Osobní rostlina: 27 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Personal powerPlant je přenosné zařízení, které využívá elektřinu přes solární článek a ruční klikový generátor na NiMH baterii. Zařízení také obsahuje vizuální multimetr, který monitoruje množství uložené energie. Zařízení Personal powerPlant lze použít k napájení aplikací až do 8 V při 70 mA. Navrhli: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell s Mike Dory @ Eyebeam pro Workshop alternativní energie 06.23.07eyebeam ********

Krok 1: Materiály

Elektronika pro obvod powerPlant1 - krokový motor (japonské servo KP4M4-029 12VDC) 1 - solární panel (8V) 1 - baterie NiMH (7,2 V, 70 mA) 8 - 1N4001 diody3 - svorky1 - 5kolíkový konektor typu male nebo 18 drátů (červená, černá, modrá, zelená) Pro vizuální multimetr1 - červená LED, 1,5V1 - žlutá LED, 1,5 V1 - zelená LED, 1,5 V1 - odpor 100 Ohm1 - odpor 150 Ohm1 - 1N4730 (3,9V) zenerova dioda1 - 1N4733 (5,1 V) zenerova dioda 1 - 1N4737 (7,5 V) zenerová dioda 1 - okamžitý spínač Hardware 1 - 2,5 "x 1,75" deska pro prototypování DPS1 - schéma tištěné desky (níže stáhnout pdf) Schéma schématu zapojení pro referenci (stáhnout pdf níže) Šablona případu (níže stáhnout dwg/pdf) 1 - 3,5 "x3,5" x4,5 "akrylátový box1 - 3/16" x1 "vázací sloupek se šroubem3 - 3/16" x1/4 "vázací sloupek se šroubem3 - #10 SAE podložka2 - Šrouby na šrouby stroje č. 4 Šablona převodu (volitelně, stažení níže ve formátu dwg/pdf) Plexisklo 1 - 4 "x5" x1/8 "pro převody (volitelně) Pájecí zařízení Páječka Multimetr Odizolovací nástroj Šroubováky (Phillips a Flathea d) Exacto Knife and BladePlaces to find supplies: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Krok 2: Schéma tištěné desky

Vytiskněte kopii diagramu tištěné desky a vystřihněte. Umístěte schéma na stranu prototypové desky plošných spojů bez měděných pájecích kroužků. Schéma vám ukáže, jak umístit své součásti na jednu stranu a na druhé straně připájíte své součásti k prototypovací desce.

Krok 3: Usměrňovač cívky 1

Vložte 4 diody 1N4001 na místo, jak je znázorněno níže. Diody musí být vloženy ve směru uvedeném na schématu tištěné desky; jinak nebudou správně fungovat. Umístěním 4 diod, jak je naznačeno, usměrňujete (otáčení výkonu ze 2 fází 4fázového krokového motoru z proudu AC na DC) Cívka 1.

Krok 4: Cívka 2 usměrňovač

Vložte další 4 diody 1N4001 na místo, jak je znázorněno níže. Umístěním těchto 4 diod, jak je naznačeno, usměrňujete (otáčení výkonu ze 2 fází 4fázového krokového motoru z proudu AC na DC) Cívka 2.

Krok 5: Dráty a hlavička cívky 1 a 2

Pomocí odizolovače odřízněte dva kusy modrého drátu a dva kousky zeleného drátu. Odizolujte každý konec každého kusu drátu. Vložte drát na místo podle obrázku.

Zasuňte 5kolíkovou zástrčku, jak je naznačeno, krátkou stranou kolíků dolů do prototypovací desky. Zde bude motor připojen k obvodu.

Krok 6: Pájení

Otočte desku a začněte pájet spoje, jak je znázorněno na schématu tištěné desky, pomocí vaší páječky a pájky. Je snadnější pájet, pokud jsou dráty předem zkříženy. Nezapomeňte spoje spojit pořádným množstvím pájky. Vyhněte se studeným spojům (když se pájka jeví jako matná).

