Dviračių energijos demonstracija (kūrimas): 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šios instrukcijos tikslas buvo sukurti interaktyvią dviračių energijos demonstraciją, kuri paskatintų vaiką domėtis inžinerija. Projektas veikia taip: kai vaikas greičiau važiuoja dviračio pedalus, jis gali įjungti daugiau šviesų ekrano plokštėje, galiausiai užrašydamas žodį CITADEL mėlynose LED lemputėse. Kadangi raitelis ir toliau tempia pedalus, jis gali suaktyvinti buldogo akis kaip raudonos šviesos diodai. Kiekvieno mazgo plotis niekada neviršija 30 colių, kad projektas galėtų tilpti į klases per bet kurias standartinio dydžio duris. Ekrano lenta pastatyta ant ratų, todėl ją lengva transportuoti. Turint visas turimas medžiagas ir įrankius, šis projektas užtruks maždaug nuo 6 iki 10 dienų, o numatoma kaina - apie 400 USD, jei turėsite nusipirkti visus aparatūros ir elektros komponentus bei dviratį.

Naudojami įrankiai: elektrinis gręžtuvas, stalo pjūklas, dėlionė, gręžimo presas, šlifuoklis, matavimo juosta, antgalio rankena, veržliarakčio rinkinys, lituoklis, vielos gofravimo įrankis, 3D spausdintuvas, įvairūs buities įrankiai (replės, žirklės ir kt.)

Naudotos medžiagos:

12 mm išsklaidytas plonas „Digitel“RGB LED pikselis (25 sritis) (2)

GDSTIME 5V DC 50 mm ventiliatorius (2)

Arduino Uno

5 mm (HTD) žingsnis, 15 mm pločio vienpusis diržas

Kent 20 "Boys Ambush dviratis arba bet kuris kitas 20" dviratis su galiniais kaiščiais

Didelis radiatorius - kelių vatų paketas (iš „Sparkfun“) (5)

2 colių x 4 colių x 8 colių slėgio apdorota mediena Everbilt 1-1/2 (4)

Fanera ekranui (norite lengvo, bet šiek tiek patvaraus)

Drožlių plokštė raidėms

Kvadratiniai mediniai kaiščiai lentų kojoms rodyti

„Corner Brace Value Pack“(18564)

„Everbilt“2 colių tvirtos kampinės petnešos (2 pakuotės)

Grip-Rite # 8 x 2 colių varžtai (modelis # PTN2S1)

24V 250W elektrinis paspirtuko variklis, skirtas diržiniams motoroleriams (prekė# MOT-24250B)

WIR-110, 16 gabaritų juodas maitinimo kabelio laidas (12 pėdų)

WIR-110, 16 gabaritų raudonas maitinimo kabelio laidas (12 pėdų)

16-20 matuoklio viela

LM338T/NOPB linijinis įtampos reguliatorius

5 grupių gnybtų blokas (2)

Lituoklių lentos

1,0 omo rezistoriai (5)

5,1 kOhm rezistoriai (2)

150 omų rezistorius

100 kOhm rezistorius

2200 uF kondensatorius

20 kOhm rezistorius

200 pF kondensatorius

5V „Zener“diodas

2N2905 tranzistorius arba lygiavertis

1.5k potenciometras

LM308 Op-amp

Jumperio vielos komplektas

Dažai / teptukai

1 žingsnis: sukurkite treniruoklį

Pradėkite pjaustydami 2x4x8 medienos gabalus į dvi 28 colių lentas, dar dvi - 24 colių ir dar dvi - 16 colių. Tam jums reikės dviejų 2x4x8 lentų. Iškirpkite dar keturias lentas su 45 laipsnių kampais kiekviename gale. Šios dvi lentos turėtų būti 10 colių ilgio. Naudodami 16 colių lentas, dėlionės pagalba nupjaukite 3 colių gylio ir 1 3/4 colio pločio įpjovas. Prieš pjaustant, naudinga atsekti šiuos matmenis.

