सुपर कैपेसिटर संचालित रास्पबेरी पाई लैपटॉप: 5 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:18

इस परियोजना के प्रति सामान्य रुचि के आधार पर, मैं और कदम जोड़ सकता हूं, आदि यदि इससे किसी भी भ्रमित करने वाले घटकों को सरल बनाने में मदद मिलती है।

मैं हमेशा नई कैपेसिटर तकनीक के साथ वर्षों से पॉप अप करता रहा हूं और सोचा कि मनोरंजन के लिए उन्हें बैटरी-ऑफ-प्रकार के रूप में लागू करने का प्रयास करना मजेदार होगा। इस पर काम करने में मुझे बहुत सी विचित्र समस्याएं आईं क्योंकि वे इस एप्लिकेशन को ध्यान में रखकर नहीं बनाई गई हैं, लेकिन जो मैंने पाया और परीक्षण किया है उसे साझा करना चाहता था।

यह मोबाइल एप्लिकेशन में सुपर कैपेसिटर के एक बैंक से चार्ज करने और बिजली खींचने की कठिनाइयों को उजागर करने के लिए अधिक है (हालांकि यह कितना भारी है, यह सब मोबाइल नहीं है …)

नीचे दिए गए महान ट्यूटोरियल के बिना, यह सफल नहीं होता:

• www.instructables.com/id/Lets-learn-about-Super-Ca… - सुपरकैपेसिटर के बारे में गहन जानकारी
• www.instructables.com/id/How-to-Make-Super… - चार्जिंग और डिस्चार्जिंग सर्किट बनाने के लिए ट्यूटोरियल
• मैं और अधिक खोदने का प्रयास करूंगा जिसका मैंने उपयोग किया है यदि मैं उन्हें ढूंढ/याद कर सकता हूं।

• यदि आपके पास कोई ट्यूटोरियल है जो आपको लगता है कि प्रासंगिक है, तो मुझे बताएं ताकि मैं इसे यहां फेंक सकूं।

मैं इसे आजमाने के मुख्य कारण हैं:

• SECONDS के भीतर पूर्ण रूप से चार्ज करना (उच्च एम्परेज शामिल इस सिस्टम को मिनटों तक सीमित करता है … सुरक्षित रूप से)।
• बिना गिरावट के सैकड़ों हजारों चार्ज चक्र (सही परिस्थितियों में एक मिलियन से अधिक)।
• एक बहुत ही विशिष्ट तकनीक जो संभवतः मुख्यधारा के बैटरी उद्योग में अपना रास्ता खोज सकती है।
• पर्यावरण संचालन की स्थिति। यहां इस्तेमाल किए गए कैपेसिटर के लिए +60C से -60C का तापमान।
• चार्जिंग दक्षता>95% है (बैटरी औसतन <85%) है
• मुझे वे दिलचस्प लगते हैं?

अब बिजली के साथ काम करते समय हमेशा आवश्यक चेतावनी के लिए … भले ही ~ 5V के कम वोल्टेज के साथ काम करने में चोट लगने की बहुत कम संभावना है, सुपर कैपेसिटर का उत्पादन कर सकने वाली एम्परेज की अविश्वसनीय मात्रा जलने और तुरंत फ्राई घटकों का कारण बनेगी। पहले लेख में उल्लेख किया गया है एक उत्कृष्ट व्याख्या और सुरक्षित कदम प्रदान करता है। बैटरियों के विपरीत, टर्मिनलों को पूरी तरह से छोटा करने से विस्फोट का जोखिम नहीं होता (हालांकि यह वायर गेज के आधार पर सुपर कैपेसिटर के जीवन को छोटा कर सकता है)। वास्तविक समस्याएं तब उत्पन्न हो सकती हैं जब ओवर-वोल्टिंग (चिह्नित अधिकतम वोल्टेज से पहले चार्ज करना) जहां सुपर कैपेसिटर फीके पड़ जाएंगे, 'पॉप' और एक धुएँ के रंग की गंदगी में मर जाएंगे। चरम मामले ऐसे हो सकते हैं जहां सील काफी जोर से फूटती है।

