Osobná rastlina: 27 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Personal powerPlant je prenosné zariadenie, ktoré využíva elektrickú energiu prostredníctvom solárneho článku a generátora ručnej kľuky na batériu NiMH. Zariadenie obsahuje aj vizuálny multimetr, ktorý monitoruje množstvo uloženej energie. Zariadenie Personal powerPlant je možné použiť na napájanie aplikácií až do 8 V pri 70 mA. Navrhli: Mouna Andraos, Jennifer Broutin, Carmen Trudell s Mike Dory @ Eyebeam pre dielňu alternatívnej energie 06.23.07eyebeam ********

Krok 1: Materiály

Elektronika pre obvod powerPlant1 - krokový motor (japonské servo KP4M4-029 12VDC) 1 - solárny panel (8V) 1 - batéria NiMH (7,2 V, 70 mA) 8 - diódy 1N40013 - svorky1 - 5 -kolíkový konektor typu male alebo 18 vodičov (červený, čierny, modrý, zelený) Pre vizuálny multimeter1 - červená LED, 1,5V1 - žltá LED, 1,5 V1 - zelená LED, 1,5 V1 - odpor 100 Ohm1 - odpor 150 Ohm1 - 1N4730 (3,9V) zenerova dióda1 - 1N4733 (5,1 V) zenerova dióda1 - 1N4737 (7,5 V) zenerová dióda1 - dočasný spínač Hardvér 1 - 2,5 "x1,75" PCB prototypová doska1 - Schéma plošných spojov (nižšie si stiahnite pdf) Schéma schematického obvodu ako referencia (nižšie si stiahnite pdf) (nižšie si stiahnite obrázok vo formáte dwg/pdf) 1 - 3,5 palcov x3,5 palcov x4,5 palcov akrylátový box1 - 3/16 palcov x1 "väzbový stĺpik so skrutkou3 - 3/16 palcov x1/4 palcov zväzkovací stĺpik so skrutkou3 - #10 SAE podložka2 - #4 skrutky do stroja. Šablóna prevodu (voliteľné, stiahnuť dwg/pdf nižšie) 1 - 4 "x5" x1/8 "listové plexisklo pre prevody (voliteľné) Vybavenie Spájkovačka Spájkovačka Multimetr Odizolovač káblov Skrutkovače (Phillips a Flathea d) Exacto Knife and BladePlaceces to find supplies: Home DepotRadio ShackContainer StoreElectronics GoldmineSolarboticsJameco Electronics

Krok 2: Schéma tlačenej dosky

Vytlačte si kópiu diagramu tlačenej dosky a vystrihnite. Umiestnite diagram na stranu prototypovacej dosky plošných spojov bez medených spájkovacích krúžkov. Schéma vám ukáže, ako umiestniť svoje súčiastky na jednu stranu a na druhú spájkovať svoje súčiastky s prototypovou doskou.

Krok 3: Usmerňovač cievky 1

Vložte 4 diódy 1N4001 na miesto, ako je to znázornené nižšie. Diódy musia byť vložené v smere uvedenom na schéme tlačenej dosky; inak nebudú správne fungovať. Umiestnením 4 diód tak, ako je uvedené, usmerňujete (otáčanie energie z 2 fáz 4 -fázového krokového motora z prúdu striedavého na jednosmerný prúd) cievka 1.

Krok 4: Usmerňovač cievky 2

Vložte ďalšie 4 diódy 1N4001 na miesto, ako je to znázornené nižšie. Umiestnením týchto 4 diód, ako je naznačené, usmerňujete (otáčanie energie z 2 fáz 4 -fázového krokového motora z prúdu striedavého na jednosmerný prúd) cievka 2.

Krok 5: Drôty cievky 1 a 2 a hlavička

Odizolovacím drôtikom odstrihnite dva kusy modrého drôtu a dva kusy zeleného drôtu. Odizolujte každý koniec každého kusu drôtu. Vložte drôt na miesto podľa obrázku.

Vložte 5 -kolíkovú zástrčku, ako je naznačené, krátkou stranou kolíkov nadol do prototypovacej dosky. Tu bude motor pripojený k obvodu.

