Asmeninis „PowerPlant“: 27 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Asmeninis „powerPlant“yra nešiojamas įrenginys, kuris į NiMH akumuliatorių perkelia elektros energiją per saulės elementą ir rankinį alkūninį generatorių. Įrenginyje taip pat yra vizualus multimetras, kuris stebi saugomos energijos kiekį. Asmeninis „powerPlant“gali būti naudojamas maitinti programas iki 8 V esant 70 mA. Sukūrė: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell su Mike Dory @ Eyebeam, skirtos alternatyvios energijos dirbtuvėms 06.23.07eyebeam ********

1 žingsnis: medžiagos

Elektronika Maitinimui Augalų grandinė 1 - žingsninis variklis (Japonijos servo KP4M4-029 12VDC) 1 - saulės kolektorius (8V) 1 - NiMH baterija (7,2 V, 70 mA) 8 - 1N4001 diodai3 - gnybtai (raudona, juoda, mėlyna, žalia) Vaizdiniam multimetrui 1 - raudonas šviesos diodas, 1,5 V1 - geltonas šviesos diodas, 1,5 V1 - žalias šviesos diodas, 1,5 V1 - 100 omų rezistorius 1 - 150 omų rezistorius 1 - 1N4730 (3,9 V) „Zener“diodas 1 - 1N4733 (5.1V) Zenerio diodas1 - 1N4737 (7.5V) Zenerio diodas1 - momentinis jungiklis Aparatūra 1 - 2,5 "x1,75" PCB prototipų plokštė (atsisiųskite dwg/pdf žemiau) 1 - 3,5 "x 3,5" x 4,5 "akrilo dėžutė 1 - 3/16" x1 "įrišimo stulpelis su varžtu - #4 mašinos varžtų varžtai Pavarų dėžės šablonas (pasirenkama, atsisiųskite dwg/pdf žemiau) 1 - 4 "x5" x1/8 "lapų organinis stiklas krumpliaračiams (neprivaloma) Įranga Lituoklis LituoklisMultimetrasVielos nuėmiklisSuktuvai (Phillips ir Flathea d) „Exacto“peilis ir ašmenys Vietos, kuriose galima rasti reikmenų: „Home Depot“, „Radio Shack“, konteinerių parduotuvė, „Electronics Goldmine“, „Solarbotics“, „Jameco Electronics“

2 žingsnis: spausdinta lentos schema

Išspausdinkite lentos diagramos kopiją ir iškirpkite. Padėkite diagramą PCB prototipų plokštės šone be vario lydmetalio žiedų. Diagrama parodys, kaip sudėti komponentus iš vienos pusės, o kitoje - lituoti komponentus prie prototipų plokštės.

3 žingsnis: 1 ritės lygintuvas

Įdėkite 4 iš 1N4001 diodų į vietą, kaip parodyta žemiau. Diodai turi būti įkišti spausdintinės plokštės schemoje nurodyta kryptimi; kitaip jie tinkamai neveiks. Įdėję 4 diodus, kaip nurodyta, jūs ištaisote (sukant galią iš 2 keturių fazių žingsninio variklio fazių iš kintamosios į nuolatinę srovę) 1 ritė.

4 žingsnis: ritės 2 lygintuvas

Įdėkite dar 4 1N4001 diodus į vietą, kaip parodyta žemiau. Įdėdami šiuos 4 diodus, kaip nurodyta, jūs ištaisote (sukdami galią iš 2 fazių žingsninio variklio 2 fazių iš kintamosios į nuolatinę srovę) 2 ritė.

5 žingsnis: ritės 1 ir 2 laidai ir antraštė

Vielos nuėmikliais nupjaukite du mėlynos vielos ir du žalios vielos gabalus. Išimkite kiekvieną vielos gabalo galą. Įdėkite laidą į vietą, kaip parodyta.

Įdėkite 5 kontaktų antgalį, kaip nurodyta, trumpu kaiščių kraštu žemyn į prototipų plokštę. Čia variklis bus prijungtas prie grandinės.

6 žingsnis: litavimas

Apverskite plokštę ir pradėkite lituoti jungtis, kaip parodyta spausdintinės plokštės diagramoje, su lituokliu ir lydmetaliu. Lengviau lituoti, jei laidai prieš tai yra sukryžiuoti. Būtinai sujunkite jungtis su dideliu kiekiu lydmetalio. Venkite šaltų jungčių (kai lydmetalis atrodo matinis).

