Polkupyörän energian esittely (koontiversio): 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämän ohjeen tarkoitus oli luoda interaktiivinen polkupyöräenergian esittely herättämään lapsen kiinnostus tekniikkaan. Projekti toimii seuraavasti: kun lapsi polkee polkupyörää nopeammin, hän pystyy aktivoimaan enemmän valoja näyttötaululla ja lopulta kirjoittaa sanan CITADEL sinisissä LED -valoissa. Kun ratsastaja jatkaa polkemista nopeammin, hän voi aktivoida bulldoggin silmät punaisina LED -valoina. Jokaisen kokoonpanon leveys ei koskaan ylitä 30 tuumaa, jotta projekti mahtuu luokkahuoneisiin minkä tahansa vakiokokoisen oviaukon kautta. Näyttötaulu on rakennettu pyörille, joten se on helppo kuljettaa. Kun kaikki materiaalit ja työkalut ovat saatavilla, tämä projekti kestää noin 6-10 päivää, ja sen arvioitu hinta on noin 400 dollaria, jos joudut ostamaan kaikki laitteistot/sähkökomponentit sekä pyörän.

Käytetyt työkalut: Porakone, pöytäsaha, palapeli, porakone, hiomakone, mittanauha, ruuvipuristin, hylsyavain, juotosrauta, langanpuristustyökalu, 3D -tulostin, erilaiset kotityökalut (pihdit, sakset jne.)

Käytetyt materiaalit:

12 mm: n hajotettu ohut Digitel RGB LED -pikseli (25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm tuuletin (2)

Arduino Uno

5 mm (HTD) nousu, 15 mm leveä yksipuolinen vyö

Kent 20 "Boys Ambush Bicycle tai mikä tahansa muu 20" pyörä, jossa on takatapit

Suuri jäähdytyselementti - monitehoinen paketti (Sparkfunilta) (5)

Sääsuoja 2”x 4” x 8”Painekäsitelty puutavara Everbilt 1-1/2” (4)

Vaneri näyttölevylle (haluat kevyen mutta jonkin verran kestävän)

Lastulevy kirjeille

Neliönmuotoiset puiset tapit näyttölautojen jaloille

Corner Brace Value Pack (18564)

Everbilt 2”raskas kulmatuki (2 kpl)

Grip-Rite # 8 x 2”ruuvit (malli # PTN2S1)

24 V: n 250 W: n sähköinen skootterimoottori hihnakäyttöisille skoottereille (tuote# MOT-24250B)

WIR-110, 16-mittainen musta virtajohtojohto (12 jalkaa)

WIR-110, 16 mittarin punainen virtajohtojohto (12 jalkaa)

16-20 mittarilanka

LM338T/NOPB Lineaarinen jännitesäädin

5 -ryhmäinen riviliitin (2)

Juotoslevyt

1,0 ohmin vastukset (5)

5,1 kOhm vastukset (2)

150 ohmin vastus

100 kOhm: n vastus

2200 uF kondensaattori

20 kOhm vastus

200 pF kondensaattori

5V Zener -diodi

2N2905 Transistori tai vastaava

1.5k potentiometri

LM308 Op-vahvistin

Jumper Wire Kit

Maali / Siveltimet

Vaihe 1: Kouluttajan rakentaminen

Aloita leikkaamalla 2x4x8 puukappaletta kahteen 28 tuuman levyyn, toiseen kahteen lautaan 24 tuumaa ja kahteen muuhun 16 tuuman levyyn. Tätä varten tarvitset kaksi 2x4x8 levyä. Leikkaa vielä neljä lautaa, joissa on 45 asteen kulma kummassakin päässä. Näiden kahden levyn tulee olla 10 "pitkiä. Käytä 16 "levyjä käyttämällä palapeliä leikataksesi laudan lovia, jotka ovat 3" syviä ja 1 3/4 "leveitä. On hyödyllistä jäljittää nämä mitat ennen leikkaamista.