Krok 6: Spájkovanie

Otočte dosku a začnite spájkovať spoje, ako je znázornené na diagrame s plošnými spojmi, pomocou vašej spájkovačky a spájky. Je jednoduchšie spájkovať, ak sú drôty vopred prekrížené. Nezabudnite prepojiť spojenia dobrým množstvom spájky. Vyhnite sa studeným spojom (keď sa spájka javí matná).

Krok 7: Dokončite obvod krokového motora (generátora)

Po dokončení spájkovania obvodu krokového motora (generátora) by sa zadná strana prototypovej dosky mala javiť ako na obrázku.

Krok 8: Terminály

Vložte 2 svorky, jeden na obidva konce prototypovej dosky, v smere podľa obrázku. Ak sú otvory príliš malé, otvor zväčšite pomocou noža Exacto. Odstrihnite dve 3 dĺžky drôtu (akejkoľvek farby) a pomocou odizolovača na úplné odizolovanie drôtov. Tieto vodiče budú vedené na opačnej strane prototypovej dosky (s medenými spájkovacími krúžkami), od kladnej po kladnú stranu každého vývodu a od záporného do záporná strana každého terminálu. Terminál vľavo bude použitý na vstup vodičov pre batériu. Terminál na pravej strane bude použitý na vstup vodičov pre solárny panel.

Krok 9: Spájkovacie terminály

Prevráťte dosku s prototypmi. Odizolované vodiče vložte do otvorov podľa obrázka (pozrite si schému tlačenej dosky na druhej strane). Drôty je možné prevliecť a potom zase von, aby sa dostali čo najbližšie k terminálu a držali na svojom mieste, ako je to znázornené. Spájkujte dva severné a dva južné uzly usmerňovačov pre cievku 1 a 2 k otvoreným vodičom vedeným od terminálu k terminálu. To spája usmerňovače so svorkami, aby sa dokončil obvod pre krokový motor (generátor). Uistite sa, že otvorené káble zostanú mimo ostatných pripojení.

Krok 10: Testovanie

Teraz ste pripravení otestovať obvod pomocou krokového motora, aby ste sa uistili, že všetky vaše spojenia sú správne spájkované a všetky súčiastky sú umiestnené správne.

Vložte vývody krokového motora na 5 -kolíkovú zásuvku. Čierny vodič krokového motora by mal byť umiestnený na kolíku, ktorý nie je označený ako cievka 1 alebo cievka 2. Pomocou multimetra (nastaveného na jednosmerné napätie) zmerajte napätie, ktoré generátor generuje pri otáčaní hriadeľa. Umiestnite pozitívnu (červenú) sondu multimetra na kladnú skrutku oboch svoriek a negatívnu (čiernu) sondu na negatívnu skrutku tej istej svorky. Ručné otáčanie hriadeľa by malo priniesť v blízkosti 4-8 voltov. Ak nevidíte výsledky, tu je niekoľko tipov na riešenie problémov: 1) Skontrolujte všetky spájkovacie spojenia, aby ste sa presvedčili, že je všetko úplne spájkované a navzájom prepojené. Naopak, uistite sa, že spojenia, ktoré by sa nemali dotýkať, nie sú spolu. 2) Uistite sa, že všetky diódy sú nasmerované správnym smerom, ako je znázornené na schéme plošných spojov. 3) Skontrolujte, či sú vodiče motora správne zasunuté - čierny vodič z motora by nemal byť umiestnený na žiadnom z kolíkov cievky 1 a 2.

Krok 11: Vizuálny multimeter

Vstavaný vizuálny multimeter vám umožní zistiť, koľko energie sa ukladá z alternatívnych zdrojov energie, bez toho, aby ste museli používať multimetr.

Zenerove diódy vložte správnym smerom, ako je znázornené na schéme plošných spojov, a podľa kľúča, ako je znázornené na spodnej strane. Čísla v kľúči budú zodpovedať číslam vytlačeným na zenerových diódach. Rezistory vložte do otvorov zodpovedajúcich farieb (v tomto prípade nezáleží na smere). Odrežte jeden kus čierneho drôtu a oba konce odizolujte a vložte vedľa rezistorov podľa obrázku. Potom vložte tri LED diódy v uvedenom poradí: zelená, žltá, červená (oranžová).