कितनी शक्ति जारी की जा सकती है, इसके उदाहरण के रूप में, मैंने 5V (गलती से) पर पूरी तरह से चार्ज किए गए बैंक में एक 16 गेज तांबे के तार को गिरा दिया और एक सफेद और हरे रंग की फ्लैश में तार के फटने से थोड़ा अंधा हो गया क्योंकि यह जल गया था। एक सेकंड के भीतर कि 5cm तार का टुकड़ा चला गया था। एक सेकंड से भी कम समय में उस तार को पार करने वाले सैकड़ों एम्पीयर।

मैं एक लैपटॉप पर एक प्लेटफॉर्म के रूप में बस गया क्योंकि मेरे पास रास्पबेरी पाई पड़ी थी, एक एल्यूमीनियम सूटकेस, एक कियोस्क कीबोर्ड और प्रोटोटाइप के लिए एक 3 डी प्रिंटर। मूल रूप से इस लैपटॉप को बनाने का विचार था ताकि यह न्यूनतम प्रयास में 10-20 मिनट तक चल सके। कमरे के साथ मेरे पास सूटकेस में अतिरिक्त था, अधिक सुपर कैपेसिटर में क्रैमिंग करके इस परियोजना से अधिक प्रयास करने और धक्का देने के लिए यह बहुत आकर्षक था।

वर्तमान में, उपयोग करने योग्य शक्ति की मात्रा SINGLE 3.7V 2Ah लिथियम आयन बैटरी से कम है। केवल लगभग 7Wh की शक्ति। आश्चर्यजनक नहीं है, लेकिन खाली से 15 मिनट से भी कम समय के चार्ज समय के साथ, यह कम से कम दिलचस्प है।

दुर्भाग्य से, केवल लगभग 75% कैपेसिटर में संग्रहीत शक्ति को इस प्रणाली के साथ बाहर निकाला जा सकता है … 1V या उससे कम के कम वोल्टेज पर बिजली खींचने के लिए एक अधिक कुशल प्रणाली निश्चित रूप से लागू की जा सकती है। मैं इस पर और अधिक पैसा खर्च नहीं करना चाहता था, साथ ही कैपेसिटर में 2V के तहत कुल 11Wh में से केवल 2Wh बिजली उपलब्ध है।

कम शक्ति 0.7-5V से 5V कनवर्टर (~ 75-85% दक्षता) का उपयोग करके मैं कैपेसिटर बैंक का उपयोग करके अपनी 11Wh सेलफोन बैटरी को 3% से 65% तक चार्ज करने में सक्षम था (हालांकि फोन चार्जिंग में बेहद अक्षम हैं, जहां 60-80 इनपुट पावर का% वास्तव में संग्रहीत किया जाता है)।

इस परियोजना में उपयोग किए गए भागों के लिए, मेरे हाथ में होने की तुलना में उपयोग करने के लिए शायद बेहतर हिस्से हैं। लेकिन यहाँ वे हैं:

• 6x सुपर कैपेसिटर (2.5V, 2300 Farad - एक कार पुनर्योजी ब्रेकिंग सिस्टम से। Ebay, आदि पर पाया जा सकता है)
• 1x रास्पबेरी पाई 3
• 1x 5V संचालित डिस्प्ले (मैं एचडीएमआई नियंत्रक बोर्ड के साथ 5.5 "AMOLED डिस्प्ले का उपयोग कर रहा हूं)
• 2x ATTiny85 माइक्रो-कंट्रोलर (मैं प्रोग्रामिंग शामिल करूंगा)
• 2x 0.7V-5V से निरंतर 5V 500mA DC-DC कन्वर्टर्स
• 4x 1.9V-5V से निरंतर 5V 1A DC-DC कन्वर्टर्स
• 1x सूटकेस
• 3x 6A PWM सक्षम मस्जिद
• 2x 10A Schottky डायोड
• 10x एल्युमिनियम टी-स्लॉट फ्रेम (जोड़ों आदि के साथ इस बात पर निर्भर करता है कि आप चीजों को रखने के लिए क्या उपयोग करना चाहते हैं)
• कियोस्क कीबोर्ड
• 20W 5V सौर पैनल
• यूएसबी से माइक्रो यूएसबी केबल
• एच डी ऍम आई केबल
• बुनियादी विद्युत घटकों और प्रोटोटाइप बोर्डों का वर्गीकरण।
• कई 3D मुद्रित भाग (मैं.stl फ़ाइलें शामिल करूँगा)