Ota 2 kpl 10 "levyistä ja kiinnitä ne yhteen 16" levyistä. Nosta 16 tuuman levy oikealle ja nojaa 10 tuuman levyt 16 tuuman molempia puolia vasten niin, että ne ovat tasossa levyn ja lattian kanssa. Kiinnitä kolme lautaa ruuveilla. Toista tämä prosessi loput 16 tuumaa ja kaksi 10 "levyä.

Merkitse molempien 24 "levyjen keskikohta 12" ja 16 "levyjen keskikohta. Kohdista kaksi merkkiä yhteen niin, että 16" levy on pystyssä ja tasalla 24 "levyn ollessa kyljellään. Poraa 2 ruuvia 16 " - 24" -levy ja 2 muuta jokaiselle 10 "-levylle 24" -levylle. Toista tämä prosessi muiden 24 "-levyjen ja 16" -levyjen kanssa, joissa on 10 "-levyt.

Merkitse seuraavaksi levyn keskikohta jokaiseen 28 "levylle. Tee toinen merkki 4" 14 "merkin kummallekin puolelle. Näiden kahden merkin väliin tulee jäädä 8". Kohdista näiden merkkien 24 tuuman levyt levyn sisäpuolelle merkintään. Poraa 2 ruuvia kumpaankin kiinnittääksesi kolme levyä yhteen. Toista tämä muiden 28 tuuman levyjen kanssa niin, että kaikki ovat kiinni.

Vaihe 2: Moottorin kiristimen rakentaminen/kiinnittäminen

Joukkue kamppaili sopivan tavan kiristää hihnaa. Kävimme läpi useita erilaisia ideoita ennen kuin pääsimme yllä olevaan. Metallinen liukukisko olisi ollut ihanteellinen, mutta pienen budjetin vuoksi joukkueen piti tyytyä muutokseen puukiskoon.

Aloita luomalla L -muotoinen hahmo käyttämällä 2 "x4" lohkoa. L: n alaosan, johon kisko asennetaan, tulisi olla noin 8 "pitkä. Yläosan noin 6" pitkä. Leikkaa toinen 2 "x4" -lohko moottorin kiinnitystä varten. Tiimi käytti varaosaa, pientä suorakulmaista puupylvästä, jonka löysimme kiskojärjestelmän luomiseksi. Alempi kisko on sijoitettu kahdella moottorilohkon pohjalle asennetulla kiskolla. Tärkeintä tässä on käyttää puuta, joka on riittävän kestävää, jotta se ei halkeile, kun se ruuvataan 2 "x4": iin. Tiimi porasi porapuristimen avulla reiän koko 2 "x4" -lohkon läpi, johon moottori on asennettu. Toinen reikä porattiin L: n yläosan läpi. Pitkä pultti ajettiin koko järjestelmän läpi. Muista käyttää suuria aluslevyjä molemmissa päissä kuorman jakamiseksi. Lopullinen kokoonpano asennettiin kouluttajaan L-kiinnikkeillä. Pieni puupalikka asetettiin kiskon ja kouluttajan väliin estämään järjestelmän taipumusta taipua korkean jännityksen alaisena. On hyödyllistä, että joku pitää kokoonpanoa paikallaan asennettaessa sitä kouluttajaan, jotta varmistetaan oikea kohdistus takarenkaan kanssa.

Vaihe 3: Poista takarengas polkupyörältä ja kiinnitä takatapit

Poistaaksesi takarenkaan polkupyörältä, tyhjennä rengas ensin. Irrota seuraavaksi mutterit, jotka pitävät laakerin paikallaan takapyörää varten. Irrota ketju takavaihteesta. Jos polkupyörässä on takajarrut, takajarrupalat on ehkä irrotettava. Kun pyörä ja rengas ovat kokonaan pois päältä, venytä rengas rengasta sivuttain sulkutangolla. Pidä sulkuterä pyörän ja renkaan välissä, pyydä joku kääntämään pyörää irrottaaksesi renkaan hitaasti. Kun olet valmis, asenna pyörä takaisin pyörään noudattamalla ohjeita käänteisessä järjestyksessä. Muista laittaa hihna pyörän ympärille ennen asennusta. Asenna tapit liu'uttamalla ne taka -akselin yli ennen kiinnitysmuttereiden asentamista.

