সুপার ক্যাপাসিটর চালিত রাস্পবেরি পাই ল্যাপটপ: ৫ টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

এই প্রকল্পের প্রতি সাধারণ আগ্রহের উপর নির্ভর করে, আমি যদি আরও বিভ্রান্তিকর উপাদানগুলিকে সহজ করতে সাহায্য করি তবে আরও পদক্ষেপ যোগ করতে পারি।

বছরের পর বছর ধরে নতুন ক্যাপাসিটর প্রযুক্তির সাথে আমি সবসময় আগ্রহী ছিলাম এবং ভেবেছিলাম মজা করার জন্য ব্যাটারি-অফ-সার্ট হিসাবে তাদের প্রয়োগ করার চেষ্টা করা মজা হবে। এই বিষয়ে কাজ করার সময় আমি অনেকগুলি উদ্ভট সমস্যা পেয়েছিলাম কারণ তারা এই অ্যাপ্লিকেশনটিকে মাথায় রেখে ডিজাইন করা হয়নি, তবে আমি যা খুঁজে পেয়েছি এবং যা পরীক্ষা করেছি তা ভাগ করতে চেয়েছিলাম।

এটি একটি মোবাইল অ্যাপ্লিকেশনে সুপার ক্যাপাসিটরের ব্যাঙ্ক থেকে চার্জিং, এবং বিদ্যুৎ টানার অসুবিধাগুলি তুলে ধরার জন্য (যদিও এটি কতটা ভারী, এটি সব মোবাইল নয় …)

নীচের মহান টিউটোরিয়ালগুলি ছাড়া, এটি ফলপ্রসূ হবে না:

• www.instructables.com/id/Lets-learn-about-Super-Ca…-সুপারক্যাপাসিটর সম্পর্কে গভীর তথ্য
• www.instructables.com/id/How-to-Make-Super…-একটি চার্জিং এবং ডিসচার্জ সার্কিট তৈরির টিউটোরিয়াল
• আমি তাদের খুঁজে পেতে/মনে করতে পারলে আমি যেটি ব্যবহার করেছি তা আরও খনন করার চেষ্টা করব।

• যদি আপনার কাছে এমন কোন টিউটোরিয়াল থাকে যা আপনি প্রাসঙ্গিক মনে করেন, তাহলে আমাকে জানান যাতে আমি এটি এখানে নিক্ষেপ করতে পারি।

আমি এটি চেষ্টা করতে চেয়েছিলাম প্রধান কারণ হল:

• সেকেন্ডের মধ্যে সম্পূর্ণ চার্জ করা (উচ্চ এম্পারেজ জড়িত এই সিস্টেমকে কয়েক মিনিটের মধ্যে সীমাবদ্ধ করে… নিরাপদে)।
• অবক্ষয় ছাড়াই লক্ষ লক্ষ চার্জ চক্র (সঠিক অবস্থার অধীনে মিলিয়নেরও বেশি)।
• একটি খুব কুলুঙ্গি প্রযুক্তি যা সম্ভবত মূলধারার ব্যাটারি শিল্পে প্রবেশ করতে পারে।
• পরিবেশগত অপারেটিং শর্ত। এখানে ব্যবহৃত ক্যাপাসিটরের জন্য +60C থেকে -60C তাপমাত্রা।
• চার্জিং দক্ষতা> 95% (ব্যাটারি গড়ে <85%)
• আমি তাদের আকর্ষণীয় মনে করি?

এখন বিদ্যুতের সাথে কাজ করার সময় সর্বদা প্রয়োজনীয় সতর্কতার জন্য … যদিও ~ 5V এর কম ভোল্টেজের সাথে কাজ করার আঘাতের খুব কম সম্ভাবনা থাকলেও, সুপার ক্যাপাসিটারগুলি যে অ্যাম্পারেজ উৎপাদন করতে পারে তার অবিশ্বাস্য পরিমাণে পোড়া এবং তাত্ক্ষণিকভাবে উপাদানগুলি ভাজার কারণ হবে। একটি চমৎকার ব্যাখ্যা এবং নিরাপদে পদক্ষেপ প্রদান করে। ব্যাটারির বিপরীতে, টার্মিনালগুলিকে পুরোপুরি ছোট করা বিস্ফোরণের ঝুঁকি নেয় না (যদিও এটি ওয়্যার গেজের উপর নির্ভর করে সুপার ক্যাপাসিটরের জীবনকে ছোট করতে পারে)। ওভার-ভোল্টিং (চিহ্নিত সর্বোচ্চ ভোল্টেজের পরে চার্জ করা) যখন সুপার ক্যাপাসিটরগুলি ঝাপসা হবে, 'পপ' হবে এবং ধোঁয়াটে নোংরা অবস্থায় মারা যাবে তখন প্রকৃত সমস্যা দেখা দিতে পারে। চরম ক্ষেত্রে হতে পারে যেখানে সীল বেশ জোরে পপ করে।

