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教你自制一个独一无二的加热鞋垫

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发表于 2022-12-30 13:36:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
《警告》

由于该教程涉及到多方面知识,几乎纯手工打造,而且这里面涉及到了4块高密度电芯并且是与人体直接接触,存在一定潜在危险和直接伤害的可能,所以这方面没什么基础,并且缺乏一定动手能力的(不是说你以前DIY个充电宝修过个台灯就能算是动手能力好,基础丰富),切勿自己尝试,自己尝试造成危险的与我无关。

《产品介绍》

加热鞋垫,顾名思义是可以自己加热的鞋垫,其采用的热量来源是电能,通过电池储存一定的能量进行调节把控,缓慢地供给给加热片,有规划地发出热量,以实现一整天的高效使用。

工作原理:电池将电能输出给Pwm调控开关有三档占空比档位调节(100% 65% 40%)在源源不断地供给给电阻丝产生热能,电阻丝加热片是两面发热,里面有厚厚的鞋垫和鞋底隔热有较小一部分会流失浪费,在没有找到更合适的隔热材料之前,这种问题只能缓解,不能避免。

另一面只隔了薄薄的一层布作用是获得更好的触感,热量导通的更为彻透,直接接触脚掌,取得更高效的热量感知。

第一部分: 鞋垫部分

加热鞋垫说明白了,本身也就是一个电阻丝加上一个普通的鞋垫组成的,这里的电阻丝市面上90%以上的鞋垫都采用的是柔性塑料纤维加碳纤维,这种材料之前在加热衣那一期也提到过,优点就是柔软,耐折程度良好,缺点就是温度较低,另外的一种就是电阻丝式的,整片都采用了扁平金属丝,据卖家介绍,这种电阻丝采用了比较好的材料,所以效率比较好,其实也就是半斤8两,但是优点就是发出的热量比较高,缺点就更为明显,不可过度弯曲。经过再三的考量,我选择了后者。

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2.《连接线的选择》

鞋垫与电池组连接的这部分需要用到一根双并的线子,考虑过许多最终两种入围,一种就是硅胶线选择黑色的或者白色,还有一种就是这种聚四氟乙烯线,硅胶的最大优点就是线非常的柔软,比较适合做亲肤类产品,缺点就是没有透明色观感上比较明显,后者优点很明显就是透明,缺点就是不是很柔软,考虑到观感,我选择了后者[ok]

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鞋垫本身是没有洞的,这个洞是我用电烙铁烫出来的,方便用针线固定。

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3.《鞋垫的里外两层》

鞋垫朝下的一面,我们要尽量留住热量,避免能量流失,所以这里越厚越隔热的鞋垫做底越好,这里选用的是千层布鞋垫有8层[受虐滑稽]实际上效果也不怎么样,隔热能力不行。

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接下来毋庸置疑是先做固定。

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上层部分采用的布料主要就是考虑到触感,还有导热能力,触感的话柔软的布料就行,导热能力的话只要够薄就行,随随便便找了一块破布,采取合适大小。

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大功告成上电测试,满功率放在外面能得到这个温度效果一流。[偷看]实际穿上测试最大档的话和泡脚一样热。

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第二大部分:电源部分

1.电芯的选择

该部分也是本次最大工程点[喝酒]

从设计至今已经已经是第3种方案了,最早使用的是21700x2等到实际做出来之后,发现虽然宽度长度都可以,但是厚度太大,正常的裤子都会有比较明显的凸起,直接放弃,后来有一个电池组被拆去做手电了������

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这就是当时电池组的全貌,什么都好,就是太厚。

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第2种方案用18650并排弯曲。

这种方案优点在大小尺寸合适的前提下,能做的容量最大,最大能做13安时左右,缺点就是如果采用高容量电芯造价成本会比较高,而且就是重量偏重,违背好用的初衷,直接在最初设计阶段放弃。

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第3次方案迭更也就是目前最满意,也是最终的方案。

高压高密度三元聚合物×2这种电池组的优点就是单块体积小且高容量低厚度,体积好设计方案也多,且容量大,缺点的话在所有的平衡来看,暂时找不到缺点,在满足现有的要求下再算一个缺点就是单块体积如果还能再小一点就更完美。