Vaihe 4: Piirin rakentaminen

Kaaviossa näkyvä piiri saatiin annetusta linkistä:

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

Rakentamallamme piirillä on kaksi toimintoa. Ensimmäinen on säätää vaihtelevaa tasavirtajännitetuloa moottorista vakio 5V DC -lähtöön, jota käytetään valojen virransyöttöön. Toinen on käyttää jännitteenjakajaa moottorin ulostulon pienentämiseksi 0 - 5 volttiin. Tämä lähtö syötetään sitten Arduino Unon analogiseen tuloporttiin, jonka raja on 5 V. Arduino Uno on koodattu aktivoimaan tietyt valot tietyllä jännitteellä. Tämä koodi on annettu alla.

Yllä olevassa kaaviossa esitettyä piiriä käytetään jakamaan virta tasaisesti viiden lineaarisen jännitesäätimen välillä (lm338). Näitä säätimiä ei voida yksinkertaisesti asettaa rinnakkain kuorman jakamiseksi, koska niiden sisäisten komponenttien erot aiheuttavat hieman erilaisia lähtöjä kustakin. Lineaarinen säädin, joka tuottaa suurimman tehon, kestää lopulta koko kuorman. Yllä olevan piirin käyttäminen vakauttaa lähdöt ja jakaa kuorman tasaisesti. Valot imevät enintään 1,5 A: n virran, joka on määritetty käyttämällä valittuja värejä (48 sinistä 2 punaista). Valojen koodaaminen valkoisiksi muodostaisi maksimivirran (3A). Jännite on säädetty enintään 28 V: sta 5 V. Tämä on 23V ero. 23 V x 1,5 A = 34,5 W tehoa, joka on poistettava lämmönä. Siksi kuorman jakaminen sääntelyviranomaisten välillä on niin tärkeää joukkueelle. Jos yksi säädin ottaisi kaiken kuorman, se ylittäisi suurimman käyttölämpötilansa.

Rakenna ensin piiri juotottomalle leipälevylle. Melko suuri kondensaattori (käytimme 2200 uF) on sijoitettava moottorin ulostulon poikki melun vähentämiseksi. Tämä puhdistaa Arduinon vastaanottaman tulon ja tekee valonäytöstä johdonmukaisemman (valot eivät vilku epäsäännöllisesti). Jos kuitenkin haluat luoda kohtauksen tuottavan koneen, säästä 2 dollaria ja mitätöi kondensaattori. Liitä seuraavaksi jännitteenjakajapiiri. Vedä hyppyjohdin jännitteenjakajasta Arduino Uno -analogituloon A0. Hyppää myös Arduino maahan. Katso piirros liitteenä. Lisätietoja valaisimien kytkemisestä löytyy alla olevasta linkistä:

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

Vaihe 5: Piirin testaus

Yllä olevasta laboratoriopenkistä näkyvät laitteet ovat hyödyllisiä, mutta niitä ei vaadita piirin testaamiseen. Tarvitset kuitenkin jonkin tavan kääntää tasavirtamoottorin lähtöakselia. Ihannetapauksessa olisimme käyttäneet polkupyörää, mutta koska se oli edelleen postissa, meidän oli löydettävä vaihtoehtoinen ratkaisu. Varmista, että käännät moottorin napaisuuden (maadoitusjohto kuumenee ja kuuma (punainen) johto maadoitetaan). Kun kaikki on kytketty, säädä piirin potentiometriä, kunnes lähtöjännite on 5 V. Tätä varten voidaan käyttää mitä tahansa tavallista voltimetriä. Piirin on oltava huomattavan kuormituksen alainen, jotta jännitteen ulostulo voidaan säätää oikein. Arduino-tietokoneohjelmisto on ladattava, jotta mikro-ohjaimen koodi voidaan suorittaa. FastLED -kirjasto on myös asennettava. Kun ohjelmisto on ladattu ja olet ladannut koodin Arduinolle, siirry oikeassa yläkulmassa olevaan sarjamonitoriin ja voit tarkkailla Arduino Unon vastaanottamaa jännitetuloa. Tee tarvittavat säädöt, jotta piiri tiivistyy mahdollisimman alas ja testaa uudelleen. Varmista, että kaikki komponentit toimivat oikein ennen kuin siirryt eteenpäin.

Vaihe 6: Juotospiiri

Yllä olevassa kuvassa saatat huomata, että on rakennettu kaksi piirilevyä. Alun perin tiimi aikoi käyttää 10 lm338 lineaarista jännitesäädintä, mutta lisätestauksen jälkeen päätettiin, että yksi piiri, jossa oli 5, oli merkittävä. Kuitenkin levy, jonka päädyimme lopulta, ei sisältänyt jännitteenjakajaa, joten sitä käytetään edelleen.

Henkilökohtaisista mieltymyksistä tiimi päätti kytkeä lineaariset säätimet piirilevylle. Tämän ansiosta pystyimme asentamaan ne hieman vapaammin ja tukemaan paremmin suuria jäähdytyselementtejä. Juotos kaikki komponentit prototyypistäsi uuteen juotoslevyyn. Käytimme permaproto-levyä, jotta piiri olisi tarkka kopio siirrettäessä sitä juotosttoman leipälevyn yli. Kaksi 5 -napaista riviliitintä käytettiin nopeiden katkaisujen luomiseen moottorista ja valoista.

Vaihe 7: Rakenna näyttökortti

Näyttötaulu rakennettiin useissa vaiheissa.

1) Näyttökortti koostuu levystä ja kiinnikkeestä. Näyttö on valmistettu ohuesta puusta ja asennettu telineeseen, jonka koko on 57 1/2 x 5 jalkaa. Telinettä tukee poikkileikkauspalkki, joka ulottuu 45 astetta. kulma takajalasta pystysuoraan jalustaan. Tämä on rakennettu puusta ja ruuveista. Levyn ja jalustan valmistuttua telineeseen porattiin neljä pyörää kullekin kulmalle

2) Kirjainten näyttö (C-I-T-A-D-E-L) rakennettiin erillään näytöstä ja telineestä. Kirjaimet piirrettiin ensin ja sitten leikattiin lastulevylaatoista, joiden koko oli 8 x 12 tuumaa. Kaikki kirjaimet on mitoitettu siten, että niiden korkeus on 10 metriä ja leveys vaihtelee. Kirjaimet leikattiin vannesahalla ulkoa ja palapelillä kirjainten sisätiloihin.

3) Kun kirjaimet oli leikattu, ne kiinnitettiin levylle nestemäisellä naulalla. Tämä varmisti, että kirjeet kiinnitettiin taululle. Seuraavaksi reikiin porattiin kirjaimiin 12 'bittiä käyttäen. Tämä varmistaisi, että valot näkyvät.

4) Seuraavaksi näyttö maalattiin valkoiseksi ja kirjaimet (C-I-T-A-D-E-L) maalattiin vauvan siniseksi. Sitten levyn runkoon lisättiin sininen koriste.

5) Kirjaimet (T-H-E) maalattiin levylle kaikki 4 korkeudella vaihtelevilla leveyksillä.

6) Levyn pohjassa oleva Bulldog maalattiin levylle akryylimaalin seoksella. Silmien läpi porattiin reikiä 12 mm: n terällä valojen sovittamiseksi.

7) Lopuksi valot asetettiin levylle ja näyttötaulu oli valmis.