Super Capacitor Powered Raspberry Pi ლეპტოპი: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

ამ პროექტისადმი ზოგადი ინტერესიდან გამომდინარე, შემიძლია დავამატო მეტი ნაბიჯი და ა.შ, თუ ეს ხელს უწყობს რაიმე დამაბნეველი კომპონენტის გამარტივებას.

მე ყოველთვის მაინტერესებდა წლების განმავლობაში ახალი კონდენსატორის ტექნოლოგია და ვფიქრობდი, რომ სახალისო იქნებოდა მათი გართობის მცდელობა. იყო ბევრი უცნაური პრობლემა, რომელზეც შემხვდა მუშაობა, რადგან ისინი არ არის შემუშავებული ამ პროგრამის გათვალისწინებით, არამედ მინდოდა გამეზიარებინა ის, რაც აღმოვაჩინე და გამოვცადე.

ეს უფრო ხაზს უსვამს სირთულეებს დატენვისა და ძალაუფლების ამოღების შესახებ მობილური აპლიკაციის სუპერკონდენსატორების ბანკიდან (თუმცა რამდენად მძიმეა ის, ეს არ არის ყველა ის მობილური…).

ქვემოთ მოყვანილი დიდი გაკვეთილების გარეშე, ეს არ განხორციელდებოდა:

• www.instructables.com/id/Lets-learn-about-Super-Ca…-სიღრმისეული ინფორმაცია სუპერკონდენსატორებზე
• www.instructables.com/id/How-Make-Super…-გაკვეთილი დამუხტვისა და განმუხტვის სქემის შესაქმნელად
• მე შევეცდები გამოვიკვლიო ის, რაც მე გამოვიყენე, თუ მათი პოვნა/დამახსოვრება შემიძლია.
• თუ გაქვთ რაიმე გაკვეთილი, რომელიც თქვენი აზრით აქტუალურია, შემატყობინეთ, რომ აქ ჩავაგდო.

ძირითადი მიზეზები, რის გამოც მინდოდა ამის გამოცდა, არის:

• სრულად დატენვა SECONDS– ში (ჩართული მაღალი ამპერაჟი ზღუდავს ამ სისტემას წუთებამდე … უსაფრთხოდ).
• ასობით ათასი დატენვის ციკლი დეგრადაციის გარეშე (მილიონზე მეტი სწორი პირობებით).
• ძალიან ნიშა ტექნოლოგია, რომელმაც შესაძლოა თავისი გზა იპოვოს ბატარეების ძირითად ინდუსტრიაში.
• გარემოსდაცვითი პირობები. ტემპერატურა კონდენსატორებისთვის +60C- დან -60C- მდე.
• დატენვის ეფექტურობა> 95% (ბატარეები საშუალოდ <85%)
• მე ისინი საინტერესო მგონია?

ახლა ელექტროენერგიაზე მუშაობისას აუცილებელი გაფრთხილებისათვის … მიუხედავად იმისა, რომ little 5V დაბალი ძაბვის დროს დაზიანების შანსი ძალიან მცირეა, წარმოუდგენელი მოცულობის სიძლიერე, რომელსაც სუპერ კონდენსატორებს შეუძლიათ გამოუშვან, გამოიწვევს დამწვრობას და მყისიერად შემწვარ კომპონენტებს. იძლევა შესანიშნავი ახსნას და უსაფრთხოდ ნაბიჯებს. ბატარეებისგან განსხვავებით, ტერმინალების სრულად შეწყვეტა არ ემუქრება აფეთქებას (თუმცა მას შეუძლია შეამციროს სუპერ კონდენსატორის სიცოცხლე მავთულის ლიანდაგიდან გამომდინარე). რეალური პრობლემები შეიძლება წარმოიშვას გადაჭარბებული დაძაბულობისას (დატენვა აღნიშნავენ მაქსიმალურ ძაბვას), სადაც სუპერკონდენსატორები გაბრწყინდება, „ამოიფრქვევა“და კვდება შებოლილ არეულობაში. ექსტრემალური შემთხვევები შეიძლება იყოს, როდესაც ბეჭედი საკმაოდ ხმამაღლა ჩნდება.