Krok 12: Spájkový vizuálny multimeter

Otočte prototypovaciu dosku a spájkujte vizuálny multimetr na miesto, ako je uvedené. Pozrite si schému tlačenej dosky na zadnej strane. Prekrížte drôty, aby držali na mieste a uľahčovali spájkovanie. Vyhnite sa studeným (matným vzhľadom) spojom. Uistite sa, že budete udržiavať oddelené spojenia, ktoré by nemali byť spolu, pretože táto oblasť je úzko organizovaná.

Krok 13: Testovanie vizuálneho multimetra

Otestujte vizuálny multimeter, aby ste sa presvedčili, že funguje.

Umiestnite vodiče krokového motora na zásuvku. Otočte hriadeľom krokového motora (generátora) a uvidíte, že sa rozsvietia LED diódy. Zelené svetlo indikuje napätie až ~ 5,6, žlté svetlo znamená napätie až ~ 6,8. Obe LED diódy riadia napätie v závislosti od ich jasu. Ak napríklad batéria drží 6,1 V, zelené svetlo bude svietiť jasne a žlté svetlo bude slabé. Červená (tu zobrazená oranžová) dióda LED bude svietiť iba nad ~ 9,2 voltov. Na túto aplikáciu je použitá batéria 7,2 voltov a 70 mA. Ak svieti červená LED dióda, batéria má plnú kapacitu. Batériu nepokračujte v nabíjaní, keď svieti červená LED dióda, inak sa môže prebíjať a spôsobiť poruchu. Ak nevidíte výsledky, tu je niekoľko tipov na riešenie problémov: 1) Skontrolujte všetky spájkovacie spoje, aby ste sa presvedčili, že je všetko úplne spájkované a navzájom prepojené. Naopak, uistite sa, že spojenia, ktoré by sa nemali dotýkať, nie sú spolu. 2) Uistite sa, že všetky zenerove diódy sú nasmerované správnym smerom, ako je znázornené na schéme plošných spojov. 3) Skontrolujte čísla na zenerových diódach, aby ste sa uistili, že sú v správnom poradí, ako je uvedené na schéme plošných spojov. *Na tento obrázok sme pridali prepínač a najskôr pripojili batériu (a potom ich vybrali), aby sme zistili, ako funguje. Nie je to nevyhnutné, ale je to zábavné.

Krok 14: Spájajte chvíľkový spínač a terminál

Odstrihnite 2 dlhé dĺžky červeného drôtu a dve dlhé dĺžky čierneho drôtu. Odizolujte oba konce každého drôtu. Jeden koniec červeného drôtu a jeden koniec čierneho vodiča omotajte na vývody dočasného spínača. Jeden koniec červeného drôtu a jeden koniec čierneho vodiča omotajte na vývody terminálu. Pripojte 4 vodiče k vodičom. Momentálnym spínačom sa zapne vizuálny multimetr a terminál sa použije ako výstup pre osobnú rastlinu.

Krok 15: Solder Panel solder

Odstrihnite 2 dlhé dĺžky drôtu, jeden červený a jeden čierny. Odizolujte oba konce každého drôtu odizolovacím zariadením. Jeden koniec čierneho vodiča spájkujte so záporným vodičom na solárnom paneli (na paneli by mal byť označený „-“). Spájajte jeden koniec červeného vodiča s kladným vodičom na solárnom paneli (na paneli by mal byť označený „+“).

Krok 16: Prípad: Otvory

Na dodanie a vyrezanie otvorov potrebných pre súčasti použite dodanú šablónu prípadu (ktorú je možné stiahnuť v kroku 1). Na určenie presnosti otvorov sme použili laserovú rezačku (pretože tento druh akrylu nemá rád prerezanie na laserovom rezači) a potom sme otvory podľa toho vyvŕtali.

Krok 17: Ozubené kolesá (voliteľné)

Tento krok nie je potrebný, ale je príjemným doplnkom osobnej rastliny. Prevodové stupne napomáhajú rýchlejšiemu otáčaniu hriadeľa krokového motora a prinášajú väčší výkon.

Pomocou dodanej šablóny ozubeného kolieska (stiahnutie v kroku 1) rozrežte malý a veľký prevodový stupeň na list plexiskla s rozmermi 4 "x5" x1/8 ". Použili sme laserovú rezačku, pretože je to oveľa presnejšie. Pretože tieto prevody majú malé zubačky, neodporúčame ručné rezanie. Alternatívou k tejto prevodovej súprave je nákup hotových prevodov.

