আপনার বাইকে চড়ে কোন ইউএসবি ডিভাইস চার্জ করবেন: 10 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:02

শুরু করার জন্য, এই প্রকল্পটি শুরু হয়েছিল যখন আমরা লেমেলসন-এমআইটি প্রোগ্রাম থেকে অনুদান পেয়েছিলাম। (জোশ, যদি আপনি এটি পড়েন, আমরা আপনাকে ভালবাসি।)

Students জন শিক্ষার্থী এবং একজন শিক্ষকের একটি দল এই প্রকল্পটি একত্রিত করেছে এবং আমরা এটি একটি লেজার কাটার, বা কমপক্ষে একটি টি-শার্ট জেতার আশায় ইন্সট্রাকটেবলগুলিতে রাখার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। আমাদের উপস্থাপনা এবং আমার ব্যক্তিগত নোটগুলির একটি সংকলন অনুসরণ করে। আমি আশা করি আপনি এই নির্দেশনা উপভোগ করবেন যতটা আমরা করেছি। আমি MintyBoost সার্কিটের নির্মাতা লিমর ফ্রাইডকেও ধন্যবাদ জানাতে চাই। এটি আমাদের প্রকল্পে মূল ভূমিকা পালন করেছে। জেফ ব্রুকিন্স ডিভাইন চাইল্ড ইনভেন টিম সদস্য

ধাপ 1: আমাদের মূল উদ্দেশ্য …

আমাদের মূল প্রকল্পটি ছিল এমন একটি পণ্য তৈরি করা যা ফ্যারাডে প্রিন্সিপাল ব্যবহার করে দৌড়বিদদের চলার সময় তাদের আইপড চার্জ করার অনুমতি দেয়। এই ধারণা ফ্যারাডে ফ্ল্যাশলাইটের মতোই বিদ্যুৎ উৎপাদন করবে।

যাইহোক, আমাদের একটি সমস্যা ছিল। আমার সতীর্থ নিক সিয়ারেলির উদ্ধৃতি দিতে, প্রথমে আমরা সেই শেক-আপ ফ্ল্যাশলাইটগুলির মধ্যে একটির মতো একটি ডিজাইন ব্যবহার করার কথা বিবেচনা করেছি এবং এটিকে রূপান্তরিত করেছি যাতে একজন রানার এটি একটি দৌড়ের জন্য আটকে রাখতে পারে এবং তাদের আইপড বা যে কোনও ডিভাইস চার্জ করার শক্তি পায় ব্যবহার করুন। শেক-আপ ফ্ল্যাশলাইটটি তার শক্তি পায় ফ্ল্যাশলাইটে চুম্বকের চলমান চুম্বকীয় ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়া এবং নলের চারপাশে মোড়ানো তারের কুণ্ডলী দ্বারা চুম্বকটি স্লাইড করে। তার, একটি বৈদ্যুতিক স্রোত তৈরি করে। এই স্রোতটি তখন একটি ব্যাটারিতে সংরক্ষিত থাকে, যা তখন টর্চলাইট বাল্ব/এলইডি ব্যবহার করার জন্য পাওয়া যায়। যাইহোক, যখন আমরা হিসাব করেছিলাম যে আমরা রান থেকে কত শক্তি পেতে সক্ষম হব, তখন আমরা নির্ধারণ করেছিলাম যে একটি AA ব্যাটারি চার্জ করার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি পেতে 50 মাইল দৌড় লাগবে। আমরা তখন পরিবর্তে একটি বাইক-মাউন্ট সিস্টেম ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে।

ধাপ 2: আমাদের আবিষ্কারের বিবৃতি এবং ধারণা বিবর্তন

আমরা প্রাথমিকভাবে বাইসাইকেলে ব্যবহারের জন্য একটি পুনর্জন্মমূলক ব্রেকিং সিস্টেমের উন্নয়ন এবং সম্ভাব্যতা তত্ত্ব করেছিলাম। এই সিস্টেমটি রাইডারের বহনযোগ্য বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক ডিভাইসের ব্যাটারির আয়ু বাড়ানোর জন্য একটি মোবাইল শক্তির উৎস তৈরি করবে।