როგორც მაგალითი იმისა, თუ რამდენი ენერგიის გათავისუფლებაა შესაძლებელი, მე დავტოვე 16 ლიანდაგიანი სპილენძის მავთული სრულად დამუხტულ ბანკში 5V- ზე (რა თქმა უნდა, შემთხვევით) და ოდნავ დავბრმავდი, როდესაც მავთული აფეთქდა თეთრ და მწვანე ელვარებაზე, როდესაც ის იწვის. წამში 5 სმ სიგრძის მავთული გაქრა. ასობით ამპერი ამ მავთულის გასწვრივ წამზე ნაკლებ დროში.

მე დავამკვიდრე ლეპტოპი, როგორც პლატფორმა, რადგან მე მქონდა ჟოლოს პი, რომელიც იწვა, ალუმინის ჩემოდანი, კიოსკის კლავიატურა და 3D პრინტერი, რომლის პროტოტიპიც უნდა მეყენებინა. თავდაპირველად იდეა იყო ამ ლეპტოპის აშენება მხოლოდ ისე, რომ მას შეეძლო 10-20 წუთის განმავლობაში მინიმალური ძალისხმევით. იმ ოთახთან ერთად, რომელიც ჩემოდანში მქონდა დამატებით, ძალიან მაცდური იყო მცდელობა და გამომეძევებინა ეს პროექტი უფრო მეტად სუპერ კონდენსატორებით.

ამჟამად, გამოსაყენებელი სიმძლავრე არის ერთი 3.7V 2Ah ლითიუმ -იონური ბატარეის სიმძლავრის ქვეშ. მხოლოდ დაახლოებით 7Wh სიმძლავრე. გასაოცარი არ არის, მაგრამ დატენვის დრო ცარიელიდან 15 წუთზე ნაკლებია, მაინც საინტერესოა.

სამწუხაროდ, კონდენსატორებში შენახული სიმძლავრის მხოლოდ 75% შეიძლება ამოღებულ იქნას ამ სისტემით … გაცილებით უფრო ეფექტური სისტემის დანერგვა ნამდვილად შესაძლებელია ძაბვის 1V ან ნაკლები სიმძლავრის გამოსაყვანად. მე უბრალოდ არ მინდოდა მეტი ფულის დახარჯვა ასევე, კონდენსატორებში 2 ვ -ზე ნაკლები სიმძლავრის ტოვებს მხოლოდ 2Wh ენერგიას სულ 11Wh– დან.

დაბალი სიმძლავრის 0.7-5V to 5V კონვერტორი (efficiency 75-85% ეფექტურობა) მე შევძელი ჩემი 11Wh მობილური ტელეფონის ბატარეის დატენვა 3% -დან 65% -მდე კონდენსატორის ბანკის გამოყენებით (თუმცა ტელეფონები უკიდურესად არაეფექტურია დატენვისას, სადაც 60-80 შეყვანის ენერგიის % ფაქტიურად ინახება).

ამ პროექტში გამოყენებული ნაწილებისთვის, ალბათ არის უკეთესი ნაწილები გამოსაყენებლად, ვიდრე მე მქონდა ხელთ. მაგრამ აქ ისინი არიან:

• 6x სუპერ კონდენსატორები (2.5V, 2300 Farad - მანქანის რეგენერაციული დამუხრუჭების სისტემიდან. შეგიძლიათ იხილოთ Ebay- ზე და ა.შ.)
• 1x ჟოლო Pi 3
• 1x 5V დისპლეით (მე ვიყენებ 5.5 დიუმიან AMOLED ეკრანს HDMI კონტროლერის დაფით)
• 2x ATTiny85 მიკროკონტროლი (მე ჩავრთავ პროგრამირებას)
• 2x 0.7V-5V მუდმივი 5V 500mA DC-DC გადამყვანები
• 4x 1.9V-5V მუდმივი 5V 1A DC-DC გადამყვანები
• 1x ჩემოდანი
• 3x 6A PWM უნარი mosfets
• 2x 10A Schottky დიოდები
• 10x ალუმინის T- სლოტის ჩარჩო (სახსრებით და ა.შ. დამოკიდებულია იმაზე, თუ რისი გამოყენება გსურთ ნივთების დასაფიქსირებლად)
• კიოსკის კლავიატურა
• 20W 5V მზის პანელი
• USB მიკრო USB კაბელები
• HDMI კაბელი
• ძირითადი ელექტრული კომპონენტების და პროტოტიპის დაფების ასორტიმენტი.
• ბევრი 3D დაბეჭდილი ნაწილი (მე ჩავრთავ.stl ფაილებს)

