Demo energie kola (sestava): 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Účelem tohoto Instructable bylo vytvořit interaktivní demonstraci energie kola, aby vzbudil zájem dětí o strojírenství. Projekt funguje následovně, protože dítě šlape na kole rychleji, je schopno aktivovat více světel na zobrazovací desce, což nakonec znamená slovo CITADEL v modrých LED světlech. Když jezdec pokračuje v rychlejším šlapání, je poté schopen aktivovat oči buldoka jako červené LED diody. Šířka každé sestavy nikdy nepřesahuje 30 palců, aby bylo zajištěno, že se projekt vejde do tříd jakýmkoli standardním vchodem. Zobrazovací deska je postavena na kolečkách, takže je snadno přenosná. Se všemi dostupnými materiály a nástroji bude tento projekt trvat zhruba 6 až 10 dní za odhadovanou cenu kolem ~ 400 USD, pokud budete muset koupit veškerý hardware/elektrické komponenty a také kolo.

Použité nářadí: Elektrická vrtačka, stolní pila, skládačka, vrtačka, bruska, svinovací metr, svěrák, sada nástrčných klíčů, páječka, krimpovací kleště, 3D tiskárna, různé domácí nářadí (kleště, nůžky atd.)

Použité materiály:

12 mm difúzní tenké LED diody Digitel RGB LED (vlákno 25) (2)

GDSTIME 5V DC 50mm ventilátor (2)

Arduino Uno

Rozteč 5 mm (HTD), 15 mm široký jednostranný pás

Kent 20 "Boys Ambush Bicycle nebo jakékoli jiné 20" kolo se zadními kolíky

Velký chladič - Multiwattový balíček (od Sparkfun) (5)

Weathershield 2 "x4" x8 "tlakově ošetřené řezivo Everbilt 1-1/2" (4)

Překližka pro zobrazovací desku (chcete lehkou, ale poněkud odolnou)

Částicová deska pro písmena

Hranaté dřevěné hmoždinky pro nohy zobrazovací desky

Balíček hodnot rohové výztuhy (18564)

2palcová rohová rovnátka Everbilt pro vysoké zatížení (2 balení)

Šrouby Grip-Rite # 8 x 2”(model č. PTN2S1)

24V 250W elektrický skútr Motor pro skútry s řemenovým pohonem (Položka# MOT-24250B)

WIR-110, 16 Gauge černý napájecí kabel (12 ft)

WIR-110, 16 Gauge Red Power Cable Wire (12 ft)

Drát 16-20 měřidla

Lineární regulátor napětí LM338T/NOPB

Svorkovnice 5 gangů (2)

Pájecí desky

Rezistory 1,0 ohm (5)

Rezistory 5,1 kOhm (2)

150 ohmový odpor

Rezistor 100 kOhm

Kondenzátor 2200 uF

Rezistor 20 kOhm

Kondenzátor 200 pF

5V Zenerova dioda

2N2905 tranzistor nebo ekvivalent

1,5k potenciometr

Operační zesilovač LM308

Sada propojovacího drátu

Barva / štětce

Krok 1: Sestavení trenéra

Začněte řezáním kusů dřeva 2x4x8 na dvě desky o průměru 28 ", další dvě desky na 24" a dvě další na 16 ". K tomu budete potřebovat dvě desky 2x4x8. Vyřízněte další čtyři desky s úhly 45 stupňů na každém konci. Tyto dvě desky by měly mít délku 10 palců. Pomocí 16 "desek vyřízněte skládací pilou zářezy na desce, které jsou 3" hluboké a 1 3/4 "široké. Je užitečné tyto rozměry vysledovat, než začnete řezat.

Vezměte 2 z 10 "desek a připevněte je k jedné ze 16" desek. Postavte 16 "desku nahoru a opřete desky 10" o každou stranu 16 "tak, aby byly v jedné rovině s deskou a podlahou. Pomocí šroubů připevněte 3 desky k sobě. Tento postup opakujte pro zbývajících 16" a dvě 10 "desky.

Označte středovou 12 "značku obou 24" desek a střed 16 "desek. Vyrovnejte obě značky k sobě tak, aby 16" deska byla vzpřímená a zarovnaná s 24 "deskou položenou na boku. Vyvrtejte 2 šrouby do deska 16 "na 24" a 2 další pro každou desku 10 "na desku 24". Tento postup opakujte s druhou deskou 24 "a deskou 16" s připojenými deskami 10 ".

Dále označte střed desky na každé z 28 "desek. Na každé straně značky 14" udělejte další značku 4 ". Mezi těmito 2 značkami by mělo být 8". Vyrovnejte 24 "desky na těchto značkách s vnitřní stranou desky na značce. Do každého vyvrtejte 2 šrouby, abyste spojili 3 desky dohromady. Opakujte to s ostatními 28" deskami, aby byly všechny spojeny.