7 žingsnis: Užbaikite žingsninio variklio (generatoriaus) grandinę

Kai baigsite lituoti žingsninio variklio (generatoriaus) grandinę, jūsų prototipų plokštės nugarėlė turėtų pasirodyti, kaip parodyta.

8 žingsnis: terminalai

Įdėkite 2 gnybtus, vieną abiejuose prototipų plokštės galuose, kaip parodyta. Jei perforacijos yra per mažos, padidinkite skylę naudodami „Exacto“peilį. Iškirpkite du 3 colių ilgio laidus (bet kokios spalvos) ir naudokite laidų nuėmiklius, kad visiškai pašalintumėte laidus. Šie laidai eis priešingoje prototipų plokštės pusėje (su variniais litavimo žiedais), nuo teigiamos iki teigiamos kiekvieno gnybto pusės ir neigiamos iki neigiama kiekvieno gnybto pusė. Kairėje esantis gnybtas bus naudojamas akumuliatoriaus laidams įvesti. Gnybtas dešinėje bus naudojamas saulės kolektoriaus laidams įvesti.

9 žingsnis: litavimo terminalai

Apverskite prototipų plokštę. Įkiškite ištrauktus laidus į skyles, kaip nurodyta (žr. Spausdintą plokštės schemą kitoje pusėje). Laidai gali įsilieti ir tada vėl išeiti, kad būtų kuo arčiau terminalo ir laikytųsi, kaip parodyta. Lituokite du šiaurės ir du pietinius lygintuvų mazgus 1 ir 2 ritėms prie atvirų laidų, einančių nuo terminalo iki gnybto. Tai sujungia lygintuvus su gnybtais, kad užbaigtų žingsninio variklio (generatoriaus) grandinę. Būtinai laikykite atvirus laidus toliau nuo kitų jungčių.

10 žingsnis: bandymas

Dabar esate pasirengęs išbandyti grandinę su žingsniniu varikliu, kad įsitikintumėte, jog visos jungtys yra tinkamai lituojamos ir visi komponentai yra teisingai uždėti.

Įkiškite žingsninio variklio laidus į 5 kontaktų antgalį. Juodas žingsninio variklio laidas turi būti dedamas ant kaiščio, kuris nepažymėtas ritė 1 arba ritė 2. Naudokite savo multimetrą (nustatytą į nuolatinės srovės įtampą), kad išmatuotumėte įtampą, kurią generuoja generatorius, kai sukate veleną. Uždėkite teigiamą (raudoną) multimetro zondą ant teigiamo bet kurio gnybto varžto, o neigiamą (juodą) - ant neigiamo to paties gnybto varžto. Pasukus veleną rankomis, turėtų būti maždaug 4–8 voltai. Jei nematote rezultatų, pateikiame keletą trikčių šalinimo patarimų: 1) Patikrinkite visas lydmetalio jungtis, kad įsitikintumėte, jog viskas yra pilnai prilituota ir sujungta viena su kita. Priešingai, įsitikinkite, kad jungtys, kurios neturėtų liesti, nėra kartu. 2) Įsitikinkite, kad visi diodai nukreipti tinkama kryptimi, kaip nurodyta spausdintinėje plokštės schemoje. 3) Patikrinkite, ar tinkamai įkišti variklio laidai - juodos variklio vielos negalima uždėti ant 1 ir 2 ritės kaiščių.

11 žingsnis: vizualus multimetras

Integruotas vizualus multimetras leis jums pamatyti, kiek energijos sukaupta iš alternatyvių energijos šaltinių, nenaudojant multimetro.

Įdėkite „Zener“diodus tinkama kryptimi, kaip parodyta spausdintinės plokštės schemoje, ir pagal raktą, kaip parodyta apačioje. Rakte esantys skaičiai atitiks skaičius, atspausdintus ant „Zener“diodų. Įdėkite rezistorius į atitinkamų spalvų lizdus (šiuo atveju kryptis nesvarbi). Nupjaukite vieną juodos vielos gabalėlį ir nuimkite abu galus, įdėkite šalia rezistorių, kaip parodyta. Tada įdėkite tris šviesos diodus tokia tvarka, kaip parodyta: žalia, geltona, raudona (oranžinė).

12 veiksmas: litavimo vizualus multimetras

Apverskite prototipų plokštę ir priklijuokite vizualų multimetrą į vietą, kaip nurodyta. Žiūrėkite spausdintą lentos schemą kitoje pusėje. Kryžkite laidus, kad jie laikytųsi ir palengvintų litavimą. Venkite šaltų (matinės išvaizdos) jungčių. Būtinai laikykite atskirtus ryšius, kurie neturėtų būti kartu, nes ši sritis yra sandariai sutvarkyta.