इन भागों को अधिक उपयुक्त/कुशल भागों के लिए आसानी से बदला जा सकता है, लेकिन मेरे पास यही था। साथ ही, किन घटकों को चुना जाता है, इसके साथ आयाम की कमी बदल जाएगी।

यदि आपके पास डिज़ाइन पर कोई प्रतिक्रिया है, तो टिप्पणी छोड़ने में संकोच न करें!

चरण 1: शक्ति विशेषताएँ

किसी चीज़ के लिए कैपेसिटर का उपयोग करते समय शक्ति-वार क्या उम्मीद की जाए, इसका अंदाजा लगाने के लिए वे निश्चित रूप से इसके लिए डिज़ाइन नहीं किए गए थे:

जब कैपेसिटर बैंक वोल्टेज बहुत कम हो जाता है (1.9V), ATTinys को किसी भी सिस्टम घटकों पर बिजली नहीं देने के लिए प्रोग्राम किया गया है। यह केवल यह सुनिश्चित करने के लिए है कि जब घटक कम वोल्टेज पर लगातार नहीं चल सकते हैं तो वे कोई शक्ति नहीं खींच रहे हैं।

यह सिस्टम कैपेसिटर बैंक से 4.5V से 1.9V के वोल्टेज स्तर पर DC-DC कन्वर्टर्स का उपयोग करके चलता है।

इनपुट चार्जिंग वोल्टेज 5V से 5.5V (5.5V पर 5A से अधिक नहीं) तक हो सकता है। ५वी १०ए या उच्चतर के एडेप्टर मस्जिद को नुकसान पहुंचाएंगे और इसे पीडब्लूएम की आधी चार्जिंग दर पर जला देंगे।

कैपेसिटर की चार्जिंग विशेषताओं के साथ, एक लॉगरिदमिक / एक्सपोनेंशियल चार्जिंग दर सबसे अच्छी होगी, क्योंकि आपको फुल चार्ज करने के लिए पावर को पुश करना कठिन हो जाता है … किसी कारण से एटीटीनी। मेरे लिए बाद में देखने के लिए कुछ …

पूर्ण प्रसंस्करण शक्ति पर, अनुमानित रन टाइम 1 घंटा है। निष्क्रिय पर, 2 घंटे।

LowRa ट्रांसीवर का उपयोग करने से जीवन एक और ~ 15% कम हो जाता है। बाहरी लेज़र माउस का उपयोग करने से जीवन में एक और ~ 10% की कटौती होती है।

कम संधारित्र बैंक वोल्टेज = कम दक्षता 5V को बिजली के घटकों में परिवर्तित करना। 2V कैपेसिटर चार्ज पर लगभग 75%, जहां कन्वर्टर्स में गर्मी के रूप में बहुत अधिक शक्ति खो जाती है।

प्लग इन करते समय, लैपटॉप 5.3V 8A एडेप्टर का उपयोग करके अनिश्चित काल तक चल सकता है। 2A एडेप्टर का उपयोग करते हुए, असीमित उपयोग के लिए चालू करने से पहले सिस्टम को पूर्ण चार्ज की आवश्यकता होती है। ATTiny PWM चार्जिंग दर बिजली इनपुट का केवल 6.2% है जब कैपेसिटर बैंक 1.5V या उससे कम रैखिक रूप से पूर्ण चार्ज पर 100% चार्जिंग दर पर चढ़ता है।