Krok 2: Stavba/připevnění napínáku motoru

Odvodit vhodný způsob napnutí řemene bylo něco, s čím se tým potýkal. Než jsme dospěli k tomu, co je vidět výše, prošli jsme několika různými nápady. Ideální by byla kovová posuvná kolejnice, ale vzhledem k nízkému rozpočtu se tým musel spokojit s dřevěnou kolejnicí, která se bude měnit.

Začněte vytvořením postavy ve tvaru L pomocí bloků 2 "x4". Spodní část L, na kterou se bude lišta montovat, by měla být přibližně 8 "dlouhá. Horní část přibližně 6" vysoká. Uřízněte další 2 "x4" blok pro držák motoru. Tým použil náhradní malý obdélníkový dřevěný sloupek, který jsme našli k vytvoření kolejového systému. Spodní kolejnice je obkročena dvěma kolejnicemi namontovanými na spodní části bloku motoru. Klíčem je použít dřevo dostatečně trvanlivé, aby se při šroubování do 2 "x4" s nerozštěpilo. Tým pomocí vrtacího lisu vyvrtal otvor skrz blok 2 "x4", ke kterému je motor namontován. V horní části L. byla vyvrtána další díra. Systémem prošel celý šroub. K rozložení nákladu použijte na obou koncích velké podložky. Konečná sestava byla připevněna k trenažéru pomocí L-držáků. Mezi kolejnici a trenažér byl vložen malý kus dřeva, aby se zabránilo tendenci systému se při vysokém napětí sklonit. Je užitečné, aby někdo při montáži na trenažér držel sestavu na místě, aby bylo zajištěno správné zarovnání se zadní pneumatikou.

Krok 3: Demontujte zadní kolo z jízdního kola a připevněte zadní kolíky

K vyjmutí zadní pneumatiky z jízdního kola nejprve vypusťte pneumatiku. Dále odstraňte matice držící ložisko na místě pro zadní kolo. Odpojte řetěz od zadního převodu. Pokud má kolo zadní brzdy, může být nutné odstranit zadní brzdové destičky. Jakmile je kolo a pneumatika zcela vypnuté, pomocí páčidla natáhněte pneumatiku přes bok kola. Při zachování páčidla mezi kolem a pneumatikou nechte někoho otáčet kolem, aby pneumatiku pomalu vypáčil. Po dokončení proveďte kroky v opačném pořadí a kolo znovu namontujte zpět na kolo. Před opětovnou instalací nezapomeňte nasadit pás kolem kola. Chcete -li kolíky nainstalovat, nasuňte je na zadní nápravu a poté znovu nainstalujte upevňovací matice.

Krok 4: Budování obvodu

Obvod viděný ve schématu byl získán z poskytnutého odkazu:

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

Okruh, který jsme vytvořili, má dvě funkce. První je regulace proměnného stejnosměrného napěťového vstupu z motoru na konstantní 5V stejnosměrný výstup sloužící k napájení světel. Druhým je použít dělič napětí ke snížení výstupního napětí z motoru na 0 až 5 voltů. Tento výstup je poté vložen do analogového vstupního portu Arduino Uno, který má limit 5V. Arduino Uno je kódováno pro aktivaci konkrétních světel při určitém napětí. Tento kód je uveden níže.

Obvod zobrazený ve schématu výše slouží k rovnoměrnému rozdělení proudu mezi 5 lineárních regulátorů napětí (lm338). Tyto regulátory nelze jednoduše umístit paralelně k distribuci zátěže, protože rozdíly v jejich vnitřních komponentách způsobují mírně odlišné výstupy od každého. Lineární regulátor, který poskytuje nejvyšší výkon, nakonec odnese celé zatížení. Využití výše uvedeného obvodu stabilizuje výstupy a rovnoměrně rozděluje zatížení. Světla odebírají maximální proud přibližně 1,5 A nakonfigurovaný pomocí zvolených barev (48 modrých 2 červených). Kódování světel na všechna bílá by vytvořilo maximální odebíraný proud (3A). Napětí je regulováno z maximálních 28 V na 5 V. To je rozdíl 23V. 23 V x 1,5 A = 34,5 W výkonu, který musí být odváděn jako teplo. To je důvod, proč je rozložení zátěže mezi regulátory pro tým tak důležité. Pokud by jeden regulátor převzal veškerou zátěž, překročilo by to jeho maximální provozní teplotu.

