche Schaltungen angekommen. Verletzung ist nicht vorgesehen.

Abgebildet ist das letzte Gerät Lade mein Handy und Betrieb eines USB-Ventilator zur gleichen Zeit, 4 18650 Zellen enthält diese eine, zwei USB-Buchsen und ist in eine 8-cm-CD-Tasche, die ich fand, war eine perfekte Größe gebaut.

Schritt 1: Vergleich mit Minty-Boost-Typ-Geräten



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Diejenigen von euch, mit Minty-Boost oder ähnlichen Geräten vertraut könnte darauf hinweisen, dass die Vorteile der AA-Batterien sind, dass, als allgegenwärtig, können Sie einfach gehen und kaufen etwas mehr, wenn Sie der Strom ausgeht; und dass dies leider nicht der Fall mit 18650 Zellen.

Mein Argument für die Verwendung der 18650-Zellen sind: Zum einen mit eingebauten und verwendeten eine Minty Steigern artigen Vorrichtung für eine Weile, kann ich sagen, dass ich lieber nur warten, bis ich wieder in dem Hotel, als gehen und Geld ausgeben, kaufen mehr Zellen (die mir eine halbe Ladung sowieso geben würde). Zweitens hat Lithium-Ionen etwa 3 mal die Energiedichte im Vergleich zu NiMH-Zellen, so dass für das gleiche Gewicht in Batterien, sollten Sie in der Lage, erhalten durch, bis Sie eine Power Point, bevor er sie zu ersetzen erreichen.

Also sowohl 18650 und AA haben ihre eigenen Vorteile, hier ist ein Vergleich zwischen einem Minty Steigern artigen Vorrichtung und dem Hochleistungsladegerät:

Minty-Boost:
Batterietyp: 2 * AA
Ungefähre Energiekapazität *: 20kJ
Vorteile:
- Klein
- Verwendet leicht verfügbaren AA-Batterien

18650 Hochleistungsladegerät:
Batterietyp: 4 * 18650 Li-Ion-
Ungefähre Energiekapazität *: 128kJ
Vorteile:
- Mehr als 6-fache der Energiekapazität
- Höhere Stromausgang **

* Berechnet nach Gleichung Energiekapazität: nein. Batterien * Batteriespannung * Batterie Ah Kapazität * 3600 = Energiekapazität

** Ich habe noch nie den maximalen Stromausgang des Geräts getestet, es gibt einige Probleme mit Wärmeableitung bei höheren Ausgangsleistungen, die die effektive Ausgangsstrom zu begrenzen.

Abgebildet ist der Unterschied in der Skala zwischen den beiden Geräten, neben ihrer Batterien. Auf der linken Seite ist meine eigene Wiedergabe von Minty-Boost-Typ-Gerät. in einem Fall, der auf meine Manschettenknöpfe halten, läuft der 2 AA-Batterien und einem LT1303 DC / DC-Chip verwendet wird gebaut (was ich glaube gibt etwas weniger Strom aus als der MAX756 der Minty Boost).

Schritt 2: Die Schaltung: Überblick

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Das Herzstück von all diesen Geräten ist die bescheidene DC / DC-Boost-Schaltung , das ist im Wesentlichen ein Transformator für Gleichstromquellen, wird (von zwei AA-Batterien sagen 2.4V) auf eine höhere Gleichspannung verstärkt eine Gleichspannung (etwa 5 V für USB-Aufladung).

Eine Unterschreitung der Minty Boot-Typ-Geräten ist die Verwendung einer Micropower-DC / DC-Boost-Chip. Diese ICs packen die Transistor, Sensoren und Oszillatoren für die DC / DC-Schaltkreis benötigt, zu einem ordentlichen 8-Pin-Paket, das Sie kann eine Schaltung mit schnell zu bauen. Leider, weil sie "Micropower", dass sie nicht zur Ausgabe höhere Leistung ausgelegt, aber zum Glück haben sie in der Regel genug, um die 100 zu erfüllen - 200 mA für USB erforderlich.

Um dies zu umgehen, habe ich beschlossen, um dem DC / DC-Boost-Schaltung selbst zu bauen. Die Kehrseite der nicht mit einem vorgepackten IC ist, dass ich meine eigenen Steuerkreis, um den DC / DC-Boost-Schaltung steuern, zu bauen. Der Vorteil ist, dass jetzt kann ich Komponenten mit höherer Ausgangsleistung zu wählen, so kann ich mehr Ausgangsstrom zu erhalten.

Ich habe, um die Schaltung in zwei Hälften geteilt, um sie zu groß genug, um den Text zu sehen angezeigt, in den nächsten Abschnitten werden Komponentenauswahl zu erklären.