इस सिस्टम को कम एम्परेज एडॉप्टर का उपयोग करके चार्ज होने में अधिक समय लगता है। कैपेसिटर बैंक से कुछ भी नहीं चलने के साथ 2V से 4.5V तक चार्ज करने का समय:

• 5.2V 8A एडॉप्टर 10-20 मिनट (आमतौर पर लगभग 13 मिनट) का होता है।
• 5.1V 2A अडैप्टर 1-2 घंटे का है। क्योंकि डायोड वोल्टेज को लगभग 0.6V तक गिरा देते हैं, कुछ एडेप्टर ठीक 5V पर इस सिस्टम को कभी भी पूरी तरह से चार्ज नहीं करेंगे। हालांकि यह ठीक है, क्योंकि एडॉप्टर नकारात्मक रूप से प्रभावित नहीं होगा।
• पूर्ण सूर्य के प्रकाश में 20W सौर पैनल 0.5-2 घंटे है। (परीक्षण के दौरान बहुत सारे विचरण)।

कैपेसिटर का उपयोग करने की अंतर्निहित समस्या है जहां वे अपना चार्ज बहुत लंबे समय तक नहीं रखते हैं जितना आप अधिकतम वोल्टेज के करीब होते हैं।

पहले 24 घंटों में, कैपेसिटर बैंक औसतन 4.5V से 4.3V तक स्वतः डिस्चार्ज हो जाता है। फिर अगले 72 घंटों में धीरे-धीरे काफी स्थिर 4.1V तक गिर जाएगा। एक छोटे से सेल्फ डिस्चार्ज के साथ युग्मित ATTinys पहले 96 घंटों के बाद प्रति दिन 0.05-0.1V पर वोल्टेज को गिरा देगा (तेजी से धीमी गति से वोल्टेज शून्य के करीब गिर जाता है)। जब 1.5V और कम पर कैपेसिटर बैंक वोल्टेज तापमान के आधार पर प्रति दिन लगभग 0.001-0.01V पर गिरता है।

इस सब को ध्यान में रखते हुए, एक रूढ़िवादी अनुमान ~ १०० दिनों में ०.७V का निर्वहन होगा। मैंने इसे ३० दिनों के लिए छोड़ दिया और अभी भी ३.५ वी से अधिक के साथ बचा था।

यह प्रणाली सीधी धूप में अनिश्चित काल तक चल सकती है।

* * * नोट करने के लिए: * * इस सिस्टम का क्रिटिकल वोल्टेज 0.7V है जहां ATTinys को पावर देने वाले DC-DC कन्वर्टर्स विफल हो जाएंगे। सौभाग्य से, जब इस वोल्टेज या उससे कम पर बिजली जुड़ी होती है, तो धीमी गति से चार्ज करने की अनुमति देने पर मॉसफेट कंट्रोलिंग चार्ज रेट खुद को ~ 2% अधिक खींच लेगा। मुझे अभी भी पता नहीं चला कि ऐसा क्यों होता है, लेकिन यह एक भाग्यशाली बोनस है।

रासायनिक रूप से संतुलित होने और एक अच्छा चार्ज रखने से पहले मुझे कैपेसिटर बैंक को ~ 15 बार पूरी तरह से चार्ज और डिस्चार्ज करना पड़ा। जब मैंने उन्हें पहली बार जोड़ा, तो मैं संग्रहित चार्ज की मात्रा से बेहद निराश था, लेकिन यह पहले 15 पूर्ण चार्ज चक्रों में काफी बेहतर हो गया।

चरण 2: पाई पावर कंट्रोलर

पीआई को चालू और बंद करने के लिए मुझे 4 डीसी-डीसी कन्वर्टर्स और एक मस्जिद के साथ एक पावर कंट्रोलर लागू करना पड़ा।