Nejprve postavte obvod na nepájivém prkénku. Na výstup motoru bude potřeba umístit poměrně velký kondenzátor (použili jsme 2200 uF), aby se snížil jeho hluk. Tím se vyčistí vstup, který Arduino přijímá, a světelný displej bude konzistentnější (světla neblikají nepravidelně). Pokud byste však chtěli vytvořit stroj produkující záchvaty, ušetřete 2 dolary a znehodnoťte kondenzátor. Dále zapojte obvod děliče napětí. Veďte propojovací vodič z děliče napětí na analogový vstup Arduino Uno A0. Přesuňte Arduino také na zem. Viz přiložený výkres. Další informace o zapojení světel najdete na níže uvedeném odkazu:

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

Krok 5: Testování obvodu

Zařízení na laboratorním stole výše je užitečné, ale není nutné k testování obvodu. Budete však potřebovat nějaký způsob, jak otočit výstupní hřídel stejnosměrného motoru. V ideálním případě bychom právě použili kolo, ale protože bylo stále v poště, museli jsme najít alternativní řešení. Ujistěte se, že jste obrátili polaritu motoru (zemnící (černý) vodič se zahřívá a horký (červený) vodič se uzemňuje). Jakmile je vše připojeno, upravte potenciometr v obvodu, dokud nezískáte výstupní napětí 5V. K tomu lze použít jakýkoli standardní voltmetr. Obvod bude muset být pod značným zatížením, aby bylo možné správně upravit napěťový výstup. Ke spuštění kódu pro mikrořadič bude nutné stáhnout počítačový software Arduino. Bude také nutné nainstalovat knihovnu FastLED. Jakmile je software stažen a nahrajete kód do Arduina, přejděte na sériový monitor v pravém horním rohu a budete moci sledovat napěťový vstup, který Arduino Uno přijímá. Proveďte úpravy, aby se v případě potřeby obvod co nejvíce kondenzoval a proveďte test znovu. Před pohybem vpřed zajistěte správnou funkci všech součástí.

Krok 6: Zapájejte obvod

Na obrázku výše si můžete všimnout, že jsou postaveny dvě desky s obvody. Původně tým plánoval použít lineární regulátory napětí 10 lm338, ale po dalším testování bylo zjištěno, že jeden obvod s 5 je podstatný. Deska, kterou jsme nakonec nepotřebovali, však obsahovala dělič napětí, a proto je stále využívána.

Z osobních preferencí se tým rozhodl propojit lineární regulátory s obvodovou deskou. To nám umožnilo namontovat je trochu volněji a lépe podporovat velké chladiče. Pájejte všechny součásti z vašeho prototypu na novou pájecí desku. Použili jsme desku permaproto, aby obvod byl přesnou replikou při jeho přesunu z nepájivého prkénka. K vytvoření rychlých odpojení od motoru a světel byly použity dva pětistupňové svorkovnice.

Krok 7: Sestavte desku displeje

Zobrazovací deska byla postavena v sérii kroků.

1) Deska displeje se skládá z desky a držáku. Displej je vyroben z tenkého dřeva a připevněn ke stojanu o rozměrech 57 1/2 palců o 5 stop. Stojan je podepřen paprskem o průřezu, který se táhne pod úhlem 45 stupňů. úhel od zadní nohy ke svislému stojanu. To bylo postaveno pomocí dřeva a šroubů. Po dokončení desky a stojanu byla do držáku v každém příslušném rohu vyvrtána čtyři kola

2) Displej písmen (C-I-T-A-D-E-L) byl konstruován odděleně od displeje a držáku. Písmena byla nejprve nakreslena a poté vyříznuta z dlaždic z dřevotřískových desek o rozměrech 8 x 12 palců. Všechna písmena mají velikost 10 palců na výšku a různé šířky. Písmena byla řezána pásovou pilou pro exteriéry a skládačkou pro interiéry písmen.

3) Poté, co byla písmena rozřezána, byla připevněna k desce tekutým hřebíkem. Tím bylo zajištěno, že jsou písmena připevněna k desce. Dále byly do písmen vyvrtány otvory pomocí 12 'bitů. Tím by bylo zajištěno, že se budou zobrazovat světla.

4) Dále byl displej namalován bíle a písmena (C-I-T-A-D-E-L) byla namalována baby blue. K rámu desky pak byl přidán modrý lem.

5) Písmena (T-H-E) byla na desku namalována všechna ve výšce 4 s různou šířkou.

6) Bulldog ve spodní části desky byl namalován na desku pomocí směsi akrylové barvy. Oči byly vyvrtány očima 12 mm bitem, aby odpovídaly světlům.

7) Nakonec byla do desky umístěna světla a zobrazovací deska byla kompletní.