Henkilökohtainen PowerPlant: 27 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Henkilökohtainen powerPlant on kannettava laite, joka käyttää sähköä aurinkokennon ja käsikampigeneraattorin kautta NiMH -akuksi. Laitteessa on myös visuaalinen yleismittari, joka valvoo varastoitua energiaa. Personal PowerPlantia voidaan käyttää sovelluksiin jopa 8 V jännitteellä 70 mA: lla. Suunnittelija: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell ja Mike Dory @ Eyebeam vaihtoehtoisen energian työpajaan 06.23.07eyebeam ********

Vaihe 1: Materiaalit

Elektroniikka Virtalähde 1 - Askelmoottori (Japani Servo KP4M4-029 12VDC) 1 - Aurinkopaneeli (8V) 1 - NiMH -akku (7,2 V, 70 mA) 8 - 1N4001 Diodit3 - Liittimet1 - 5 -napainen urospää (punainen, musta, sininen, vihreä) Visuaaliseen yleismittariin 1 - punainen LED, 1,5 V1 - keltainen LED, 1,5 V1 - vihreä LED, 1,5 V1 - 100 ohmin vastus 1 - 150 ohmin vastus 1 - 1N4730 (3,9 V) zener -diodi 1 - 1N4733 (5,1 V) zener -diodi1 - 1N4737 (7,5 V) zener -diodi1 - hetkellinen kytkin Laitteisto 1 - 2,5 "x 1,75" PCB -prototyyppikortti1 - Painettu piirikaavio (lataa pdf alla) Kaavamainen piirikaavio viitteeksi (lataa pdf alla) Osakotelomalli (lataa dwg/pdf alla) 1 - 3,5 "x 3,5" x 4,5 "akryylirasia 1 - 3/16" x1 "Sidontapultti ruuvilla3 - 3/16" x1/4 "Sidontapultti ruuvilla - #4 koneen ruuvipulttia d) Exacto -veitsi ja -teräTarvikkeiden etsintäpaikat: Home DepotRadio ShackContainer StoreElektroniikka GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Vaihe 2: Painettu piirroskaavio

Tulosta kopio piirilevykaaviosta ja leikkaa se. Aseta kaavio piirilevyjen prototyyppikortin puolelle ilman kuparijuotosrenkaita. Kaavio näyttää, kuinka komponentit sijoitetaan toiselle puolelle ja toisella puolella juotat komponentit prototyyppikortille.

Vaihe 3: Kelan 1 tasasuuntaaja

Aseta 4 1N4001 -diodia paikalleen alla olevan kuvan mukaisesti. Diodit on asetettava painetun piirilevyn kaavion osoittamaan suuntaan; muuten ne eivät toimi kunnolla. Asettamalla 4 diodia osoitetulla tavalla tasasuuntaa (kääntämällä tehoa 4 -vaiheisen askelmoottorin kahdesta vaiheesta vaihtovirrasta tasavirtaan) Käämi 1.

Vaihe 4: Kelan 2 tasasuuntaaja

Aseta vielä 4 1N4001 -diodia paikalleen alla olevan kuvan mukaisesti. Asettamalla nämä 4 diodia ohjeiden mukaisesti tasasuuntaa (kääntämällä tehoa 4 -vaiheisen askelmoottorin kahdesta vaiheesta vaihtovirrasta tasavirtaan) Käämi 2.

Vaihe 5: Kierrä 1 ja 2 johdot ja otsikko

Leikkaa langanpoistajilla kaksi punaista sinistä lankaa ja kaksi vihreää lankaa. Kuori jokaisen lankakappaleen kummastakin päästä. Aseta johto paikalleen kuvan osoittamalla tavalla.

Työnnä 5 -napainen urospää otsikon mukaisesti, lyhyt tapien puoli alaspäin prototyyppikorttiin. Tässä moottori kiinnitetään piiriin.

Vaihe 6: Juotos

Käännä levy ympäri ja aloita liitosten juottaminen piirilevyn kaavion mukaisesti juotosraudallasi ja juotoksellasi. Juotto on helpompaa, jos johdot ovat ristissä etukäteen. Muista liittää liitännät hyvään määrään juotetta. Vältä kylmiä liitoksia (kun juote näyttää mattapintaiselta).

Vaihe 7: Viimeistele askelmoottorin (generaattorin) piiri

Kun olet lopettanut askelmoottorin (generaattorin) piirin juottamisen, prototyyppikorttisi takaosan tulee näyttää kuvan mukaisesti.