ეს ნაწილები ადვილად შეიძლება შეიცვალოს უფრო შესაფერისი/ეფექტური ნაწილებისთვის, მაგრამ ეს არის ის, რაც მე მქონდა ხელთ. ასევე, განზომილების შეზღუდვები შეიცვლება კომპონენტების არჩევით.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე გამოხმაურება დიზაინზე, ნუ დააყოვნებთ კომენტარის დატოვებას!

ნაბიჯი 1: სიმძლავრის მახასიათებლები

წარმოდგენა იმის შესახებ, თუ რას უნდა ელოდოთ ენერგიულად, როდესაც კონდენსატორებს იყენებთ ისეთ რამეში, რისთვისაც ისინი ნამდვილად არ იყო განკუთვნილი:

როდესაც კონდენსატორის ბანკის ძაბვა ძალიან დაბალია (1.9V), ATTinys დაპროგრამებულია ისე, რომ არ იკვებებოდეს სისტემის რომელიმე კომპონენტზე. ეს არის მხოლოდ იმის უზრუნველსაყოფად, რომ კომპონენტები არ იღებენ ძალას, როდესაც მათ არ შეუძლიათ თანმიმდევრულად გაშვება ქვედა ძაბვებზე.

ეს სისტემა მუშაობს DC-DC კონვერტორების გამოყენებით კონდენსატორის ბანკიდან 4.5V– დან 1.9V– მდე ძაბვის დონეზე.

შეყვანის დატენვის ძაბვა შეიძლება იყოს 5 ვ -დან 5.5 ვ -მდე (არაუმეტეს 5 ა 5,5 ვ -ზე). 5V 10A ან უფრო მაღალი გადამყვანები დააზიანებენ mosfet- ს და დაწვეს იგი PWM დატენვის ნახევარი სიჩქარით.

კონდენსატორების დატენვის მახასიათებლებით, საუკეთესო იქნება ლოგარითმული/ექსპონენციალური დატენვის მაჩვენებელი, რადგან ძნელია ენერგიის დაძაბვა რაც უფრო ახლოვდება სრული დატენვა … ATTiny რატომღაც. რაღაცას შევხედავ მოგვიანებით …

სრული დამუშავების სიმძლავრით, სავარაუდო გაშვების დროა 1 საათი. უსაქმოდ, 2 საათი.

LowRa გადამცემის გამოყენებით სიცოცხლე მცირდება კიდევ ~ 15%-ით. გარე ლაზერული მაუსის გამოყენება სიცოცხლეს ამცირებს კიდევ ~ 10%-ით.

ქვედა კონდენსატორის ბანკის ძაბვა = ნაკლები ეფექტურობა 5 ვ -ზე გადადის ენერგიის კომპონენტებად. დაახლოებით 75% 2V კონდენსატორის დატენვისას, სადაც ბევრი ენერგია იკარგება როგორც სითბო კონვერტორებში.

როდესაც ჩართულია, ლეპტოპს შეუძლია შეუზღუდავად იმუშაოს 5.3V 8A ადაპტერის გამოყენებით. 2A ადაპტერის გამოყენებით, სისტემა მოითხოვს სრულ დატენვას შეუზღუდავი გამოყენებისათვის ჩართვამდე. ATTiny PWM დატენვის მაჩვენებელი არის ენერგიის შეყვანის მხოლოდ 6.2%, როდესაც კონდენსატორის ბანკი არის 1.5V ან ნაკლები, დადის ხაზობრივად 100% -მდე დატენვის სიჩქარეზე სრული დატენვით.