Krok 18: Prípad: krokový motor a malý prevodový stupeň

Vložte krokový motor do puzdra, ako je znázornené, pomocou skrutiek motora smerujúcich von z krabice. Skrutky pripevnite k puzdru 2 skrutkami do automatickej skrutky č. Umiestnite podložku č. 10 na hriadeľ motora vychádzajúceho z krabice a potom umiestnite malý prevodový stupeň (voliteľný) na vrch, ako je to naznačené.

Krok 19: Puzdro: veľký výstroj (voliteľné)

Vložte stĺpik skrutky na viazanie 3/16 "x1" medzi puzdro a veľké ozubené koleso do otvoru na okraji veľkého prevodu, ako je znázornené na obrázku. Naviňte scew do stĺpika. Toto bude rukoväť na radenie prevodových stupňov.

Potom zasuňte stĺpik skrutky na viazanie 3/16 "x1/4" do vnútra škatule a otvorom podľa obrázku. Na stĺpik umiestnite jednu podložku SAE č. 10 a potom umiestnite veľký prevodový stupeň na vrch. Dokončite navinutím skrutky do stĺpika. Otestujte prevodovku s rukoväťou, aby ste zistili, ako hladko bežia!

Krok 20: Prípad: solárny panel

Vložte solárny panel do poľa tak, ako je to znázornené, stranou článku smerom von. Vyberte stĺpiky z dvoch spojovacích skrutiek 3/16 "x1/4" a na každú nasuňte jednu podložku SAE č. 10. Vložte stĺpiky do puzdra a zasuňte ich cez otvory na oboch stranách solárneho panelu. Namotajte skrutky na ich príslušné stĺpiky.

Krok 21: Prípad: Prepínač a terminál

Vložte dočasný spínač a svorku do otvorov podľa obrázka. Vodiče by mali byť vo vnútri puzdra.

Krok 22: Prípad: prototypová doska a batéria

Umiestnite svoju prototypovaciu dosku s hotovými obvodmi do škatule, ako je to naznačené. Po pripojení káblov z batérie, solárneho článku, krokového motora a výstupného terminálu je možné penovú pásku použiť na zaistenie obvodu vo vnútri puzdra. Dbajte na to, aby ste neprepájali žiadne spájkované spoje.

Batériu umiestnite na spodok puzdra vedľa krokového motora podľa zobrazenia. Po pripojení vodičov k obvodu zaistite penovou páskou.

Krok 23: Spájkovací výstupný terminál

Vezmite kladný (červený) a záporný (čierny) vodič výstupného terminálu a vložte do prototypovej dosky v ich príslušných slotoch, ako je znázornené. Zapájajte vodiče k pólu batérie na zadnej strane.

Krok 24: Spájkovací prepínač

Vložte vodiče zo spínača do otvorov podľa obrázka (stred obrázku). Pozitívne a negatívne umiestnenie na prepínači nezáleží.

Uistite sa, že ste elektródy spájkovali tak, ako je to znázornené na schéme plošných spojov.

Krok 25: Pripojte solárny panel

Uvoľnite skrutky na svorke solárneho panelu. Vložte vodiče zo solárneho panelu do otvorov terminálu s kladným a záporným umiestnením, ako je uvedené. Utiahnite skrutky a skontrolujte, či sú elektródy bezpečne zaistené.

Krok 26: Pripojte batériu NiMH

Uvoľnite skrutky na svorke batérie NiMH. Vložte vodiče z batérie NiMH do otvorov terminálu s kladným a záporným umiestnením, ako je uvedené. Utiahnite skrutky a skontrolujte, či sú elektródy bezpečne zaistené.

Krok 27: Hotovo

Otestujte svoju osobnú silu Rastlina, aby ste zistili, ako funguje!

Otočte kľukou na chvíľu a potom stlačte tlačidlo na vypínači a sledujte, ako vizuálny multimetr ukazuje množstvo energie, ktorú má batéria. Postavte svoju powerPlant na slnko a sledujte, koľko energie nazbiera. Potom použite svoj powerPlant na napájanie zariadení. Napájali sme naše mini arduino pomocou powerPlant, zistite, čo môžete napájať! Upravte svoju powerPlant tak, aby vyhovovala vašim potrebám. John O'Malley vymenil prevody za súpravu na svojom bicykli (pozri obrázky nižšie). Bavte sa!