Vaihe 8: Päätteet

Aseta 2 liitintä, yksi prototyyppikortin kumpaankin päähän kuvan osoittamalla tavalla. Jos reiät ovat liian pieniä, suurenna reikä Exacto -veitsellä. Leikkaa kaksi 3 tuuman pituista lankaa (mitä tahansa väriä) ja käytä langanpoistimia johtojen kuorimiseen kokonaan. Nämä johdot kulkevat prototyyppikortin vastakkaisella puolella (kupariset juotosrenkaat), jokaisen liittimen positiivisesta positiiviseen ja negatiiviseen negatiivinen puoli. Vasemmanpuoleista liitintä käytetään akun johtojen syöttämiseen. Oikeanpuoleista liitintä käytetään aurinkopaneelin johtojen syöttöön.

Vaihe 9: Juotosliittimet

Käännä prototyyppikortti ympäri. Työnnä irrotetut johdot reikiin osoitetulla tavalla (katso piirilevykaaviota toisella puolella). Johdot voivat kiertyä sisään ja sitten uudelleen ulos päästäkseen mahdollisimman lähelle liitintä ja pitämään paikallaan kuvan mukaisesti. Juotos kelan 1 ja 2 tasasuuntaajan kaksi pohjoista ja kaksi eteläistä solmua avoimiin johtimiin, jotka kulkevat liittimestä liittimeen. Tämä yhdistää tasasuuntaajat liittimiin askelmoottorin (generaattorin) piirin täydentämiseksi. Muista pitää avoimet johdot kaukana muista liitännöistä.

Vaihe 10: Testaus

Nyt olet valmis testaamaan piiriä askelmoottorilla varmistaaksesi, että kaikki liitännät on juotettu oikein ja kaikki komponentit on asetettu oikein.

Aseta askelmoottorin johdot 5 -napaiseen urospäähän. Askelmoottorin musta johto on asetettava tapille, jota ei ole merkitty kelalle 1 tai kelalle 2. Käytä yleismittariasi (asetettu tasavirtajännitteeseen) mittaamaan generaattorin tuottama jännite, kun käännät akselia. Aseta yleismittarin positiivinen (punainen) anturi kummankin liittimen positiiviseen ruuviin ja negatiivinen (musta) anturi saman liittimen negatiiviseen ruuviin. Kääntämällä akselia käsin pitäisi tuottaa 4-8 voltin läheisyydessä. Jos tuloksia ei näy, tässä on joitakin vianmääritysvihjeitä: 1) Tarkista kaikki juotosliitännät varmistaaksesi, että kaikki on juotettu ja kytketty toisiinsa. Päinvastoin, varmista, että liitännät, jotka eivät saa koskea, eivät ole yhdessä. 2) Varmista, että kaikki diodit osoittavat oikeaan suuntaan, kuten piirilevykaaviossa on esitetty. 3) Tarkista, että moottorin johdot on kytketty oikein - moottorin musta johto ei saa olla kummankaan kelan 1 ja 2 nastan päällä.

Vaihe 11: Visuaalinen yleismittari

Sisäänrakennetun visuaalisen yleismittarin avulla voit nähdä, kuinka paljon energiaa varastoidaan vaihtoehtoisista energialähteistä ilman, että sinun tarvitsee käyttää yleismittaria.

Aseta Zener -diodit oikeaan suuntaan, kuten piirilevykaaviossa on esitetty, ja näppäimen mukaisesti kuten pohjassa. Avaimen numerot vastaavat zener -diodeihin painettuja numeroita. Aseta vastukset vastaavien värien uriin (tässä tapauksessa suunnalla ei ole väliä). Leikkaa yksi kuutio mustaa lankaa ja kuori molemmat päät, aseta vastuksen viereen kuvan osoittamalla tavalla. Aseta seuraavaksi kolme LEDiä näytössä näkyvässä järjestyksessä: vihreä, keltainen, punainen (oranssi).

Vaihe 12: Juotosvisuaalinen yleismittari

Käännä prototyyppikortti ympäri ja juota visuaalinen yleismittari paikalleen ohjeiden mukaisesti. Katso painetun kartongin kaaviota kääntöpuolelta. Risti johdot pitämään paikoillaan ja helpottamaan juottamista. Vältä kylmiä (ulkonäöltään mattapintaisia) liitoksia. Muista pitää erilliset yhteydet, joiden ei pitäisi olla yhdessä, koska tämä alue on järjestetty tiiviisti.