পরীক্ষা পর্বের সময়, পুনর্জন্মমূলক ব্রেকিং সিস্টেম একই সাথে তার দ্বৈত কার্য সম্পাদনে অক্ষম বলে প্রমাণিত হয়েছিল। এটি বাইক থামানোর জন্য যথেষ্ট টর্ক তৈরি করতে পারে না, বা ব্যাটারি রিচার্জ করার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি উৎপন্ন করতে পারে না। তাই দলটি সিস্টেমের ব্রেকিং দিকটি পরিত্যাগ করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে, কেবলমাত্র একটি অবিচ্ছিন্ন চার্জিং সিস্টেমের বিকাশের দিকে মনোনিবেশ করার জন্য। এই সিস্টেম, একবার নির্মিত এবং গবেষণা করা হয়েছিল, কাঙ্ক্ষিত লক্ষ্য অর্জনে সম্পূর্ণরূপে সক্ষম প্রমাণিত হয়েছিল।

ধাপ 3: একটি সার্কিট ডিজাইন করুন

শুরু করার জন্য, আমাদের একটি সার্কিট ডিজাইন করতে হয়েছিল যা মোটর থেকে ~ 6 ভোল্ট নিতে পারে, এটি সঞ্চয় করতে পারে এবং তারপরে এটি USB ডিভাইসের জন্য প্রয়োজনীয় 5 ভোল্টে রূপান্তর করতে পারে।

আমরা যে সার্কিটটি ডিজাইন করেছি তা মিন্টিবুস্ট ইউএসবি চার্জারের কাজকে পরিপূরক করে, যা মূলত অ্যাডাফ্রুট ইন্ডাস্ট্রিজের লিমর ফ্রাইড দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল। MintyBoost বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক ডিভাইস চার্জ করার জন্য AA ব্যাটারি ব্যবহার করে। আমাদের স্বাধীনভাবে নির্মিত সার্কিট AA ব্যাটারি প্রতিস্থাপন করে এবং MintyBoost কে বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। এই সার্কিট মোটর থেকে ~ 6 ভোল্ট কমিয়ে 2.5 ভোল্ট করে। এটি মোটরকে বুস্টক্যাপ (140 F) চার্জ করতে দেয়, যা মিন্টিবুস্ট সার্কিটারে বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। আল্ট্রাক্যাপাসিটর ইউএসবি ডিভাইস ক্রমাগত চার্জ করার জন্য শক্তি সঞ্চয় করে এমনকি বাইকটি চলমান না থাকলেও।

ধাপ 4: পাওয়ার

একটি মোটর নির্বাচন একটি আরো চ্যালেঞ্জিং কাজ প্রমাণিত।

ব্যয়বহুল মোটর ব্রেকিং উৎস তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় যথাযথ টর্ক সরবরাহ করেছিল, তবে খরচ নিষিদ্ধ ছিল। একটি সাশ্রয়ী মূল্যের এবং কার্যকর ডিভাইস তৈরি করার জন্য আরেকটি সমাধান প্রয়োজন ছিল। প্রকল্পটি একটি ধারাবাহিক চার্জিং সিস্টেম হিসাবে নতুনভাবে ডিজাইন করা হয়েছিল, সমস্ত সম্ভাবনার বাইরে ম্যাক্সন মোটর তার ছোট ব্যাসের কারণে একটি ভাল পছন্দ হবে। ম্যাক্সন মোটর 6 ভোল্টও সরবরাহ করেছিল যেখানে আগের মোটরগুলি আমাদের 20 ভোল্টের উপরে দিয়েছিল। পরবর্তী মোটরের জন্য ওভার-হিটিং একটি বিশাল সমস্যা হবে। আমরা আমাদের ম্যাক্সন with০ এর সাথে থাকার সিদ্ধান্ত নিয়েছি, যা ছিল একটি সুন্দর মোটর, যদিও এর দাম ছিল $ 275। (যারা এই প্রকল্পটি নির্মাণ করতে ইচ্ছুক, তাদের জন্য একটি সস্তা মোটর যথেষ্ট।) আমরা মোটর এবং ফ্রেমের মধ্যে একটি মিটারের কাঠির একটি টুকরো ব্যবহার করে স্পেসার হিসেবে কাজ করার জন্য সরাসরি মোটরটিকে পিছনের ব্রেক মাউন্টের সাথে সংযুক্ত করেছি। তার চারপাশে 2 পায়ের পাতার মোজাবিশেষ clamps।

ধাপ 5: তারের

মোটর থেকে সার্কিটের তারের জন্য বেশ কয়েকটি বিকল্প বিবেচনা করা হয়েছিল: মক আপ, টেলিফোন কর্ড এবং স্পিকার তারের জন্য অ্যালিগেটর ক্লিপ।