Schritt 3: Komponenten: Teil 1

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Die Liste der Komponenten und der Schaltung ist wie folgt, von links nach rechts

18650 Batterien (und Batterieklemmen):
Ich bin mit 4 18650 Batterien parallel, im Allgemeinen sollten Sie vielleicht zu vermeiden, dies zu tun, da es einige Überhitzungsrisiko als die Zellen versuchen, durch miteinander zu entladen. Wenn Sie die Sicherheit zu gewährleisten möchten, können Sie eine Diode nach jeder Zelle hinzuzufügen, so dass sie schön spielen. Diese Lithium-Ionen-Zellen haben eine Klemmenspannung 4,2 V bei voller Ladung, hinunter bis auf ein Minimum von 3V. Eine beliebige Anzahl von Zellen parallel in Ordnung ist. Sie können auch die AA-Zellen, aber würden Sie wahrscheinlich wollen, dass sie zu zweit auf 2,4 zu erstellen gestapelt zu haben - 3V. Hinweis: immer Sie entscheiden, um die Batterien anzuordnen, müssen 5V nicht überschreiten, kann der DC / DC-Boost-Schaltung nur BOOST eine Spannung, nicht reduzieren. Um Spannung zu reduzieren, werden Sie einen DC / DC-Buck-Schaltung anstelle benötigen.
Für Batterieklemmen, I geschnitten und gebogen, einige Büroklammern.

ein Schalter (SW): Dies ist der Netzschalter, es ist optional, da Sie es die ganze Zeit eingeschaltet lassen könnte, die Schaltung nicht viel Strom ziehen, wenn es nach links eingeschaltet mit nichts eingesteckt ist.

Elektrolytglättungskondensator (C1): Ich benutze 220uF Kondensatoren, ist dies für die Glättung, so etwas in der 100s von uF tun wird, verwendet Minty Boost-100uF.

ein Spannungsreferenzdiode (D2) + Widerstand (R1) und Sie werden so etwas wie ein Low-Power 2.7V Zenerdiode benötigen Sie die korrekte Spannungsreferenz für den Mikrocontroller zu geben. Wenn Sie haben noch keine Z-Dioden können Sie eine normale Diode nutzen könnten, wie ich (wenn Sie eine normale Diode zu verwenden, um es zu schließen Sie die umgekehrt zu der Z-Diode im Diagramm müssen Sie). Ich (und auch die mitgelieferten Code) tatsächlich verwendet eine 1N4001 Allzweckdiode und einem 10kOhm Widerstand. Sie können auch eine Spannungsreferenz IC verwenden

eine LED (D3) + Widerstand (R2): jede LED und geeigneten Widerstand ist in Ordnung

ein Mikrocontroller: Ich habe ein PIC12F683, das sind tolle kleine Chips für einfache Stromkreise, weil sie laufen kann off jede Spannung zwischen 2V und 5,5V
Schritt 4: Komponenten: Part 2

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eine Induktivität (L): dies wird für die Boost-Schaltung erforderlich ist, ist, desto weniger Stromwelligkeit ist desto höher ist die Induktivität. Ich benutze ein Induktor I gewickelt mich, hat es wahrscheinlich eine Induktivität im Bereich von mH, und ich weiß, es ist grob überdimensioniert. Hier ist eine nützliche Online-Rechner , die Induktivität Berechnungen arbeiten werde. Ich würde empfehlen, für ein Minimum von 200uF

einen NPN-Transistor und Basiswiderstand (R3): Dies ist die Hauptschaltvorrichtung in der Schaltung und der Basiswiderstand (oder Gate-Widerstand), stellen Sie sicher, dass Ihr Transistor ist entworfen, um hohe Ströme (vorzugsweise mehr als 1A) bei hohen Schaltgeschwindigkeiten handhaben ( 20 kHz oder mehr), und hFE von mindestens 50. Ich habe Erfolg mit dem Mehrzweck BC337 hatte, aber vorsichtig sein, zu Überhitzung. Ein MOSFET arbeitet auch (und wird wahrscheinlich geben Ihnen einen höheren Wirkungsgrad). Ich bin mit einem D2012, denn ich hatte eine rumliegen (riss ihn aus einer nicht mehr existierenden CD-Laufwerk)

eine Diode (D1): Dies wird für die Boost-Schaltung erforderlich ist, ist eine schnell schaltende Diode vorzuziehen, so dass ich eine Schottky-Diode (1N5817), obwohl ein Allzweck-Diode wie die 1N4001 wäre zu arbeiten

zwei Widerstände (R4, R5): die 5V-Ausgang höher ist als die Versorgungsspannung (ADC Referenzspannung) des Mikrocontrollers, so unten, verstärkt werden zwei Widerstände von gleichem Wert (ich benutze 22KOHM Widerstände) Dieser Ausgang muss ein Potential bilden Teiler, damit die 5V Ausgang halbiert werden.

eine weitere Glättung Elektrolytkondensator (C2): wieder, ich benutze 220uF Kondensatoren

USB-Buchsen: Ich habe 2 Steckdosen verwendet

Schritt 5: Komponenten: Teil 3

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müssen Sie auch:

einige Draht

einige Prototyping-Board: Streifen Pension oder Steckbrett, oder was immer Sie zu Ihrer Schaltung auf aufbauen wollen.