ამ სისტემას უფრო დიდი დრო სჭირდება დატენვისთვის დაბალი ამპერიანი ადაპტერის გამოყენებით. დატენვის დრო 2V– დან 4.5V– მდე, კონდენსატორის ბანკიდან არაფერი გადის:

• 5.2V 8A ადაპტერი არის 10-20 წუთი (ჩვეულებრივ დაახლოებით 13 წუთი).
• 5.1V 2A ადაპტერი არის 1-2 საათი. იმის გამო, რომ დიოდები ამცირებენ ძაბვას დაახლოებით 0.6 ვ -ით, ზოგიერთი გადამყვანი ზუსტად 5 ვ -ზე არასოდეს სრულად დატენავს ამ სისტემას. თუმცა ეს ნორმალურია, რადგან ადაპტერზე უარყოფითად არ იმოქმედებს.
• 20W მზის პანელი სრული მზის ქვეშ არის 0.5-2 საათი. (ბევრი განსხვავება ტესტირების დროს).

კონდენსატორების გამოყენების თანდაყოლილი პრობლემა არსებობს, როდესაც ისინი არ ინახავენ ძალიან დიდხანს რაც უფრო ახლოს ხართ მაქსიმალურ ძაბვასთან.

პირველი 24 საათის განმავლობაში, კონდენსატორის ბანკი საშუალოდ 4.5 ვ -დან 4.3 ვ -მდე იტვირთება. შემდეგ მომდევნო 72 საათის განმავლობაში ნელ -ნელა დაეცემა საკმაოდ მუდმივ 4.1 ვ -მდე. ATTinys მცირე თვითგამორკვევასთან ერთად შეამცირებს ძაბვას 0.05-0.1V დღეში პირველი 96 საათის შემდეგ (ექსპონენციალურად უფრო ნელა, როდესაც ძაბვა ნულთან მიდის). როდესაც 1.5 ვ და ქვემოთ კონდენსატორში ბანკის ძაბვა ეცემა დაახლოებით 0.001-0.01 ვ დღეში, ტემპერატურის მიხედვით.

ამ ყველაფრის გათვალისწინებით, კონსერვატიული სავარაუდო იქნება გამონადენი 0.7 ვ -მდე ~ 100 დღეში. მე დავტოვე ეს სხდომა 30 დღის განმავლობაში და მაინც დავრჩი 3.5V– ზე ოდნავ მეტი.

ამ სისტემას შეუძლია შეუზღუდავად იმუშაოს მზის პირდაპირ შუქზე.

* * * აღსანიშნავია: * * ამ სისტემის კრიტიკული ძაბვაა 0.7V, სადაც DC-DC გადამყვანები, რომლებიც ATTinys- ს აძლიერებენ, ვერ მოხერხდება. საბედნიეროდ, mosfet მაკონტროლებელი დატენვის მაჩვენებელი გაიზრდება ~ 2% -ით მაღალი, როდესაც დენი ამ ძაბვაზე ან დაბლაა დაკავშირებული, რაც ნელ დატენვას იძლევა. მე ჯერ კიდევ არ ვიცი, რატომ ხდება ეს, მაგრამ ეს იღბლიანი ბონუსია.

მე მომიწია სრულად დატენვა და განმუხტვა კონდენსატორის ბანკში ~ 15 -ჯერ, სანამ ისინი ქიმიურად დააბალანსებდნენ და გამართლებულ მუხტს შეასრულებდნენ. როდესაც მე პირველად დავაკავშირე ისინი, მე ძალიან იმედგაცრუებული ვიყავი შენახული მუხტის ოდენობით, მაგრამ ის ბევრად უკეთესი ხდება პირველი 15 სრული დატენვის ციკლის განმავლობაში.

ნაბიჯი 2: Pi დენის კონტროლერი

Pi- ს ჩართვისა და გამორთვისთვის მე უნდა გამომეყენებინა დენის კონტროლერი 4 DC-DC კონვერტორით და mosfet.