অ্যালিগেটর ক্লিপগুলি নকল নকশা এবং পরীক্ষার উদ্দেশ্যে ভাল কাজ করে বলে প্রমাণিত হয়েছিল কিন্তু সেগুলি চূড়ান্ত ডিজাইনের জন্য যথেষ্ট স্থিতিশীল ছিল না। টেলিফোনের তারটি ভঙ্গুর এবং কাজ করা কঠিন বলে প্রমাণিত হয়েছে। স্পিকার তারের স্থায়িত্বের কারণে পরীক্ষা করা হয়েছিল তাই পছন্দের কন্ডাক্টর হয়ে উঠছে। যদিও এটি স্ট্র্যান্ডেড তার ছিল, তার ব্যাসের কারণে এটি অনেক বেশি টেকসই ছিল। তারপরে আমরা কেবল জিপ-টাই ব্যবহার করে ফ্রেমের সাথে তারটি সংযুক্ত করেছি।

ধাপ 6: প্রকৃত সার্কিট

সার্কিট্রি মোকাবেলা করা প্রক্রিয়াটির সবচেয়ে কঠিন চ্যালেঞ্জ ছিল। মোটর থেকে বিদ্যুৎ প্রথমে একটি ভোল্টেজ রেগুলেটরের মাধ্যমে ভ্রমণ করে যা একটি অবিচ্ছিন্ন পাঁচ এমপি কারেন্ট পর্যন্ত অনুমতি দেবে; অন্যান্য নিয়ন্ত্রকদের তুলনায় একটি বড় বর্তমান পাস হবে। সেখান থেকে ভোল্টেজটি 2.5 ভোল্টে নামানো হয় যা বুস্টক্যাপ সর্বাধিক সঞ্চয় করতে পারে এবং নিরাপদে পরিচালনা করতে পারে। একবার BOOSTCAP 1.2 ভোল্ট অর্জন করলে, এটি মিন্টিবুস্টকে চার্জ করা ডিভাইসের জন্য 5 ভোল্টের উৎস প্রদানের অনুমতি দেওয়ার যথেষ্ট ক্ষমতা রাখে।

ইনপুট তারের উপর আমরা একটি 5A ডায়োড সংযুক্ত করেছি যাতে আমরা একটি "অ্যাসিস্টেড-স্টার্ট ইফেক্ট" না পাই, যেখানে সঞ্চিত বিদ্যুৎ ব্যবহার করে মোটর ঘুরতে শুরু করবে। আমরা 2200uF ক্যাপাসিটর ব্যবহার করে এমনকি ভোল্টেজ রেগুলেটরে বিদ্যুৎ প্রবাহ বের করতে পারি। আমরা যে ভোল্টেজ রেগুলেটরটি ব্যবহার করেছি, একটি LM338, আপনি কিভাবে এটি সেট করেছেন তার উপর নির্ভর করে আমাদের সার্কিট ডায়াগ্রামে দেখা যায়। আমাদের উদ্দেশ্যে, নিয়ন্ত্রকের সাথে সংযুক্ত দুটি প্রতিরোধকের 120ohm এবং 135 ohm এর তুলনা আউটপুট ভোল্টেজ নির্ধারণ করে। আমরা এটি ব্যবহার করি ভোল্টেজ ~ 6 ভোল্ট থেকে 2.5 ভোল্টে কমাতে। আমরা তখন 2.5 ভোল্ট গ্রহণ করি এবং ম্যাক্সওয়েল টেকনোলজিস দ্বারা তৈরি আমাদের 140 ফ্যারাড, 2.5 ভোল্ট বুস্টক্যাপ চার্জ করার জন্য এটি ব্যবহার করি। আমরা BOOSTCAP বেছে নিয়েছি কারণ এর উচ্চ ক্যাপাসিট্যান্স আমাদেরকে একটি চার্জ ধরতে দেবে এমনকি বাইকটি লাল আলোতে থামলেও। এই সার্কিটের পরবর্তী অংশটি এমন কিছু যা আমি নিশ্চিত যে আপনি সবাই অ্যাডাফ্রুট মিন্টিবুস্টের সাথে পরিচিত। আমরা এটি ব্যবহার করেছি ultracapacitor থেকে 2.5 ভোল্ট নিতে এবং এটিকে একটি স্থিতিশীল 5 ভোল্ট, ইউএসবি স্ট্যান্ডার্ড পর্যন্ত নিয়ে যেতে। এটি একটি MAX756, 5 ভোল্ট বুস্ট কনভার্টার এবং 22uH ইন্ডাক্টর ব্যবহার করে। একবার আমরা ultracapacitor জুড়ে 1.2 ভোল্ট পেতে, MintyBoost 5 ভোল্ট আউটপুট শুরু হবে। আমাদের সার্কিটটি মিন্টিবুস্ট ইউএসবি চার্জারের কাজকে পরিপূরক করে, যা মূলত অ্যাডাফ্রুট ইন্ডাস্ট্রিজের লিমর ফ্রাইড দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল। MintyBoost বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক ডিভাইস চার্জ করার জন্য AA ব্যাটারি ব্যবহার করে। আমাদের স্বাধীনভাবে নির্মিত সার্কিট AA ব্যাটারি প্রতিস্থাপন করে এবং MintyBoost কে বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। এই সার্কিট মোটর থেকে ~ 6 ভোল্ট কমিয়ে 2.5 ভোল্ট করে। এটি মোটরকে বুস্টক্যাপ (140 F) চার্জ করতে দেয়, যা মিন্টিবুস্ট সার্কিটারে বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। আল্ট্রাক্যাপাসিটর ইউএসবি ডিভাইস ক্রমাগত চার্জ করার জন্য শক্তি সঞ্চয় করে এমনকি বাইকটি চলমান না থাকলেও।