Paimkite 2 iš 10 colių plokščių ir pritvirtinkite jas prie vienos iš 16 colių lentų. Atsistokite 16 colių plokštę į dešinę ir atremkite 10 colių plokštes prie kiekvienos 16 colių pusės, kad jos būtų lygios su lenta ir grindimis. Naudokite varžtus, kad pritvirtintumėte 3 lentas. Kartokite šį procesą likusiems 16 colių ir dvi 10 colių plokštės.

Pažymėkite abiejų 24 colių lentų centrinį ženklą 12 colių ir 16 colių lentų centrą. Išdėstykite abu ženklus kartu taip, kad 16 colių lenta būtų vertikali ir lygi su 24 colių plokšte ant šono. Gręžkite 2 varžtus nuo 16 iki 24 colių plokštės ir dar 2 kiekvienai 10 colių plokštei prie 24 colių plokštės. Pakartokite šį procesą su kita 24 colių plokšte ir 16 colių lenta su pritvirtintomis 10 colių plokštėmis.

Tada pažymėkite lentos centrą kiekvienoje iš 28 colių lentų. Padarykite dar vieną ženklą 4 "kiekvienoje 14" žymos pusėje. Tarp šių 2 ženklų turi būti 8 ". Šių ženklų 24 colių plokštes sulygiuokite su lentos vidine dalimi ant žymės. Gręžkite 2 varžtus į kiekvieną, kad pritvirtintumėte 3 plokštes. Pakartokite tai su kita 28 colių plokšte, kad visos būtų sujungtos.

2 žingsnis: variklio įtempiklio statymas/pritvirtinimas

Komanda kovojo su tinkamu diržo įtempimo būdu. Prieš tai, ką matome aukščiau, mes patyrėme keletą skirtingų idėjų. Metalinis stumdomas bėgelis būtų buvęs idealus, tačiau dėl mažo biudžeto komanda turėjo tenkintis mediniu bėgeliu, kuris gali būti pakeistas.

Pradėkite, sukūrę L formos figūrą, naudodami 2 "x4" blokus. Apatinė L dalis, prie kurios jis bus sumontuotas, turėtų būti maždaug 8 colių ilgio. Viršutinė dalis maždaug 6 colių aukščio. Iškirpkite dar 2 "x4" bloką variklio laikikliui. Komanda naudojo atsarginį, mažą stačiakampį medinį stulpą, kurį radome bėgių sistemai sukurti. Apatinį bėgelį sudaro du bėgeliai, sumontuoti variklio bloko apačioje. Svarbiausia čia yra naudoti pakankamai patvarią medieną, kad ji nesuskiltų, kai ji įsukama į 2 x 4 colius. Komanda naudojo gręžimo presą, kad išgręžtų skylę iki 2 x 4 colių bloko, prie kurio yra sumontuotas variklis. Dar viena skylė buvo išgręžta per viršutinę L. dalį. Ilgas varžtas buvo praleistas per visą sistemą. Būtinai naudokite dideles poveržles abiejuose galuose, kad paskirstytumėte krovinį. Galutinis surinkimas buvo pritvirtintas prie treniruoklio, naudojant L formos skliaustus. Tarp bėgio ir treniruoklio buvo įkištas nedidelis medžio luitas, kad sistema nebūtų linkusi nusilenkti esant labai įtemptai. Montuojant prie treniruoklio, norint, kad jis būtų tinkamai suderintas su galine padanga, naudinga, kad kas nors laikytų agregatą vietoje.

3 žingsnis: nuimkite galines padangas nuo dviračio ir pritvirtinkite galinius kaiščius

Norėdami nuimti galinę padangą nuo dviračio, pirmiausia ištuštinkite padangą. Tada nuimkite veržles, laikančias guolį galinio rato vietoje. Atjunkite grandinę nuo galinės pavaros. Jei dviratis turi galinius stabdžius, gali prireikti nuimti galines stabdžių kaladėles. Kai ratas ir padanga yra visiškai išjungti, laužtuvu ištempkite padangą per rato šoną. Laikydami laužtuvą tarp rato ir padangos, leiskite kam nors pasukti ratą, kad lėtai nulenktumėte padangą. Baigę atlikite veiksmus atvirkštine tvarka, kad ratas vėl būtų sumontuotas ant dviračio. Prieš montuodami diržą būtinai uždėkite aplink ratą. Norėdami sumontuoti kaiščius, prieš vėl įstatydami tvirtinimo veržles, pastumkite juos virš galinės ašies.

