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Design della torcia ricaricabile a induzione

Un buon esempio di prodotto ricaricabile a induzione è quello in cui l'energia viene prodotta dal movimento di un magnete attraverso una bobina, illustrando così la legge di Faraday. Nessuna batteria, ricaricabile o meno, quindi niente rifiuti o sostanze chimiche: un bel prodotto ecologico e verde.

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torcia elettrica montata
torcia elettrica montata

Il design

manicotto del telaio della torcia
manicotto del telaio della torcia
elettronica
elettronica

Il prodotto ha un costruzione molto interessanteAd eccezione dell'obiettivo e del tappo di chiusura, tutti i componenti non sono montati sul corpo principale, ma su un telaio interno rimovibile, rendendo l'assemblaggio o la riparazione un gioco da ragazzi.

Dai nostri test, il magnete scelto è molto debole. Un magnete sinterizzato a basso costo, con una minima verniciatura argentata. Probabilmente per ritardare il suo degrado meccanico e per avere un aspetto gradevole, dato che il corpo della torcia è trasparente.

il LED frontale
il LED frontale

Due paracolpi in gomma all'estremità del percorso del magnete rendono liscia la fine dei momenti e proteggono le parti in plastica e il magnete dalla distruzione.

L'interruttore è costituito da una piccola manopola di plastica scorrevole, che spinge una piastra metallica saldata sul PCB sottostante.

Un singolo LED - vecchio stile ora = non SMD - crea la luce principale, mentre un foglio di metallo riflettente sul fondo limita le perdite di luce.

Una piccola batteria - probabilmente al NiCd - per poterla svuotare completamente senza danneggiarla, sull'altro lato del circuito stampato trattiene la corrente prodotta. 4 diodi assicurano la corretta polarità della batteria e del LED.

manopola girevole e relativo alloggiamento    posizionamento dell'interruttore nell'alloggiamento

I piccoli dettagli che facilitano la funzione di induzione del magnete:

  • un foro ad ogni estremità del telaio per evitare di intrappolare l'aria durante il movimento del magnete
  • qualche forma nella plastica per evitare un contatto circolare completo di attrito con il magnete, che lo rallenterebbe

fori per lo sfiato    limitare l'attrito del magnete

nota: un corpo trasparente o almeno una finestra è d'obbligo in un prodotto di questo tipo, per indicare chiaramente all'utente di spostare il magnete.

Un corpo non trasparente darebbe l'impressione che qualcosa sia rotto e fluttui all'interno, soprattutto se la torcia non viene ricaricata e non si accende.

tutti i componenti
tutti i componenti

Conclusione

Un prodotto tradizionale, molto moderno in senso ecologico, nella sua versione a basso costo, ma comunque con una bella costruzione -il telaio- e con buone prestazioni per un tale prezzo.

Un prodotto di questo tipo ha bisogno di un design meccanico robusto, ma che funzioni in modo molto efficiente,

necessita di una scelta di componenti elettronici a bassissima corrente, molto ben calibrata

(un diodo che eroga troppa corrente o una batteria difettosa rovinano il sistema o obbligano l'utente a scuotere continuamente la torcia).

Si noti che tale induzione può essere calcolata e simulata

Tra gli altri, software come COMSOL Multifisica: calcolo della bobina esempio di progetto

montaggio delle parti non ottimale
montaggio delle parti non ottimale

Miglioramenti e innovazioni

I piccoli miglioramenti che cambierebbero facilmente la percezione dell'utente finale di un prodotto a basso costo

  • una scelta migliore dei LED, per aumentare la luce E/O diminuire il consumo energetico, aumentando così l'autonomia.
  • Sicuramente un interruttore migliore: non solo l'interruttore ora dà una sensazione di scarsa qualità, ma se il corpo è trasparente, un metallo così corrosivo
  • un migliore design del tappo anteriore: in quella fascia di prezzo, il principio del tappo avvitabile va bene, ma sia il tappo che il corpo potrebbero adattarsi meglio, senza costi aggiuntivi se non un paio d'ore di lavoro al CAD
  • diminuire ancora di più l'attrito del magnete: 3 o 5 nervature nel telaio stampato

Un prodotto completamente ottimizzato potrebbe essere realizzato da

possibili guadagni di spazio
possibili guadagni di spazio
  • renderlo a tenuta stagna: la tecnologia a induzione potrebbe essere utile a questo scopo, in quanto ci sarebbe una guarnizione in meno solitamente richiesta per il vano batteria

Anche se suggeriamo un miglioramento, tali prodotti non saranno mai destinati alle immersioni, poiché il movimento veloce sott'acqua sarà sempre difficile e consumerà ossigeno per i subacquei.

  • sopprimere il passaggio/foro nel corpo dell'interruttore: un anello esterno rimovibile dall'utente con un magnete potrebbe chiudere il contatto di un interruttore. interruttore reed all'interno, realizzando così un prodotto completamente sigillato che non dovrebbe mai essere aperto (il vuoto o l'elio all'interno migliorerebbero persino il movimento del magnete).
  • Miglioramento della qualità del magnete e della bobina per l'efficienza
  • Si potrebbe guadagnare molto spazio/volume/lunghezza in questo prodotto, sia per ridurre la lunghezza del prodotto che per mettere più batteria, bobina, magnete... A destra:
    • in rosso = guadagno diretto = lunghezza assolutamente non utilizzata
    • In arancione = volume in cui potrebbero essere inserite alcune funzioni o componenti (elettronica, più bobine, forma speciale del magnete...) 
  • qualche indicatore di carica; per non consumare la potenza solo indicando (!) o
    • la carica viene indicata solo quando si preme il pulsante
    • oppure si utilizza un e-ink, con risultati di gran lunga migliori, ma che richiederebbe alcune partnership in quanto attualmente è brevettato e non è disponibile in commercio.

Metodi più innovativi potrebbero essere ottenuti dalla legge di Faraday: il campo visibile deve essere modificato in qualche modo; ciò può essere ottenuto in vari modi

  • spostare il magnete (l'esempio della torcia di cui sopra)
  • ma anche di muovere la bobina con una qualsiasi traslazione o rotazione
  • e anche cambiando l'intensità del campo magnetico (≈un magnete variabile)
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