কতটা বিদ্যুৎ ছাড়ানো যায় তার একটি উদাহরণ হিসাবে, আমি 5V (ঘটনাক্রমে অবশ্যই) পুরোপুরি চার্জ করা ব্যাঙ্ক জুড়ে একটি 16 গেজের তামার তার ফেলে দিয়েছিলাম এবং সাদা এবং সবুজ ফ্ল্যাশে জ্বলতে থাকা তারের বিস্ফোরণে কিছুটা অন্ধ হয়ে গিয়েছিলাম। এক সেকেন্ডের মধ্যে 5 সেমি তারের টুকরা চলে গেল। শত শত amps একটি সেকেন্ডেরও কম সময়ে তারের উপর দিয়ে ভ্রমণ করে।

আমি একটি প্ল্যাটফর্ম হিসাবে একটি ল্যাপটপে বসলাম কারণ আমার কাছে রাস্পবেরি পাই ছিল, একটি অ্যালুমিনিয়াম স্যুটকেস, একটি কিয়স্ক কীবোর্ড এবং প্রোটোটাইপ করার জন্য একটি থ্রিডি প্রিন্টার। মূলত ধারণা ছিল এই ল্যাপটপটি তৈরি করা যাতে এটি ন্যূনতম প্রচেষ্টায় 10-20 মিনিটের জন্য চলতে পারে। স্যুটকেসে আমার যে রুমটি অতিরিক্ত ছিল, তার সাথে আরও সুপার ক্যাপাসিটরের মধ্যে চাপা দিয়ে এই প্রকল্প থেকে আরও বেশি চেষ্টা করার চেষ্টা করা খুব লোভনীয় ছিল।

বর্তমানে, ব্যবহারযোগ্য শক্তির পরিমাণ একক 3.7V 2Ah লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির অধীনে রয়েছে। মাত্র 7Wh শক্তি। বিস্ময়কর নয়, কিন্তু খালি থেকে 15 মিনিটের কম সময় চার্জ করার সময়, এটি অন্তত আকর্ষণীয়।

দুর্ভাগ্যবশত, ক্যাপাসিটরের মাত্র 75% সঞ্চিত শক্তি এই সিস্টেমের সাহায্যে বের করা যায় … 1V বা তারও কম ভোল্টেজে বিদ্যুৎ টানতে আরও কার্যকর ব্যবস্থা স্পষ্টভাবে প্রয়োগ করা যেতে পারে। আমি শুধু এর উপর আর কোন টাকা খরচ করতে চাইনি, পাশাপাশি 2V এর অধীনে ক্যাপাসিটরে মোট 11Wh মোটের মধ্যে প্রায় 2Wh পাওয়ার পাওয়া যায়।

কম পাওয়ার 0.7-5V থেকে 5V কনভার্টার (~ 75-85% দক্ষতা) ব্যবহার করে আমি ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ক ব্যবহার করে আমার 11Wh সেলফোনের ব্যাটারি 3% থেকে 65% পর্যন্ত চার্জ করতে সক্ষম হয়েছিলাম (যদিও ফোন চার্জিংয়ের ক্ষেত্রে অত্যন্ত অদক্ষ, যেখানে 60-80 ইনপুট শক্তির % প্রকৃতপক্ষে সংরক্ষিত)।

এই প্রকল্পে ব্যবহৃত অংশগুলির জন্য, সম্ভবত আমার হাতে থাকা অংশগুলি ব্যবহার করার চেয়ে ভাল। কিন্তু তারা এখানে:

• 6x সুপার ক্যাপাসিটার (2.5V, 2300 ফ্যারাড - একটি গাড়ি পুনর্জন্মমূলক ব্রেকিং সিস্টেম থেকে। ইবে, ইত্যাদি পাওয়া যাবে)
• 1x রাস্পবেরি পাই 3
• 1x 5V চালিত ডিসপ্লে (আমি HDMI কন্ট্রোলার বোর্ড সহ 5.5 "AMOLED ডিসপ্লে ব্যবহার করছি)
• 2x ATTiny85 মাইক্রো-কন্ট্রোলার (আমি প্রোগ্রামিং অন্তর্ভুক্ত করব)
• 2x 0.7V-5V থেকে ধ্রুব 5V 500mA ডিসি-ডিসি কনভার্টার
• 4x 1.9V-5V থেকে ধ্রুবক 5V 1A ডিসি-ডিসি কনভার্টার
• 1x স্যুটকেস
• 3x 6A PWM সক্ষম মোসফেট
• 2x 10A Schottky ডায়োড
• 10x অ্যালুমিনিয়াম টি-স্লট ফ্রেম (জয়েন্টগুলোতে ইত্যাদি নির্ভর করে আপনি জিনিসগুলি ধরে রাখার জন্য কি ব্যবহার করতে চান তার উপর)
• কিয়স্ক কীবোর্ড
• 20W 5V সৌর প্যানেল
• ইউএসবি থেকে মাইক্রো ইউএসবি ক্যাবল
• HDMI কেবল
• মৌলিক বৈদ্যুতিক উপাদান এবং প্রোটোটাইপিং বোর্ডের ভাণ্ডার।
• অনেক 3D মুদ্রিত অংশ (আমি.stl ফাইল অন্তর্ভুক্ত করব)

এই অংশগুলি সহজেই আরও উপযুক্ত/দক্ষ অংশের জন্য বিনিময় করা যেতে পারে, কিন্তু আমার হাতে যা ছিল তা। এছাড়াও, কোন উপাদানগুলি বেছে নেওয়া হয়েছে তার সাথে মাত্রার সীমাবদ্ধতাগুলি পরিবর্তন হবে।

যদি আপনার নকশা সম্পর্কে কোন প্রতিক্রিয়া থাকে, তাহলে একটি মন্তব্য করতে দ্বিধা করবেন না!

ধাপ 1: শক্তি বৈশিষ্ট্য

কোন কিছুর জন্য ক্যাপাসিটর ব্যবহার করার সময় পাওয়ার-ভিত্তিক কী আশা করা যায় সে সম্পর্কে ধারণা দিতে:

যখন ক্যাপাসিটরের ব্যাঙ্কের ভোল্টেজ খুব কম পড়ে (1.9V), ATTinys প্রোগ্রাম করা হয়েছে যাতে কোনো সিস্টেমের কম্পোনেন্টে পাওয়ার না হয়। এটি কেবল নিশ্চিত করার জন্য যে উপাদানগুলি কোনও শক্তি আঁকছে না যখন তারা নিম্ন ভোল্টেজগুলিতে ধারাবাহিকভাবে চালাতে পারে না।

এই সিস্টেমটি ক্যাপাসিটর ব্যাংক থেকে 4.5V থেকে 1.9V এর ভোল্টেজ স্তরে DC-DC কনভার্টার ব্যবহার করে চলে।

ইনপুট চার্জিং ভোল্টেজ 5V থেকে 5.5V হতে পারে (5.5V এ 5A এর চেয়ে বেশি নয়)। 5V 10A বা উচ্চতর অ্যাডাপ্টারগুলি মসফেটকে ক্ষতিগ্রস্ত করবে এবং এটি অর্ধেক PWM চার্জিং হারে পুড়িয়ে ফেলবে।

ক্যাপাসিটরের চার্জিং বৈশিষ্ট্যের সাথে, একটি লগারিদমিক/এক্সপোনেনশিয়াল চার্জিং রেট সবচেয়ে ভাল হবে, কারণ আপনি পুরো চার্জ পাওয়ার কাছাকাছি পাওয়ারকে ধাক্কা দেওয়া কঠিন হয়ে যায়… ATTiny কিছু কারণে। আমার জন্য কিছু দেখার পর …

সম্পূর্ণ প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতায়, আনুমানিক রান সময় 1 ঘন্টা। নিষ্ক্রিয় অবস্থায়, 2 ঘন্টা।

লোআরএ ট্রান্সসিভার ব্যবহার করে জীবন অন্য 15%হ্রাস পায়। বহিরাগত লেজার মাউস ব্যবহার করে জীবন অন্য 10%হ্রাস করে।

নিম্ন ক্যাপাসিটরের ব্যাঙ্ক ভোল্টেজ = কম দক্ষতা 5V থেকে শক্তি উপাদানগুলিতে রূপান্তরিত। 2V ক্যাপাসিটরের চার্জে প্রায় 75%, যেখানে কনভার্টারগুলিতে তাপ হিসাবে প্রচুর শক্তি নষ্ট হয়।

প্লাগ ইন করার সময়, ল্যাপটপটি 5.3V 8A অ্যাডাপ্টার ব্যবহার করে অনির্দিষ্টকালের জন্য চলতে পারে। একটি 2A অ্যাডাপ্টার ব্যবহার করে, সিস্টেমটি সীমাহীন ব্যবহারের জন্য পাওয়ারের আগে সম্পূর্ণ চার্জ প্রয়োজন। ATTiny PWM চার্জিং রেট পাওয়ার ইনপুটের মাত্র 6.2%, যখন ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ক 1.5V বা তার চেয়ে কম গতিতে আরোহণ করে পুরো চার্জে 100% চার্জিং রেটে।