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该电芯采用的是高压高密度电芯,与常见的3.7伏电芯不同,这个电芯的标准电压来到3.8伏,前几年的智能手机电池才这个水平,我手上的一台苹果6sp,魅族mx6,都是3.8伏电芯,现在的手机则更进一步,标准电压升级到了3.85伏,这就意味着能量密度将会更高,小尺寸高容量的诞生。

这块电池随着密度的增加,伴随着的是小体积高容量,小小体积达到了4200毫安时,一组电池采用两颗电芯,容量是3.8伏8400mah(32wh)

对比一下s8的3000mah电芯尺寸。

这样一看是不是很牛逼尺寸差这么一截,但其实不然,三星电池的密度实际上要比这块电池大的,看第2张图的厚度就明白了,差的不是一点点。

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厚度差了近一倍,不过无妨,这个厚度在接受范围。

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2.电池组的充电供电及保护电路设计方案

电芯是选好了,万万没想到在这一步掉坑里,该电池组最麻烦的问题就在于这个是高压电芯3.8伏标准电压充满了能到4.35伏,关于这个电压的电芯市面上,DIY的配套产品少的可怜,屈指可数,保护板也只有那么三两家还都是单电芯的,关键是我现在的电池组是串联两节高压电芯串联就是7.6伏,市面上根本买不到配套的保护板。

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(1)第1种方案双保护板串联

由于市面上勉强能买到单电芯的保护板,经过一番深思熟虑,我决定用两个保护板输出串联的方式达到7点6伏保护板的目的,理论上是没有问题的,但是后续买来了后发现这家保护板简直就是坑人货,介绍信息说的是3v截止,在实际测试中有的根本就不保护,有的甚至放到2.5伏才断...wtmd所以就是作废几十块钱扔了,耽误了时间不说还气人,老板就更不是r了,说话阴阳怪气,爱搭不理,所以我就放弃售后处理了,扔了就扔了呗,就当交学费,除了这家之外,还有另一家的单节保护板可以选择,同样和我之前说的因素一样,市面上设计这款配套的少之又少,所以即使有两家卖的也不便宜,这一家就更别说了,单块保护板好几块钱一个,我这4组电池全做了得近百块。。。。想都不用想,直接放弃。。

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(2)分别管理方案

原理就是这个高压电芯的截止电压和普通的3.7伏电芯一样最佳关闭电压3v,我可以去买市面上普通7.4伏的保护板,找一个截止电压比较标准的,只用他的过放保护功能,但是7.4伏的板子是充不满7.6v的电池的,于是我的想法就是充电这部分交给一个高精度的充电控制模块,分工管理完美的解决我现在所面临的难题 但是保护板有一个问题就是一旦电池断开之后,重新连接上电池,想要输出有电压,必须得进行充电激活,于是我想到了一种解决方法,就是将电池电压和保护板输出中间加一个开关,每次接上输出接口,形成串联回路,再按一下激活开关保护板即可正常输出供电,我真机智。

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3.输出和输入的接口协议统一

由于充电部分选择了两块电芯平衡充设计,所以不能直接串联电池,机智的我选择了直接电池四线输出在使用负载的时候,接口内直接串联接口,得以输出串联电压,充电的时候直接就是两路输入平衡冲,所以光充电部分就得最少需要4根线,加上保护板的保护输出就得有6根,这不行[喝酒]找不到合适的接口,最后经过一番的摸索,发现保护板通断保护的时候只切断一路,另一路始终是属于直通的状态,所以也就是说可以省一路电线只需要导出通断的那一根就行[偷看]6根线精简成5根,这就有的选了,一番筛选过后,我选择了USB a接口,也就是大家所熟悉的手机充电器接口,可能有人要问了,这个接口不是4根线吗?的确是这样,常规触点只有4根,但是你们可以注意到它们的外壳也是金属,也可以作为一根线子使用[受虐滑稽]又是一个完美设计。