Krok 7: Dokončete obvod krokového motoru (generátoru)

Po dokončení pájení obvodu krokového motoru (generátoru) by se zadní strana prototypové desky měla objevit podle obrázku.

Krok 8: Terminály

Vložte 2 svorky, jeden na každý konec desky prototypu ve směru, jak je znázorněno. Pokud jsou otvory příliš malé, zvětšete otvor pomocí nože Exacto. Uřízněte dvě 3 délky drátu (libovolné barvy) a pomocí odizolovače k úplnému odizolování vodičů. Tyto vodiče budou vedeny na opačné straně prototypovací desky (s měděnými pájecími kroužky), od kladné k kladné straně každého vývodu a záporné k záporná strana každého terminálu. Terminál vlevo bude použit pro vstup vodičů pro baterii. Terminál vpravo bude použit pro vstup vodičů pro solární panel.

Krok 9: Pájecí terminály

Obraťte prototypovací desku. Zasuňte odizolované dráty do otvorů, jak je uvedeno (viz schéma plošných spojů na druhé straně). Dráty se mohou protáhnout dovnitř a pak zase ven, aby se dostaly co nejblíže k terminálu a držely na místě, jak je znázorněno. Připájejte dva severní a dva jižní uzly usměrňovačů pro cívku 1 a 2 k otevřeným vodičům vedeným od terminálu k terminálu. Tím se připojí usměrňovače ke svorkám a dokončí se obvod pro krokový motor (generátor). Otevřené vodiče udržujte mimo ostatní připojení.

Krok 10: Testování

Nyní jste připraveni otestovat obvod pomocí krokového motoru, abyste se ujistili, že všechna vaše připojení jsou správně připájena a všechny součásti jsou správně umístěny.

Vložte vodiče krokového motoru na 5kolíkovou zásuvku. Černý vodič krokového motoru by měl být umístěn na kolíku, který není označen jako cívka 1 nebo cívka 2. Pomocí multimetru (nastaveného na stejnosměrné napětí) změřte napětí, které generátor generuje při otáčení hřídele. Umístěte kladnou (červenou) sondu multimetru na kladný šroub kteréhokoli terminálu a negativní (černou) sondu na negativní šroub stejného terminálu. Ruční otáčení hřídele by mělo vydávat v blízkosti 4-8 voltů. Pokud nevidíte výsledky, zde je několik tipů pro odstraňování problémů: 1) Zkontrolujte všechna pájecí připojení, abyste se ujistili, že je vše zcela pájené a vzájemně propojené. Naopak se ujistěte, že spojení, která by se neměla dotýkat, nejsou spolu. 2) Ujistěte se, že všechny diody směřují správným směrem, jak je uvedeno na schématu tištěné desky. 3) Zkontrolujte, zda jsou vodiče motoru správně zasunuty - černý vodič z motoru by neměl být umístěn na žádný z kolíků cívky 1 a 2.

Krok 11: Vizuální multimetr

Vestavěný vizuální multimetr vám umožní zjistit, kolik energie je uloženo z alternativních zdrojů energie, aniž byste museli používat multimetr.

Zenerovy diody vložte správným směrem, jak je znázorněno na schématu tištěné desky, a podle klíče, jak je znázorněno na spodní straně. Čísla v klíči budou odpovídat číslům vytištěným na zenerových diodách. Vložte odpory do slotů odpovídajících barev (v tomto případě nezáleží na směru). Odřízněte jeden kus černého drátu a oba konce odizolujte a vložte vedle odporů, jak je znázorněno na obrázku. Poté vložte tři LED diody v pořadí, jak jsou zobrazeny: zelená, žlutá, červená (oranžová).

Krok 12: Pájecí vizuální multimetr

Otočte prototypovací desku a pájte vizuální multimetr na místo, jak je uvedeno. Viz schema tištěné desky na zadní straně. Překřižte dráty, aby držely na místě a usnadňovaly pájení. Vyhněte se studeným (matným vzhledem) spojům. Ujistěte se, že máte oddělená spojení, která by neměla být pohromadě, protože tato oblast je úzce organizovaná.