अफसोस की बात है कि पाई बंद होने पर भी लगभग 100mA खींचती है, इसलिए मुझे इसमें पूरी तरह से बिजली काटने के लिए मस्जिद को जोड़ना पड़ा। खेलने में पावर कंट्रोलर के साथ, केवल ~ 2mA फुल चार्ज (~ 0.5mA कम चार्ज पर) बर्बाद हो जाता है।

अनिवार्य रूप से नियंत्रक निम्न कार्य करता है:

1. चार्ज करते समय ओवरवोल्टिंग से बचने के लिए कैपेसिटर में 2.5V से नीचे वोल्टेज स्तर को नियंत्रित करता है।
2. चार DC-DC (1A अधिकतम प्रत्येक, 4A कुल) लगातार 5.1V के लिए कैपेसिटर से 4.5V से 1.9V तक सीधे खींचता है।
3. एक बटन के प्रेस पर, मस्जिद बिजली को पाई में प्रवाहित करने की अनुमति देता है। एक और प्रेस ने बिजली काट दी।
4. ATTiny कैपेसिटर बैंक के वोल्टेज स्तर को देखता है। यदि बहुत कम है, तो मस्जिद को चालू नहीं किया जा सकता है।

सिल्वर बटन, जब दब जाता है, कैपेसिटर बैंक में शेष शक्ति को इंगित करता है। 10 4.5V पर और 1 2.2V पर झपकाता है। सौर पैनल पूर्ण 5V को चार्ज कर सकता है और उस स्तर पर 12 बार झपका सकता है।

कैपेसिटर वोल्टेज को ग्रीन डिस्क 2.5V रेगुलेटर के साथ नियंत्रित किया जाता है जो किसी भी अतिरिक्त बिजली को बंद कर देता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि सौर पैनल कैपेसिटर को 10A डायोड के माध्यम से सीधे 5.2V तक चार्ज करता है जो उन्हें अधिक चार्ज करेगा।

डीसी-डीसी कन्वर्टर्स प्रत्येक को 1 ए तक प्रदान करने में सक्षम हैं और परिवर्तनीय निरंतर वोल्टेज आउटपुट हैं। शीर्ष पर नीले पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके, वोल्टेज को आपकी आवश्यकता के किसी भी स्तर पर सेट किया जा सकता है। मैंने उन्हें 5.2V पर सेट किया, जो कि पूरे मस्जिद में लगभग 0.1V गिरता है। एक दूसरों की तुलना में सबसे नन्हा सा उच्च वोल्टेज आउटपुट होगा और मध्यम रूप से गर्म होगा, लेकिन अन्य पाई से पावर स्पाइक्स को संभालेंगे। सभी 4 कन्वर्टर्स फुल कैपेसिटर चार्ज पर 4A तक या कम चार्ज पर 2A तक पावर स्पाइक्स को हैंडल कर सकते हैं।

कन्वर्टर्स पूर्ण चार्ज पर ~ 2mA मौन धारा खींचते हैं।

संलग्न Arduino स्केच है जिसका उपयोग मैं ATTiny (बहुत सारे नोट जोड़े गए) के साथ करने के लिए कर रहा हूं। ATTiny को नींद से बाहर निकालने और पाई को शक्ति देने के लिए बटन एक रुकावट से जुड़ा है। यदि बिजली बहुत कम है, तो बिजली एलईडी 3 बार झपकाती है और एटीटीनी को वापस नींद में डाल दिया जाता है।

यदि बटन को दूसरी बार दबाया जाता है, तो पाई पावर बंद हो जाती है और ATTiny अगले बटन दबाने तक वापस सो जाता है। यह स्लीप मोड में कुछ सौ नैनो एम्प्स का उपयोग करता है। ATTiny 500mA DC DC कनवर्टर से चल रहा है जो 5V-0.7V के वोल्टेज स्विंग से लगातार 5V प्रदान कर सकता है।

पावर हाउसिंग को TinkerCAD (जैसा कि अन्य सभी 3D प्रिंट हैं) पर डिज़ाइन किया गया था और मुद्रित किया गया था।