এই সিস্টেমটি নিম্ন এম্পারেজ অ্যাডাপ্টার ব্যবহার করে চার্জ করতে বেশি সময় নেয়। 2V থেকে 4.5V পর্যন্ত চার্জ করার সময় ক্যাপাসিটরের ব্যাঙ্কে কিছু চলছে না:

• 5.2V 8A অ্যাডাপ্টারটি 10-20 মিনিট (সাধারণত প্রায় 13 মিনিট)।
• 5.1V 2A অ্যাডাপ্টার 1-2 ঘন্টা। কারণ ডায়োডগুলি ভোল্টেজকে প্রায় 0.6V দিয়ে ফেলে দেয় কিছু অ্যাডাপ্টার ঠিক 5V এ এই সিস্টেমটিকে পুরোপুরি চার্জ করবে না। যদিও এটি ঠিক আছে, যেহেতু অ্যাডাপ্টার নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত হবে না।
• সম্পূর্ণ সূর্যের আলোতে 20W সোলার প্যানেল 0.5-2 ঘন্টা। (পরীক্ষার সময় প্রচুর বৈচিত্র্য)।

ক্যাপাসিটার ব্যবহার করার সহজাত সমস্যা আছে যেখানে তারা তাদের চার্জ খুব বেশি সময় ধরে রাখে না যতক্ষণ আপনি সর্বোচ্চ ভোল্টেজের কাছাকাছি থাকেন।

প্রথম 24 ঘন্টার মধ্যে, ক্যাপাসিটর ব্যাংক স্বয়ং 4.5V থেকে 4.3V থেকে স্রাব করে। তারপর পরবর্তী 72 ঘন্টার মধ্যে ধীরে ধীরে একটি মোটামুটি ধ্রুবক 4.1V এ নেমে যাবে। ATTinys একটি ছোট স্ব-স্রাবের সাথে মিলিত হয়ে প্রথম 96 ঘন্টার পর প্রতিদিন 0.05-0.1V এ ভোল্টেজ ড্রপ করবে (ভোল্টেজ শূন্যের কাছাকাছি নেমে যাওয়ার সাথে সাথে দ্রুত ধীর)। যখন 1.5V এবং কম ক্যাপাসিটরের ব্যাঙ্কের ভোল্টেজ তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে প্রতিদিন 0.001-0.01V এ নেমে যায়।

এই সব বিবেচনায় নিয়ে, একটি রক্ষণশীল আনুমানিক ~ 100 দিনের মধ্যে 0.7V থেকে স্রাব হবে। আমি 30 দিনের জন্য এই বসা ছেড়ে দিয়েছি এবং এখনও 3.5V এর বেশি বাকি ছিল।

এই ব্যবস্থা অনির্দিষ্টকালের জন্য সরাসরি সূর্যের আলোতে চলতে পারে।

* * * মনে রাখবেন: * * এই সিস্টেমের ক্রিটিক্যাল ভোল্টেজ 0.7V যেখানে ATTinys কে পাওয়ার ডিসি-ডিসি কনভার্টার ব্যর্থ হবে। সৌভাগ্যবশত, এই ভোল্টেজ বা নিচের দিকে বিদ্যুৎ সংযুক্ত হলে মসফেট চার্জ রেট নিজেকে ~ 2% বেশি টানবে, যা ধীর চার্জিংয়ের অনুমতি দেবে। কেন এটি ঘটে তা আমি এখনও বুঝতে পারিনি, তবে এটি একটি ভাগ্যবান বোনাস।

ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ককে সম্পূর্ণরূপে চার্জ এবং ডিসচার্জ করতে হয়েছিল - তারা রাসায়নিকভাবে ভারসাম্য বজায় রাখার আগে এবং একটি উপযুক্ত চার্জ রাখার আগে। যখন আমি প্রথম তাদের জড়িয়ে ধরেছিলাম, তখন আমি সঞ্চিত চার্জের পরিমাণ নিয়ে অত্যন্ত হতাশ ছিলাম, কিন্তু এটি প্রথম 15 টি পূর্ণ চার্জ চক্রের চেয়ে অনেক ভাল হয়ে যায়।

ধাপ 2: পাই পাওয়ার কন্ট্রোলার

পাই চালু এবং বন্ধ করার জন্য আমাকে 4 ডিসি-ডিসি কনভার্টার এবং একটি মোসফেট সহ একটি পাওয়ার কন্ট্রোলার প্রয়োগ করতে হয়েছিল।