ধাপ 7: ঘের।

সার্কিটকে বাহ্যিক উপাদান থেকে রক্ষা করার জন্য, একটি ঘেরের প্রয়োজন ছিল। পিভিসি পাইপ এবং শেষ ক্যাপগুলির একটি "বড়ি" বেছে নেওয়া হয়েছিল, যার ব্যাস 6 সেমি এবং দৈর্ঘ্য 18 সেমি। সার্কিটের সাথে তুলনা করার সময় এই মাত্রাগুলি বড় হলেও, এটি নির্মাণকে আরও সুবিধাজনক করে তুলেছে। একটি উত্পাদন মডেল অনেক ছোট হবে। পিভিসি স্থায়িত্ব, প্রায় নিখুঁত আবহাওয়া-প্রমাণ, বায়ুচক্রীয় আকৃতি এবং কম খরচের উপর ভিত্তি করে নির্বাচিত হয়েছিল। ইপক্সিতে ভিজানো কাঁচা কার্বন ফাইবার থেকে তৈরি পাত্রে পরীক্ষাও করা হয়েছিল। এই কাঠামোটি শক্তিশালী এবং হালকা ওজন উভয়ই প্রমাণিত হয়েছিল। যাইহোক, নির্মাণ প্রক্রিয়া অত্যন্ত সময়সাপেক্ষ এবং আয়ত্ত করা কঠিন ছিল।

ধাপ 8: পরীক্ষা

ক্যাপাসিটরের জন্য, আমরা দুটি ভিন্ন ধরনের পরীক্ষা করি, বুস্টক্যাপ এবং একটি সুপার ক্যাপাসিটর।

প্রথম গ্রাফটি সুপারক্যাপাসিটরের ব্যবহারকে চিত্রিত করে, যা সার্কিটের সাথে একীভূত হয় যাতে মোটর সক্রিয় হলে ক্যাপাসিটর চার্জ করে। আমরা এই উপাদানটি ব্যবহার করিনি কারণ, যখন সুপারক্যাপাসিটর চরম গতির সাথে চার্জ করা হয়েছিল, এটি আমাদের উদ্দেশ্যে খুব তাড়াতাড়ি নিharসৃত হয়েছিল। লাল রেখা মোটরের ভোল্টেজকে প্রতিনিধিত্ব করে, নীল রেখাটি সুপারক্যাপাসিটরের ভোল্টেজকে প্রতিনিধিত্ব করে এবং সবুজ লাইনটি ইউএসবি পোর্টের ভোল্টেজকে উপস্থাপন করে। দ্বিতীয় গ্রাফ হল BOOSTCAP ultracapacitor এর সাথে সংগৃহীত তথ্য। লাল রেখা মোটরের ভোল্টেজ, নীল হল আল্ট্রাক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ, আর সবুজ লাইন ইউএসবি পোর্টের ভোল্টেজের প্রতিনিধিত্ব করে। আমরা আল্ট্রাক্যাপাসিটর ব্যবহার করতে বেছে নিয়েছি কারণ, যেমন এই পরীক্ষাটি নির্দেশ করে, রাইডার চলাচল বন্ধ করার পরেও আল্ট্রাক্যাপাসিটর তার চার্জ ধরে রাখবে। ইউএসবি ভোল্টেজ লাফানোর কারণ হল, আল্ট্রাক্যাপাসিটর মিন্টিবুস্ট সক্রিয় করার জন্য প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ থ্রেশহোল্ডে পৌঁছেছে। এই উভয় পরীক্ষা 10 মিনিটের সময়কালে পরিচালিত হয়েছিল। রাইডার প্রথম 5 টি প্যাডেল করেছিল, তারপরে আমরা লক্ষ্য করেছি যে শেষ 5 মিনিটের জন্য ভোল্টেজগুলি কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখাবে। শেষ ছবিটি হল গুগল আর্থ শট যেখানে আমরা আমাদের পরীক্ষা করেছি। এই ছবিটি দেখায় যে আমরা আমাদের স্কুলে শুরু করেছি, এবং তারপর লেভাগুড পার্কে মোট আনুমানিক 1 মাইল দূরত্বের জন্য দুটি ল্যাপ করেছি। এই মানচিত্রের রংগুলি রাইডারের গতির সাথে মিলে যায়। বেগুনি রেখা প্রায় 28.9 মাইল, নীল লাইন 21.7 মাইল, সবুজ লাইন 14.5 মাইল এবং হলুদ লাইন 7.4 মাইল প্রতি ঘণ্টা।