სამწუხაროდ Pi ახორციელებს დაახლოებით 100mA მაშინაც კი, როდესაც გამორთულია, ასე რომ, მე უნდა დავამატო mosfet, რათა მთლიანად შეწყვიტოს ძალა. ენერგიის კონტროლერის თამაშით, მხოლოდ m 2mA იკარგება სრული დატენვით (~ 0.5mA დაბალი დატენვისას).

არსებითად კონტროლერი აკეთებს შემდეგს:

1. არეგულირებს კონდენსატორებში 2.5 ვ -ზე დაბალ ძაბვის დონეს, რათა თავიდან აიცილოთ გადატვირთვა დატენვისას.
2. ოთხი DC-DC (1A max თითოეული, 4A სულ) უჭირავს პირდაპირ კონდენსატორებიდან 4.5V– დან 1.9V– მდე მუდმივ 5.1V– ზე.
3. ღილაკის დაჭერით mosfet საშუალებას აძლევს ძალას მიედინოს Pi- ში. კიდევ ერთი პრეს წყვეტს ენერგიას.
4. ATTiny უყურებს კონდენსატორების ბანკის ძაბვის დონეს. თუ ძალიან დაბალია, mosfet- ის ჩართვა შეუძლებელია.

ვერცხლის ღილაკი, დეპრესიისას მიუთითებს კონდენსატორის ბანკში დარჩენილ ენერგიაზე. 10 ციმციმებს 4.5V და 1 2.2V. მზის პანელს შეუძლია 5V სრულად დატენვა და ამ დონეზე 12 ჯერ აციმციმდება.

კონდენსატორის ძაბვა რეგულირდება მწვანე დისკით 2.5V რეგულატორებით, რომლებიც ასუფთავებენ ზედმეტ ენერგიას. ეს მნიშვნელოვანია, რადგან მზის ბატარეა პასიურად იტენება კონდენსატორებს 10A დიოდის საშუალებით პირდაპირ 5.2 ვ-მდე, რაც მათ ზედმეტად დატენავს.

DC-DC გადამყვანებს შეუძლიათ უზრუნველყონ 1A– მდე თითოეული და ცვალებადი მუდმივი ძაბვის გამომუშავებაა. ზემოდან ლურჯი პოტენომეტრის გამოყენებით, ძაბვა შეიძლება დაყენდეს თქვენთვის საჭირო ნებისმიერ დონეზე. მე დავაყენე თითოეული 5.2 ვ, რაც ვარდება დაახლოებით 0.1 ვ. ერთი იქნება ყველაზე პატარა ძაბვის გამომუშავება, ვიდრე სხვები და ზომიერად ცხელდება, მაგრამ დანარჩენები გაუმკლავდებიან სიმძლავრის მომატებას Pi- სგან. ოთხივე გადამყვანს შეუძლია გაუმკლავდეს ენერგიის მომატებას 4A– მდე, კონდენსატორის სრული დატენვით, ან 2A– ს დაბალი დატენვით.

კონვერტორები იღებენ ~ 2mA წყნარ დენს სრული დატენვით.

მიმაგრებულია Arduino– ს ესკიზი, რომელსაც მე ვიყენებ ამის გასაკეთებლად ATTiny– ით (დამატებულია უამრავი შენიშვნა). ღილაკი მიმაგრებულია წყვეტილზე, რომ გამოიყვანოს ATTiny ძილიდან და გაამყაროს Pi. თუ სიმძლავრე ძალიან დაბალია, ენერგიის LED აციმციმდება 3 -ჯერ და ATTiny ისევ ძილში ჩადის.

თუ ღილაკს მეორედ დააჭერთ, Pi ენერგია გამორთულია და ATTiny კვლავ ძილდება, სანამ არ დააჭერთ ღილაკს. ეს იყენებს რამდენიმე ასეულ ნანო ამპერს ძილის რეჟიმში. ATTiny გადის 500mA DC DC კონვერტორი, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს 5V მუდმივი 5V-0.7V ძაბვის სვინგისგან.