सर्किट के लिए, गंभीर रूप से तैयार योजनाबद्ध देखें।

चरण 3: चार्जिंग सिस्टम

चार्ज कंट्रोलर में तीन भाग होते हैं:

1. ATTiny. द्वारा संचालित नियंत्रक सर्किट
2. मस्जिद और डायोड (और ठंडा करने के लिए पंखा)
3. मैं लैपटॉप को पावर देने के लिए 5.2V 8A वॉल चार्जर का उपयोग कर रहा हूं

चार्जिंग पोर्ट पर ग्राउंड से कनेक्शन की जांच करने के लिए कंट्रोलर सर्किट हर 8 सेकंड में जागता है। यदि चार्जिंग केबल कनेक्ट है, तो पंखा चालू हो जाता है और चार्जिंग प्रक्रिया शुरू हो जाती है।

जैसे-जैसे कैपेसिटर बैंक फुल चार्ज के करीब और करीब आता जाता है, मस्जिद को नियंत्रित करने वाला PWM सिग्नल रैखिक रूप से 4.5V पर 100% ON हो जाता है। एक बार लक्ष्य वोल्टेज तक पहुंचने के बाद, पीडब्लूएम सिग्नल बंद हो जाता है (4.5 वी)। फिर फिर से चार्ज करना शुरू करने के लिए निर्धारित निचली सीमा तक पहुंचने तक प्रतीक्षा करें (4.3V)।

क्योंकि डायोड चार्जिंग वोल्टेज को 5.2V से ~ 4.6V तक गिरा देते हैं, सैद्धांतिक रूप से मैं चार्जर को 24/7 चालू कर सकता हूं, जिसमें वोल्टेज लगभग 4.6-4.7V है। चार्ज करने से लेकर डिस्चार्ज होने तक का समय जब पूर्ण रूप से या उसके निकट होता है, लगभग <1 मिनट चार्जिंग और 5 मिनट डिस्चार्ज होता है।

जब चार्जिंग केबल काट दिया जाता है, तो ATTiny फिर से सो जाता है।

मस्जिद eBay से हैं। उन्हें 5V PWM सिग्नल द्वारा संचालित किया जा सकता है और प्रत्येक 5A तक संभाल सकता है। यह वॉल चार्जर में बैक-फ्लो को रोकने के लिए तीन 10A schottky डायोड का उपयोग करके सकारात्मक रेखा पर है। वॉल चार्जर से कनेक्ट करने से पहले डायोड ओरिएंटेशन को दोबारा जांचें। यदि कैपेसिटर से दीवार चार्जर तक बिजली प्रवाहित करने की अनुमति देने के लिए गलत तरीके से उन्मुख किया जाता है, तो चार्जर बहुत गर्म हो जाएगा और लैपटॉप में प्लग करने पर संभवतः पिघल जाएगा।

5V पंखा वॉल चार्जर द्वारा संचालित होता है और अन्य घटकों को ठंडा करता है क्योंकि वे आधे चार्ज से बहुत नीचे गर्म हो जाते हैं।

5.2V 8A चार्जर का उपयोग करके चार्ज करने में केवल कुछ मिनट लगते हैं, जबकि 5V 2A चार्जर में एक घंटे से अधिक समय लगता है।

मस्जिद के लिए पीडब्लूएम सिग्नल केवल 1.5V पर 6% बिजली की अनुमति देता है या 4.5V के पूर्ण चार्ज पर रैखिक रूप से 100% तक कम चढ़ाई करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कैपेसिटर कम वोल्टेज पर एक मृत शॉर्ट के रूप में कार्य करते हैं, लेकिन आप बराबरी के करीब पहुंचने के लिए तेजी से कठिन हो जाते हैं।

20W सौर पैनल एक छोटा 5.6V 3.5A USB चार्जर सर्किट चलाता है। यह कैपेसिटर बैंक को सीधे 10A डायोड के माध्यम से फीड करता है। 2.5V रेगुलेटर कैपेसिटर को ओवर-चार्जिंग से बचाते हैं। सिस्टम को लंबे समय तक धूप में नहीं छोड़ना सबसे अच्छा है क्योंकि रेगुलेटर और चार्जर सर्किट काफी गर्म हो सकते हैं।