দু Sadখজনকভাবে পাই প্রায় 100mA টানলেও বন্ধ করে দেয়, তাই আমাকে সম্পূর্ণরূপে বিদ্যুৎ কাটাতে মসফেট যুক্ত করতে হয়েছিল। প্লেতে পাওয়ার কন্ট্রোলারের সাথে, শুধুমাত্র charge 2mA সম্পূর্ণ চার্জে নষ্ট হয় (charge 0.5mA কম চার্জে)।

মূলত নিয়ামক নিম্নলিখিত কাজ করে:

1. চার্জ করার সময় অতিরিক্ত ভোল্টিং এড়াতে ক্যাপাসিটারগুলিতে 2.5V এর নীচে ভোল্টেজ স্তর নিয়ন্ত্রণ করে।
2. চারটি ডিসি-ডিসি (1A সর্বোচ্চ প্রতিটি, 4A মোট) একটি ধ্রুবক 5.1V এর জন্য 4.5V থেকে 1.9V পর্যন্ত ক্যাপাসিটার থেকে সরাসরি টেনে নেয়।
3. একটি বোতাম টিপে, মসফেট পাইকে বিদ্যুৎ প্রবাহিত করতে দেয়। আরেকটি প্রেস বিদ্যুৎ কেটে দেয়।
4. ATTiny ক্যাপাসিটর ব্যাংকের ভোল্টেজ স্তর দেখে। খুব কম হলে মসফেট চালু করা যাবে না।

রূপালী বোতাম, যখন হতাশ হয় ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্কে থাকা শক্তি নির্দেশ করে। 4.5V এ 10 টি ঝলকানি এবং 1 টি 2.2V এ। সোলার প্যানেল পুরো 5V চার্জ করতে পারে এবং সেই স্তরে 12 বার জ্বলজ্বল করতে পারে।

ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ সবুজ ডিস্ক 2.5V রেগুলেটর দিয়ে নিয়ন্ত্রিত হয় যা অতিরিক্ত বিদ্যুৎ বন্ধ করে দেয়। এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ সৌর প্যানেল নিষ্ক্রিয়ভাবে 10A ডায়োডের মাধ্যমে ক্যাপাসিটারগুলিকে সরাসরি 5.2V পর্যন্ত চার্জ করে যা তাদের অতিরিক্ত চার্জ করবে।

ডিসি-ডিসি রূপান্তরকারী প্রতিটি 1A পর্যন্ত প্রদান করতে সক্ষম এবং পরিবর্তনশীল ধ্রুবক ভোল্টেজ আউটপুট। উপরের নীল পোটেন্টিওমিটার ব্যবহার করে, ভোল্টেজটি আপনার প্রয়োজনীয় যেকোনো স্তরে সেট করা যেতে পারে। আমি তাদের 5.2V সেট করেছি যা মসফেট জুড়ে প্রায় 0.1V ড্রপ করে। একটি অন্যদের তুলনায় ক্ষুদ্রতম উচ্চতর ভোল্টেজ আউটপুট হবে এবং মাঝারিভাবে গরম হবে, কিন্তু অন্যরা পাই থেকে পাওয়ার স্পাইক পরিচালনা করবে। সমস্ত 4 রূপান্তরকারী সম্পূর্ণ ক্যাপাসিটরের চার্জ বা 4A কম পাওয়ারে 4A পর্যন্ত পাওয়ার স্পাইকগুলি পরিচালনা করতে পারে।

রূপান্তরকারীরা সম্পূর্ণ চার্জে m 2mA নিiesশব্দ কারেন্ট আঁকেন।

সংযুক্ত Arduino স্কেচ আমি ATTiny (প্রচুর নোট যোগ করা) এর সাথে এটি করার জন্য ব্যবহার করছি। ATTiny কে ঘুম থেকে বের করতে এবং Pi কে পাওয়ার জন্য বাটনটি একটি বাধা যুক্ত করা হয়েছে। যদি শক্তি খুব কম হয়, পাওয়ার LED 3 বার জ্বলজ্বল করে এবং ATTiny আবার ঘুমের মধ্যে রাখা হয়।

যদি বোতামটি দ্বিতীয়বার চাপানো হয়, পাই পাওয়ার বন্ধ হয়ে যায় এবং ATTiny পরবর্তী বোতাম টিপে না হওয়া পর্যন্ত ঘুমাতে থাকে। এটি স্লিপ মোডে কয়েক শত ন্যানো এম্পস ব্যবহার করে। ATTiny একটি 500mA ডিসি ডিসি কনভার্টার বন্ধ চলছে যা 5V-0.7V এর একটি ভোল্টেজ সুইং থেকে একটি ধ্রুবক 5V প্রদান করতে পারে।