Krok 13: Testování vizuálního multimetru

Otestujte vizuální multimetr, abyste se ujistili, že funguje.

Umístěte vodiče krokového motoru na zástrčku. Otočte hřídel krokového motoru (generátoru) a sledujte, jak se příslušně rozsvítí diody LED. Zelené světlo indikuje napětí až ~ 5,6, žluté světlo napětí až ~ 6,8. Obě LED kontrolují napětí v závislosti na jejich jasu. Pokud například baterie drží 6,1 V, zelené světlo bude jasné a žluté světlo bude slabé. Červená (zde zobrazená oranžová) LED bude svítit pouze nad ~ 9,2 voltů. Pro tuto aplikaci je použitá baterie 7,2 V a 70 mA. Pokud se rozsvítí červená LED dioda, baterie má plnou kapacitu. Nepokračujte v nabíjení baterie, když svítí červená LED dioda, mohlo by dojít k jejímu přebití a poruše. Pokud nevidíte výsledky, zde je několik tipů pro odstraňování problémů: 1) Zkontrolujte všechna pájecí připojení, abyste se ujistili, že je vše zcela pájené a vzájemně propojené. Naopak se ujistěte, že spojení, která by se neměla dotýkat, nejsou spolu. 2) Zajistěte, aby všechny zenerovy diody směřovaly správným směrem, jak je uvedeno na schématu tištěné desky. 3) Zkontrolujte čísla na zenerových diodách, abyste se ujistili, že jsou ve správném pořadí, jak je uvedeno na schématu tištěné desky. *Na tento obrázek jsme přidali přepínač a brzy připojili baterii (a poté je odstranili), abychom zjistili, jak to funguje. Není to nutné, ale je to zábava.

Krok 14: Pájejte momentální spínač a terminál

Odřízněte 2 dlouhé délky červeného drátu a dvě dlouhé délky černého drátu. Odizolujte oba konce každého drátu. Jeden konec červeného drátu a jeden konec černého drátu omotejte na vývody momentálního spínače. Jeden konec červeného vodiče a jeden konec černého vodiče omotejte na vodiče terminálu. Připájejte 4 vodiče k vodičům. Momentální spínač zapne vizuální multimetr a terminál bude použit jako výstup pro osobní powerPlant.

Krok 15: Solder Panel Solder

Odřízněte 2 dlouhé délky drátu, jeden červený a jeden černý. Odizolujte oba konce každého drátu odizolovacím nástrojem. Zapájejte jeden konec černého vodiče na záporný vodič na solárním panelu (na panelu by měl být označen „-“). Pájejte jeden konec červeného vodiče na kladný vodič na solárním panelu (na panelu by měl být označen „+“).

Krok 16: Případ: Otvory

Pomocí dodané šablony případu (ke stažení v kroku 1) určete a vyřízněte otvory nezbytné pro součásti. Použili jsme laserovou řezačku, abychom určili přesnost otvorů (protože tento typ akrylu se nerad prořezává na laserové řezačce) a poté jsme otvory vyvrtali.

Krok 17: Převody (volitelně)

Tento krok není nutný, ale je příjemným doplňkem osobní powerPlant. Ozubená kola pomáhají rychlejšímu otáčení hřídele krokového motoru a poskytují větší výkon.

Pomocí dodané šablony Gear (stažení v kroku 1) rozřízněte malé a velké ozubené kolo na plexisklo o rozměrech 4 "x5" x1/8 ". Použili jsme laserovou řezačku, protože to je mnohem přesnější. Protože tyto převody mají malé čepy, nedoporučujeme řezat ručně. Alternativou k této převodovce je nákup hotových převodů.

