5V USB 자가발전 충전기 제작

집안에 굴러다니는 손으로 돌리는 장난감 선풍기를 보니 아이디어가 하나 떠올랐다. 팬이 돌아가는 곳에 DC모터를 연결하면 발전이 되고 그것으로 비상시에 쓸 수 있는 충전기를 만들 수 있지 않을까? 어차피 모터로 돌아가는 휴대용 선풍기도 있는데 더운 여름에 이걸 손으로 돌리면서 쓸 일은 없을 것 같아서 뜯어서 개조를 해 보았다. 그냥 심심풀이로 만들어본 것이라서 제작과정의 사진은 없다. 개조전의 사진도 없다. 다만 인터넷에서 유사한 장난감 선풍기를 찾아서 개조전의 모습을 올린다.

약간 다르지만 거의 유사한 장난감 선풍기, 손으로 핸들을 돌리면 팬이 돌면서 바람이 나온다. 뜯어보니 안에는 기어가 달려 있어서 핸들을 한 바퀴 돌리면 팬이 10바퀴는 도는 것 같다.

DC모터를 발전기로 이용하지만 충분한 용량의 모터가 집에 없었다. 장난감에서 추출한 그나마 제일 좋아보이는 모터를 이용하였다.

장난감 선풍기에서 팬을 떼어내고 축을 좀 잘라서 짧게 만들었다. 그리고 모터와 선풍기 축에 본드를 바르고 수축튜브를 이용해서 두 개의 축을 이어 주었다. 나머지 모터 등의 접착은 글루건으로 떡칠을 해 주었다.

여기서 중요한 문제가 있다. USB 충전기는 5V 전압을 낸다. 하지만 모터를 돌릴때 나오는 전압은 돌릴때의 속도에 따라서 2~7V 가 계속 변화하면서 출력이 되었다. 그렇다. 이럴때는 Voltage Regulator 를 쓰면 된다. 인터넷을 보니 이런 DIY에는 대부분 LM7805 라는 IC 를 사용했지만 지금 없다. 대신 얼마전에 구입한 AMS1117 이라는 레귤레이터를 붙이기로 했다. 5V전압을 내고 최대 700mA 까지의 전류를 공급할 수 있다. (AMS1117은 1.8V, 3.3V, 5.0V 의 3가지 버전이 있다.)

AMS1117 5.0V

AMS1117 Pin Connection

ams1117.pdf

회로의 구성은 대충 위와 같다. 다만 다른 점은 조금 더 큰 용량의 전해 콘덴서(입력단 22uF, 출력단 1000uF)를 달아 주었다는 것이 틀리다. 전원의 안정을 위해서는 큰 것으로 하는게 더 좋을 듯 하다.

위와 같이 상어의 코 부분에 글루건으로 발전용 모터를 달아 주었고 AMS1117 (5.0V) 를 이용해서 회로를 구성해 주었다. 원래는 위의 팬이 붙어 있었음.

모터를 확실하게 고정하기 위해 글루건으로 떡칠을 해 주었다. 

출력은 USB 연장 케이블을 잘라서 USB Female 단자를 달아 주었다. 저기로 5V 가 출력되는 것이다.

핸드폰을 충전해 보았다. 동영상에서 보다시피 충전이 되기는 된다. 그러나 한참을 돌려도 단 1%도 올리지 못했다. 속도가 늦어지면 충전전류가 너무 낮다는 경고가 나오기도 한다. 핸드폰 충전은 실패.

USB 에 꼽아 쓰는 LED 등을 꼽고 돌려 보았다. 켜진다. 빨리 돌리면 더 밝게 켜진다. 아무래도 핸드폰 보다는 전류를 적게 먹기 때문이 아닐까 생각한다. 하지만 정말 비상시가 아니고서야 이걸 쓸 일이 있을까? 생각이 든다.

결론.

1. 소형 DC모터를 발전기로 이용했는데 전압이 더 크고 힘쎄고 성능이 좋은 모터를 이용하면 이런 방식으로 핸드폰 충전도 가능할 것 같다.

2. 저용량의 리튬이온전지를 연결하고 심심할때마다 돌려주고 발생되는 전기를 저장해서 작은 LED 정도는 밝힐 정도의 전력은 생산할 수 있지 않을까 생각해본다.

3. 장난감 대신 낚시릴에 모터를 연결하면 더 견고하게 만들 수 있지 않을까?

4. 아무튼 내가 만든 이 장치는 지금 당장은 전혀 쓸모가 없다. 하지만 DC 모터의 전기생산과 Voltage Regulator 에 대해서 알게된 시간 이었다. 이건 뜯어내서 일반 건전지로 충전을 할 수 있는 충전기나 만들어 보려고 한다. 그냥 모터만 제거하고 일반 건전지 4개를 연결하면 된다.