संलग्न Arduino Sketch, एक और बुरी तरह से खींचा गया सर्किट आरेख और 3D मुद्रित भागों के लिए. STL फ़ाइलें देखें।

यह समझाने के लिए कि सर्किट को एक साथ कैसे तार-तार किया जाता है, चार्ज कंट्रोलर के पास चार्जर से इनपुट वोल्टेज के परीक्षण के लिए एक लाइन और मॉसफ़ेट मॉड्यूल पर pwm पिन के लिए एक लाइन होती है।

मस्जिद मॉड्यूल कैपेसिटर बैंक के नकारात्मक पक्ष पर आधारित हैं।

यह सर्किट कैपेसिटर के नकारात्मक पक्ष से चार्जर इनपुट के उच्च पक्ष से जुड़े प्रशंसक के बिना बंद नहीं होगा। क्योंकि उच्च पक्ष डायोड और मस्जिदों के पीछे है, बहुत कम शक्ति बर्बाद होगी क्योंकि प्रतिरोध 40k से अधिक प्रतिरोध है। चार्जर के कनेक्ट न होने पर पंखा हाई साइड को नीचे की ओर खींचता है, लेकिन चार्जर के प्लग इन होने पर इसे कम करने के लिए पर्याप्त करंट नहीं लेता है।

चरण 4: कैपेसिटर बैंक + अतिरिक्त 3 डी प्रिंट का इस्तेमाल किया गया

उपयोग किए गए कैपेसिटर 6x 2.5V @ 2300F सुपरकैपेसिटर हैं। उन्हें समानांतर में 3 की श्रृंखला में 2 सेटों में व्यवस्थित किया गया है। यह 5V @ 3450F के बैंक में आता है। यदि कैपेसिटर से सभी ऊर्जा खींची जा सकती है, तो वे ~ 11Wh की शक्ति या 3.7V 2.5Ah ली-आयन बैटरी प्रदान कर सकते हैं।

डेटाशीट का लिंक:

समाई और बाद में उपलब्ध वाट घंटे की गणना करने के लिए मैंने जिन समीकरणों का उपयोग किया:

(C1*C2) / (C1+C2) = Ctotal2.5V 6900F + 2.5V 6900F (6900*6900) / (6900+6900) = 3450F @ 5V 3450F कैपेसिटर पर उपलब्ध क्षमता के 4.5V से 1.9V का उपयोग करना ((C * (Vmax^2))/2) - ((C * (Vmin^2))/2) = जूल टोटल((3450 * (4.5^2))/2) - ((3450 * (1.9^2)) / 2) = २८७०४J जूल / ३६०० सेकंड = वाट घंटे२८७०४ / ३६०० = ७.९७ Wh (सैद्धांतिक अधिकतम उपलब्ध शक्ति)

यह बैंक बहुत बड़ा है। 5 सेमी लंबा x 36 सेमी लंबा x 16 सेमी चौड़ा। मेरे द्वारा उपयोग किए गए एल्यूमीनियम फ्रेम को शामिल करते समय यह काफी भारी होता है… लगभग 5Kg या 11lbs, सूटकेस और अन्य सभी बाह्य उपकरणों को शामिल नहीं करता है।

मैंने 12 गेज तांबे के तार के साथ मिलाप किए गए 50A टर्मिनल कनेक्टर का उपयोग करके कैपेसिटर टर्मिनलों को झुका दिया। यह टर्मिनलों पर एक प्रतिरोधी अड़चन से बचा जाता है।

एल्युमिनियम टी-बार फ्रेम का उपयोग करते हुए, लैपटॉप अविश्वसनीय रूप से मजबूत है (हालांकि बहुत भारी भी)। इस फ्रेम का उपयोग करके सभी घटकों को जगह में रखा जाता है। मामले में हर जगह छेद किए बिना लैपटॉप के भीतर न्यूनतम स्थान लेता है।