পাওয়ার হাউজিং টিঙ্কারক্যাডে ডিজাইন করা হয়েছিল (অন্যান্য সব 3D প্রিন্টের মতো) এবং মুদ্রিত।

সার্কিটের জন্য, অযৌক্তিকভাবে আঁকা পরিকল্পিত দেখুন।

ধাপ 3: চার্জিং সিস্টেম

চার্জ কন্ট্রোলার তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত:

1. একটি ATTiny দ্বারা নিয়ন্ত্রিত সার্কিট
2. মসফেট এবং ডায়োড (এবং কুলিংয়ের জন্য ফ্যান)
3. আমি ল্যাপটপটি পাওয়ার জন্য একটি 5.2V 8A ওয়াল চার্জার ব্যবহার করছি

কন্ট্রোলার সার্কিট প্রতি seconds সেকেন্ডে জেগে ওঠে চার্জিং পোর্টে স্থল সংযোগের জন্য। যদি চার্জিং ক্যাবল সংযুক্ত থাকে, ফ্যান শুরু হয় এবং চার্জিং প্রক্রিয়া শুরু হয়।

ক্যাপাসিটর ব্যাংক পূর্ণ চার্জের কাছাকাছি এবং কাছাকাছি চলে আসার সাথে সাথে, মসফেট নিয়ন্ত্রণকারী PWM সংকেত 4.5V এ 100% ON রৈখিকভাবে বৃদ্ধি করা হয়। একবার লক্ষ্য ভোল্টেজ পৌঁছে গেলে, PWM সংকেত বন্ধ হয়ে যায় (4.5V)। তারপরে আবার চার্জ করা শুরু করার জন্য সংজ্ঞায়িত নিম্ন সীমা না পৌঁছানো পর্যন্ত অপেক্ষা করুন (4.3V)।

যেহেতু ডায়োডগুলি চার্জিং ভোল্টেজকে 5.2V থেকে ~ 4.6V এ নামিয়ে দেয়, তাত্ত্বিকভাবে আমি চার্জারটি 24/7 চলমান রেখে ভোল্টেজটি প্রায় 4.6-4.7V দিয়ে বের করে দিতে পারি। চার্জিং থেকে ডিসচার্জ করার সময় সম্পূর্ণ বা কাছাকাছি হলে <1 মিনিট চার্জিং এবং 5 মিনিট ডিসচার্জ করার সময়।

যখন চার্জিং ক্যাবল সংযোগ বিচ্ছিন্ন হয়, ATTiny আবার ঘুমাতে যায়।

মসফেটগুলি ইবে থেকে এসেছে। এগুলি 5V PWM সংকেত দ্বারা চালিত হতে পারে এবং প্রতিটি 5A পর্যন্ত পরিচালনা করতে পারে। দেয়ালের চার্জারে ব্যাক-ফ্লো রোধ করতে এটি তিনটি 10A স্কটকি ডায়োড ব্যবহার করে ইতিবাচক লাইনে রয়েছে। ওয়াল চার্জারের সাথে সংযুক্ত হওয়ার আগে ডায়োড ওরিয়েন্টেশন দুবার পরীক্ষা করুন। যদি ক্যাপাসিটর থেকে ওয়াল চার্জারে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হওয়ার জন্য ভুলভাবে ওরিয়েন্ট করা হয়, তাহলে ল্যাপটপে প্লাগ লাগলে চার্জার খুব গরম হয়ে যাবে এবং সম্ভবত গলে যাবে।

5V ফ্যান ওয়াল চার্জার দ্বারা চালিত হয় এবং অন্যান্য উপাদানগুলিকে ঠান্ডা করে কারণ তারা অর্ধেক চার্জের নিচে খুব গরম হয়ে যায়।

5.2V 8A চার্জার ব্যবহার করে চার্জ করা মাত্র কয়েক মিনিট সময় নেয়, যেখানে 5V 2A চার্জার হিসেবে এক ঘণ্টার বেশি সময় লাগে।

মোসফেটে PWM সিগন্যাল শুধুমাত্র 1.5V বা 6.5% এর সম্পূর্ণ চার্জে 100% পর্যন্ত রৈখিকভাবে আরোহণের মাধ্যমে 6% বিদ্যুতের অনুমতি দেয়। এর কারণ হল ক্যাপাসিটারগুলি নিম্ন ভোল্টেজে একটি মৃত শর্ট হিসাবে কাজ করে, কিন্তু আপনি সমীকরণের কাছাকাছি চার্জ করা দ্রুততর হয়ে ওঠে।