Vaihe 13: Visuaalisen yleismittarin testaaminen

Testaa visuaalinen yleismittari varmistaaksesi, että se toimii.

Aseta askelmoottorin johdot urospäähän. Käännä askelmoottorin (generaattorin) akselia ja katso, että LED -valot syttyvät vastaavasti. Vihreä valo osoittaa jännitettä ~ 5,6, keltainen valo jännitettä enintään ~ 6,8. Molemmat LEDit osoittavat jännitettä niiden kirkkauden mukaan. Jos esimerkiksi akun varaus on 6,1 V, vihreä valo on kirkas ja keltainen valo on himmeä. Punainen (tässä oranssi) LED palaa vain ~ 9,2 voltin yläpuolella. Tässä sovelluksessa käytetty akku on 7,2 volttia ja 70 mA. Jos punainen LED -valo syttyy, akku on täynnä. Älä jatka akun lataamista punaisen LED -valon palaessa, muuten akku voi ylikuormittua ja toimia väärin. Jos tuloksia ei näy, tässä on joitakin vianmääritysvihjeitä: 1) Tarkista kaikki juotosliitännät varmistaaksesi, että kaikki on juotettu ja kytketty toisiinsa. Päinvastoin, varmista, että liitännät, jotka eivät saa koskea, eivät ole yhdessä. 2) Varmista, että kaikki zener -diodit osoittavat oikeaan suuntaan, kuten piirilevykaaviossa on esitetty. 3) Tarkista Zener -diodien numerot ja varmista, että ne ovat oikeassa järjestyksessä, kuten piirilevykaaviossa on esitetty. *Tässä kuvassa lisäsimme kytkimen ja kiinnitimme akun varhain (ja poistimme ne sitten) nähdäksesi kuinka se toimi. Tämä ei ole välttämätöntä, mutta se on hauskaa.

Vaihe 14: Juotoskytkin ja terminaali

Leikkaa 2 pitkää punaista lankaa ja kaksi pitkää mustaa lankaa. Kuori kummankin langan molemmat päät. Kääri punainen johto ja toinen musta johto hetkelliskytkimen johtoihin. Kääri punaisen johdon toinen pää ja musta johdin toinen pää liittimen johtoihin. Juotos 4 johtoa johtimiin. Hetkellinen kytkin käynnistää visuaalisen yleismittarin ja päätelaitetta käytetään henkilökohtaisen powerPlant -laitteen ulostulona.

Vaihe 15: Juotos aurinkopaneeli

Leikkaa 2 pitkää lankaa, yksi punainen ja yksi musta. Kuori jokaisen langan molemmat päät langanpoistimilla. Juotos mustan johdon toinen pää aurinkopaneelin miinusjohtoon (tulee merkitä paneeliin "-"). Juotos punaisen langan toinen pää aurinkopaneelin positiiviseen johtoon (tulee merkitä paneeliin "+").

Vaihe 16: Kotelo: Aukot

Käytä mukana tulevaa kotelomallia (ladattavissa vaiheessa 1) komponenttien tarvitsemien reikien määrittämiseksi ja leikkaamiseksi. Pisteytimme reikien tarkkuuden laserleikkurilla (koska tämäntyyppinen akryyli ei halua leikata laserleikkurilla), ja porattiin sitten reiät vastaavasti.

Vaihe 17: Vaihteet (valinnainen)

Tämä vaihe ei ole välttämätön, mutta se on mukava lisä henkilökohtaiseen powerPlant -laitteeseen. Vaihteet auttavat askelmoottorin akselin nopeampaa pyörimistä, mikä tuottaa enemmän tehoa.

Käytä mukana toimitettua hammaspyörämallia (lataa vaiheessa 1) leikataksesi pienen ja suuren hammaspyörän 4 "x5" x1/8 "pleksilasilevyksi. Käytimme laserleikkuria, koska tämä on paljon tarkempaa. Koska näillä hammaspyörillä on pienet Tämän hammaspyörästön vaihtoehtona on ostaa valmiita hammaspyöriä.