13 žingsnis: vizualinio multimetro bandymas

Patikrinkite vizualų multimetrą, kad įsitikintumėte, jog jis veikia.

Padėkite žingsninio variklio laidus ant išorinės galvutės. Pasukite žingsninio variklio (generatoriaus) veleną ir pamatysite, kaip atitinkamai užsidega šviesos diodai. Žalia lemputė rodo įtampą iki ~ 5,6, geltona lemputė - iki ~ 6,8 įtampos. Abu šviesos diodai rodo įtampą, priklausomai nuo jų ryškumo. Pavyzdžiui, jei akumuliatorius laiko 6,1 V įtampą, žalia lemputė bus ryški, o geltona - silpna. Raudonas (čia oranžinis) šviesos diodas užsidegs tik virš ~ 9,2 voltų. Šiai programai naudojama 7,2 volto ir 70 mA baterija. Jei šviečia raudonas šviesos diodas, akumuliatorius yra pilnas. Negalima toliau krauti akumuliatoriaus, kai šviečia raudonas šviesos diodas, kitaip jis gali perkrauti ir sugesti. Jei nematote rezultatų, pateikiame keletą trikčių šalinimo patarimų: 1) Patikrinkite visas lydmetalio jungtis, kad įsitikintumėte, jog viskas yra pilnai prilituota ir sujungta viena su kita. Priešingai, įsitikinkite, kad jungtys, kurios neturėtų liesti, nėra kartu. 2) Įsitikinkite, kad visi „Zener“diodai yra nukreipti tinkama kryptimi, kaip nurodyta spausdintinėje plokštės schemoje. 3) Patikrinkite „Zener“diodų skaičius ir įsitikinkite, kad jie yra tinkama tvarka, kaip nurodyta spausdintinėje lentos schemoje. *Šiame paveikslėlyje mes pridėjome jungiklį ir anksti pritvirtinome bateriją (tada pašalinome), kad pamatytume, kaip ji veikia. Tai nėra būtina, bet smagu.

14 žingsnis: Lituoti momentinis jungiklis ir terminalas

Iškirpkite 2 ilgus raudonos vielos ir du ilgus juodos vielos ilgius. Išimkite abu vielos galus. Apvyniokite vieną raudono laido galą ir vieną juodos vielos galą ant momentinio jungiklio laidų. Apvyniokite vieną raudono laido galą ir vieną juodos vielos galą prie gnybtų laidų. Lituokite 4 laidus prie laidų. Momentinis jungiklis įjungs vaizdinį multimetrą, o terminalas bus naudojamas kaip asmeninio „PowerPlant“išvestis.

15 žingsnis: Saulės skydo litavimas

Nupjaukite 2 ilgus laidus, vieną raudoną ir vieną juodą. Abiejų laidų galus nuimkite vielos nuėmikliais. Vieną juodos vielos galą prilituokite prie neigiamo saulės skydelio laido (ant skydelio turi būti nurodyta „-“). Lituokite vieną raudonos vielos galą prie teigiamo saulės skydelio laido (ant skydelio turi būti nurodyta „+“).

16 žingsnis: atvejis: angos

Naudokite pateiktą dėklo šabloną (atsisiųstą 1 veiksme), kad nustatytumėte ir išpjautumėte komponentams reikalingas skyles. Mes panaudojome lazerinį pjaustytuvą, kad nustatytume skylių tikslumą (nes šio tipo akrilas nemėgsta būti perpjautas ant lazerinio pjaustytuvo), tada atitinkamai išgręžėme skyles.

17 žingsnis: krumpliaračiai (neprivaloma)

Šis žingsnis nėra būtinas, tačiau yra puikus asmeninio „PowerPlant“priedas. Krumpliaračiai padeda greičiau pasukti žingsninio variklio veleną, taip suteikiant daugiau galios.

Naudodami pateiktą krumpliaračio šabloną (atsisiųskite atlikdami 1 veiksmą) supjaustykite mažą ir didelę pavarą į 4 x 5 colių x 1/8 colio organinio stiklo lakštą. Naudojome lazerinį pjaustytuvą, nes tai yra daug tiksliau. Kadangi šios pavaros yra mažos krumpliaračių, mes nerekomenduojame pjauti rankomis. Šio krumpliaračio komplekto alternatyva yra įsigyti gatavų krumpliaračių.