20W সৌর প্যানেল একটি ছোট 5.6V 3.5A USB চার্জার সার্কিট চালায়। এটি সরাসরি 10A ডায়োডের মাধ্যমে ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্কে ফিড করে। 2.5V নিয়ন্ত্রকরা ক্যাপাসিটারগুলিকে অতিরিক্ত চার্জিং থেকে বিরত রাখে। নিয়ন্ত্রক এবং চার্জার সার্কিট বেশ গরম হতে পারে বলে সিস্টেমকে দীর্ঘ সময়ের জন্য রোদে না রেখে দেওয়া ভাল।

সংযুক্ত আরডুইনো স্কেচ, 3D মুদ্রিত অংশগুলির জন্য আরেকটি খারাপভাবে টানা সার্কিট ডায়াগ্রাম এবং. STL ফাইলগুলি দেখুন।

সার্কিট কিভাবে একত্রিত হয় তা ব্যাখ্যা করার জন্য, চার্জার থেকে ইনপুট ভোল্টেজ পরীক্ষা করার জন্য চার্জ কন্ট্রোলারের একটি লাইন এবং মোসফেট মডিউলগুলিতে পিডব্লিউএম পিনের জন্য একটি লাইন রয়েছে।

মোসফেট মডিউলগুলি ক্যাপাসিটরের ব্যাঙ্কের নেতিবাচক দিকে ভিত্তি করে।

এই সার্কিটটি ক্যাপাসিটরের নেতিবাচক দিক থেকে চার্জার ইনপুটের উচ্চ দিকে ফ্যান সংযুক্ত না করে বন্ধ হবে না। যেহেতু উচ্চ দিকটি ডায়োড এবং মসফেটগুলির পিছনে রয়েছে, তাই খুব কম শক্তি নষ্ট হবে কারণ প্রতিরোধ 40k এর বেশি প্রতিরোধের। চার্জার সংযুক্ত না থাকাকালীন ফ্যান উঁচু দিকে নিচের দিকে টেনে নেয়, কিন্তু চার্জার প্লাগ ইন করার সময় এটিকে কম আনার জন্য যথেষ্ট পরিমাণে কারেন্ট লাগে না।

ধাপ 4: ক্যাপাসিটর ব্যাংক + অতিরিক্ত 3D প্রিন্ট ব্যবহৃত

ব্যবহৃত ক্যাপাসিটারগুলি 6x 2.5V @ 2300F সুপারক্যাপাসিটার। তাদের সমান্তরালভাবে 3 সিরিজের 2 সেটে সাজানো হয়েছে। এটি 5V @ 3450F ব্যাংকে আসে। যদি সমস্ত শক্তি ক্যাপাসিটার থেকে টেনে নেওয়া যায়, তাহলে তারা ~ 11Wh শক্তি বা 3.7V 2.5Ah লি-আয়ন ব্যাটারি সরবরাহ করতে পারে।

ডেটশীটের লিঙ্ক:

ক্যাপাসিট্যান্স এবং পরবর্তীতে উপলব্ধ ওয়াট ঘন্টা গণনা করতে আমি যে সমীকরণগুলি ব্যবহার করেছি:

(C1*C2) / (C1+C2) = Ctotal2.5V 6900F+2.5V 6900F (6900*6900) / (6900+6900) = 3450F @ 5V (Vmax^2)) / 2) - ((C * (Vmin^2)) / 2) = Joules Total ((3450 * (4.5^2)) / 2) - ((3450 * (1.9^2)) / 2) = 28704JJoules / 3600 সেকেন্ড = ওয়াট ঘন্টা 28704 /3600 = 7.97 Wh (তাত্ত্বিক সর্বোচ্চ উপলব্ধ শক্তি)

এই ব্যাংকটি অনেক বড়। 5cm লম্বা x 36cm লম্বা x 16cm চওড়া। আমার ব্যবহৃত অ্যালুমিনিয়াম ফ্রেম সহ এটি বেশ ভারী … প্রায় 5 কেজি বা 11 পাউন্ড, স্যুটকেস এবং অন্যান্য সমস্ত পেরিফেরাল সহ নয়।

আমি ক্যাপাসিটরের টার্মিনালগুলিকে 50A টার্মিনাল সংযোগকারীগুলিকে 12 গেজ তামার তারের সাথে একসঙ্গে বিক্রি করেছি। এটি টার্মিনালে একটি প্রতিরোধকারী বাধা এড়ায়।