დენის კორპუსი შეიქმნა TinkerCAD– ზე (ისევე როგორც ყველა სხვა 3D ანაბეჭდი) და დაბეჭდილია.

სქემისთვის იხილეთ უხეშად შედგენილი სქემა.

ნაბიჯი 3: დატენვის სისტემა

დატენვის კონტროლერი შედგება სამი ნაწილისგან:

1. კონტროლერის წრე ამოძრავებს ATTiny
2. Mosfets და დიოდები (და ვენტილატორი გაგრილებისთვის)
3. მე ვიყენებ 5.2V 8A კედლის დამტენს ლეპტოპის კვებისათვის

კონტროლერის წრე იღვიძებს ყოველ 8 წამში, რათა შეამოწმოს კავშირი დამუხტვის პორტზე მიწასთან. თუ დატენვის კაბელი არის დაკავშირებული, ვენტილატორი იწყება და იწყება დატენვის პროცესი.

როდესაც კონდენსატორის ბანკი სულ უფრო და უფრო უახლოვდება სრულ დატენვას, PWM სიგნალი, რომელიც აკონტროლებს mosfet- ს, იზრდება ხაზოვნად 100% -მდე 4.5V- ზე. სამიზნე ძაბვის მიღწევის შემდეგ, PWM სიგნალი გამორთულია (4.5V). შემდეგ დაელოდეთ განსაზღვრულ ქვედა ზღვრამდე მიღწევას, რათა დაიწყოთ დატენვა ხელახლა (4.3V).

იმის გამო, რომ დიოდები ვარდნის დატენვას 5.2 ვ-დან ~ 4.6 ვ-მდე, თეორიულად შემიძლია დავტოვო დამტენი, რომელიც მუშაობს 24/7, ძაბვა კი დაახლოებით 4.6-4.7 ვ. დატენვის დრო განმუხტვისას, როდესაც ის სავსეა ან ახლოს არის დაახლოებით <1 წუთი დატენვა და 5 წუთი განმუხტვა.

როდესაც დატენვის კაბელი გათიშულია, ATTiny კვლავ იძინებს.

მოსფეთები არის Ebay– დან. მათი მართვა შესაძლებელია 5V PWM სიგნალით და შეუძლია გაუმკლავდეს თითოეულს 5A- მდე. ეს არის პოზიტიური ხაზის გამოყენებით სამი 10A schottky დიოდი, რათა თავიდან აიცილოთ უკანა ნაკადი კედლის დამტენზე. ორმაგად შეამოწმეთ დიოდის ორიენტაცია კედლის დამტენთან დაკავშირებამდე. თუ ის არასწორად არის ორიენტირებული, რომ ელექტროენერგია კონდენსატორებიდან შემოვიდეს კედლის დამტენზე, დამტენი ძალიან ცხელდება და ალბათ დნება ლეპტოპში ჩართვისას.

5V ვენტილატორი ამოძრავებს კედლის დამტენს და აგრილებს სხვა კომპონენტებს, რადგან ისინი ძალიან ცხელდებიან ნახევარი დატენვის ქვემოთ.

5.2V 8A დამტენის გამოყენებით დატენვას მხოლოდ რამდენიმე წუთი სჭირდება, სადაც 5V 2A დამტენს ერთ საათზე მეტი დრო სჭირდება.

PWM სიგნალი mosfet- ს მხოლოდ 6% სიმძლავრის საშუალებას აძლევს 1.5V ან ნაკლები ხაზით ასვლა 100% -მდე 4.5V სრული დატენვით. ეს არის იმის გამო, რომ კონდენსატორები მოქმედებენ როგორც დაბალი ძაბვის დროს, მაგრამ ექსპონენციალურად უფრო ძნელი ხდება დატენვა რაც უფრო უახლოვდებით გათანაბრებას.