18 veiksmas: korpusas: žingsninis variklis ir maža pavara

Įdėkite žingsninį variklį į korpusą, kaip parodyta, variklio varžtais, nukreiptais iš dėžutės. Pritvirtinkite varžtus prie korpuso 2 #4 mašinos varžtais. Ant variklio veleno, išeinančio iš dėžutės, uždėkite poveržlę Nr. 10, tada uždėkite mažą pavarą (pasirinktinai) ant viršaus, kaip nurodyta.

19 veiksmas. Dėklas: didelė pavara (neprivaloma)

Įkiškite 3/16 "x1" tvirtinimo varžto strypą tarp korpuso ir didelės pavaros į angą, esančią didžiosios pavaros krašte, kaip parodyta. Įvyniokite scew į stulpą. Tai bus rankena, skirta pasukti pavarą.

Tada įkiškite 3/16 "x1/4" tvirtinimo varžto stulpelį dėžutės viduje ir per angą, kaip parodyta. Uždėkite vieną #10 SAE skalbyklę ant stulpo ir tada uždėkite didelę pavarą. Užbaikite varžtą įsukdami į stulpą. Išbandykite pavarą su rankena, kad pamatytumėte, kaip sklandžiai jie veikia!

20 žingsnis: atvejis: saulės kolektorius

Įdėkite saulės kolektorių į dėžutę, kaip parodyta, ląstelės pusė nukreipta į išorę. Paimkite stulpus iš dviejų 3/16 "x1/4" rišiklių varžtų ir stumkite po vieną #10 SAE poveržlę. Įdėkite stulpelius į korpuso vidų ir išstumkite juos per skylutes abiejose saulės skydelio pusėse. Sukite varžtus į atitinkamus polius.

21 žingsnis: atvejis: jungiklis ir terminalas

Įdėkite momentinį jungiklį ir gnybtą į angas, kaip nurodyta. Laidai turi būti korpuso viduje.

22 žingsnis: dėklas: prototipų plokštė ir akumuliatorius

Įdėkite savo prototipų plokštę su baigta grandine dėžutės viduje, kaip nurodyta. Putplasčio juosta gali būti naudojama grandinei pritvirtinti prie korpuso vidinės pusės, kai prijungti akumuliatoriaus, saulės elemento, žingsninio variklio ir išėjimo gnybtų laidai. Įsitikinkite, kad neužklijuojate jokių lituotų jungčių.

Įdėkite bateriją ant korpuso apačios, šalia žingsninio variklio, kaip nurodyta. Pritvirtinkite putų juostele, kai laidai pritvirtinami prie grandinės.

23 žingsnis: Lituoklio išvesties terminalas

Paimkite teigiamus (raudonus) ir neigiamus (juodus) išvesties gnybtų laidus ir įdėkite į prototipų plokštę atitinkamose angose, kaip nurodyta. Lituokite laidus prie akumuliatoriaus gnybto kitoje pusėje.

24 žingsnis: litavimo jungiklis

Įkiškite laidus iš jungiklio į lizdus, kaip nurodyta (vaizdo centre). Atminkite, kad teigiamas ir neigiamas išdėstymas jungikliui nesvarbus.

Būtinai lituokite laidus, kaip nurodyta spausdintinės plokštės schemoje.

25 žingsnis: pritvirtinkite saulės kolektorių

Atsukite saulės kolektoriaus gnybto varžtus. Įkiškite laidus iš saulės kolektorių į terminalo angas su teigiama ir neigiama padėtimi, kaip nurodyta. Priveržkite varžtus ir patikrinkite, ar laidai tvirtai laikomi.

26 veiksmas: pritvirtinkite NiMH bateriją

Atsukite NiMH akumuliatoriaus gnybto varžtus. Įkiškite laidus iš NiMH akumuliatoriaus į gnybto angas su teigiama ir neigiama padėtimi, kaip nurodyta. Priveržkite varžtus ir patikrinkite, ar laidai tvirtai laikomi.

27 žingsnis: baigta

Išbandykite savo asmeninį „powerPlant“, kad pamatytumėte, kaip jis veikia!

Trumpam pasukite rankenėlę, tada paspauskite jungiklio mygtuką ir stebėkite, kaip vaizdinis multimetras rodo akumuliatoriaus energijos kiekį. Nustatykite „PowerPlant“saulėje ir stebėkite, kiek energijos jis surenka. Tada naudokite „powerPlant“įrenginiams maitinti. Mes maitinome savo mini arduino su powerPlant, pažiūrėkite, ką galite maitinti! Pakeiskite „PowerPlant“pagal savo poreikius. Johnas O'Malley savo dviračiu pakeitė pavarą į platformą (žr. Paveikslėlius žemiau). Pasilinksmink!