অ্যালুমিনিয়াম টি-বার ফ্রেম ব্যবহার করে, ল্যাপটপটি অবিশ্বাস্যভাবে শক্ত (যদিও এটি খুব ভারী)। সমস্ত উপাদান এই ফ্রেম ব্যবহার করে জায়গায় রাখা হয়। ক্ষেত্রে সর্বত্র গর্ত ড্রিল না করে ল্যাপটপের মধ্যে ন্যূনতম স্থান নেয়।

এই প্রকল্পে অনেকগুলি 3D মুদ্রিত টুকরা ব্যবহার করা হয়েছিল:

• ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ক হোল্ডার পূর্ণ
• ক্যাপাসিটর ব্যাংক হোল্ডার ব্রাসার
• ক্যাপাসিটর হোল্ডার নীচে
• ধনাত্মক এবং নেতিবাচক ক্যাপাসিটরের টার্মিনালের মধ্যে বিভাজক
• রাস্পবেরি পাই হোল্ডার প্লেট
• চারপাশে কীবোর্ড এবং ক্যাপাসিটরের জন্য শীর্ষ কভার (শুধুমাত্র নান্দনিকতার জন্য)
• AMOLED স্ক্রিন হোল্ডার এবং কভার
• AMOLED নিয়ামক বোর্ড ধারক
• HDMI এবং USB তারের নির্দেশিকা Pi থেকে নিয়ামক প্রদর্শন করতে
• পাওয়ার কন্ট্রোলের জন্য বাটন এবং এলইডি প্লেট টপ অ্যাক্সেস
• আমি তাদের মুদ্রণ করার সময় অন্যরা যুক্ত হবে

ধাপ 5: উপসংহার

যেহেতু এটি শুধু একটি শখের প্রকল্প ছিল, আমি বিশ্বাস করি এটি প্রমাণ করেছে যে সুপারক্যাপাসিটরগুলি একটি ল্যাপটপকে পাওয়ার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে সম্ভবত আকারের সীমাবদ্ধতার জন্য এটি করা উচিত নয়। এই প্রকল্পে ব্যবহৃত ক্যাপাসিটরের পাওয়ারের ঘনত্ব লি-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে 20x কম ঘন। এছাড়াও, ওজন অযৌক্তিক।

বলা হচ্ছে, এটি একটি প্রচলিত ল্যাপটপের চেয়ে ভিন্ন ব্যবহার হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, আমি এই ল্যাপটপটি বেশিরভাগ সৌর চার্জিং থেকে ব্যবহার করি। এটি দিনে বার বার 'ব্যাটারি' চার্জ এবং ডিসচার্জ করার জন্য খুব বেশি চিন্তা না করেই জঙ্গলে ব্যবহার করা যেতে পারে। আমি কাঠের সেন্সর চেক করার সময় কেসটির একপাশে একটি 5v 4A আউটলেট যুক্ত করার জন্য সিস্টেমটি সামান্য পরিবর্তন করেছি এবং ফোনে চার্জ দিতে পারি। ওজন এখনও একটি কাঁধ হত্যাকারী যদিও …

কারণ চার্জিং চক্রটি এত দ্রুত, কখনই শক্তি শেষ হওয়ার বিষয়ে চিন্তা করতে হবে না। আমি এটিকে 20 মিনিটের জন্য (বা বর্তমান স্তরের উপর নির্ভর করে কম) যেকোনো জায়গায় প্লাগ ইন করতে পারি এবং এক ঘন্টার বেশি নিবিড় ব্যবহারের জন্য ভাল হতে পারি।

এই নকশাটির একটি অপূর্ণতা হল এটি একজন পথচারীর কাছে খুব সন্দেহজনক মনে হচ্ছে … আমি এটি পাবলিক ট্রানজিটের ক্ষেত্রে নেব না। কমপক্ষে এটি একটি ভিড়ের কাছে ব্যবহার করবেন না। আমাকে কয়েকজন বন্ধু বলেছে যে আমার এটাকে একটু 'হুমকি' দেখানো উচিত ছিল।

কিন্তু সব মিলিয়ে আমি এই প্রকল্পটি তৈরি করতে মজা পেয়েছিলাম এবং ভবিষ্যতে অন্যান্য প্রকল্পে কিভাবে সুপারক্যাপাসিটর প্রযুক্তি প্রয়োগ করতে হয় সে সম্পর্কে বেশ কিছু শিখেছি। এছাড়াও, স্যুটকেসে সবকিছু ফিট করা একটি 3D ধাঁধা ছিল যা অত্যধিক হতাশাজনক ছিল না, এমনকি বেশ আকর্ষণীয় চ্যালেঞ্জও ছিল।

তোমার যদি কোনো প্রশ্ন থাকে তবে আমাকে জানাও!