इस प्रोजेक्ट में कई 3D प्रिंटेड पीस का इस्तेमाल किया गया था:

• संधारित्र बैंक धारक पूर्ण
• संधारित्र बैंक धारक ब्रेसर
• संधारित्र धारक नीचे
• सकारात्मक और नकारात्मक संधारित्र टर्मिनलों के बीच विभाजक
• रास्पबेरी पाई धारक प्लेट
• लगभग कीबोर्ड और कैपेसिटर के लिए शीर्ष कवर (केवल सौंदर्यशास्त्र के लिए)
• AMOLED स्क्रीन होल्डर और कवर
• AMOLED नियंत्रक बोर्ड धारक
• पाई से नियंत्रक प्रदर्शित करने के लिए एचडीएमआई और यूएसबी वायर गाइड
• बिजली नियंत्रण के लिए बटन और एलईडी प्लेट टॉप एक्सेस
• जैसे ही मैं उन्हें प्रिंट करता हूं, अन्य जोड़ देंगे

चरण 5: निष्कर्ष

तो जैसा कि यह सिर्फ एक शौक परियोजना थी, मेरा मानना है कि यह साबित हुआ कि सुपरकेपसिटर का उपयोग लैपटॉप को बिजली देने के लिए किया जा सकता है, लेकिन शायद आकार की बाधाओं के लिए नहीं होना चाहिए। इस परियोजना में उपयोग किए गए कैपेसिटर के लिए बिजली घनत्व ली-आयन बैटरी की तुलना में 20x कम घना है। इसके अलावा, वजन बेतुका है।

कहा जा रहा है, यह एक पारंपरिक लैपटॉप की तुलना में अलग उपयोग हो सकता है। उदाहरण के लिए, मैं इस लैपटॉप का उपयोग ज्यादातर सोलर चार्जिंग से करता हूं। इसका उपयोग जंगल में 'बैटरी' को बार-बार चार्ज करने और प्रति दिन कई बार डिस्चार्ज करने के बारे में बहुत अधिक चिंता किए बिना किया जा सकता है। मैंने मामले के एक तरफ 5v 4A आउटलेट को शामिल करने के लिए प्रारंभिक निर्माण के बाद से सिस्टम को थोड़ा संशोधित किया है ताकि जंगल में सेंसर की जाँच करते समय बिजली की रोशनी और फोन चार्ज किया जा सके। वजन अभी भी एक कंधे का हत्यारा है …

क्योंकि चार्जिंग साइकिल इतनी तेज है, कभी भी बिजली खत्म होने के बारे में चिंता करने की जरूरत नहीं है। मैं इसे कहीं भी 20 मिनट (या वर्तमान स्तर के आधार पर कम) के लिए प्लग इन कर सकता हूं और एक घंटे से अधिक गहन उपयोग के लिए जाना अच्छा होगा।

इस डिज़ाइन का एक दोष यह है कि यह एक राहगीर को बहुत ही संदिग्ध लगता है… मैं इसे सार्वजनिक परिवहन पर नहीं ले जाऊँगा। कम से कम भीड़ के पास इसका इस्तेमाल न करें। मुझे कुछ दोस्तों ने कहा है कि मुझे इसे थोड़ा कम 'धमकी देने वाला' दिखाना चाहिए था।

लेकिन कुल मिलाकर, मुझे इस परियोजना को बनाने में मज़ा आया, और भविष्य में अन्य परियोजनाओं के लिए सुपरकैपेसिटर तकनीक को कैसे लागू किया जाए, इस बारे में काफी कुछ सीखा है। इसके अलावा, सूटकेस में सब कुछ फिट करना एक 3D पहेली थी जो अत्यधिक निराशाजनक नहीं थी, यहां तक कि काफी दिलचस्प चुनौती भी थी।

अगर आपका कोई प्रश्न है तो मुझे बताएं!