Vaihe 18: Kotelo: Askelmoottori ja pieni vaihde

Aseta askelmoottori koteloon kuvan mukaisesti moottorin ruuvit ulospäin laatikosta. Kiinnitä ruuvit koteloon 2 #4 koneen ruuvipultilla. Aseta #10 aluslevy laatikosta tulevan moottorin akselille ja aseta sitten pieni vaihde (valinnainen) päälle kuvan mukaisesti.

Vaihe 19: Kotelo: Suuri vaihde (valinnainen)

Työnnä 3/16 "x1" -kiinnitysruuvin kansi kotelon ja suuren hammaspyörän väliin suuren hammaspyörän reunan reikään kuvan osoittamalla tavalla. Kelaa scew pylvääseen. Tämä on kahva vaihteen kääntämiseksi.

Työnnä sitten 3/16 "x1/4" -kiinnitysruuvin pylväs laatikon sisään ja reiän läpi kuvan osoittamalla tavalla. Aseta yksi #10 SAE -aluslevy pylvään päälle ja aseta sitten suuri vaihde päälle. Viimeistele kääntämällä ruuvi pylvääseen. Testaa vaihde kahvalla nähdäksesi kuinka sujuvasti ne toimivat!

Vaihe 20: Kotelo: aurinkopaneeli

Aseta aurinkopaneeli laatikon sisään kuvan osoittamalla tavalla kennopuoli ulospäin. Ota pylväät kahdesta 3/16 "x1/4" -sidosruuvista ja liu'uta yksi #10 SAE -aluslevy kumpaankin. Aseta pylväät kotelon sisään ja liu'uta ne aurinkopaneelin molemmin puolin olevien reikien läpi. Kierrä ruuvit vastaaviin pylväisiin.

Vaihe 21: Kotelo: Kytkin ja pääte

Työnnä hetkellinen kytkin ja liitin aukkoihin kuvan osoittamalla tavalla. Johtojen tulee olla kotelon sisällä.

Vaihe 22: Kotelo: Prototyyppikortti ja akku

Aseta prototyyppikorttisi valmiilla piirillä laatikon sisään kuvan mukaisesti. Vaahtoteippiä voidaan käyttää piirin kiinnittämiseen kotelon sisäpuolelle, kun akun, aurinkokennon, askelmoottorin ja lähtöliittimen johdot on kiinnitetty. Älä teippaa juotettujen liitosten päälle.

Aseta akku kotelon pohjalle askelmoottorin viereen, kuten on esitetty. Kiinnitä vaahtoteipillä, kun johdot on kiinnitetty piiriin.

Vaihe 23: Juotosulostuloliitin

Ota ulostuloliittimen positiiviset (punaiset) ja negatiiviset (mustat) johdot ja liitäntä prototyyppikorttiin omissa aukoissaan, kuten on osoitettu. Juotosjohdot akun napaan takana.

Vaihe 24: Juotoskytkin

Työnnä kytkimen johdot aukkoihin osoitetulla tavalla (kuvan keskellä). Huomaa, että positiivisella ja negatiivisella sijoittelulla ei ole väliä kytkimen kannalta.

Muista juottaa johtimet piirilevykaavion mukaisesti.

Vaihe 25: Kiinnitä aurinkopaneeli

Löysää aurinkopaneelin liittimen ruuvit. Työnnä aurinkopaneelin johdot liittimen aukkoihin positiivisella ja negatiivisella sijoittelulla osoitetulla tavalla. Kiristä ruuvit ja tarkista, että johdot ovat kunnolla kiinni.

Vaihe 26: Kiinnitä NiMH -akku

Löysää NiMH -akun liittimen ruuvit. Työnnä NiMH -akun johtimet liittimen aukkoihin positiivisella ja negatiivisella asennolla kuvan osoittamalla tavalla. Kiristä ruuvit ja tarkista, että johdot ovat kunnolla kiinni.

Vaihe 27: Valmis

Testaa henkilökohtainen powerPlant nähdäksesi miten se toimii!

Käännä käsikampea hetkeksi ja paina sitten kytkimen painiketta ja katso, kuinka visuaalinen yleismittari näyttää akun tehon. Aseta powerPlant aurinkoon ja seuraa kuinka paljon energiaa se kerää. Käytä sitten PowerPlantia laitteiden virran kytkemiseen. Saimme virtaa mini -arduinoomme powerPlantilla, katso mitä voit käyttää! Muokkaa powerPlantia tarpeidesi mukaan. John O'Malley vaihtoi pyöränsä vaihdetta varten (katso alla olevat kuvat). Pidä hauskaa!