Ein Ladegerät: Sie etwas brauchen, um tatsächlich zu laden Sie Ihre Batterien! Ein 18650 Ladegerät billig auf eBay gekauft werden

eine Art von Gehäuse: etwas für Ihren Kreislauf in halten Minty-Boost verwendet Altoids Dosen, Sie werden etwas größer brauchen ... Ich habe eine 8-cm-CD-Hülle (für die 8 cm Mini-CDs).

ein Computer und Programmierer für Ihre Mikrocontroller: natürlich, benötigen Sie einen Computer-Programmierer, um den Code auf den Microcontroller laden.

Bild unten: Eine günstige 18650 Ladegerät von eBay neben einigen 18650-Zellen. Ich habe meine 18650 von einigen alten Laptop-Batterien, aber Sie können auch ihnen neue zu kaufen. Es gibt keinen spürbaren Unterschied zwischen den beiden, außer es ist wahrscheinlich die alten Laptop-Batterien eine geringere Kapazität durch Alterung haben

Schritt 6: Erstellen Sie!

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Leider habe ich nicht viele Bilder während des Build-Prozesses zu nehmen, und ich gehe davon aus, dass Sie genügend Erfahrungen mit Schaltung Gebäude in der Lage sein, um die Schaltpläne lesen und bauen Sie ein für sich selbst sein können. Wenn nicht, gibt es einige große instructables auf Gebäude Schaltungen gibt, so zu erkunden!

Unten ist ein Bild der fast fertig Bord.

Schritt 7: Code!

Der Code, der auf den Mikrocontroller geladen werden muss, muss ein paar Dinge zu tun:
1. Erkennen der Referenzspannung:
Dies wird mit dem Spannungsreferenzdiode erfolgen, (hoffentlich) die hierdurch eine feste Spannung unabhängig von der Batterieeingangsspannung zu erzeugen. Wenn Sie eine 2,7 V Zener verwendet wird, dann wird die Ausgangsspannung sollte 2,7 V (wenn Sie Ihren Widerstand bemessen nach dem Datenblatt. Wenn Sie wie ich, eine 1N4001 Allzweckdiode und einem 10kOhm Widerstand verwendet, Sie sollte die Spannung um 0,5 V sein, - 0.525V

2. Stellen Sie die Ausgangsspannung:
Der Mikrocontroller gibt ein PWM-Signal, um den Transistor und DC / DC-Schaltkreis ist, desto höher das Tastverhältnis, desto höher ist das Verstärkungsverhältnis zu steuern. Um zu gewährleisten, ist der Ausgang bei 5V, muß der Mikrocontroller dieses PWM-Signals so einzustellen, dass das Ausgangssignal bleibt auf der Zielspannung.
Dies geschieht mit Hilfe Erkundung und Feedback durchgeführt; die Ausgangsspannung (über den Spannungsteiler) erfasst wird, und das PWM-Signal wird so eingestellt, wenn diese gemessene Spannung verschieden ist, um die Zielspannung.
Die Sollspannung wird als Vielfaches der Referenz berechnet.
In meinem Fall, mit einer 0,5 V - 0.525V Referenz, versucht der PIC, um die gemessene Spannung über 4,85-fache der Referenzspannung zu halten.

3. Überprüfen Sie die Batteriespannung:
Dies wird auch mit der Referenzspannung durchgeführt, wenn die Batteriespannung unter 3V abfällt, dann ist die LED-Anzeige blinkt. (Entladung Lithium-Ionen-Batterien zu viel kann schlechte Dinge passieren verursachen, würde ich tatsächlich beraten was einen zusätzlichen Transistor, um die Ausgabe zu trennen, wenn die Spannung zu niedrig fällt)

Beigefügt ist einige C-Code, der für die PIC mit MPLAB und der HALLO-Tech-PIC C-Compiler kompiliert werden. Hoffentlich sollte selbsterklärend sein. Ich habe ein paar rudimentäre Lungs Routinen, die wahrscheinlich notwendig werden nicht verwendet.

Schritt 8: Fertigprodukt

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Und wenn alles gut geht, sollten Sie eine funktions Ladegerät. Viel Spaß!

Zusatzinfo: Einige Geräte, insbesondere Sachen wie das iPhone oder Motorola-Handys, erfordern einige Widerstände zu Datenleitungen des USB-Geräts (die nicht in diesem Kreislauf verbunden sind) angebracht werden kann, wenn Ihr Gerät nicht aufladen. Es gibt einige Informationen über die Minty Boost- Website zu bekommen das iPhone 3G zu berechnen.

Disclaimer: Lithium-Ionen-Batterien können explodieren, wenn sie unsachgemäß gehandhabt, bitte versuchen Sie nicht, diese instructable wenn Sie nicht mit Gebäude Schaltungen oder mit Lithium-Ionen-Batterien. Der Autor übernimmt keinerlei Verantwortung für Verletzungen oder Schäden an Eigentum oder selbst durch den Versuch, die Dinge in dieser instructable neu zu erstellen. Die darin enthaltenen Informationen sind nur Richtwerte und sollten nur mit dem nötigen Wissen für den Bau elektrischer Schaltungen und elektrische Sicherheit eingehalten werden.