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4.电池组的封装

既然有两块电池,还要涉及到人体工学及美学各方面,做过好几种搭配都不是很满意,没有达到预期的效果,最后陷入了小僵局的时候,大脑中突然蹦出了一个Awesome.[受虐滑稽][受虐滑稽][受虐滑稽]瞬间设计灵感来了,三星Galaxy food[噗][噗][噗]又完美的解决了我的一个难题,折叠式设计完美的避开了所有的问题[受虐滑稽]电池部分大功告成。

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5.电池的固定。

最早的设想就是用松紧带,然后上面缝一个小口袋装进去,但是这个方案并不好,其实市面上一些成品的方案也是这样,这件事情前前后后也拖了一个月左右,直到昨天才找到合适的解决方案,就是用魔术贴,原理是把魔术贴带钩子的一面粘在电池上,然后绑在腿上的松紧带,有一面全都是毛毛,这样就可以把电池随意固定在任何地方,还很牢固Perfect.

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第三大部分:电池充电部分。

既然电池没了保护板这个保护神,那咱们1点差错都不能出,毕竟那就是差一步美满了,所以必须得选择两块高精度充电模块,我选择了IP1312,这款充电板可以实现三安电流,同时兼具了高精度和反复电压检测,就是说电池充到一定值,快满的时候,它会切断充电,过三分钟再检测一次,三分钟的时间电池电压会下落到真实电压,如果低于设定值,它还会再次进行小功率涓流充电,反复如此...这样就避免了电池虚电导致充不满的问题。

两块输入并联,输出两路。有人可能要问了,现成的c口为什么不用c口输入?原因很简单,接口和数据线的内阻比较大,这样就会导致功率上不去,所以再大功率的充电板也会废,于是我选择了USB-a输入,可以跑满乐视充电头,功率17瓦左右,最大的话接近30w,不过那样的话对电池也不好。

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忽略这个母口 因为接口之前买错了,新买的接口还没到,所以就用一个拆机的凑合了一下。

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第四大部分:开关控制/连接接口

开关是买的现成的,但是接口得自己做,我这里用的是小航模玩具上面常使用JST接口,优点是体积小巧。

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开关反面也贴上魔术贴。

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另一端接口接在鞋垫上面。

第五大部分:上身测试

1.现在腿上绑上松紧带魔术贴

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2.将电池贴在合适的位置。

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将开关贴在合适的位置并连接上电源线,按一下电源激活开关即可正常输出供电。

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再剪一块魔术贴,用来固定杂乱的电线。

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这就是时机上身效果,这条休闲裤比较瘦,也不容易看得出来,之前穿工装裤啥的是一点看不出来的。

风里雨里雪地里等你[

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-------------------------------教程到此结束,感谢各位的捧场。

这篇图文我写了好几个小时,期间也一直穿着这双鞋垫,昨天我也测试了一整天最低档位续航7.5小时,说说这7.5小时是什么效果感受呢,温度最为舒适,没有一点冻脚的意思,双脚暖暖的,有一点热水泡脚感觉,最大党的话我之前也试过就跟烫水泡脚一样,就是那种温度再高一些,就有点接受不了的感觉,反正就是特别特别的暖和,,中档介于两者之间,实际体验后还是最低档比较合适,续航长,温度适宜,实际上我买的材料是做了4组电池,一组续航7.5小时,如果不够用就再带一组备用电池,两组续航超过14小时妥妥的够用,反正可以折叠,小巧便携。

大家可能也注意到了几个USB a母口,用的很随意,都是拆机的,因为我之前买错了,新买的还没到,原本准备到了一切搞好,然后再发教程的,但是吧,眼看没多久就要过年了,能尽量发出来肯定更好,因为大家还有足够的时间来做,不然等迟了是做不出来了,所以我就将就一下,发了出来。。

最近的所有作品当中,这个是我花了心血最多,攻克的难题也是最多,也是最满意的一个作品,所以我也格外重视,图片里首次加入了水印不然很容易被某些平台的某些人盯上。也不是第一次了。

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发表于 2022-12-30 13:47:19 | 显示全部楼层
遗憾的是没有温控器

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发表于 2022-12-30 13:57:40 | 显示全部楼层
加温控。。。小心低温烫伤。。。

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发表于 2022-12-30 14:04:25 | 显示全部楼层
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