20W მზის პანელი მართავს პატარა 5.6V 3.5A USB დამტენის წრეს. ეს კვებავს უშუალოდ 10A დიოდის საშუალებით კონდენსატორის ბანკში. 2.5V რეგულატორები ინარჩუნებენ კონდენსატორებს ზედმეტი დატენვისგან. უმჯობესია არ დატოვოთ სისტემა მზეზე დიდი ხნის განმავლობაში, რადგან მარეგულირებელი და დამტენი ჩართვა საკმაოდ ცხელდება.

იხილეთ თანდართული Arduino Sketch, კიდევ ერთი ცუდად შედგენილი სქემის დიაგრამა და. STL ფაილები 3D დაბეჭდილი ნაწილებისთვის.

იმის ახსნა, თუ როგორ არის ჩართული წრე ერთმანეთთან, დამუხტვის კონტროლერს აქვს ერთი ხაზი, რომელიც შეამოწმებს დამტენიდან შემავალი ძაბვას და ერთი ხაზი mosfet მოდულებზე pwm ქინძისთავებამდე.

Mosfet მოდულები დაფუძნებულია კონდენსატორის ბანკის უარყოფით მხარეზე.

ეს წრე არ გაითიშება ვენტილატორი კონდენსატორების უარყოფითი გვერდიდან არ იყოს დაკავშირებული დამტენის შესასვლელის მაღალ მხარეს. იმის გამო, რომ მაღალი მხარე არის დიოდებისა და მოსფეთების უკან, ძალიან ცოტა ენერგია დაიხარჯება, რადგან წინააღმდეგობა 40 ათასზე მეტი წინააღმდეგობაა. გულშემატკივართა მაღალი მხარე დაბლა იწევს, სანამ დამტენი არ არის დაკავშირებული, მაგრამ არ იღებს საკმარის დენს, რომ დამუხტვისას იყოს ჩართული.

ნაბიჯი 4: კონდენსატორის ბანკი + გამოყენებული დამატებითი 3D ბეჭდვა

გამოყენებული კონდენსატორები არის 6x 2.5V @ 2300F სუპერკონდენსატორები. ისინი განლაგებულია 2 კომპლექტში 3 სერიის პარალელურად. ეს მოდის ბანკში 5V @ 3450F. თუკი მთელი ენერგიის ამოღება შესაძლებელია კონდენსატორებიდან, მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ W 11Wh სიმძლავრე ან 3.7V 2.5Ah Li-ion ბატარეა.

ბმული მონაცემების ფურცელზე:

განტოლებები, რომლებიც გამოვიყენე ტევადობის გამოსათვლელად და შემდგომში ხელმისაწვდომი ვატ საათები:

(C1*C2) / (C1+C2) = Ctotal2.5V 6900F+2.5V 6900F (6900*6900) / (6900+6900) = 3450F @ 5V გამოიყენება 4.5V დან 1.9V არსებული პოტენციალის გამოყენება 3450F capacitors ((C* (Vmax^2)) / 2) - ((C * (Vmin^2)) / 2) = ჯული სულ ((3450 * (4.5^2)) / 2) - ((3450 * (1.9^2)) / 2) = 28704JJoules / 3600 წამი = Watt საათი 28704 /3600 = 7.97 Wh (თეორიული მაქსიმალური ხელმისაწვდომი სიმძლავრე)

ეს ბანკი ძალიან დიდია. 5 სმ სიმაღლე x 36 სმ სიგრძე x 16 სმ სიგანე. საკმაოდ მძიმეა ალუმინის ჩარჩოს ჩათვლით, რომელიც მე გამოვიყენე … დაახლოებით 5 კგ ან 11 ფუნტი, ჩემოდნისა და ყველა სხვა პერიფერიული მოწყობილობების ჩათვლით.

მე დავამაგრე კონდენსატორის ტერმინალები 50A ტერმინალის კონექტორების გამოყენებით, რომლებიც გაერთიანებულია 12 ლიანდაგის სპილენძის მავთულთან ერთად. ეს თავიდან აიცილებს ტერმინალებთან წინააღმდეგობის გაწევას.