Krok 18: Pouzdro: krokový motor a malé zařízení

Vložte krokový motor do pouzdra, jak je znázorněno, šrouby motoru směřují ven z krabice. Pomocí 2 šroubů strojního šroubu č. 4 připevněte šrouby k pouzdru. Umístěte podložku č. 10 na hřídel motoru vycházejícího z krabice a poté umístěte malé ozubené kolo (volitelné) nahoře, jak je uvedeno.

Krok 19: Pouzdro: Large Gear (volitelně)

Vložte čep vázacího šroubu 3/16 "x1" mezi pouzdro a velké ozubené kolo do otvoru na okraji velkého ozubeného kola, jak je znázorněno na obrázku. Naviňte scew do sloupku. Toto bude rukojeť pro otočení rychlostního stupně.

Poté zasuňte sloupek vázacího šroubu 3/16 "x1/4" dovnitř krabice a otvorem podle obrázku. Umístěte jednu podložku SAE č. 10 na sloupek a poté na ni umístěte velké ozubené kolo. Dokončete navinutím šroubu do sloupku. Otestujte převodovku pomocí rukojeti, abyste zjistili, jak hladce běží!

Krok 20: Případ: solární panel

Vložte solární panel do krabice, jak je znázorněno, stranou buňky směrem ven. Vyjměte sloupky ze dvou spojovacích šroubů 3/16 "x1/4" a na každý nasuňte jednu podložku SAE č. 10. Vložte sloupky do pouzdra a protáhněte je otvory na obou stranách solárního panelu. Namontujte šrouby do příslušných sloupků.

Krok 21: Případ: Přepínač a terminál

Zasuňte momentový spínač a svorku do otvorů podle obrázku. Vodiče by měly být uvnitř pouzdra.

Krok 22: Případ: Prototypovací deska a baterie

Umístěte prototypovací desku s hotovými obvody do krabice, jak je uvedeno. Pěnovou pásku lze použít k zajištění obvodu uvnitř pouzdra, jakmile jsou připojeny vodiče z baterie, solárního článku, krokového motoru a výstupního terminálu. Dbejte na to, abyste nepájili pájecí spoje.

Umístěte baterii na spodní část pouzdra, vedle krokového motoru, jak je uvedeno. Po připojení vodičů k obvodu zajistěte pěnovou páskou.

Krok 23: Pájecí výstupní terminál

Vezměte kladný (červený) a záporný (černý) vývod výstupního terminálu a vložte do prototypové desky v příslušných slotech, jak je uvedeno. Vodiče připájejte ke svorce baterie na zadní straně.

Krok 24: Pájecí spínač

Vložte vodiče ze spínače do otvorů podle obrázku (střed obrázku). Pozitivní a negativní umístění na přepínači nezáleží.

Nezapomeňte pájet vodiče, jak je uvedeno na schématu tištěné desky.

Krok 25: Připojte solární panel

Uvolněte šrouby na svorce solárního panelu. Vložte vodiče ze solárního panelu do otvorů terminálu s kladným a záporným umístěním, jak je uvedeno. Utáhněte šrouby a zkontrolujte, zda jsou vodiče bezpečně drženy.

Krok 26: Připojte baterii NiMH

Uvolněte šrouby na svorce baterie NiMH. Vložte vodiče z baterie NiMH do otvorů terminálu s kladným a záporným umístěním, jak je uvedeno. Utáhněte šrouby a zkontrolujte, zda jsou vodiče bezpečně drženy.

Krok 27: Hotovo

Otestujte svou osobní sílu Rostlina, abyste zjistili, jak funguje!

Trochu otočte klikou a poté stiskněte tlačítko na spínači a sledujte, jak vizuální multimetr ukazuje množství energie, kterou má baterie. Umístěte powerPlant na slunce a sledujte, kolik energie nasbírá. Poté použijte powerPlant k napájení zařízení. Napájili jsme naše mini arduino pomocí powerPlant, podívejte se, co můžete napájet! Upravte svou powerPlant tak, aby vyhovovala vašim potřebám. John O'Malley vyměnil převody za soupravu na svém kole (viz obrázky níže). Bavte se!