ধাপ 9: ভবিষ্যতের পরিকল্পনা

একটি ভোক্তা পণ্য হিসাবে ডিভাইসটিকে আরো অর্থনৈতিকভাবে টেকসই করার জন্য, আবহাওয়া-প্রমাণ, সার্কিট স্ট্রিমলাইনিং এবং খরচ কমানোর ক্ষেত্রে বেশ কিছু উন্নতি করতে হবে। ইউনিটটির দীর্ঘমেয়াদী ক্রিয়াকলাপের জন্য আবহাওয়া-প্রমাণ গুরুত্বপূর্ণ। মোটরের জন্য বিবেচিত একটি কৌশল ছিল এটি একটি নালজিন পাত্রে আবদ্ধ করা। এই পাত্রে জলরোধী এবং প্রায় অবিনাশী হিসাবে পরিচিত। (হ্যাঁ, আমরা একটি গাড়ী নিয়ে একটি দৌড়ে গিয়েছিলাম যার কোন খারাপ প্রভাব নেই।) প্রকৃতির শক্তির বিরুদ্ধে অতিরিক্ত সুরক্ষা চাওয়া হয়েছিল। সম্প্রসারণ ফেনা ইউনিটটি সীলমোহর করবে, তবে উপাদানটির সীমাবদ্ধতা রয়েছে। সঠিকভাবে অবস্থান করা কেবল কঠিনই নয়, এটি ডিভাইসের সামগ্রিক ক্রিয়াকলাপের জন্য প্রয়োজনীয় বায়ুচলাচলকেও প্রতিরোধ করবে।

সার্কিটের স্ট্রিমলাইনিংয়ের ক্ষেত্রে, সম্ভাবনার মধ্যে রয়েছে একটি মাল্টিটাস্কিং ভোল্টেজ রেগুলেটর চিপ এবং একটি কাস্টম প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড (PCB)। চিপ একাধিক ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রকদের প্রতিস্থাপন করতে পারে, এটি পণ্যের আকার এবং তাপ আউটপুট উভয়ই হ্রাস করবে। পিসিবি ব্যবহার করলে আরো স্থিতিশীল ভিত্তি পাওয়া যাবে কারণ সংযোগগুলি সরাসরি বোর্ডে থাকবে এবং এর নিচে ভাসবে না। বোর্ডে তামার সন্ধানের কারণে এটি একটি সীমিত পরিমাণে হিট সিঙ্ক হিসাবে কাজ করবে। এই পরিবর্তন অত্যধিক বায়ুচলাচলের প্রয়োজন হ্রাস করবে এবং উপাদান জীবন বৃদ্ধি করবে। খরচ কমানো এখন পর্যন্ত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং কঠিন, পরিবর্তন যা ডিজাইনে করা আবশ্যক। সার্কিট নিজেই অত্যন্ত সস্তা, তবে মোটরটির দাম $ 275। আরো সাশ্রয়ী মোটরের জন্য একটি অনুসন্ধান চলছে যা এখনও আমাদের বিদ্যুতের চাহিদা পূরণ করবে।

ধাপ 10: শেষ

আমাদের নির্দেশনা পড়ার জন্য ধন্যবাদ, যদি আপনার কোন প্রশ্ন থাকে তবে নির্দ্বিধায় জিজ্ঞাসা করুন।

এমআইটিতে আমাদের উপস্থাপনার কিছু ছবি এখানে দেওয়া হল।