ალუმინის T- ბარის ჩარჩოს გამოყენებით, ლეპტოპი წარმოუდგენლად გამძლეა (თუმცა ასევე ძალიან მძიმე). ყველა კომპონენტი ინახება ამ ჩარჩოს გამოყენებით. იკავებს მინიმალურ ადგილს ლეპტოპში ისე, რომ ყველგან არ გააკეთოთ ხვრელები საქმეში.

ბევრი 3D ნაბეჭდი ნაჭერი იქნა გამოყენებული ამ პროექტში:

• კონდენსატორული ბანკის მფლობელები სავსეა
• კონდენსატორული ბანკის მფლობელი სამაგრები
• კონდენსატორის დამჭერები ბოლოში
• გამყოფი დადებითი და უარყოფითი კონდენსატორის ტერმინალებს შორის
• ჟოლოს დამჭერი ფირფიტა
• ზედა გადასაფარებლები კლავიატურისა და კონდენსატორებისათვის (მხოლოდ ესთეტიკისთვის)
• AMOLED ეკრანის დამჭერი და საფარი
• AMOLED კონტროლერის დაფის დამჭერი
• HDMI და USB მავთულის სახელმძღვანელო Pi- სგან კონტროლერის ჩვენების მიზნით
• ღილაკი და LED ფირფიტა ზედა დაშვება დენის კონტროლისთვის
• სხვები დაემატება მათ დაბეჭდვისას

ნაბიჯი 5: დასკვნა

ასე რომ, ეს მხოლოდ ჰობის პროექტი იყო, მე მჯერა, რომ მან დაამტკიცა, რომ სუპერკონდენსატორები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლეპტოპის კვებისათვის, მაგრამ ალბათ არ უნდა იყოს ზომის შეზღუდვისთვის. ამ პროექტში გამოყენებული კონდენსატორების სიმკვრივე არის 20-ჯერ ნაკლები მკვრივი ვიდრე Li-ion ბატარეები. ასევე, წონა აბსურდია.

როგორც ითქვა, მას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული გამოყენება, ვიდრე ჩვეულებრივი ლეპტოპი. მაგალითად, მე ვიყენებ ამ ლეპტოპს ძირითადად მზის დატენვით. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტყეში, ზედმეტი ფიქრის გარეშე, ბატარეის დატენვასა და განმუხტვაზე არაერთხელ, დღეში რამდენჯერმე. მე ოდნავ შევცვალე სისტემა პირველადი მშენებლობის შემდგომ, რათა 5V 4A განყოფილება გამოეყენებინა საქმის ერთ მხარეს, რათა ენერგო განათება და დამუხტვა ტელეფონები ტყეში სენსორების შემოწმების დროს. წონა კვლავ მხრის მკვლელია …

იმის გამო, რომ დატენვის ციკლი ძალიან სწრაფია, არასოდეს ინერვიულოთ დენის ამოწურვის შესახებ. შემიძლია ჩავრთო იგი 20 წუთის განმავლობაში (ან ნაკლები დამოკიდებულია მიმდინარე დონიდან) სადმე და კარგი იქნება ერთ საათზე მეტხანს ინტენსიური გამოყენებისათვის.

ამ დიზაინის ერთი მინუსი ის არის, რომ ის ძალიან საეჭვოდ გამოიყურება გამვლელისთვის … მე ამას საზოგადოებრივი ტრანსპორტით არ ავიღებდი. ყოველ შემთხვევაში არ გამოიყენოთ იგი ბრბოს მახლობლად. რამდენიმე მეგობარმა მითხრა, რომ მე უნდა გამომეჩინა ის ნაკლებად "მუქარის".

საერთო ჯამში, მე მხიარულად შევიმუშავე ეს პროექტი და საკმაოდ ბევრი ვისწავლე, თუ როგორ გამოვიყენო სუპერკონდენსატორული ტექნოლოგია მომავალში სხვა პროექტებზე. ასევე, ჩემოდანში ყველაფრის ჩასმა იყო 3D თავსატეხი, რომელიც არ იყო ზედმეტად იმედგაცრუებული, თუნდაც საკმაოდ საინტერესო გამოწვევა.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვები, შემატყობინეთ!