4 žingsnis: grandinės kūrimas

Schemoje matoma grandinė buvo gauta iš pateiktos nuorodos:

makingcircuits.com/blog/how-to-make-a-25-a…

Mūsų sukurta grandinė turi dvi funkcijas. Pirmasis yra reguliuoti kintamą nuolatinės įtampos įvestį iš variklio į pastovią 5 V nuolatinės srovės išvestį, naudojamą žibintams maitinti. Antrasis - naudoti įtampos skirstytuvą, siekiant sumažinti variklio išėjimo įtampą iki 0–5 voltų. Tada ši išvestis įvedama į „Arduino Uno“analoginį įvesties prievadą, kurio riba yra 5 V. „Arduino Uno“yra užkoduotas tam, kad suaktyvintų tam tikras lemputes tam tikra įtampa. Šis kodas pateikiamas žemiau.

Aukščiau esančioje schemoje parodyta grandinė naudojama tolygiai paskirstyti srovę tarp 5 linijinių įtampos reguliatorių (lm338). Šių reguliatorių negalima tiesiog pastatyti lygiagrečiai, kad būtų paskirstyta apkrova, nes jų vidinių komponentų skirtumai lemia šiek tiek skirtingus kiekvieno išėjimo rezultatus. Linijinis reguliatorius, užtikrinantis didžiausią galią, galiausiai užima visą apkrovą. Naudojant aukščiau esančią grandinę, stabilizuojami išėjimai ir tolygiai paskirstoma apkrova. Šviestuvai naudoja maksimalią maždaug 1,5 A srovę, sukonfigūruotą naudojant pasirinktas spalvas (48 mėlynos 2 raudonos). Jei visos lemputės bus baltos, sukuriama maksimali srovė (3A). Įtampa reguliuojama nuo 28V iki 5V. Tai yra 23V skirtumas. 23 V x 1,5 A = 34,5 W galios, kuri turi būti išsklaidyta kaip šiluma. Štai kodėl krūvio paskirstymas tarp reguliuotojų yra toks svarbus komandai. Jei vienas reguliatorius imtų visą apkrovą, jis viršytų maksimalią darbinę temperatūrą.

Pirmiausia sukurkite grandinę ant duonos lentos be litavimo. Gana didelis kondensatorius (mes naudojome 2200 uF) turės būti dedamas per variklio išėjimą, kad sumažėtų jo triukšmas. Tai išvalo „Arduino“gaunamą įvestį ir daro šviesos ekraną nuoseklesnį (lemputės netyčia nemirksi). Tačiau, jei norite sukurti priepuolių gamybos mašiną, sutaupykite 2 USD ir anuliuokite kondensatorių. Tada įtraukite įtampos skirstytuvo grandinę. Perjunkite trumpiklį nuo įtampos skirstytuvo iki „Arduino Uno“analoginės įvesties A0. Įdėkite „Arduino“į žemę. Žiūrėkite pridedamą brėžinį. Daugiau informacijos apie žibintų prijungimą rasite žemiau esančioje nuorodoje:

learn.adafruit.com/12mm-led-pixels/wiring

5 žingsnis: grandinės testavimas

Įranga, matoma aukščiau esančiame laboratorijos stende, yra naudinga, bet nereikalinga grandinei išbandyti. Tačiau jums reikės tam tikro būdo pasukti nuolatinės srovės variklio išėjimo veleną. Idealiu atveju mes būtume ką tik naudojęsi dviračiu, bet kadangi jis vis dar buvo siunčiamas paštu, turėjome rasti alternatyvų sprendimą. Būtinai pakeiskite variklio poliškumą (įžeminimo (juodas) laidas įkaista ir įkaitusi (raudona) - įžeminta). Kai viskas bus prijungta, sureguliuokite potenciometrą grandinėje, kol gausite 5 V išėjimo įtampą. Tam galima naudoti bet kurį standartinį voltmetrą. Norint tinkamai sureguliuoti išėjimo įtampą, grandinei reikės didelės apkrovos. Norint paleisti mikrovaldiklio kodą, reikės atsisiųsti „Arduino“kompiuterinę programinę įrangą. Taip pat reikės įdiegti „FastLED“biblioteką. Atsisiuntę programinę įrangą ir įkėlę kodą į „Arduino“, eikite į nuoseklųjį monitorių viršutiniame dešiniajame kampe ir galėsite stebėti įtampos įvestį, kurią gauna „Arduino Uno“. Jei reikia, atlikite koregavimus, kad kuo labiau kondensuotumėte grandinę, ir bandykite dar kartą. Prieš judėdami į priekį įsitikinkite, kad visi komponentai veikia tinkamai.

6 žingsnis: lituokite grandinę

Aukščiau esančiame paveikslėlyje galite pastebėti, kad yra pastatytos dvi plokštės. Iš pradžių komanda planavo naudoti 10 lm338 linijinės įtampos reguliatorių, tačiau po tolesnių bandymų nustatyta, kad viena grandinė su 5 buvo reikšminga. Tačiau plokštėje, kurios mums nereikėjo, buvo įtampos skirstytuvas, todėl ji vis dar naudojama.

Iš asmeninių pageidavimų komanda nusprendė perjungti linijinius reguliatorius prie plokštės. Tai leido mums juos montuoti šiek tiek laisviau ir geriau palaikyti dideles radiatorius. Lituokite visus komponentus nuo savo prototipo iki naujos litavimo plokštės. Mes naudojome „permaproto“plokštę, kad grandinė būtų tiksli kopija, kai ji perkeliama iš lentos be lydmetalio. Greitam atjungimui nuo variklio ir žibintų buvo naudojami du 5 gaujų gnybtų blokai.

7 veiksmas: sukurkite ekrano plokštę

Ekrano plokštė buvo pastatyta keliais etapais.

1) Ekrano plokštę sudaro plokštė ir laikiklis. Ekranas pagamintas iš plonos medienos ir pritvirtintas prie stovo, kurio skersmuo yra 57 1/2 x 5 pėdos. kampas nuo galinės kojos iki vertikalaus stovo. Tai buvo pagaminta naudojant medieną ir varžtus. Užbaigus lentą ir stovą, kiekviename atitinkamame kampe ant kalno buvo išgręžti keturi ratai

2) Raidžių ekranas (C-I-T-A-D-E-L) buvo sukonstruotas atskirai nuo ekrano ir laikiklio. Raidės pirmiausia buvo nupieštos, o tada iškirptos iš medžio drožlių plokštės plytelių, kurių dydis buvo 8 x 12 colių. Visų raidžių dydis yra 10 aukščio ir skirtingo pločio. Laiškai buvo supjaustyti juostiniu pjūklu išoriniams, o dėlionės-laiškų vidui.

3) Po to, kai raidės buvo nukirptos, jos buvo pritvirtintos prie lentos skystu viniu. Tai užtikrino, kad raidės būtų pritvirtintos prie lentos. Toliau raidėse buvo išgręžtos skylės naudojant 12 colių bitą. Tai užtikrintų, kad būtų rodomos lemputės.

4) Toliau ekranas buvo nudažytas balta spalva, o raidės (C-I-T-A-D-E-L)-kūdikio mėlynai. Tada prie lentos rėmo buvo pridėta mėlyna apdaila.

5) Raidės (T-H-E) buvo nudažytos ant lentos 4 aukščio, įvairaus pločio.

6) Lentos apačioje esantis buldogas buvo nudažytas ant lentos naudojant akrilinių dažų mišinį. Per akis buvo išgręžtos skylės 12 mm antgaliu, kad tilptų žibintai.

7) Galiausiai, žibintai buvo įdėti į plokštę, o ekrano lenta buvo baigta.